浅谈PLC控制技术在煤矿中的应用.pdf

工 业 技 术 2 0 1 2 年3 月 下 l 科技创新与应用 浅谈 P L C控制技术在煤矿中的应用 聂少莉 淮北矿业集团桃园煤矿坑代科， 安徽 宿州 2 3 4 0 0 0 摘要 近几年来， P L C技术及其相应的控制模块成为了几乎所有的电控设备制造厂家所青睐的对象， 这样既能够保证电气控制 设备的高技术性能又能够使得系统更加可靠， 同时也形成了P L C控制技术在煤矿中的应用必然趋势。随着计算机控制技术的发 展 ， 采用当代先进的计算机及辅助控制技 术形成矿井提升机电气控制 系统， 已成 为势在必行的局面。本文就 P L C控制技 术在煤 矿 中的应用进行探 讨。 关键词 P L C ； 矿井 ； 提 升机 ； 控制 系统 ； 应用 前言 随着 I T技术的高速发展 ， 用计算机技术控制煤矿的生产过程 中的 各环节如提升 、 运输 、 排水等， 尤其是提升 ， 已经发展成为一种必然趋势。 可编程序控制器 以下简称P L C 是专门为煤矿专工业现场配置的计算 机 ， 它的可靠性很好 ， 抗干扰 『生 的能力也很强， 而且编程直观， 适应性也 非常好 ， 功能完善， 接 口功能强等特点 ， 这些特点成为了P L C技术能够 发展迅速的关键所在。 1 P L C的功能 可编程控制器 P L C 是一种比较完善的运用数字运算的操作子系 统， 主要应用于设计工业环境下的应用系统。可编程序的存贮器可以通 过多种方式进行控制各种类型的机械或生产过程 ， 比如数字的、 模拟的 输人和输出等方式。P L C具有很多的优点和优势， 例如通用性强、 抗干 扰能力强、 可靠『生 高、 使用方便、 编程简单等。 在工业控制领域中， 随着计 算机技术的不断发展， P L C控制技术在工业控制领域的应用必将会成 为世界科技发展的必然趋势。 P L C还具备监控和自 诊断功能 即在系统 发生异常时 自 动停止运行并发出报警信号 ，能通过软件进行故障检测 和程序校验。 t 2 P L C工作原理 P L C控制系统的控制回路采用先进的P L C取代原有的继电器逻辑 控制系统。P L C作为工业计算机 ， 具有独特的微处理功能， 通过采集外 部的信号进行逻辑判断后， 传输给各个不同的执行元件， 实现对提升机 的自 动控制功能。其方框图如图1 所示。 匿圃匡 圃臣巫 圆圈圃回 P L C 控制系统除了具有原电控系统的所有功能外 ，还具有以下主 要功能 一 是后备保护功能；二是减速阶段的多种曲线 自 动设定及执行功 能 ； 三是速度、 提升次数 、 深度直观显示功能； 四是声光故障报警功能。 3 P L C 技术应用 3 ．1 P L C在矿井提升中的应用 煤矿矿井提升机是煤矿的重要设备之一， 担负着提升煤炭、 矸石 、 下 放材料、 升降人员和设备的重要任务， 是煤矿生产的咽喉。 其电控系统的 技术性能和可靠性直接影响煤矿的安全生产。以前我国矿用交流提升 机大多为T K D型萁控制核心采用继电器、 接触器等组成的有触点控制 系统。这种控制设备存在触点多 、 接线复杂、 可靠性不高、 维护困难等无 法解决 的缺 点。 P L C用处理开关量， 替代以前提升机控制系统中众多的继电器 、 接 触器、 复杂的连线以及信号显示系统。 由于 P L C 具有可靠、 准确、 抗干扰 能力强、 易维护等优点彳 艮 好的解决了T K D控制系统无法克服的弊病从 而保证煤矿安全生产并提高生产效率。 基于Wi n d o w s 操作系统， 在计算机屏幕上实时动态反映提升机系 统的所有运行参数和运行状态， 如显示提升速度 、 提升高度 、 液压制动系 统、 装卸载系统和故障信息等画面， 能使司机对提升机的运行状况一目 了然。 3 ． 2 P L C 在胶带运输集控系统中的应用 煤矿胶带机系统一般包括多条输送胶带机、 转载胶带机 、 拣矸胶带 机、 刮板机 、 储煤及装车系统等。 基于P L C的全矿井胶带运输机集中监控系统可以实现联锁控制和 单机控制等多种控制模式， 可以供操作人员根据现场实际情况灵活选 用确保在系统正常运行时操作灵活、 易于维护， 在系统出现故障或通讯 中断时可以现场控制确保皮带设备的正常运行， 提高了系统的稳定性。 此外’基于 P L C胶带运输机集控系统可实现防止打滑、 拉绳 、 跑偏、 纵撕、 堆煤等多种保护功能， 以便胶带运输机运行出现故障时， 系统可以快速 地作出反应 。 3 -3 P L C 在井底车场调度系统中的应用 我国煤矿井下车场调度系统大多数采用安全型继电器联锁控制来 实现。 该控制方式触点多、 接线复杂、 可靠性不高、 维护困难， 当矿下巷道 拓展， 机车线路发生变化时， 系统修改工程量巨大， 且系统完成功能也受 到继电器控制的限制有 些功能不能尽人意。 采用P L C 实现了井下道岔、 信号灯、 信号发送器等设备及信号集中 控制 机车运行集中调度、 联锁并在模拟盘实时监视运行状态从 而保证 井下机车运输安全提高运输效率减轻劳动强度， 降低能源消耗。 目前 P L C 控制技术除上述应用外， j 丕 在抽风机控制、 压风机控制、 水 泵控制及矿车自动清洗等多方面得到了应用。而如何将各自独立的 P L C控制组成分布式系统共同完成矿井生产系统的监测、控制的方法， 形成比较先进的整体控制方案， 是个值得探讨的问题。 4整体控制方案 利用 P L C控制器具有的模块化、 可扩展性和通信联网功能，将矿井 已采用的各自独立的P L C控制系统通过工业以太网以及协议的转化集 成在同一个数据网络中， 构成三层网络结构来实现整个矿井的监测、 控 制。三层网络包括现场的设备层 D e v i c e N e t 、 监控分站的控制层C o n t r o I N e t 和调度中心的信息层 E t h e r n e t ／ I P 工业以太网 。下面简要介绍一 下其所采用的罗克韦尔 自动化的集控系统。 将采用 P L C控制技术的各监控分站， 根据控制网络按生产关系和 物理位置连接为一个统一的控制层 C o n t r o I N e t l络。主干采用光纤传 导模式与调度中心通过 6 2 ． 5 ／ 1 2 5 p , m光缆连接， 构成整个控制层 网络。 C o n t r o I N e t 网络采用并行时间域多路存取 C T D MA I3 隐l生 令牌技术来 控制节点对总线的访问， 采用通用工业协议 C I P 保证它的上层协议通 信。C o n t r o I N e t 技术采取了一种新的生产者／ 客户通信模式，不仅支持传 统的点对点通讯， 而且允许同时向多个设备传递信息， 从而提高了带宽 利用率。 采用光纤和中继器通讯距离可达几十公里节点数9 9 个。 监控 软件平台采用R S V i e w 3 2 ， 通过 S C A D A S e r v e r 实时采集各系统的数据， 即可在调度中心实现操作控制。 调度中心是全矿安全生产的监控指挥中心所有的控制信息在这里 汇总并由此发布。 根据控制网结构{ 殳 置若干台监控主机五为热备，分别 连接 C o n t r o l N e t 与E t h e r N e t 网关中的接口模块， 而E t h e r N e t 接口模块 接人矿局域网交换机，两种接 口 模块间经由 C o n t r o l L o g i x网关背板直接 通讯庑成 C o n t r o l N e t 和E t h e r N e t 的互联互通。 数据上传矿信息网后， 可 实现在办公终端监视生产过程f 盐 决策部门和管理部门掌握生产最新动 态 。 5结语 矿井生产包括开采、 掘进、 运输、 通风、 安全、 排水、 供电、 洗选等多个 环节。 在这些环节中， 各种监测、 监控系统繁多复杂产品品牌多样。 各种 品牌的产品通过工业以太网以及协议的转化都能够在同一个系统配合 使用洪 同组成 自 动化集控系统。这种集控技术的应用将推动我国煤炭 行业更 匕 一个台阶。 参考文献 [ 1 ] 卢燕．矿井提升机电力拖动与控制嗍． 北京 冶金工业出版社2 0 0 1 ． [2 ] 王永华， 陈玉国．现代电气控制及 p l e 应用技术[ IⅥ 1 ． 北京 航空航天大学 , t , 2 0 0 3 ． ] 余发止． 国内为矿井提升机的现状与发展叨矿井机电， 1 9 9 5 年第3 期． 4 5