基于PLC的采煤機電控系統(tǒng)應(yīng)用研究

彭 劍 劉國權(quán)

（河南神火集團，河南 永城 476600）

基于PLC的采煤機電控系統(tǒng)應(yīng)用研究

彭 劍 劉國權(quán)

（河南神火集團，河南 永城 476600）

本文首先探討采煤機電控系統(tǒng)現(xiàn)狀，然后從軟、硬件優(yōu)化兩方面探討控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，具體闡述優(yōu)化以后系統(tǒng)的組成、觸摸屏功能、PLC對電路的控制等問題，然后把優(yōu)化以后的系統(tǒng)引入煤礦生產(chǎn)中。通過實踐得出，優(yōu)化后的電牽引采煤機在應(yīng)用過程中表現(xiàn)出諸多優(yōu)勢。

PLC；采煤機電控系統(tǒng)；觸摸屏；軟件設(shè)計

PLC（可編程序控制器）主要利用諸多指令來實現(xiàn)對各種程序的控制，同時把各種程序存至存儲器，接著根據(jù)存儲內(nèi)容，輸入輸出相關(guān)指令，實現(xiàn)對生產(chǎn)設(shè)備的有效控制。煤炭工業(yè)的日益發(fā)展及科學(xué)技術(shù)的日新月異，對電牽引采煤機提出一系列新的要求。電牽引采煤機在應(yīng)用過程中暴露出的問題嚴(yán)重影響了礦山的安全發(fā)展，究其根由，關(guān)鍵是其調(diào)速方式過于落后。科技的發(fā)展為變頻調(diào)速方式的改進創(chuàng)造了有利條件。目前，PLC調(diào)速方式已逐漸普及開來，且效果良好。本文主要對基于PLC的采煤機電控系統(tǒng)的優(yōu)化與應(yīng)用展開探討［1］。

1 采煤機電控系統(tǒng)現(xiàn)狀

從目前煤礦作業(yè)上采煤機控制方式來看，電牽引采煤機的調(diào)速控制方式主要包括滑差調(diào)速、開關(guān)磁阻調(diào)速、變頻調(diào)速以及PLC控制調(diào)速等多種方式。上述各種方法在實際應(yīng)用過程中存在較多問題，如滑差調(diào)速和開關(guān)磁阻調(diào)速內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、接線較繁雜、檢修維護不方便、可靠性靈活性較差，而變頻調(diào)速控制方式其內(nèi)部電子元器件自身散熱問題一直制約其在采煤機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用發(fā)展。

2 控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

2.1 硬件組成

優(yōu)化之后的系統(tǒng)包括：中央處理器（基于PLC）；三塊擴展A/D轉(zhuǎn)換模塊；觸摸屏；主、從變頻器，可以四象限運行，基本要功能是顯示各種工作狀態(tài)，以供決策使用。采煤機電控系統(tǒng)的詳細組成見圖1。

圖1 采煤機電控系統(tǒng)

2.1.1 PLC控制。其中引入了微型PLC（三菱公司生產(chǎn)），其能完成較高精度的控制，同時具備單元式PC（方便使用）與模塊式PC（強大完備的功能）。擴展模塊無須額外配置供電設(shè)備，能通過基本單元進行供電。同時，看門狗等保護程序的性能優(yōu)良、可靠。其單元圖見圖2。

圖2 基于PLC的電控系統(tǒng)單元圖

從圖2可以看出，PLC的輸入信號基本通過瓦斯斷電儀的觸點與按鈕等提供，能夠?qū)崿F(xiàn)對井下瓦斯的有效監(jiān)測。若該指標(biāo)超出預(yù)警值，相關(guān)設(shè)備會進行報警，然后將指令傳遞給PLC，啟動自保，切斷采煤機的供電。電流互感器首先感應(yīng)左右截割電機的電流，在此基礎(chǔ)上，將其轉(zhuǎn)變成信號，接著向PLC首塊擴展A/D轉(zhuǎn)換模塊中的CH1與CH2通道傳遞，然后和原定參數(shù)進行比較，最終實現(xiàn)保護的目的。當(dāng)變頻器測到牽引電機的輸出電流后，其I/O板上的兩個端子（X21.11與X21.12）立即將電流信號輸出，然后向CH3與CH4通道傳遞，經(jīng)由和原定參數(shù)的對比，完成負載平衡。SX13-01電子傾角儀能把工作面的傾角轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?，然后向FX2N-4AD的CH1通道傳遞，然后通過觸摸屏顯示，從而為調(diào)整采煤機工作角度提供有利條件。

2.1.2 觸摸屏設(shè)計。本文采用三菱制造的觸摸屏。編程時，第一步是將FX-PCS-DU-W IN-C程序打開，然后新建擴展名是.dup的文件。根據(jù)其所需顯示能夠?qū)υ摻缑孢M行編輯（在新建文件里面），之后，應(yīng)當(dāng)確保顯示參數(shù)和PLC內(nèi)部各個節(jié)點的一一對應(yīng)關(guān)系。

利用通訊電纜連接觸摸屏和PC機上的接口，將完成編程的界面裝至觸摸屏，便能利用觸摸屏進行操作。接著需要連接PLC與觸摸屏，先確定RS232接口，然后通過主從方式來進行連接。PLC能對觸摸屏進行數(shù)據(jù)讀寫，通過該方式實現(xiàn)兩者的信息共享。觸摸屏功能包括：首先，為決策提供參考依據(jù)；其次，能直觀、實時地顯示系統(tǒng)相關(guān)信息；再次，能實時顯示故障并提供決策依據(jù)。

2.1.3 變頻器及控制策略。根據(jù)采煤機具體情況，本文引入主從控制方案，具體來說，即主、從變頻器各一臺。對于前者，其控制主要利用速度與轉(zhuǎn)矩換實現(xiàn)，對于后者，主要利用轉(zhuǎn)矩換來控制。確保外部控制信號只和前者連接，兩者經(jīng)由光線進行連接，同時還實現(xiàn)前者對后者的控制。變頻器控制盤能設(shè)置CDP312R的參數(shù)，使各個端子收到的各個數(shù)值都能表示相應(yīng)功能。

2.2 軟件設(shè)計

此處引入了三菱設(shè)計的FXGP-WIN-C系統(tǒng)。根據(jù)具體的控制要求，確定不同操作的先后次序，然后確定不同信號相互間的邏輯關(guān)系。編程工作通過該模塊化結(jié)構(gòu)來進行，不僅便于編程的快速進行，而且還為修改與調(diào)試提供了便利條件。

3 應(yīng)用效果

根據(jù)該采煤機的具體情況，基于PLC對其進行優(yōu)化，然后將優(yōu)化以后的電牽引采煤機應(yīng)用到實踐中，效果顯著。對比來看，優(yōu)化后的設(shè)備減少了維護成本，同時，提升了采煤效率，詳細數(shù)據(jù)見表1。

表1 優(yōu)化前后的效益對比

通過對比可知，優(yōu)化后的電牽引采煤機在應(yīng)用過程中表現(xiàn)出諸多優(yōu)勢：首先，能穩(wěn)定運行在相對較陡的工作面中，具有相對較強的爬坡能力；其次，工作性能較好，能平穩(wěn)、可靠運行，故障率相對較低；再次，優(yōu)化后的系統(tǒng)便于進行安裝，接線數(shù)量明顯減少，便于進行檢查與維護，且成本相對較低；最后，能迅速對變頻器散熱，具有良好的散熱效果。

4 結(jié)語

基于PLC進對電牽引采煤機行優(yōu)化后，將其引入煤礦生產(chǎn)中，在技術(shù)與經(jīng)濟方面都取得不錯的效果，比如，維修成本下降，采煤能力提高，具有較強的爬坡能力，且維修和檢查成本降低等。

［1］邱錦波，劉振堅，芮國洪，等.PLC在交流電牽引采煤機電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.煤礦自動化，2000（2）：23-25.

Application Research of Coal Mining Electric Control System Based on PLC

Peng Jian Liu Guoquan
（Henan Shenhuo Group，Yongcheng Henan 476600）

This paper first discussed the status quo of electronic system of shearer,and then from the hardware and software optimization on the optimal design of control system in two aspects,elaborated after optimization system, touch screen and PLC on the circuit control problems,and then put into the system after optimization in coal mine production.The practice showed that the optimized electric haulage shearer has many advantages in the application process.

PLC；shearer electronic control system；touch screen；software design

TD632.1

A

1003-5168（2017）07-0040-02

2017-06-01

彭劍（1988-），男，本科，助理工程師，研究方向：機械。