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ＰＬＣ控制技術(shù)在煤礦的應(yīng)用研究
【摘 要】文章介紹了PLC在煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域的主要應(yīng)用,研究如何使各自獨立的PLC控制技術(shù)組成分布式系統(tǒng)共同完成礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的監(jiān)測、控制的方法,形成比較先進的整體控制方案。
【關(guān)鍵詞】PLC 煤礦 整體控制 應(yīng)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(chǔ)上開發(fā)出來的,并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心,把自動化技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。具有如下特點。
1.高可靠性、準(zhǔn)確性
可以說,到目前為止沒有任何一種工業(yè)控制設(shè)備可以達到PLC的可靠性。例如三菱F1,F2系列平均無故障時間可達30萬小時,而A系列的可靠性又比之高幾個數(shù)量級。事實上,如果某種控制裝置可以連續(xù)運行20年以上不出問題,在當(dāng)前技術(shù)更新瞬息萬變的世界上,則可認(rèn)為是永遠不會壞的裝置了。三菱公司已宣布,在今后它生產(chǎn)的PLC不再標(biāo)可靠性這一指標(biāo)了,因為對于PLC,這一指標(biāo)已經(jīng)無意義了。
2.編程方便、操作簡單
PLC采用與實際電路接線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,也能在很短的時間內(nèi)學(xué)會使用。
從硬件方面來說,無論是接線、配置都極其簡單,只用螺絲刀即可進行全部接線工作。通常經(jīng)實驗室編程,模擬調(diào)試后,在現(xiàn)場很快就能安裝調(diào)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(yīng)用
1.PLC在礦井提升中的應(yīng)用
煤礦礦井提升機是煤礦的重要設(shè)備之一,擔(dān)負(fù)著提升煤炭、矸石、下放材料、升降人員和設(shè)備的重要任務(wù),是煤礦生產(chǎn)的咽喉。其電控系統(tǒng)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TKD型,其控制核心采用繼電器、接觸器等組成的有觸點控制系統(tǒng)。這種控制設(shè)備存在觸點多、接線復(fù)雜、可靠性不高、維護困難等無法解決的缺點。
PLC用處理開關(guān)量,替代以前提升機控制系統(tǒng)中眾多的繼電器、接觸器、復(fù)雜的連線以及信號顯示系統(tǒng)。由于PLC具有可靠、準(zhǔn)確、抗干擾能力強、易維護等優(yōu)點,很好的解決了TKD控制系統(tǒng)無法克服的弊病,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(tǒng),在計算機屏幕上實時動態(tài)反映提升機系統(tǒng)的所有運行參數(shù)和運行狀態(tài),如顯示提升速度、提升高度、液壓制動系統(tǒng)、裝卸載系統(tǒng)和故障信息等畫面,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(tǒng)中的應(yīng)用
煤礦膠帶機系統(tǒng)一般包括多條輸送膠帶機、轉(zhuǎn)載膠帶機、揀矸膠帶機、刮板機、儲煤及裝車系統(tǒng)等。
基于PLC的全礦井膠帶運輸機集中監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)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(jù)現(xiàn)場實際情況靈活選用,確保在系統(tǒng)正常運行時操作靈活、易于維護,在系統(tǒng)出現(xiàn)故障或通訊中斷時可以現(xiàn)場控制確保皮帶設(shè)備的正常運行,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外,基于PLC膠帶運輸機集控系統(tǒng)可實現(xiàn)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(xiàn)故障時,系統(tǒng)可以快速地作出反應(yīng)。
3.PLC在井底車場調(diào)度系統(tǒng)中的應(yīng)用
我國煤礦井下車場調(diào)度系統(tǒng)大多數(shù)采用安全型繼電器聯(lián)鎖控制來實現(xiàn)。該控制方式觸點多、接線復(fù)雜、可靠性不高、維護困難,當(dāng)?shù)V下巷道拓展,機車線路發(fā)生變化時,系統(tǒng)修改工程量巨大,且系統(tǒng)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實現(xiàn)了井下道岔、信號燈、信號發(fā)送器等設(shè)備及信號集中控制,機車運行集中調(diào)度、聯(lián)鎖,并在模擬盤實時監(jiān)視運行狀態(tài),從而保證井下機車運輸安全,提高運輸效率,減輕勞動強度,降低能源消耗。
目前PLC控制技術(shù)除上述應(yīng)用外,還在抽風(fēng)機控制、壓風(fēng)機控制、水泵控制及礦車自動清洗等多方面得到了應(yīng)用。而如何將各自獨立的PLC控制組成分布式系統(tǒng)共同完成礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的監(jiān)測、控制的方法,形成比較先進的整體控制方案,是一個值得探討的問題。
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(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)以及協(xié)議的轉(zhuǎn)化集成在同一個數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中,構(gòu)成三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)整個礦井的監(jiān)測、控制。三層網(wǎng)絡(luò)包括:現(xiàn)場的設(shè)備層(DeviceNet)、監(jiān)控分站的控制層(ControINet)和調(diào)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現(xiàn)。下面簡要介紹一下其所采用的羅克韋爾自動化的集控系統(tǒng)。
將采用PLC控制技術(shù)的各監(jiān)控分站,根據(jù)控制網(wǎng)絡(luò)按生產(chǎn)關(guān)系和物理位置連接為一個統(tǒng)一的控制層(ControINet)網(wǎng)絡(luò)。主干采用光纖傳導(dǎo)模式與調(diào)度中心通過62.5/125
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