ＰＬＣ控制技術在煤礦的應用研究
【摘 要】文章介紹了PLC在煤礦生產領域的主要應用,研究如何使各自獨立的PLC控制技術組成分布式系統共同完成礦井生產系統的監測、控制的方法,形成比較先進的整體控制方案。
【關鍵詞】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發出來的,并逐漸發展成為以微處理器為核心,把自動化技術、計算機技術和通信技術融為一體的新型工業自動控制裝置。具有如下特點。
1.高可靠性、準確性
可以說,到目前為止沒有任何一種工業控制設備可以達到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量級。事實上,如果某種控制裝置可以連續運行20年以上不出問題,在當前技術更新瞬息萬變的世界上,則可認為是永遠不會壞的裝置了。三菱公司已宣布,在今后它生產的PLC不再標可靠性這一指標了,因為對于PLC,這一指標已經無意義了。
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學會使用。
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。通常經實驗室編程,模擬調試后,在現場很快就能安裝調試成功。
3.環境要求低
PLC抗粉塵、抗沖擊、抗干擾,適用于惡劣的工業環境。
二、 PLC技術應用
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,擔負著提升煤炭、矸石、下放材料、升降人員和設備的重要任務,是煤礦生產的咽喉。其電控系統的技術性能和可靠性直接影響煤礦的安全生產。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。這種控制設備存在觸點多、接線復雜、可靠性不高、維護困難等無法解決的缺點。
PLC用處理開關量,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、易維護等優點,很好的解決了TKD控制系統無法克服的弊病,從而保證煤礦安全生產并提高生產效率。
基于Windows操作系統,在計算機屏幕上實時動態反映提升機系統的所有運行參數和運行狀態,如顯示提升速度、提升高度、液壓制動系統、裝卸載系統和故障信息等畫面,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、儲煤及裝車系統等。
基于PLC的全礦井膠帶運輸機集中監控系統可以實現聯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實際情況靈活選用,確保在系統正常運行時操作靈活、易于維護,在系統出現故障或通訊中斷時可以現場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,系統可以快速地作出反應。
3.PLC在井底車場調度系統中的應用
我國煤礦井下車場調度系統大多數采用安全型繼電器聯鎖控制來實現。該控制方式觸點多、接線復雜、可靠性不高、維護困難,當礦下巷道拓展,機車線路發生變化時,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實現了井下道岔、信號燈、信號發送器等設備及信號集中控制,機車運行集中調度、聯鎖,并在模擬盤實時監視運行狀態,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控制技術除上述應用外,還在抽風機控制、壓風機控制、水泵控制及礦車自動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系統的監測、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、可擴展性和通信聯網功能,將礦井已采用的各自獨立的PLC控制系統通過工業以太網以及協議的轉化集成在同一個數據網絡中,構成三層網絡結構來實現整個礦井的監測、控制。三層網絡包括:現場的設備層(DeviceNet)、監控分站的控制層(ControINet)和調度中心的信息層(Ethercom/IP工業以太網)。這種集控模式已在神華礦井、山西柴溝煤礦得到了實現。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。
將采用PLC控制技術的各監控分站,根據控制網絡按生產關系和物理位置連接為一個統一的控制層(ControINet)網絡。主干采用光纖傳導模式與調度中心通過62.5/125
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