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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)，并具備了使用簡便、穩(wěn)定性好、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成化程度較大等優(yōu)勢。目前，它受到了煤礦開采行業(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，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運(yùn)行和管理有關(guān)設(shè)備，使得煤礦開采行業(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)的煤礦開采工作中的半自動操作方式。在操作過程中，操作者本人不需要較高的操作技能，操作流程比較簡單，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)過程中由于職工數(shù)量龐大，生產(chǎn)效能相對低下、員工勞動力成本低等都會影響生產(chǎn)效率。而且在工作過程中，因?yàn)榈叵颅h(huán)境以及設(shè)備控制問題，由此產(chǎn)生的重大安全事故多了起來，也給企業(yè)帶來更嚴(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)在煤礦開采中的廣泛應(yīng)用，可以對煤礦開采工作的生產(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)在煤礦開采工作中廣泛運(yùn)用，可以更高效地管理煤礦開采工作機(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)，然后將其存儲在系統(tǒng)中，存儲的數(shù)據(jù)會存放在系統(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，從而完成不同類型的邏輯解算流程，解算的數(shù)據(jù)大都會保存在存儲器中，再通過多種控制計(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性地篩選顯示設(shè)備，對系統(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)人員對接收的重要數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，并對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類，然后執(zhí)行時(shí)控制器將會對控制器對象和所接收到的信息，快速的加以識別，然后再執(zhí)行相關(guān)的操作。

對該電路系統(tǒng)的主要注意事項(xiàng)是相關(guān)人員需要對管理系統(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對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)對出現(xiàn)的問題進(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輸入信息進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測，及時(shí)監(jiān)控罐籠和箕斗勻速運(yùn)行情況，如果出現(xiàn)故障也會及時(shí)停機(jī)行車[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裝置使用過程中務(wù)必注意報(bào)警系統(tǒng)。在監(jiān)測設(shè)備的配合下，人員可以通過遠(yuǎn)距離監(jiān)控室跟蹤煤炭開采工作的全過程狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)煤礦開采過程中存在的問題并處理。假如出現(xiàn)高溫和潮濕超過PLC控制器范圍內(nèi)，其緊急反應(yīng)機(jī)構(gòu)將會及時(shí)啟動報(bào)警機(jī)制，聯(lián)動現(xiàn)場和其他緊急處置機(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)該提高對軟件調(diào)試項(xiàng)目的關(guān)注，通過由專門的軟件工程技術(shù)人員進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施，盡量把煤礦開發(fā)過程中可能會出現(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)故障的水平將會顯著提升。另外，當(dāng)煤炭開采現(xiàn)場發(fā)生其它情況時(shí)，軟件開發(fā)技術(shù)人員和現(xiàn)場人員應(yīng)當(dāng)提高對梯形圖編程的認(rèn)識，采用模擬實(shí)驗(yàn)等各種手段檢驗(yàn)其操作有效性，證明無誤后再將數(shù)據(jù)保存在PLC的存儲單元內(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)單位還需要提高對操縱室主站管理的重視，以便減少其對機(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對接處理等工作進(jìn)行過程中存在的問題，來進(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)然就會大大提高，也能帶來更高的效益。

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

4.1 絞車控制系統(tǒng)的運(yùn)用

PLC技術(shù)普遍可以運(yùn)用到絞車控制系統(tǒng)中。絞車控制器的結(jié)構(gòu)包含：控制電路、高壓主電路和行程測量電路，一般配有清晰的人機(jī)交互顯示界面，能夠及時(shí)地對流程中提供的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行精確抓取，幫助絞車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)庫中，使得所獲取的程序形成控制信號，保障絞車系統(tǒng)運(yùn)行情況得到準(zhǔn)確地控制。相關(guān)人員利用對絞車系統(tǒng)的特性對運(yùn)行的資源進(jìn)行有效管理，可以減少絞車控制器的消耗量。在絞車控制系統(tǒng)的運(yùn)用中相關(guān)人員可以利用PLC控制技術(shù)對絞車運(yùn)動過程出現(xiàn)的異常問題及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，然后作業(yè)部門再加以管理，經(jīng)過一連串的管理活動，會給煤礦公司帶來良好的效益[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)行過程中，主要凸顯出檢測精準(zhǔn)度低、抗干擾能力不強(qiáng)等問題，合理引入PLC技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對工業(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)過程中，壓縮空氣設(shè)備是不可或缺的動力設(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)的方法會產(chǎn)生大的熱量，如果不加以控制，嚴(yán)重地會對煤礦造成危害。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)門方面的應(yīng)用

PLC技術(shù)在提升了礦井開發(fā)效益的同時(shí)，還能夠減少許多井下風(fēng)門的安全隱患，從而減少了安全事故的產(chǎn)生。主要運(yùn)用壓差在風(fēng)門口設(shè)置一小窗口，確保井下風(fēng)門的安全性，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

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

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