探究PLC在煤矿电气自动化过程中的应用

朱珠

中煤陕西榆林大海则煤业有限公司 陕西榆林 719000

1 PLC技术的含义

可编程控制器是一项复杂的技术。一般来说，它是电子数字数据处理系统中不可或缺的部分。本系统采用基于程序设计的操作系统，与其他控制技术相比，具有以下优点：技术的可扩展性强；该系统具有较强的自诊断能力，可在设备本身或周围发生故障时，采用PLC软件进行故障诊断。如果系统仍然存在错误，接收会更方便。本系统采用PLC控制技术对控制器进行选型，在维修和更换配件时提供一定的舒适性。该系统还具有PLC处理功能。如果在生产过程中需要改变工艺，可以根据实际情况重新编制工艺方案，以达到较好的效果，大大节约成本，缩短生产周期。工艺和设备流程的明显改进，对提高生产效率起到了积极作用。具体工作原理如下。①输入采样。PLC通过扫描收集需读入的数据和状态，然后储存到相应的映象区单元。采样结束后，PLC可执行用户程序并进行刷新。此阶段可任意输入数据。②程序执行。PLC按照梯形图程序的顺序，自上而下、从左到右执行用户程序。程序执行中，根据程序运算指令，通过逻辑运算或其他运算计算结果，存入相应内部继电器，然后刷新对应状态，确定是否需要执行相关指令。③输出刷新。扫描结束后，PLC 开始输出刷新。CPU根据映象区的状态和具体数据，锁存所有输出电路，然后输出驱动外部程序。以上步骤是PLC工作的一个周期。PLC运行中，将重复执行上述步骤

2 PLC控制器与煤矿电气生产自动化优势

初步的PLC设计，只需输入少量数据，使得结构体现了精炼和简化的特点。降低了运行过程中发生安全事故的可能性。可持续稳定运行的PLC系统，由于其结构和运行状态的稳定性，使其维护管理具有一定的优越性，大大减少了工作量，既有效地提高了系统的利用率，又减少了投资。

2.1 稳定性强，抗干扰能力好

PLC技术广泛地应用于电气自动化过程中，提高了整个系统的可靠性。同时，PLC的硬件具备自我检测功能，可及时发现运行故障，并进行报警。大的公司通常会把PLC技术引入生产，进入生产系统，能有效减少故障，提高生产效率。

2.2 功能强大，维护简单

可编程控制器的PLC技术在理论和实践上都比较先进，可以满足煤矿自动化生产的需要。在操作和逻辑数据处理上，能较好地适应现代煤矿自动化生产。存储器逻辑PLC外接少，接口简单；可在线上进行PLC控制，广泛用于小批量生产。与传统自动化系统相比，可编程控制器的能量利用降低了能源生产成本。

2.3 语言编程简单

作为工业控制计算机，PLC语言编程相对简单，主要采用梯形图语言，有利于PLC技术的普及。

3 特点

3.1 实用性强

PLC技术是从理论和实践上发展起来的，能满足煤矿自动化的要求，在数据和逻辑处理上实用，适合于目前的瓦斯自动化矿井。实践中，主要基于内存逻辑，少外接线路，接口方便。电气自动化控制系统的实用性强，各工厂的生产规模和生产要求各不相同[1]。发电厂电气自动控制系统灵活实用，可以根据需要进行调整，在一定程度上提高了数字化程度，增加了控制的灵活性，经过实践证明，该系统能够满足煤炭生产自动化的要求，在操作与逻辑数据处理等方面，也易于适应现代煤炭生产的要求。存储器逻辑PLC外接少，接口简单，可在线上进行PLC控制，可以广泛用于小批量生产。而且采用PLC技术可以降低能源生产成本。

3.2 便捷

可编程序控制具有便携性，其设计结构智能、简单，效率高，最重要的是易于控制，相对于常规控制，优点十分突出。很多控制器的结构非常复杂，不利于人工操作，对井下作业人员也十分不利。而且，可编程控制系统在计算机语言中的应用是比较初级的，就像大多数人能够理解的那样，这也意味着它的维护成本低，生产周期较短，在具体的维护过程中很难实现。促进了煤矿生产中自动化控制的加强和各种问题的减少。

4 PLC技术在电气自动化控制应用的发展趋势

在工作环境相对复杂的区域，传统人工控制方法不仅危险系数大、成本高，而且工作效率无法满足现代化生产的要求。近年来，PLC技术广泛应用于电气自动化控制领域，很好地解决了该问题，为企业创造了效益。

5 PLC技术在煤矿机电控制中的应用

5.1 PLC技术在提升机中的应用

分析了煤矿开采的具体情况，认为单纯利用传统的杠杆作用是不能满足当前需要的，PLC技术也逐渐进入人们的视野，为老式吊车的改造提供了发展机会，在改造过程中起到了积极的作用，通过合理应用PLC技术，PLC技术已经成为煤矿运输系统的核心。旧型吊车的改造主要是通过高性能涡轮机变频器和程序控制变频器：

（1）对需要存放在旧型吊车中的诸如直流电动机等提升设备进行固定存放。试验中，若零件能连续使用，无需更换，可节省转换成本，避免浪费。

（2）根据目前情况，销毁旧平台，有意义地组织新操作平台，明确过渡状态，合理增加部分设备，可以促进旧系统的改造，快速设计新系统，直接作用是安装新系统后无法立即启动。它要求调试循环[2]。在此期间，如发生影响新系统正常运行的问题，可暂时更换旧系统，以便继续开展有关工作。一般来说，逗留时间取决于环境。

为了保持高层次人才的长期稳定，必须从体制改革中选择合适的技术人才，这对体制改革具有重要的积极意义。既能严格控制改造质量，又便于事故后的维修。为了了解传感器在记录和跟踪测量参数过程中的正常工作状态，对传感器进行了在线送电测试，并通过PLC进行在线调试，缩短了测试时间和测试次数，提高了测试效率。据此，进一步简化了工作。

5.2 PLC在带式输送机上的应用

在交通系统中，PLC有着举足轻重的地位。采用PLC技术设计输煤系统，能有效提高输煤效率，避免输煤过程中浪费能源。在传输带上分析的内容主要包括信号和信号系统。它由工控机、人机界面、可编程逻辑等组成。控制式煤层采煤环境恶劣，电磁干扰强，PLC界面配置灵活，稳定性高，适应环境能力强，是目前煤矿开采的主要优势。工作人员对PLC的主要任务应该进行详细分析，对地面的信号进行采集，通过大数据技术进行物理运算，可以为设备的运行提供足够的数据支撑。本系统的主要目的是正确地分析基本信号，在此基础上进行合理的计算，从而为设备的正常运行奠定基础。软件包括PLC、工控机等模拟量输入模块。评价是分析的基础，也是控制碳泄漏的理论依据。

5.3 三相异步电机在PLC中的应用

PLC发动机的三相异步控制主要采用软件控制。可编程控制器控制技术的优点是保证发动机安全，可编程控制器三相异步电机控制系统主要包括两个部分。主要存在以下两方面内容。

一是控制三相异步电动机的传感系统，最常用的尺寸是1.6英寸。中心的通信设备必须与触摸屏相连，以保证工作效率。在工作时，三相异步电动机的功能会发生变化，可编程控制器会根据具体变化来调整传感器画面的应用形式。若触摸屏可能发生故障，就会根据显示界面对平台进行分析，如三相异步电机触摸屏控制面板还包括指示灯，作为运行平台，如网络故障图像和设备。控制室等与传统屏幕相比，触摸屏具有许多优点，应该是节约的。可编程控制器限制更大[3]。电网故障图是故障分析的基础，它能实时监测三相异步电动机的运行状态。如果发现操作问题，首先由程序员进行反馈；针对具体的故障，进行维修计划，为维修人员提供更有价值的参考。

三相异步电动机能正常工作，这也是PLC的一个重要职责。具有不同性能的三相异步电动机有许多不同的电路。可在所有线路上进行全面的PLC调试，这将有助于进一步控制泄漏。PLC可以保证内部控制信息在网络中及时输入，作为再编程的依据。在实时控制方面，着重研究了三相异步电机内部系统的调试技术，如全联机调试、命令分析详细表达表、连接线I/O和梯形图等，以保证设备运行的最高可靠性。内部系统与网络交互的建立，提高了通信模块与内部系统的连接，使 PLC具有无线功能，不需要传统的管理方式，就能对内部系统进行有效的远程管理，保证设备在控制范围内运行的高效稳定。当第一个设备处于停机状态时，第二个设备会在5S之后停机，这对时间管理的准确性很重要。

5.4 主扇风机的PLC应用

主扇风机是矿井重要的生产设备。有手动和自动两种类型之分。为确保所采取措施的安全，必须满足合理化和标准化的要求；以分析为基础的自动化方式，其工作原理是：工业计算机首先发出相应的指令，然后接受 PLC和空气。用 PLC扫描 PLC的输入点，用可编程序控制器比较数据和报警阈值，读出气体调节器和温度计的测量信号，以及输入信号，如沼气浓度、振动等。超出报警阈值时，自动启动相应的装置。

5.5 PLC技术在主排水泵中的应用

PLC技术的主要任务是对排气泵进行保护和控制，可以实现远程通信和监控。由于系统运行效率相对稳定，不会有大的缺陷，即保护装置功能强，具有手动检测功能，即使PLC系统不工作，水泵仍可正常工作。PLC系统还具备故障复位、界面切换以及系统巡查等功能。

5.6 设备集中控制的PLC应用

针对煤炭企业的实际情况，确定PLC主要用于控制系统，具体内容包括利用PLC对煤矿设备进行集中控制，并结合全机械化生产过程的实际情况。该控制系统可以通过多种途径实现集中控制，既能保证生产过程的安全性，又能对生产效率产生积极影响，有利于降低生产成本。集中式PLC系统在碳筛系统中也有广泛的应用。主站在建设PLC系统时，还需设置多个PLC层，主站通过PLC控制各站之间的通讯。对CO2测量装置进行集中控制；中间控制系统的控制功能是停止碳量，启动碳量，监测各操作参数的性能和状态。

5.7 在排水系统中的应用

排水管网调整不当，会严重影响矿井的正常运行，甚至造成损失。井下排水系统是煤矿开采中能耗最大的设备，传统的排水系统自动化程度较低，不能及时对系统进行响应，不能完全满足安全生产的需要，因此，在相关研究中提出，应用PLC技术，实现工作面和地下水探测系统的相互适应和配合，保证安全生产，使整个系统可以通过三种方式控制，与排水系统兼容。

5.8 PLC在煤矿胶带机集中控制系统中的应用

矿井带式输送机集中控制系统也是煤矿自动化电气系统的一个重要组成部分。这一体系直接依赖于井底作业质量。煤矿带式输送机集中控制系统共有两个部分组成，一个是分车间的控制系统，另一个是储煤装车作业系统。在集控系统的设计上，系统需要两种控制方式的支持，并根据现场作业人员的实际需求，结合煤矿工作面情况，灵活选择管理方式。中心控制器出现故障时，局部控制系统能及时自动切换，从而保证了带式输送机在工作状态下的稳定运行，保证了有效的控制功能。

5.9 在通风系统中的应用

风机在整个煤矿工作的使用过程中，应及时抽走井底产生的各种有害气体，并将新鲜空气注入井底，这对于改善煤矿作业条件，保证相关作业人员的安全具有重要意义。通风机控制系统是当前的重点工作。由于PLC支持的多信号输入受到相关因素的影响，会造成PLC出现小概率的停机或失败，造成不可逆的负面影响。因此，必须支持PLC技术，采用灵活的预留策略，合理安排风机控制系统。基于PLC的技术功能，分类系统和装煤系统将作为作战准备，作为PLC控制中的以太网控制模块，在先进机器的支持下，可在交换机和车间设备之间建立交互式连接，以确保PLC控制功能的可靠性并可以进行集中控制。

6 结语

综上所述，分析了PLC技术的具体应用，说明合理使用PLC技术在维护系统稳定、减少设备误差、有效控制生产成本等方面起到了一定的作用，进而可以促进电子自动化的可持续发展。煤矿自动化生产中，PLC技术不仅表现出了良好的经济性能，而且具备较高的可靠度。PLC技术在煤炭提升机、运输机、排水泵及设备集中控制等方面应用效果良好，提升了安全生产效率，降低了设备维护费用，提高了经济效益。随着科技的不断发展，PLC技术将广泛应用于煤矿自动化生产。