尚立志

神华新疆能源有限责任公司 新疆乌鲁木齐 830027

1 PLC 技术概述

PLC 技术是英语“ProgrammableLogicController”的首字母缩写，中文译为“可编程控制器”，是一种电气自动化控制装置，IEC（国际电工委员会英文简写）将“PLC”定义为：在工业环境中使用的一种数字操作电子系统，专为在工业环境下的应用而设计。这种技术使用了可编程存储器内部储存用户设计的指令，用来实现一些较为特殊的功能，如：逻辑运算、顺序操作、定时、计数、算术运算以及通过数字或模拟输入/输出来控制各种类型的机械及过程。在实际应用中，“PLC”可编程控制器及其相关的设备，都应该按照易于与工业控制系统形成一个整体以及易于扩充其功能的原则进行设计[1]。

在工业革命以后，PLC 技术发明以前，工业生产过程中，人们经常利用继电器、鼓式开关、纸带阅读器等机械或电气式器件作为控制的元件，特别是继电器，是人们进行控制最常用的一种器件。随着科学技术的发展，工业生产的规模越来越大，对工业生产效率及产品质量的要求也越来越高，因此，人们对于控制系统的可靠性要求也越来越高，传统的“继电器控制系统”，因其动作缓慢、可靠性差、体积大、寿命短以及设计制造周期较长、程序修改费时且无法进行人机对话等原因，越来越无法满足工业生产的需求。在这样的背景下，随着计算机网络信息技术的快速发展和广泛普及，小型计算机逐渐被运用到开关控制系统当中，但这种控制系统存在着明显的“大马拉小车”现象，也不适应工业生产控制系统的实际需求。

2 PLC 技术的应用分析

2.1 压风机自动控制的应用

煤矿压风系统一般由大风量矿用压风机、压风管路、机械控制件、冷却装置以及空气过滤系统和控制系统等组成，当前大部分矿用压风机都具备信息采集与信息远传功能，可以通过信息传输设备，将压风机的启停、加卸载、风量、压力、温度以及故障等信息传送到相关数据接收设备，这为压风系统的自动化控制奠定了硬件基础。自动控制系统具有三种控制模式，手动控制便于设备检修；集控模式实现一键启停；自动控制模式则可实现系统全自动无人化运行，实现压风系统运行成本的降低[2]。

自动控制系统能够实现多台压风机自动逐级启动，满足压风系统风量风压要求的基础上，避免了压风机频繁启动，提升系统稳定性的同时有效降低压风系统运行能耗。

自动控制系统对压风系统受控设备精准控制，既能保障压风系统的全周期在线，维持井下风压稳定，还能记录压风系统运行故障诊断信息，为压风系统检修提供依据，降低维护成本。

2.2 主皮带提升机的应用

煤矿主皮带提升机是矿井大型核心设备，控制系统过程复杂、负载变化范围大、调速范围宽。煤矿提升机传动系统主要分为直流传动系统和交流传动系统两类，其中交流传动系统可分为变频控制、非变频控制系统。为实现节能降耗的目的，越来越多的煤矿提升机采用交交变频、交直交变频控制模式，实现提升电动机的四象限运行，根据控制指令进行正反转、加减速控制。与传统的直流调速提升系统相比，采用变频控制的提升机体积、占地面积都大幅度减小、维护量少、动态响应快、调速范围大、节能效果明显。交直交变频控制系统有输出电压谐波含量较低、转矩脉动小、损耗小、调速精度高等诸多优点。基于煤矿提升机，设计提升机变频控制系统，采用双三电平Back-to-Back 控制技术，实现对矿井提升机的变频控制。PLC 控制器分布于主控、监控以及阀控三个控制单元，其中主控PLC 单元用于实现对提升机的启停、变频控制以及故障处理；监控PLC 单元用于实现对提升机运行状态的实时监控；阀控PLC 单元用于实现对提升机的液压控制，提升机出现故障时，实现一级、二级液压制动。为保证提升机变频控制系统的安全性，由低压开关柜2 控制安全回路。设计有一条硬件安全回路、两条软件安全回路。当提升变频控制系统出现重度故障信号时，硬件安全回路立即断开，两条软件安全回路检测到硬件安全回路断开后也立即动作，系统释放所有控制命令，停止变频器运行，对油泵系统进行紧急制动，同时断开安全阀和KT 线圈。

2.3 刮板运输机的应用

刮板输送机为综采三机的关键设备之一，负责工作面煤炭的运输工作，为了实现煤炭的高效、安全开采，应当保证刮板输送机运行的可靠性。系统初始化为监测系统正常工作的基础，当系统检测到刮板链速大于1m/s，信号采集设备与通讯系统正常工作时，系统初始化完成，否则需对系统故障进行解决与处理。在刮板机正常运行期间，系统通过各传感器单元实时采集刮板链速、电机输出轴转速、电机工作温度、减速器内润滑油温度与液位高度等信号，通过与系统内的设定值比较，从而判断刮板输送机是否发生故障及故障类型与部位。当系统监测到故障发生时，PLC 通过报警装置，以警示灯闪烁与鸣笛的方式向工作人员发出警告，通过驱动单元控制刮板机减速停机[3]。

3 结语

煤矿资源已经变成了最为重要的基础能源。在现阶段和未来很长一段时间内都没有办法更好地发挥作用。如果能够全面地对PLC 结构内部的功能进行分析，自然能够让PLC 技术有效地渗透到煤矿机电设备中的各个领域中，最终才能够更好地提升煤矿设备生产的效率。从目前发展的情况看，广大PLC 技术已经在使用的过程中有更大的市场潜能。专业的人员需要在第一时间对PLC 技术全面地研究和推广，这在发展的过程中将会发挥重要的意义。