PLC技术在煤矿机电设备控制中的应用.pdf

自动化应用工业过程控制系统PLC技术在煤矿机电设备控制中的应用马秀春（晋能控股煤业集团云冈矿，山西大同0 3 7 0 0 0)摘要：在煤矿机电控制系统中，PLC技术能够利用内部编订程序和内存等资源来实现逻辑控制，有效提高控制质量和设备工作效率。在与输出设备进行连接时，PLC技术能够控制整个煤矿机电设备系统，节省应用空间，提高工作效率。因此，探讨PLC技术在煤矿机电设备控制中的应用具有积极意义。关键词：PLC技术，煤矿机电设备，控制应用中图分类号：TD67Application of PLC Technology in the Control of Mechanical and Electrical(Jinneng Holdings Coal Industry Group Yungang Mine,Datong,Shanxi 037000,China)Abstract:In the coal mine electromechanical control system,PLC technology can utilize internal programming and memoryresources to achieve logical control,effectively improving control quality and equipment work efficiency.When connected tooutput devices,PLC technology can control the entire coal mine electromechanical equipment system,saving applicationspace and improving work efficiency.Therefore,exploring the application of PLC technology in the control of coal mineelectromechanical equipment has positive significance.Key words:PLC technology,coal mine mechanical and electrical equipment,control application文献标识码：AEquipment in Coal MinesMA Xiuchun1PLC技术的概述及煤矿机电设备的控制需求1.1 PLC技术PLC全称为可编程逻辑控制器，是一种数字化的、程序控制的自动化控制系统。PLC系统是通过编程实现设备控制，可以进行高速和稳定的控制。与常规开关控制相比，PLC具有可编程、可扩展、可靠性高等优势。同时,PLC系统可以很好地隔离设备现场和控制信号处理，大大提高了设备的安全性和可靠性PLC系统所需的硬件配置主要包括CPU、输入输出(I/O)模块、中央处理器(CPU)和通信模块等。其中,CPU是PLC系统的核心,负责PLC程序的编译、控制和监控。I/O模块则是PLC系统的输入输出部分，它们负责将现场信号转换成可编程电子信号。通信模块主要负责PLC系统与人机界面、其他设备或网络之间的通信。PLC技术的运行逻辑如图1 所示。1.2煤矿机电设备的控制需求煤矿机电设备是现代化煤矿掘进和运输的重要装备，其控制需求相对复杂。此类设备需要实时响应控制信号，准确控制机构运动轨迹，并采集和处理信息。同时，由于高作者简介：马秀春，女，1 9 8 4 年生，工程师，技术员，研究方向为矿山机械。度危险的煤矿环境，这些设备还需要具有较高的可靠性和安全性 2。因此，煤矿机电设备控制需要满足以下4 个要求。(1)实时响应控制信号。由于煤矿机电设备的控制信号需要实时传输，设备控制系统需要具备高性能和高精度，以确保设备的实时响应和准确控制。(2)精确控制机构运动轨迹。煤矿机电设备需要进行准确的机构运动轨迹控制，以确保设备的正常运转。此类装置的控制系统需要具有较高的控制精度和稳定性，并能够在不同的环境条件下保持良好的工作表现。(3)信息采集和处理。为监控煤矿机电设备的运行状态，确保其安全可靠的运行，需要采集和处理运行数据信息。这种数据主要包括机电设备的运行状态、故障信息、生产效率、材料消耗状况等。控制系统需要高效处理这些数据，并将有用信息提供给操作人员。(4)可靠性和安全性。由于煤矿环境的复杂性,这些装置需要具备较高的可靠性和安全性。控制系统需要能够有效预测和预防可能的操作失误和系统故障，以确保设备的安全运行。同时，系统还应该具有完善的安全措施，保护设备运行人员的人身安全。94I自动化应用实际需要替换单独的模块，快速解决故障，提高系统可靠性。其次,PLC系统还具有丰富的安全功能。例如,PLC系统可以实现紧急停机、自诊断、自动重启等功能，确保煤矿工业过程控制系统自动化应用实现,因此可以大大降低硬件故障的风险。同时,PLC系统输入采集信号存储器10.0J0.1信号采集擀入端子-输入刷新阶段图1 PLC技术的运行逻辑图2PLC技术在煤矿机电设备控制中的应用优势2.1实时性强在煤矿生产中,PLC控制技术的实时性强是其在煤矿机电设备控制中被广泛运用的关键。PLC控制器在煤矿生产环境下使用，必须保证其实时响应能力。PLC控制器可以在煤矿生产过程中实时接收传感器所反馈的数据，并根据已设定的控制策略，实时控制机电设备运转。在煤矿机电设备控制过程中，一方面，如果传感器数据监测到异常情况,PLC控制技术能够快速实现预警与故障处理，确保工作状态正常。另一方面,PLC控制技术在生产过程中能够及时制动和启动机电设备，提高设备的工作效率，并确保设备能够及时地响应自动控制。其次,PLC控制技术可灵活调整程序，做到实时响应各种复杂的环境因素，实现精细控制。同时,PLC控制技术具有通用性的特点，可以根据煤矿机电设备控制的特殊要求进行自定义程序的编制。2.2可编程性高PLC作为一种计算机控制系统，具有高度的可编程性。PLC硬件的基本组成模块,加上各种输人输出模块组成了一个完整的系统。PLC编程语言可以轻松设计出各种流程控制、逻辑控制和运动控制，实现对机电设备的高效控制。同时,PLC还可以进行模拟量控制和数字量控制的转换。开发人员可以根据实际的需要进行编程，以满足不同控制需求。PLC系统的可编程性高,有助于提高系统的稳定性和可靠性。开发人员可以逐步优化整个机电设备的控制方案,在不断优化中增加了设备的自我保护措施。另外,PLC编程语言可预测性较高，常用的LadderDiagram（梯形图）等几种编程语言都是基于流程图的形式进行编写的,这种编程方法直观易学,可以降低出错率，提高设备的可靠性。此外,PLC的可编程性还可以实现远程监控和数据采集等功能。PLC控制系统可以通过网络与其他控制设备连接，收集并分析数据，帮助设计者更好地了解设备运行状态和优化控制方案。在煤矿机电控制系统中,PLC可以实现人机交互界面，通过报警等方式在第一时间反馈设备运行异常信息，方便了维护人员及时采取措施。2.3可靠性高首先，在PLC系统中，由于控制逻辑是通过软件编写Q4.1.HM10.0M10.0_10.1Q4.2;HL输入刷新程序执行扫描周期控制器输出控制信号输出刷新输出刷新阶段信号中转控制器中的多路输人输出(I/O)模块采用模块化设计，可以根据擀出翡子设备控制机电设备在出现故障时可以及时停机，并可以自动进行错误诊断和恢复操作,避免了故障进一步扩大 3。另外,PLC系统中的异地备份和监控功能也为煤矿机电设备的控制系统提供了重要的支持。通过多节点故障监测和异地备份,PLC系统可以实现控制系统的高可用性，即使在某个节点发生故障时，也可以快速转移控制任务，保证煤矿机电设备持续稳定地运行。3PLC技术在煤矿机电设备控制中的应用3.1皮带机控制系统皮带机是煤矿生产中不可或缺的机电设备，在传统的操作方式下，皮带机的启停、转向、传动等过程均需要人工控制，不仅效率低，而且存在安全隐患。为了改善传统操作方式的缺陷,采用PLC技术,实现对皮带机的自动控制。实现方式为在PLC控制器中设置相应的控制程序，并通过传感器感知皮带机的运行状态，自动控制启停、转向和传动过程，实现时间精准、稳定可靠的控制。经过一段时间的应用,PLC控制器已经成为煤矿皮带机控制的标配,提高了生产效率和安全性。3.2提升机控制系统提升机是煤矿中负责升降运输的设备，传统的手动控制方式对操作人员的技能要求较高，并且易发生安全事故。采用PLC技术进行自动控制，不仅降低了操作难度，而且大大提高了安全性。在PLC控制器中设置提升机运行的控制程序，并通过传感器获取提升机的位置和状态信息，在运行过程中启用相应的控制程序实现提升机的升降、停止等控制。经过实践检验,PLC控制系统能够提高提升机的工作效率，同时也增强了安全性。3.3漏斗系统控制煤矿的漏斗系统主要负责煤炭的装卸运输，传统的操作方式需要人工控制的数量较多，容易出现误操作等问题。借助PLC技术,实现对该系统的自动控制。在PLC控制器中设置相应的控制程序，通过传感器获取漏斗内物料的信息，在运行过程中启用相应的控制程序实现散煤量的控制、落料位置控制等。经过应用效果的验证,PLC控制系统已成为煤矿漏斗系统自动化控制的重要手段。3.4机车调度系统车站机车调度系统是煤矿生产调度中比较复杂的一个环节，传统的人工操作方式需要操作人员具备较强的技术能力和高度的专业知识,且容易引发人为错误。PLC技术在机车调度系统中的应用,采用了类似于皮带机控制系2023|12A期|9 5自动化应用工业过程控制系统统的方案。在每个车站的自动控制室安装PLC控制器，设置相应的控制程序，控制机车的运行轨迹、速度和调度等方面。通过运用PLC技术,大大降低了人工操作难度，提高了系统的可靠性和安全性。3.5通风系统煤矿安全生产管理中通风机电设备在运行过程中，涉及了大量机电设备，通风系统中机电设备稳定运行，为井下作业人员生命提供了安全保障，并提升了煤矿安全生产作业的质量。PLC技术结合在线监测技术、网络传感设备以及基础通风设备，针对矿道中的瓦斯浓度、氧气含量以及有毒有害物质实施在线监测，并联动其他通风开关，控制和调整通风量与通风频率。基于此,从通风系统监测、基础数据分析以及控制运行等方面，提升煤矿井下通风系统运行管理质量，降低因通风系统运行效率不足造成的安全生产事故的发生概率。4PLC技术在煤矿机电设备控制中的关键技术4.1网络通信技术在PLC技术应用于煤矿机电设备控制中，网络通信技术是一个非常重要的技术。由于煤矿机电设备的数量众多,分布范围广,在传统的控制方式中,设备之间的信息交换需要使用大量的控制线缆和信号传输线路，不仅占用大量空间，而且容易发生故障，造成设备运行不稳定。而通过PLC技术的网络通信功能，可以将不同的设备通过网络连接在一起，实现设备间直接的信息交互，大大简化了控制线路，提高了设备的可靠性和稳定性。在煤矿机电设备控制系统中，网络通信技术主要应用于数据采集和监测控制。通过网络通信技术，可实现对设备的远程监测和控制，包括设备的运行状态、温度、压力、电流等参数的实时监测和数据的收集。同时，它还能帮助运维人员在第一时间发现设备运行异常、故障等情况，并对其进行有效的控制和处理。此外，网络通信技术还能够帮助煤矿工作人员及时了解到设备的运行状况、生产状况以及安全情况，实现了对生产环节全过程的监控和管理。在实际应用中，网络通信技术的选择应根据具体的工程需求而定。比如，在远距离传输的场景下，可选择以无线通信技术为基础的无线传输方案；在传输距离不远的场景下，可使用以有线通信技术为基础的以太网技术等。如果数据的实时性要求比较高，还可以采用高速传输技术，提供更快的数据传输速度,确保数据的时效性和准确性。4.2传感器技术传感器技术在PLC技术在煤矿机电设备控制中扮演着至关重要的角色。传感器是一种能够将感知信号转化为电信号输出的设备。在煤矿机电设备控制中，传感器可以感知各种物理量，例如温度、压力、运动状态等，并将其转化为电信号，在PLC中进行处理。这些信号能够使PLC实96|自动化应用现对煤矿机电设备的精确控制。传感器应用于煤矿机电设备控制中可以弥补传统机电设备无法实现自动化控制的缺陷。例如，传统机电设备在运行中需要人工监测各种参数，并及时调整，但传感器和PLC的应用可以将这些参数自动感知并控制，实现自动化控制。这不仅提高了生产效率，还能够减少人工操作的错误率，提高了安全性。不同的传感器在控制中具有不同的应用。例如，温度传感器可以感知设备运行中的温度，当温度超过预设值时,PLC可以对设备作出控制指令，避免温度过高对设备的损坏。另外，压力传感器可以感知液压缸的运作状态，当液压缸未能正常运转时,PLC可以及时控制相应的阀门，避免设备出现故障。在传感器技术应用中，一些关键问题需要注意,例如，传感器的灵敏度问题，如果灵敏度不够高，就可能无法达到所需的控制效果。另外，传感器与PLC之间的通信问题也需要注意。如果通信不畅或数据传输不准确，就有可能导致控制不准确或失效。4.3控制算法技术首先，数据采集是控制算法的起点。要获得一台煤矿机电设备的运行数据，需要安装相应的传感器来采集数据。传感器包括温度传感器、压力传感器、速度传感器等，通过数据采集，可以得到煤矿机电设备的各项数据，包括机器的转速、温度、压力等参数。这些数据是后续控制算法的基础，控制系统需要根据这些数据进行运算和决策。其次，采集到的数据需要进行信号处理。由于采集的数据通常受到噪声，漂移等因素的影响，在进行算法计算之前需要处理这些数据。信号处理常见的方法包括滤波、自适应滤波、信号平滑等，以确保得到的数据精确可靠。最后，控制策略是控制算法的关键。不同的煤矿机电设备需要采用不同的控制策略，以实现有效的操作。控制策略包括PID控制、逻辑控制、模糊控制等，根据不同机电设备的运行特点进行选择。通过控制算法的精密运算和控制策略的设计，可以对煤矿机电设备进行精细化的控制，提高煤矿机电设备的使用效率和安全性。4.4人机交互界面技术在煤矿机电设备控制中，人机交互界面技术是极为关键的一环。由于人机交互界面是人机界面中最直接和最常用的技术手段，其质量直接影响了系统的稳定性和可靠性，也对系统的易用性和易操作性产生了很大影响。目前，在煤矿机电设备控制中，常用的人机交互界面技术包括文本界面、图形界面和触摸屏界面等。文本界面是最早应用的技术，其简单、直观、易懂的特点，使其在早期得到了广泛应用。然而,文本界面由于缺乏图形、声音、视频等多媒体技术,其信息传达能力和交互性能受到了一(下转第9 9 页）参考文献工业过程控制系统自动化应用术设备的关键因素，它既有利于改善机械设备的自动化控除定期的维护和维修外，检修人员还需要仔细搜索易出现制，又有利于实现对其运行状态的实时监测与分析，大幅问题的场所，获得丰富的实践经验，预防和减少问题，确保增强了设备的准确度、性能及使用效果。机器的安全和高效使用。6机械电气自动化技术与控制的要点分析7结语6.1建立自动化监控项目，保证系统安全、稳定运行电气自动化技术的发展不仅能提高机械设备的安全为确保机械电气自动化项目的顺利实施，高效管理机性和效率，还能帮助企业更好地管理和控制生产流程，提械电气设备的自动化运行过程，必须建立一套全面的监控升企业的经济效益。企业也必须认识到电气自动化技术的系统，全面评估项目的质量、建设成本。为提升机械电气设局限性,并采取有效措施提升技术的应用效率。备的运行效率,还需要管理和优化整个系统的资源，以确保设备有效完成各项任务。6.2规范机械电气设备的调试流程为确保机械电气自动化设备的正常运行，生产企业必须严格审查调试单位的资质，并结合经验和技术，仔细分析其调试案例，以确保调试单位具备足够的能力和技术。开展调试工作前，生产企业应与调试单位签订一份协议，要求其支付一定的保证金，以减少企业的损失 6。调试机械电气设备时，应及时断开电源，以免损坏其他设备，确保工作人员的安全，降低维修风险。6.3建立完善的质量管理规范为确保机械电气自动化系统的正常运转，制造商必须制订一套严格的质量标准，并定期对其进行维护。检修人员需仔细探究故障来源，并采取有效措施避免类似情况。1白锦妍.港口机械电气自动化技术与控制研究 J.内燃机与配件,2 0 2 0(2):2 5 9-2 6 0.2段临志.机械电气自动化技术与控制研究 J.百科论坛电子杂志,2 0 1 9,(1):3 0 5-3 0 5.3孙建波.港口机械电气自动化技术与控制研究 J.中文科技期刊数据库（全文版）工程技术，2 0 2 3(4)：5-8.4顾柏永.机械设备电气自动化技术的应用研究 J.建筑工程技术与设计,2 0 1 7,(1 3):5 6 1 4-5 6 1 4.5陈佳丽.机械电气自动化技术与控制研究 J.科技经济导刊，2019(33):1-1.6般海访,王振华.机械电气自动化技术与控制研究 J.湖北农机化,2 0 1 9(1 4):8 3-8 3.（责任编辑：周贵兰）参考文献(上接第9 6 页)定限制。随着计算机技术的不断发展，图形界面技术在煤矿机电设备控制中得到了广泛应用。图形界面通过图形符号、树形结构和弹出式对话框等方式，大大提高了操作员对设备状态的把握程度，降低了错误操作率，并为控制系统提供了更加直观、生动和高效的人机交互方式。此外，随着显示设备的不断升级，触摸屏技术也在煤矿机电设备控制中得到了广泛应用。触摸屏技术具有易于操作、界面清晰、响应速度快等特点，在控制系统中应用广泛,并且具有可靠性高和易维护等优良特性。5结语随着煤矿机电设备的广泛应用，对于其自动化控制的需求也越来越高。PLC技术集数字运算技术和数字模拟技术于一体，具有高度的逻辑性和灵敏度，能够实现机电设备的自动化控制工作，相比于传统机电设备控制系统，具有更高的可靠性和灵活性。PLC技术在煤矿机电设备控制中的应用前景广阔，不仅可以提升安全性和生产效率,还能够为企业实现节能减排的目标作出贡献。因此，在煤矿机电设备控制中,PLC技术十分值得推广和应用。1田涛，陈家锋，刘太玉.PLC技术在煤矿机电控制中的应用研究 J.中国科技纵横,2 0 1 9(2)：1 6 2-1 6 3.2马会贤，吴楠.PLC技术在煤矿机电设备控制系统中的运用分析 J.科学技术创新,2 0 1 8(3 6)：1 5 5-1 5 6.3李长实.PLC技术在煤矿机电设备控制系统中的运用探讨 J.内蒙古煤炭经济2 0 1 8(1 4)：3 8-3 8.（责任编辑：李慧）2023|12A期|9 9