隨着我国经济的持续增长,煤炭资源数量和质量的需求与日俱增。为满足新形势下对煤炭资源的需求,需不断完善生产设备和生产技术。plc技术的应用,提升了煤矿电气自动化的生产水平,解决了传统电气生产中能耗高、可靠性低等问题,促进了煤矿行业的协调发展。
1 plc概述
plc即可编程控制器,是计算机技术的分支,专门用于工业生产。plc的结构包括电源、系统程序储存器、接口电路、cpu、通信模块及功能模块。
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[1]。
2 plc技术的优点
plc技术的优点表现在以下3个方面。
①稳定性强,抗干扰能力好。电气自动化中,plc技术通过大规模使用集成电路技术,提高了系统的整体可靠性。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。大型企业在生产中引入plc技术,有效降低了生产故障率,提升了生产效率。
②功能强大,维护简单,且能耗小。plc技术在理论和实践方面均已较为成熟,可满足煤矿自动化生产需要;在数据运算和逻辑处理方面,应用便捷,可适应当前煤矿自动化生产。实际应用中,plc控制器以存储逻辑为主,装置外部接线数量较少,接口简单。此外,plc技术可实现在线编程,广泛应用于小批量生产。与传统自动化系统相比,plc系统能耗较低,降低了能源生产成本。
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[2]。
3 plc技术在煤矿电气自动化控制中的应用
3.1 plc技术在提升机系统改造中的应用
实际应用中,传统提升机已无法满足当前煤矿发展需要,而plc技术的发展为提升机的改进创造了技术条件。plc以改造继电器为主,通过可编程控制器和大功率晶闸管变流器改造提升机,具体包括两个方面。一方面,确定传统提升机需要保留的部件,如直流电机。改造时,继续使用的部件无需更换,以减少改造流程,节约成本。另一方面,提升机操作台的改造。改造操作平台时,需调整控制回路,转换刀闸,并根据实际需要添加刀闸。新系统安装完成后,需进行调试,旧系统可继续工作。当改造后的系统出现故障时,可使用旧系统临时替代。调试时,传感器的校验和检测需要带电测试,以达到实时控制参数的目的。
3.2 plc在带式传输机上的应用
plc技术在带式传输机中应用效果明显,提升了皮带机输煤系统的效率,减少了传输电能的浪费。带式传输机中,信号采集系统和信号处理系统是重要的组成内容。信号处理系统主要由人机界面、工控机及plc等构成。在煤矿井下使用时,plc系统优势明显。究其原因,在于煤矿井下的环境相对复杂,易受电磁干扰,而plc系统的抗干扰性和稳定性较强,适用于此工作环境。
3.3 plc技术在排水泵中的应用
排水泵系统中,plc技术可实现控制、保护、远程通信及监控等功能,还可以优化调度效果。主排水泵中,plc自动控制系统的设备组成包括通信接口、数据处理中心、网络传输、信号采集系统、电控装置及机房部件等。plc系统包含地面监控主站、plc控制及机械设备三个层次。plc系统运行相对稳定,不会出现较大故障,具有良好的故障诊断能力和设备保护作用。plc系统出现故障时,人工控制系统可发挥作用,以确保水泵正常工作,实现正常的排水功能[3]。
3.4 plc技术在设备集中控制中的应用
煤矿企业的设备集中控制系统中,plc技术主要应用于综采工作面设备、集中控制系统及煤炭地面筛分系统。煤矿综采工作面的设备类型有转载机、输送机及采煤机。plc系统的应用强化了综采过程的安全性能,提升了生产效率,节约了生产成本。plc集中控制系统的应用实现了设备的集中监控。此外,集中控制系统还具备监控运行状态的功能。当系统运行故障时,plc系统会自动报警,便于工作人员及时处理,确保了系统的正常运行。煤炭筛分系统中,由于相应设备较大,应用plc技术可划分筛分系统,控制系统主站和分站通信,从而实现对煤炭地面筛分系统的总体控制
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。