解析PLC技术在煤矿机电设备控制中的应用.pdf

- 80 - 技术应用科学大众Popular Science2020年06月 解析PLC技术在煤矿机电设备控制中的应用 龙岩学院 杨元杰， 苏晴晴， 张亮华 摘 要 为了提高机电设备的控制水平、 保证开采作业的安全， 文章对可编程逻辑控制器 （PLC）技术在机电设备控制中的应用 进行了研究。 首先， 分析了PLC技术的原理， 并指出了其使用要 求。 然后， 结合煤矿机电设备发展实际， 指出PLC技术主要被应 用在提升机改造、 井下风门控制、 胶带传输、 故障诊断、 选煤集 控系统控制中。 最后， 围绕基于PLC技术的架空乘人装置， 详细 阐述了PLC技术在机电设备控制中的应用方法。 关键词 PLC技术； 机电设备控制； 应用 随着我国煤矿行业的发展， 机电设备的控制水平在不断 提高。 可编程逻辑控制器 （Programmable Logic Controller， PLC） 、 物联网等技术也被广泛应用在机电设备控制中。 尤其是 PLC技术， 已经非常成熟， 并取得了显著的应用成果。 应用这种 技术不仅可以实现对机电设备的智能化、 自动化控制， 还能提 高开采效率、 保障作业人员安全。 1 PLC技术原理及使用要求 PLC是指可编程逻辑控制器， 能够通过编程方式存储逻辑 计算、 顺序控制等操作指令， 具有抗干扰、 成本低等优点， 可有 效降低技术人员的调试难度， 方便后期设备维护。 若是将其接 入到控制系统中， 就可在输入接口通过模拟数字信号实现对机 械设备的控制。 在煤矿机电设备中应用PLC技术可按照以下步骤进行。 （1） 输入采样。 即通过各种外部传感设备将采样活动数 据搜集起来， 并进行存储、 分析、 运算。 （2） 程序执行。 即借助计算机根据已设置好的逻辑与预 算方法进行数据扫描、 呈现。 （3） 数据输出。 即通过算法综合将已被处理的数据输出 结果， 从而完成机电设备控制。 在信息时代， 通过计算机管理系统联网， 依托PLC技术， 还 可进行操作系统之间的信息交流、 反馈。 这样就可将各种智能化 设备通过光缆连接在一起， 构建出一个系统化的工业生产网络。 最重要的是， 这种网络可以扩容， 且能够根据设备运行情况进行 参数调整。 但是在应用这种技术时， 需注意以下几点。 （1） 必须要提供良好的硬件环境。 如适宜的温度、 湿度， 以免影响硬件设备的正常运行。 同时， 要尽量避免将PLC设备 与腐蚀性液体放置在同一场所。 （2） 在软件方面， 应当注意接口标准的统一性， 以免影响 PLC的应用。 （3） 在安装PLC系统时， 需选择正确的连接方式。 如可采 用单独接地的方式， 提高其抗干扰性； 控制设备接地线路的 长度。 2 在机电设备控制中的应用 PLC在机电设备控制中的应用主要体现在以下几个方面。 （1） 在提升机改造中的应用。 通过应用PLC技术对老式 提升机进行改造后， 可以有效提升其控制操作的精度及便捷 性。 还可以对提升机运行进行实时监控， 确保管理人员能充分 了解提升机设备的运行情况， 并及时发现、 解决其中的问题， 减 少安全事故的发生。 具体来说， 应用PLC技术改造提升机的主 要原理就是强化电流控制。 （2） 在井下风门中的应用。 传统井下风门主要依靠人工 控制。 但是这种控制方式存在安全风险大、 力度使用不恰当等 问题， 既无法保证井下风门控制效果， 也无法保证井下风门的 安全性。 但是引入PLC技术， 结合红外遥感技术， 就可以实现 井下风门的自动化控制。 当有车辆或人通过井下风门时， 红外 遥感设备就会检测到车辆或人的信号， 并将其传输给PLC控制 器， PLC就会解析、 收发控制指令， 使井下风门开闭。 显然， 这 种机械式的控制方式远比传统人工控制方式更加方便、 高效、 精准。 （3） 在胶带传输机中的应用。 将PLC技术应用到胶带传 输机中， 可以实现机械制动， 保证闸瓦、 制动盘在短时间内能分 离， 从而减少摩擦热量。 相比于传统的人工操作方式， 这种自 动化控制方式更加便捷、 迅速， 且足够安全， 不会给作业人员 造成安全威胁。 （4） 在故障诊断中的应用。 例如应用PLC技术可对开关量 信号故障进行分析。 若检测到开关信号正常， 且实际状态值与 输入状态值相同， 则可认为机电设备正常。 反之， 则认为机电设 备出现了故障。 （5） 在选煤集控系统中的应用。 将选煤集控系统内部的逻 辑控制指令与PLC结合后， 就可以实现整个选煤过程的自动化。 总之， 在现代化背景下， PLC技术在煤矿机电设备中的应 用极其广泛， 且应用方式也多种多样。 但PLC技术的应用仍有 较大的研究空间。 所以， 专家学者、 技术人员应继续深入研究 PLC技术在机电设备中的应用， 进一步促进煤矿机电设备自动 化、 智能化控制水平的提升。 3 实例分析 本研究提出了一种基于PLC技术的架空乘人装置。 其中， PLC系统可以在架空乘人装置空转时使其保持低速状态运行。 乘坐乘人装置的人员达到目的后， 架空乘人装置可保持中速运 行状态。 乘坐乘人装置的人员上车后， 则会保持高速运行状态。 3.1 架空乘人装置构成 该装置包括猴车、 总控主机、 站点控制盒3个部分。 首先， 猴 车部分还包括捕绳器、 吊轴、 手柄杆、 坐垫箱、 搭脚杆。 在坐垫箱 基金项目国家级大学生创新创业训练计划资助项目 “架空乘人 装置智能化系统” （201911312006） 作者简介杨元杰 （1997 ） ， 男， 壮族， 广西横县人， 学士； 研 究方向 岩土工程。 - 81 - 技术应用科学大众Popular Science2020年06月 内部的中空电气腔上固定了称重传感器、 电池、 主板、 气泵、 电子 标签、 喇叭。 称重传感器的重力输入端与触发盘在竖直方向上 正对， 触发盘固定在活动轴一端， 活动轴另一端穿过坐垫箱后与 坐垫板装配固定。 其次， 总控主机上装有GIS软件、 网卡。 通过 GIS软件、 网卡可与电机驱动器、 路由器通信连接。 最后， 站点控 制盒分别与主板上的蓝牙模块通信且读取电子标签信息， 从而 通过主板上的远距离无线电 （Long Range Radio， LORA） 无线 模块对总控主机反馈识别的电子标签信息。 3.2 架空乘人装置优势分析 该装置具有以下优势。 （1） 可实现智能停车， 并发出语音提醒下车。 就目前来看， 很多架空乘人装置系统并没有智能停车、 语音提示功能， 以致 于乘车人员错过下车机会， 出现安全事故。 但是该装置具有电 子标签、 语音播报系统、 蓝牙可解决这一问题。 （2） 可避免空转能耗。 该装置应用了LORA扩频技术、 重 力感应技术等可以弥补传统通信技术的不足， 及时进行装置的 开关。 （3） 可智能启停。 主要借助物联网技术。 （4） 可实时显示并控制乘车人员数量， 提升架空乘人装置 的安全性。 （5） 可保证架空乘人系统在低速、 高速、 启停等状态之间 自由切换。 3.3 运行原理 首先， 主板上设置了LORA无线模块、 存储器、 PLC、 蓝牙 模块、 充放电电路、 电量检测电路。 其中， PLC主要用于收发、 解析控制指令， 且根据预设程序进行参数计算。 电量检测电路 的主要作用是与电池的电极导电连接， 检测电池电量。 该电路 信号端是与PLC的第一信号端通信连接的。 与PLC的第二信号 端、 第三信号端、 第四信号端通信连接的是LORA无线模块、 存储器、 蓝牙模块、 喇叭的信号端。 这样， LORA无线模块、 存 储器、 蓝牙模块、 喇叭都可与PLC通信。 如在电量低于PLC内置 程序的阈值时， PLC控制LORA无线模块发送电量不足信息， 提醒维护人员补充电量。 其次， 减速按钮、 急停按钮分别与PLC 的第五信号端、 第六信号端通信连接。 这样通过减速按钮、 急 停按钮的触发就可对PLC输入减速、 停止指令。 最后， 主板上 还安装了微控制单元 （Microcontroller Unit； MCU） 、 继电器。 MCU的第三信号端与PLC的第七信号端通信连接。 当其感应圈 吸水导电时， 会向PLC发送进水信号， 使PLC通过LORA无线 模块外发进水信号以使操作者及时发现、 检修。 在该装置中， PLC控制流程如图1所示。 图1 PLC控制流程 基于PLC技术的架空乘人装置的应用流程为 通过红 外感应器确定候车区是否有人， 感应信号通过信号接收器 进入到控制器， 控制器发出指令， 电机作出相应的反应， 最 终使架空乘人装置处于低速运行状态； 矿工上车后， 座椅 的重力感应器产生的感应信号通过接收器传送给控制器， 控制器发挥指令使电机动作， 从而使架空乘人装置维持高 速运行状态； 矿工按下下车按钮后， 信号接收器接收信号并 传送给控制器， 然后控制器发出指令， 电机动作， 架空乘人 装置制动； 若需要紧急制动， 长按紧急制动按钮， 控制器会 直接接收信号并发出指令， 控制电机， 架空乘人装置紧急 制动。在整个过程中， 都是由以PLC技术为基础的控制站 进行收发、 解析控制指令。 由此可见， PLC技术有着极其重 要的应用。 4 结语 PLC技术在煤矿机电设备控制中有着极其重要的应用。 尤 其是在新技术、 新设备不断产生的背景下， PLC技术的应用范 围、 方式也在不断创新、 发展。 所以， 应继续加强PLC技术在煤 矿机电设备中的应用研究， 进一步提升机电设备的控制水平。 [参考文献] [1]王彩侠， 李占家.PLC技术在煤矿机电设备控制中的应用分 析[J].现代制造技术与装备， 2019（7） 200-201. [2]周俊虎.PLC技术在云冈煤矿机电设备控制中的有效应用 [J].能源与节能， 2019（1） 142-143， 168. [3]高韦平， 夏盼盼.PLC技术在煤矿机电设备控制中的应用[J]. 内蒙古煤炭经济， 2018（18） 9-10.