ＰＬＣ控製技術（shù）在煤礦的應用研（yán）究

摘要：文章介紹（shào）了PLC可編程在煤礦生產領域的主要應用,研究如何使各自獨立的PLC控製技術組成分布式係統共同完（wán）成礦井生產係統的監測、控製的方法,形成比較先進的整體控（kòng）製方案。
一、PLC概（gài）述：
　　PLC即可編程控製（zhì）器,是在繼電器控製和計算機控（kòng）製的基（jī）礎上開發出來的,並（bìng）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（shù）和通信技術融為一體的新型工業自動控製裝置。具有如下特點。
　　1.高可靠性（xìng）、準確性
　　可以說,到目前為止沒有任何一種（zhǒng）工業控製設備可（kě）以達到PLC的可靠性（xìng）。例如三菱F1,F2係列平均無故障時（shí）間（jiān）可達30萬小時,而A係列（liè）的可靠性又比之高（gāo）幾個數（shù）量級（jí）。事實上,如果某（mǒu）種控製裝置可以連續（xù）運行20年以上不出問題,在當前技術更新瞬息（xī）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,在今後它生產的PLC不（bú）再標可靠性這一指標了,因為（wéi）對於（yú）PLC,這一指標已經無意義了。
　　2.編程方便、操作簡單
　　PLC采用與（yǔ）實際電路接（jiē）線（xiàn）圖非常（cháng）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（hěn）短的時間內（nèi）學會（huì）使用。
　　從硬件方麵來說,無（wú）論（lùn）是接（jiē）線、配置都極其（qí）簡單,隻（zhī）用螺絲刀（dāo）即可進行全部接（jiē）線工作。通（tōng）常經實驗室編程（chéng）,模擬調試後,在現場很快就能（néng）安（ān）裝調試成功。
　　3.環境要求低
　　PLC抗粉塵（chén）、抗衝擊（jī）、抗（kàng）幹擾（rǎo）,適用於惡劣的工業環境。
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（kuàng）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（bèi）的重要（yào）任務,是煤礦生產的（de）咽喉。其電控係統的技術性能和可（kě）靠性直接影響煤礦的安全生產。以（yǐ）前我（wǒ）國礦（kuàng）用交流（liú）提升機大多為TKD型,其控製核心采用繼電器、接觸器等組成的有觸點控製係（xì）統。這種控製設（shè）備存在觸點多、接線複雜、可靠性不高、維護困難等無法解決的缺點。
　　PLC可編程用處理開關量,替代以前（qián）提升（shēng）機控製係統中眾多的繼電器、接觸器、複雜的連線以及（jí）信號顯示係統。由於PLC具有可靠、準確、抗幹擾能力強（qiáng）、易維護等優點,很好的解決了TKD控製係統無法克服的弊病,從而（ér）保證煤礦安（ān）全生產並提高生產效（xiào）率。
基於Windows操作係統,在計算機屏幕上實時動態反（fǎn）映提升機係統（tǒng）的所（suǒ）有運行參數和運行狀態,如顯示提升速度、提升高度、液壓（yā）製動係統、裝卸載係統和故障信息等畫麵,能使司機對（duì）提升機的運行狀況一目了（le）然。
2.PLC在（zài）膠帶運輸集（jí）控（kòng）係統中的應用
　　煤礦（kuàng）膠帶機係統一般包（bāo）括多（duō）條輸送膠帶機、轉載膠帶（dài）機（jī）、揀矸膠帶機、刮板機、儲煤及（jí）裝車係統等。
　　基於PLC的全礦井膠帶運輸（shū）機集中監控係統可以實現聯鎖控製和單（dān）機（jī）控製等多種（zhǒng）控製模式（shì）,可以（yǐ）供操作人員根（gēn）據現場（chǎng）實際情況靈活選用,確保在係統（tǒng）正常運行時操（cāo）作靈活、易於維護,在係統出現故障或通訊中斷時（shí）可以現場控製確保皮帶設備的正常運行,提高了係統的穩定性。此外,基於PLC膠帶（dài）運輸機集控（kòng）係統可實現防止打滑、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（zhàng）時,係統可以快速地作（zuò）出反（fǎn）應。
　　3.PLC在井底車場調度係統中（zhōng）的應用
　　我國煤礦井下車場調度係統大多數采用安全型繼電器聯（lián）鎖控（kòng）製來實現（xiàn）。該控製方式觸點（diǎn）多、接線複雜、可靠性不高、維護困難,當礦下巷道（dào）拓展,機車線（xiàn）路發生變化時,係統修改工程（chéng）量巨大,且係統完成功能也受到繼電（diàn）器控製的（de）限製,有些功能不能盡人意。
　　采用（yòng）PLC實現了井下道岔、信號燈、信號發送器（qì）等設備及信號集（jí）中控製,機車運行集中調度、聯鎖,並在模擬（nǐ）盤實時監視運行狀態（tài）,從而保（bǎo）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（yuán）消耗。
　　目前PLC控（kòng）製技術除上述應用外,還在抽風機控製、壓風機（jī）控製、水泵控製及礦車自動清洗等多方麵得（dé）到了應用。而如何將（jiāng）各自獨立的PLC控製組成分布式係統共同完成（chéng）礦井生產係統（tǒng）的監測、控製的方法,形成比較先進的（de）整體控製方案,是一個值得探討的（de）問題。
三、整體控製方案：
　　　利用PLC可編程控（kòng）製器具有的模塊化、可擴（kuò）展性和（hé）通信聯（lián）網功能,將礦井已采用的各自獨立的（de）PLC控製係統通過工業以太網以及（jí）協議的轉化集成在同一個數據網絡中,構成三層網絡結（jié）構來實現整個礦（kuàng）井的監測、控製。三層網絡包括:現場的設備層(DeviceNet)、監控分站的控製層(ControINet)和調度中心的信息層(Ethernet/IP工業（yè）以太網)。這（zhè）種集控模式已在神華（huá）礦井、山（shān）西柴溝煤礦得到了實（shí）現。下麵簡要（yào）介（jiè）紹一下其所采用的（de）羅克韋爾自動化的（de）集控係統。
　　將采用PLC可編程控製技術的各監控分站（zhàn）,根據控製網絡按生產關係和物理位置連接為一個統一的控製層(ControINet)網絡。主幹采用光纖傳導（dǎo）模式與調度中（zhōng）心通過（guò）62.5/125μm光纜連接,構成整個（gè）控製層（céng）網絡。ControINet網絡采（cǎi）用並行（háng）時間域多路存取( CTDMA)加隱性令牌技術來控製節點對總線的訪問,采用通用工（gōng）業協議（yì）CIP保證它的上層協議（yì）通信。ControINet技術采取了一種新的生（shēng）產（chǎn）者/客戶通信模式,不僅支持傳統（tǒng）的點對點通訊,而且允（yǔn）許同時向多個設備傳遞信息,從（cóng）而提高了帶（dài）寬利用率。采用光纖（xiān）和中繼器（qì）通訊距離可達幾十（shí）公裏,節點數99個。監控軟件平台采用RSView32,通過SCADA Server實時采集各係統的數據,即可在調度（dù）中心實現（xiàn）操作控製。
　　調度中心是全（quán）礦（kuàng）安全生產的（de）監控指揮中心,所有的控製信（xìn）息在這裏匯總並由此發布。根據（jù）控製網結構,設（shè）置（zhì）若幹台監控主機,互為熱備,分別連接ControlNet與EtherNet網關中的接口模塊,而EtherNet接（jiē）口模塊接（jiē）入礦局（jú）域網交（jiāo）換機,兩種接口模塊間經由ControlLogix網關背板直接通訊,完成ControlNet和EtherNet的互聯互通。數據上傳礦信息網後,可實（shí）現在（zài）辦公終端監（jiān）視生產過程,供決策部門和管理部門掌握生產最新動態。
四、結語：
　　礦井生產（chǎn）包括開采、掘進、運輸、通風、安全、排水、供電（diàn）、洗選等多個（gè）環節。在這些環節中,各種監測、監控係統繁多複雜,產品品牌多樣。各種品牌的產品通過工業以太網以及協議的轉化都（dōu）能夠在同一（yī）個係統配（pèi）合使用,共同（tóng）組成自動化集控係（xì）統。這種集控技（jì）術的應用將推動我（wǒ）國煤（méi）炭行業更上一個台階。

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