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ＰＬＣ控制技術(shù)在煤礦的應用研究
【摘 要】文章介紹了PLC在煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域的主要應用,研究如何使各自獨立的PLC控制技術(shù)組成分布式系統共同完成礦井生產(chǎn)系統的監測、控制的方法,形成比較先進(jìn)的整體控制方案。
【關(guān)鍵詞】PLC 煤礦 整體控制 應用研究
一、PLC概述
PLC即可編程控制器(Programmable logic Controller),是在繼電器控制和計算機控制的基礎上開(kāi)發(fā)出來(lái)的,并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心,把自動(dòng)化技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。具有如下特點(diǎn)。
1.高可靠性、準確性
可以說(shuō),到目前為止沒(méi)有任何一種工業(yè)控制設備可以達到PLC的可靠性。例如三菱F1,F2系列平均無(wú)故障時(shí)間可達30萬(wàn)小時(shí),而A系列的可靠性又比之高幾個(gè)數量級。事實(shí)上,如果某種控制裝置可以連續運行20年以上不出問(wèn)題,在當前技術(shù)更新瞬息萬(wàn)變的世界上,則可認為是永遠不會(huì )壞的裝置了。三菱公司已宣布,在今后它生產(chǎn)的PLC不再標可靠性這一指標了,因為對于PLC,這一指標已經(jīng)無(wú)意義了。
2.編程方便、操作簡(jiǎn)單
PLC采用與實(shí)際電路接線(xiàn)圖非常接近的梯形圖,這種圖形編程方式易懂易編,就是普通的工人,也能在很短的時(shí)間內學(xué)會(huì )使用。
從硬件方面來(lái)說(shuō),無(wú)論是接線(xiàn)、配置都極其簡(jiǎn)單,只用螺絲刀即可進(jìn)行全部接線(xiàn)工作。通常經(jīng)實(shí)驗室編程,模擬調試后,在現場(chǎng)很快就能安裝調試成功。
3.環(huán)境要求低
PLC抗粉塵、抗沖擊、抗干擾,適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。
二、 PLC技術(shù)應用
1.PLC在礦井提升中的應用
煤礦礦井提升機是煤礦的重要設備之一,擔負著(zhù)提升煤炭、矸石、下放材料、升降人員和設備的重要任務(wù),是煤礦生產(chǎn)的咽喉。其電控系統的技術(shù)性能和可靠性直接影響煤礦的安全生產(chǎn)。以前我國礦用交流提升機大多為T(mén)KD型,其控制核心采用繼電器、接觸器等組成的有觸點(diǎn)控制系統。這種控制設備存在觸點(diǎn)多、接線(xiàn)復雜、可靠性不高、維護困難等無(wú)法解決的缺點(diǎn)。
PLC用處理開(kāi)關(guān)量,替代以前提升機控制系統中眾多的繼電器、接觸器、復雜的連線(xiàn)以及信號顯示系統。由于PLC具有可靠、準確、抗干擾能力強、易維護等優(yōu)點(diǎn),很好的解決了TKD控制系統無(wú)法克服的弊病,從而保證煤礦安全生產(chǎn)并提高生產(chǎn)效率。
基于Windows操作系統,在計算機屏幕上實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)反映提升機系統的所有運行參數和運行狀態(tài),如顯示提升速度、提升高度、液壓制動(dòng)系統、裝卸載系統和故障信息等畫(huà)面,能使司機對提升機的運行狀況一目了然。
2.PLC在膠帶運輸集控系統中的應用
煤礦膠帶機系統一般包括多條輸送膠帶機、轉載膠帶機、揀矸膠帶機、刮板機、儲煤及裝車(chē)系統等。
基于PLC的全礦井膠帶運輸機集中監控系統可以實(shí)現聯(lián)鎖控制和單機控制等多種控制模式,可以供操作人員根據現場(chǎng)實(shí)際情況靈活選用,確保在系統正常運行時(shí)操作靈活、易于維護,在系統出現故障或通訊中斷時(shí)可以現場(chǎng)控制確保皮帶設備的正常運行,提高了系統的穩定性。此外,基于PLC膠帶運輸機集控系統可實(shí)現防止打滑、拉繩、跑偏、縱撕、堆煤等多種保護功能,以便膠帶運輸機運行出現故障時(shí),系統可以快速地作出反應。
3.PLC在井底車(chē)場(chǎng)調度系統中的應用
我國煤礦井下車(chē)場(chǎng)調度系統大多數采用安全型繼電器聯(lián)鎖控制來(lái)實(shí)現。該控制方式觸點(diǎn)多、接線(xiàn)復雜、可靠性不高、維護困難,當礦下巷道拓展,機車(chē)線(xiàn)路發(fā)生變化時(shí),系統修改工程量巨大,且系統完成功能也受到繼電器控制的限制,有些功能不能盡人意。
采用PLC實(shí)現了井下道岔、信號燈、信號發(fā)送器等設備及信號集中控制,機車(chē)運行集中調度、聯(lián)鎖,并在模擬盤(pán)實(shí)時(shí)監視運行狀態(tài),從而保證井下機車(chē)運輸安全,提高運輸效率,減輕勞動(dòng)強度,降低能源消耗。
目前PLC控制技術(shù)除上述應用外,還在抽風(fēng)機控制、壓風(fēng)機控制、水泵控制及礦車(chē)自動(dòng)清洗等多方面得到了應用。而如何將各自獨立的PLC控制組成分布式系統共同完成礦井生產(chǎn)系統的監測、控制的方法,形成比較先進(jìn)的整體控制方案,是一個(gè)值得探討的問(wèn)題。
三、整體控制方案
利用PLC控制器具有的模塊化、可擴展性和通信聯(lián)網(wǎng)功能,將礦井已采用的各自獨立的PLC控制系統通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)以及協(xié)議的轉化集成在同一個(gè)數據網(wǎng)絡(luò )中,構成三層網(wǎng)絡(luò )結構來(lái)實(shí)現整個(gè)礦井的監測、控制。三層網(wǎng)絡(luò )包括:現場(chǎng)的設備層(DeviceNet)、監控分站的控制層(ControINet)和調度中心的信息層(Ethercom/IP工業(yè)以太網(wǎng))。這種集控模式已在神華礦井、山西柴溝煤礦得到了實(shí)現。下面簡(jiǎn)要介紹一下其所采用的羅克韋爾自動(dòng)化的集控系統。
將采用PLC控制技術(shù)的各監控分站,根據控制網(wǎng)絡(luò )按生產(chǎn)關(guān)系和物理位置連接為一個(gè)統一的控制層(ControINet)網(wǎng)絡(luò )。主干采用光纖傳導模式與調度中心通過(guò)62.5/125
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