張棟

摘要：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，PLC技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，并具備了使用簡(jiǎn)便、穩(wěn)定性好、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成化程度較大等優(yōu)勢(shì)。目前，它受到了煤礦開(kāi)采行業(yè)的高度重視，并獲得了高度贊揚(yáng)。本文主要從技術(shù)簡(jiǎn)介及工作原理出發(fā)，進(jìn)而總結(jié)了PLC煤礦機(jī)電控制技術(shù)應(yīng)用的有效策略，使得PLC技術(shù)在煤礦機(jī)電控制的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)煤礦機(jī)電控制系統(tǒng)質(zhì)量控制

煤礦機(jī)電系統(tǒng)的安全運(yùn)行是保證煤礦生產(chǎn)質(zhì)量的基礎(chǔ)，只有操作性能優(yōu)良的技術(shù)才能保證生產(chǎn)效率。而PLC以其獨(dú)特的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，適用于煤礦機(jī)電系統(tǒng)的控制，取得了較好的應(yīng)用效果。

1 PLC技術(shù)簡(jiǎn)介及工作原理

PLC技術(shù)是一個(gè)允許編輯邏輯的控制器，主要由控制芯片、通信單元以及輸入輸出單元組成，實(shí)現(xiàn)了邏輯計(jì)算結(jié)果，發(fā)出相應(yīng)的指令幫助用戶控制程序。在實(shí)際過(guò)程中控制器也能按照規(guī)定的程序方式完成計(jì)算，從而直接控制相應(yīng)用戶。同時(shí)因?yàn)樵摽刂葡到y(tǒng)是可編程的，所以還具備了計(jì)數(shù)、定時(shí)等功能。

一般煤礦開(kāi)發(fā)企業(yè)隨著工業(yè)機(jī)械化技術(shù)水平的日益提升，采用數(shù)字輸出和輸入方式來(lái)運(yùn)行和管理有關(guān)設(shè)備，使得煤礦開(kāi)采行業(yè)整體技術(shù)水平提升[1]。以下關(guān)于這種技術(shù)的使用，優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.1 提高安全生產(chǎn)管理水平

為提高煤礦開(kāi)采工作生產(chǎn)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，要改善傳統(tǒng)的煤礦開(kāi)采工作中的半自動(dòng)操作方式。在操作過(guò)程中，操作者本人不需要較高的操作技能，操作流程比較簡(jiǎn)單，調(diào)試環(huán)節(jié)也不需要改變硬件設(shè)備。此外，工作人員能夠根據(jù)煤礦機(jī)電的設(shè)備異常數(shù)據(jù)進(jìn)行有針對(duì)性地調(diào)整，進(jìn)而保障員工生命財(cái)產(chǎn)安全。

1.2 性價(jià)比高

在煤礦企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中由于職工數(shù)量龐大，生產(chǎn)效能相對(duì)低下、員工勞動(dòng)力成本低等都會(huì)影響生產(chǎn)效率。而且在工作過(guò)程中，因?yàn)榈叵颅h(huán)境以及設(shè)備控制問(wèn)題，由此產(chǎn)生的重大安全事故多了起來(lái)，也給企業(yè)帶來(lái)更嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，這些都將威脅到公司的生產(chǎn)效益。而PLC技術(shù)在煤礦開(kāi)采中的廣泛應(yīng)用，可以對(duì)煤礦開(kāi)采工作的生產(chǎn)設(shè)備實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控，加強(qiáng)煤礦安全生產(chǎn)管理，減少人力成本，降低重大安全事故的發(fā)生率，從而可以避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

1.3 具有更高的安全性

PLC技術(shù)在煤礦開(kāi)采工作中廣泛運(yùn)用，可以更高效地管理煤礦開(kāi)采工作機(jī)械設(shè)備，從而大大提高機(jī)械設(shè)備的工作效能以及產(chǎn)品質(zhì)量。此外，PLC技術(shù)對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備控制，可以改善系統(tǒng)的抗干擾能力。

2 PLC控制系統(tǒng)工作原理

PLC技術(shù)在煤礦機(jī)電系統(tǒng)的應(yīng)用中，主要包括輸出刷新環(huán)節(jié)、程序執(zhí)行環(huán)節(jié)和采樣輸入環(huán)節(jié)。下面分別討論三個(gè)環(huán)節(jié)：

首先是輸入：該環(huán)節(jié)主要是操作系統(tǒng)由CPU掃描，獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，然后將其存儲(chǔ)在系統(tǒng)中，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)會(huì)存放在系統(tǒng)的相應(yīng)部位，為后續(xù)工作做鋪墊。如表1所示，這是PLC技術(shù)主要的技術(shù)指標(biāo)。

第二，在程序執(zhí)行環(huán)節(jié)，PLC技術(shù)人員可以根據(jù)階梯式流程圖進(jìn)行四個(gè)具體方向的數(shù)字化掃描工作，從而完成不同類(lèi)型的邏輯解算流程，解算的數(shù)據(jù)大都會(huì)保存在存儲(chǔ)器中，再通過(guò)多種控制計(jì)算，形成控制輸出的數(shù)據(jù)信息。為直觀完整的反映出邏輯解算流程，工作人員可以有針對(duì)性地篩選顯示設(shè)備，對(duì)系統(tǒng)整體控制運(yùn)行流程中顯示出的重要數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位的監(jiān)控，將這些重要的數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確反映給工作人員，因而使得所反映的數(shù)據(jù)可以保持一致，使得整體控制系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)其故障[2]。

第三，輸入輸出刷新階段：在這個(gè)階段，PLC技術(shù)人員對(duì)接收的重要數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，并對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類(lèi)，然后執(zhí)行時(shí)控制器將會(huì)對(duì)控制器對(duì)象和所接收到的信息，快速的加以識(shí)別，然后再執(zhí)行相關(guān)的操作。

對(duì)該電路系統(tǒng)的主要注意事項(xiàng)是相關(guān)人員需要對(duì)管理系統(tǒng)提供的信息或指令進(jìn)行及時(shí)地調(diào)整[3]。如圖1所示。

3 PLC技術(shù)在煤礦機(jī)電質(zhì)量控制中的有效措施

3.1 提高控制系統(tǒng)的運(yùn)用

電力輸送的核心裝置不同于傳統(tǒng)的繼電器等電氣元器控制方法，控制方法較為簡(jiǎn)單，保障了控制系統(tǒng)的運(yùn)用效率。目前常規(guī)的控制方法比較不好的地方是這些操作方法都會(huì)對(duì)電子元件的使用年限產(chǎn)生負(fù)面影響，而將PLC控制導(dǎo)入至煤礦電氣控制的提高控制系統(tǒng)中，則能夠高效的增加提高機(jī)電的控制精度。同時(shí)PLC控制技術(shù)運(yùn)用于煤礦機(jī)電質(zhì)量控制中可以根據(jù)煤炭的運(yùn)輸狀況，隨時(shí)對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行調(diào)整，不僅促使機(jī)電系統(tǒng)的速度提升，而且使得機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性得到保障。

除此之外，PLC技術(shù)應(yīng)用于外接電路能夠幫助工作人員對(duì)輸入信息進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)，及時(shí)監(jiān)控罐籠和箕斗勻速運(yùn)行情況，如果出現(xiàn)故障也會(huì)及時(shí)停機(jī)行車(chē)[4]。

3.2 PLC技術(shù)在煤礦產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的注意事項(xiàng)

首先，在PLC裝置使用過(guò)程中務(wù)必注意報(bào)警系統(tǒng)。在監(jiān)測(cè)設(shè)備的配合下，人員可以通過(guò)遠(yuǎn)距離監(jiān)控室跟蹤煤炭開(kāi)采工作的全過(guò)程狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)煤礦開(kāi)采過(guò)程中存在的問(wèn)題并處理。假如出現(xiàn)高溫和潮濕超過(guò)PLC控制器范圍內(nèi)，其緊急反應(yīng)機(jī)構(gòu)將會(huì)及時(shí)啟動(dòng)報(bào)警機(jī)制，聯(lián)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)和其他緊急處置機(jī)構(gòu)，從而引導(dǎo)人員撤離，最大限度保障人員的生命安全。為防止PLC控制器應(yīng)用項(xiàng)目中發(fā)生其它情況，技術(shù)人員應(yīng)該提高對(duì)軟件調(diào)試項(xiàng)目的關(guān)注，通過(guò)由專(zhuān)門(mén)的軟件工程技術(shù)人員進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施，盡量把煤礦開(kāi)發(fā)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的突發(fā)現(xiàn)象和一般狀況考慮其中，在此基礎(chǔ)上編寫(xiě)處理程序，能夠有效提升其效率，其應(yīng)付系統(tǒng)故障的水平將會(huì)顯著提升。另外，當(dāng)煤炭開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生其它情況時(shí)，軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)人員和現(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)當(dāng)提高對(duì)梯形圖編程的認(rèn)識(shí)，采用模擬實(shí)驗(yàn)等各種手段檢驗(yàn)其操作有效性，證明無(wú)誤后再將數(shù)據(jù)保存在PLC的存儲(chǔ)單元內(nèi)，以幫助機(jī)電設(shè)備的操作以正確形式進(jìn)行，不斷改善設(shè)備運(yùn)行品質(zhì)[5]。

另外，有關(guān)單位還需要提高對(duì)操縱室主站管理的重視，以便減少其對(duì)機(jī)電設(shè)備主電路的影響，能夠選擇提高主要控制回路效率，使其效率發(fā)展到極限，進(jìn)而提升其整體管控效率。最后，除了要提升其整體處理效能，有關(guān)的技術(shù)人員還需要提高對(duì)數(shù)據(jù)信息收集與管理工作的重要性，并根據(jù)在站點(diǎn)管理及與傳感器信號(hào)對(duì)接處理等工作進(jìn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題，來(lái)進(jìn)行綜合維護(hù)管理工作，并及時(shí)地將各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)在固定地點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合科學(xué)管理，設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量當(dāng)然就會(huì)大大提高，也能帶來(lái)更高的效益。

4 煤礦機(jī)電控制體系應(yīng)用PLC技術(shù)的領(lǐng)域

4.1 絞車(chē)控制系統(tǒng)的運(yùn)用

PLC技術(shù)普遍可以運(yùn)用到絞車(chē)控制系統(tǒng)中。絞車(chē)控制器的結(jié)構(gòu)包含：控制電路、高壓主電路和行程測(cè)量電路，一般配有清晰的人機(jī)交互顯示界面，能夠及時(shí)地對(duì)流程中提供的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行精確抓取，幫助絞車(chē)控制器的特性得到充分發(fā)揮。采用智能化管理，能夠很大程度上減少絞車(chē)操作流程中所遭受的沖擊力。

除此以外，PLC控制還具備了調(diào)節(jié)絞車(chē)控制系統(tǒng)機(jī)械輸入速度，并決定能源的再生力量，將信息數(shù)據(jù)收集間隔限制在50 ms，所提供的數(shù)據(jù)信息會(huì)受到上提和分權(quán)化速度限制，上傳給PLC控制器數(shù)據(jù)庫(kù)中，使得所獲取的程序形成控制信號(hào)，保障絞車(chē)系統(tǒng)運(yùn)行情況得到準(zhǔn)確地控制。相關(guān)人員利用對(duì)絞車(chē)系統(tǒng)的特性對(duì)運(yùn)行的資源進(jìn)行有效管理，可以減少絞車(chē)控制器的消耗量。在絞車(chē)控制系統(tǒng)的運(yùn)用中相關(guān)人員可以利用PLC控制技術(shù)對(duì)絞車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程出現(xiàn)的異常問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，然后作業(yè)部門(mén)再加以管理，經(jīng)過(guò)一連串的管理活動(dòng)，會(huì)給煤礦公司帶來(lái)良好的效益[6]。

4.2 壓縮空氣機(jī)組的使用

PLC技術(shù)在壓縮空氣機(jī)組中也得到應(yīng)用，其是機(jī)組內(nèi)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分。在傳統(tǒng)壓縮空氣設(shè)備計(jì)算機(jī)監(jiān)管體系的運(yùn)行過(guò)程中，主要凸顯出檢測(cè)精準(zhǔn)度低、抗干擾能力不強(qiáng)等問(wèn)題，合理引入PLC技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)控制設(shè)備、單片設(shè)備的高效處理，與此同時(shí)，結(jié)合全壓縮空氣設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)，可以針對(duì)其工作期間創(chuàng)建相應(yīng)的安全維護(hù)系統(tǒng)。在煤礦產(chǎn)業(yè)的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，壓縮空氣設(shè)備是不可或缺的動(dòng)力設(shè)備之一。

4.3 運(yùn)膠帶機(jī)方面的應(yīng)用

傳統(tǒng)的膠帶輸送機(jī)所使用的控制系統(tǒng)方法大多為人工控制方式，在運(yùn)輸系統(tǒng)停止輸送后，操作員就必須進(jìn)行調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的輸出電壓，保障制動(dòng)片與閘瓦達(dá)到相應(yīng)地接觸，但需要注意的是，這種控制系統(tǒng)的方法會(huì)產(chǎn)生大的熱量，如果不加以控制，嚴(yán)重地會(huì)對(duì)煤礦造成危害。而PLC控制技術(shù)運(yùn)用在膠布運(yùn)輸中可以有效改善膠帶運(yùn)輸機(jī)制動(dòng)片的運(yùn)行情況。膠帶運(yùn)輸終止時(shí)，利用間歇式監(jiān)控手段可以減少熱量的消耗，保障該系統(tǒng)的運(yùn)行效率得到大幅度的提升。

4.4 井下風(fēng)門(mén)方面的應(yīng)用

PLC技術(shù)在提升了礦井開(kāi)發(fā)效益的同時(shí)，還能夠減少許多井下風(fēng)門(mén)的安全隱患，從而減少了安全事故的產(chǎn)生。主要運(yùn)用壓差在風(fēng)門(mén)口設(shè)置一小窗口，確保井下風(fēng)門(mén)的安全性，實(shí)現(xiàn)通氣的有效性。采用以上方法，能夠改善換氣效果，使兩側(cè)氣壓趨向均勻，確保工作的安全性。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，生產(chǎn)生活對(duì)電能等資源的需求逐漸大增，因此，為適應(yīng)人們對(duì)日益增長(zhǎng)的能源需求，需要進(jìn)一步提高對(duì)煤炭資源利用的效益與品質(zhì)。PLC技術(shù)對(duì)煤炭資源的廣泛使用，可以促使煤礦開(kāi)采工作質(zhì)量和效率得到保障，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)煤礦開(kāi)采行業(yè)的蓬勃發(fā)展。

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