張文波 山西華潤煤業(yè)有限公司

中國是世界第一產(chǎn)煤大國，也是煤炭消費大國。21世紀(jì)是信息化時代，隨著計算機信息技術(shù)及機械自動化技術(shù)的迅速發(fā)展，依托信息化技術(shù)進(jìn)一步提高了我國煤礦開采質(zhì)量，推動了煤炭工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)。信息化是煤炭產(chǎn)業(yè)升級的助推器，PLC技術(shù)的合理應(yīng)用，大幅提升了我國煤礦機電設(shè)備自動化控制水平，取代了傳統(tǒng)人工煤礦作業(yè)方式，有效提高了煤礦開采作業(yè)效率，為煤礦安全生產(chǎn)運營管理提供了技術(shù)保障。

一、PLC技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

PLC是可編輯邏輯控制器的簡稱，是一種專用于工業(yè)控制的計算機。通過用戶輸入的指令，PLC技術(shù)可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運算和機械定時，從而實時控制各類機電設(shè)備。將PLC技術(shù)用于煤礦機電設(shè)備，可有效提升機電設(shè)備控制的可靠性，其應(yīng)用優(yōu)勢如下：

（一）可靠性高

在煤礦資源開采中，因其特殊性，開采安全風(fēng)險隱患大。因此，必須高度重視機電設(shè)備控制，嚴(yán)控設(shè)備故障，避免發(fā)生安全事故，造成嚴(yán)重?fù)p失。PLC技術(shù)具有可靠性高，抗干擾能力強等特點，平均無故障時間可以達(dá)到數(shù)萬小時以上，故障率極低，同時具備完善的自診斷和顯示功能，將其用于煤礦機電設(shè)備，可以很好地提高設(shè)備的安全性能。同時，還能實時監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)，為機電設(shè)備安全運行提供可靠保障。

（二）實用功能多

PLC功能強，具有很多實用功能，一臺小型PLC內(nèi)就有幾千種，甚至更多可供用戶使用的編程元件，能夠滿足復(fù)雜控制需求。在煤礦機電控制中，能夠借助于PLC的強大運算數(shù)據(jù)功能，實現(xiàn)機電設(shè)備精確控制，做好機電設(shè)備故障檢測、溫度調(diào)控和位置監(jiān)管等工作，并能夠強化機電設(shè)備控制效率，大大降低工作人員的勞動強度。

（三）節(jié)能效果好

“節(jié)能減排”是我國能源事業(yè)發(fā)展的基本國策，煤礦產(chǎn)業(yè)作為能耗較大的行業(yè)，如何建設(shè)綠色礦山成為近幾年關(guān)注的焦點。煤礦開采難度大，技術(shù)復(fù)雜，生產(chǎn)任務(wù)重，在生產(chǎn)過程中，機電設(shè)備能耗嚴(yán)重，若不緊跟時代步伐，積極采用先進(jìn)的信息化技術(shù)，將會阻礙煤礦事業(yè)發(fā)展。相比傳統(tǒng)繼電器，PLC能耗極低，煤礦生產(chǎn)采用PLC技術(shù)正是響應(yīng)了國家節(jié)能、減排的號召，是實現(xiàn)煤礦產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

二、案例分析

煤礦開采生產(chǎn)中，礦井提升機是各個工作點連接的關(guān)鍵節(jié)點。電控系統(tǒng)是提升機的核心組成部件，電控系統(tǒng)運轉(zhuǎn)是否正常將會對提升機的正常工作造成嚴(yán)重影響。一旦發(fā)生電控系統(tǒng)故障，將會給轉(zhuǎn)移井下機械、運轉(zhuǎn)煤炭、接送人員進(jìn)出工作面等工作的開展帶來嚴(yán)重安全危害，為此，本文以PLC技術(shù)在煤礦提升機中的應(yīng)用為例展開探討，希望能夠找出問題，積極完成改造，消除安全隱患，保障煤礦生產(chǎn)安全。

某礦井提升機投入使用時間較長，已基本達(dá)到設(shè)計使用年限，在運行時產(chǎn)生的噪音和高溫環(huán)境，將會對井下工作人員造成嚴(yán)重影響。此外，根據(jù)現(xiàn)場觀測可知，該提升機元件老化問題較為嚴(yán)重，穩(wěn)定性不足，甚至發(fā)生過停車不穩(wěn)、制動反應(yīng)慢等情況，已無法滿足礦井安全生產(chǎn)要求。經(jīng)匯總與分析，主要問題如下：

1.系統(tǒng)過于臃腫。該提升機電控系統(tǒng)采用的模擬調(diào)節(jié)方式，此類調(diào)節(jié)方式分立元件數(shù)量很多，在環(huán)境溫度長期影響下，很容易出現(xiàn)系統(tǒng)振蕩、短時間內(nèi)內(nèi)部功率迅速增長等現(xiàn)象，甚至?xí)l(fā)生觸發(fā)熔斷器與提升機緊急制動等問題，一旦產(chǎn)生上述問題，將會嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。此外，在功率不斷變化過程中，電流和速度監(jiān)測結(jié)果顯示異常，不能精確控制電控系統(tǒng)，將會對提升機運行安全造成嚴(yán)重影響。

2.設(shè)備損耗嚴(yán)重。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在提升機減速停車環(huán)節(jié)，原電控系統(tǒng)會出現(xiàn)跳級切換電阻現(xiàn)象，從而影響系統(tǒng)內(nèi)部電流情況，產(chǎn)生較大變化，促使觸發(fā)脈沖混亂，在此環(huán)節(jié)控制系統(tǒng)的電控元件極易被損壞，將會大大增加設(shè)備保養(yǎng)和維修費用。

3.控制可靠性下降。原電控系統(tǒng)PLC控制結(jié)構(gòu)僅有1套，需依托開關(guān)位置的電信號工作，當(dāng)受到高負(fù)荷沖擊時，很容易發(fā)生控制系統(tǒng)電路失效現(xiàn)象，或干擾電信號線路情況，由于沒有備用線路，很難合理控制設(shè)備運行速度，導(dǎo)致系統(tǒng)控制可靠性低。經(jīng)設(shè)備維修資料顯示，原系統(tǒng)使用階段已發(fā)生多次錯位停車、超行程以及掉道事故，對井下安全生產(chǎn)影響甚大。

三、PLC技術(shù)改造方案與應(yīng)用

控制柜、輔助柜、低壓柜、主整流柜、勵磁柜、高壓柜、平波電抗器、快速斷路器等為本次改造電控系統(tǒng)的主要部件，核心控制部位采用PLC，分別用于主控、輔控，主控下接操作臺、控制柜、輔助柜和高壓柜等，在老設(shè)備基礎(chǔ)上所選硬件設(shè)備均需更新，這樣將會大幅加快安裝和連接速度，避免嚴(yán)重影響生產(chǎn)正常運行狀態(tài)。

系統(tǒng)裝置內(nèi)設(shè)有2臺PLC，分別用于主控、輔控，軟回路和硬回路共同存在，可滿足煤礦安全相關(guān)規(guī)定的安全回路數(shù)量需求。主控PLC功能主要在于2點，其一，啟動程序，產(chǎn)生提升機工作信號；其二，觸發(fā)停止，保證在緊急狀態(tài)下閉鎖。當(dāng)輔控PLC與主控PLC共同作用時，則可達(dá)到以下功能：

第一，緊急制動。當(dāng)一條線路出現(xiàn)故障，那么，另一臺PLC將成為主控設(shè)備，從而完成提升機緊急制動工作，保證運行安全。

第二，連續(xù)監(jiān)測。PLC具有實時監(jiān)測功能，可生成運行速度曲線，同時采集、分析與匯總系統(tǒng)內(nèi)部電信號與其他信息，為故障判定提供準(zhǔn)確、客觀、真實的數(shù)據(jù)。

第三，定點監(jiān)測。在提升機即將停車時，通過電磁開關(guān)，可定點監(jiān)測將要到達(dá)指定停車點的提升機速度，若速度超過規(guī)定值，便會觸發(fā)停車保護動作。

四、PLC技術(shù)改造效果分析

1. PLC、編碼器是組成數(shù)字行程監(jiān)控器的主要成分，可以實時監(jiān)控提升機速度，除了能夠滿足數(shù)字行程罐位顯示以外，還能同步校正編碼器。

2.改造后采用現(xiàn)場總線技術(shù)，可滿足提升機邏輯控制及保護功能等需求，保證系統(tǒng)安全，同時還能達(dá)到電控系統(tǒng)和計算機聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)一步提高控制的可靠性。

3.安全回路與其他正?；芈贩珠_，選用繼電器雙重保護回路，獨立運行，且互為安全冗余，能夠在監(jiān)視器上實時監(jiān)測電控系統(tǒng)的工作狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時，便會觸發(fā)停車保護動作，有效避免嚴(yán)重安全事故發(fā)生。

4.PLC、安全繼電器、可調(diào)閘模塊是提升機制動控制系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分，一旦出現(xiàn)故障，安全回路將會斷開，利用PLC采集到的速度信號和油壓信號，可以對液壓站制動電液閥進(jìn)行PID閉環(huán)控制，從而達(dá)到液壓站減速制動作用。

五、結(jié)束語

綜上所述，PLC技術(shù)在煤礦機電設(shè)備中的應(yīng)用，可以有效提高煤礦生產(chǎn)的安全性，簡化機電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實時監(jiān)測煤礦機電設(shè)備運行狀態(tài)和煤礦生產(chǎn)環(huán)境，具有較強的抗干擾能力，進(jìn)一步提升了煤礦機電設(shè)備運行的整體效率。