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摘要：在现代科学技术的不断改革、创新之下，自动化技术与各个行业的生产、运营的关系越发密切，对于煤矿行业而言，煤矿生产工作借助电气自动化技术能够显著提升生产过程中的安全性水平以及生产效率。本文详细分析PLC技术在煤矿电气自动化生产过程中的应用，为今后相关工作改革提供理论依据。
关键词：PLC；煤矿生产；电气自动化
0.引言
煤矿行业是我国经济发展的重要内容，对于稳定并发展我国每个领域都有着至关重要的作用。煤矿企业中合理应用电气自动化设备能够显著提升该行业的生产效率以及员工的工作安全系数。PLC控制技术在自动化系统当中的应用十分广泛，是一种快速、高效、准确的应用技术。煤矿生产想要在目前基础上获得创新，就必须将PLC合理的应用于煤矿电气自动化系统当中，从而提升煤矿企业的经济利益。
1.PLC在煤矿井下排水系统当中的作用
煤矿井下排水设备的工作效率以及自动化程度质量将会直接决定整个井下排水系统的安全性以及各类故障发生可能性，同时，井下排水系统中所使用的设备也是整个煤矿生产过程中能源消耗最大的设备[1]。从传统意义上分析，排水系统的自动化程度越低，那么应急反应机制便会越慢、越匮乏，便很难与其他层面的工作实现无缝的衔接[2]。相关研究表明，如果将PLC技术合理的应用到煤矿井下排水系统当中，并结合变频控制技术，不仅能够实现基本的自动化工程，还能够极大程度契合井下工作与其他层面工作的衔接程度，从而使整个煤矿工程更加高效、顺畅。
针对目前煤矿生产实践过程中常见的由一水平、二水平所组成的井下排水系统而言，笔者建议无特殊情况下可以将主排水泵房建设在二水平区域中，这样做能够满足基本的水平面排水要求[3]。在工作面涌水通过皮带、轨道下山水沟混合至水仓内部时，水泵将会引导矿井实现排放水，一水平区域进行排水工作，并将排出水传输至工作面实现循环生活用水、工作需求涌水等。按照这一思路，在采用PLC技术的情况之下，所构成的一整个排水控制系统结构应当由一水平PLC控制柜与井上控制室PLC控制柜所组成，详情见图1。
图1 排水控制系统自动化工程结构示意图
由图1可以发现，在排水控制系统当中，PLC检测工作不仅能够实现对区域内的排水系统水仓液位参数、流量参数等数值的控制与检测，还能够同时获得一水平区、二水平区中相应的水泵状态参数，并将以上参数经过集中化处理之后传输至PLC控制器当中，从而实现对整个排水系统的实时控制。与此同时，借助井上控制室PLC控制柜的功能，还能够实现与工作面进行实时的交互式通信，从而满足监控、下达工作指令等远程性工作要求。
2.PLC在煤矿通风机监控系统当中的应用
在整个矿井工作中，需要及时借助通风机的作用对井下开采工作面当中的恶性气体抽出，并将工作面上的新鲜空气灌输到工作面上，从而实现井下工作面环境的改善，保障工作面工作人员的人生安全，实现安全作业[4]。在目前的煤矿企业中，许多企业将PLC技术应用在通风机监控系统当中的实际效果并不理想，往往会受到信号过于繁杂、信号强度较弱等众多因素的影响，在众多因素影响之下极有可能导致单个PLC设备出现停运、死机等问题，从而形成不可逆转的负面影响。对此，笔者建议，可以在PLC技术支持下，采用软冗余的方式对通风机监控系统进行适当的优化。
在目前技术条件的支持之下，结合工业以太网模块、PLC自动化控制系统模块以及上位机组态软件模块等应用，建立通风机监控系统优化结构，详情如图2。
图2 通风机监控系统结构示意图
通过图2可以发现，这样的控制系统能够实现对井下工作面以及通风机的风门进行自动化控制。按照采用PLC技术可以基本实现：可支持故障状态下主用、备用系统的灵活切换；系统具备一主一备的基本工作模式。此外，还能够按照倒机工作的方式，支持对工作面瓦斯等负面气体的浓度进行独立的检测与控制，稳定控制风量，提升控制动作响应的速度与可靠性。
3.PLC在煤矿交代机集中控制系统当中的应用
井上胶带机集中控制系统同样也是煤矿电气自动化系统当中的一项重要内容。本系统的工作质量将会直接决定工作面的装卸工作的工作效率、质量。目前较为普遍的井上胶带机集中控制系统主要由两大部分所组成，一分部由储备煤矿与装车操作系统；另一部分为筛分车间的系统。从集中控制系统的设计方面分析，系统可以基本基本就地式以及集中式两种控制方式。按照操作人员现场的实际工作需求，结合工作面的实际状况进行全面分析，从而灵活选择控制模式。此外，在集中控制当中如果出现故障等意外情况，可以及时的切换到本地控制中，通过本地控制系统及时进行修补故障，从而保障工作面皮带等传输设备的稳定性，保证控制系统的工嗯呢该切实可行。
将PLC合理的应用到煤矿胶带机集中控制系统当中，整个系统便可以划分为两大模块，一个模块为集中控制管理模块，另一模块为就地控制管理模块。其中，第一模块主要是由上位机以及交换机所组成，第二模块则是两台上位机相互保持相对应的关系，支持与工作面现场等多设备、系统之间的连接，从而对控制效果实行及时的监督作用。此外，对于就地控制管理模块而言，其主要是通过胶带保护、交换机以及PLC所组成，考虑到工作面的实际工作时，筛分车间系统以及储备煤矿装车系统之间是以封闭式的关系所呈现的，所以两者之间能够组成一个DP模式的操作网络，该网络详图见图3。
图3 PLC之下筛分系统、储备煤矿装车系统DP操作网络示意图
通过图3可以发现，在应用PLC技术之后，在组网工作过程中，在筛分车间系统中建设一个主站，并将储备煤矿装车系统建设成为备站，同时在PLC控制柜当中增加一个以太网控制模块，此时工作面现场的设备以及交换机在上位机的支持之下便可以实现交互式连接，从而保障控制功能的可靠性。
4.总结
本文从煤矿井下排水系统、煤矿胶带机一体化控制系统以及煤矿通风监控系统三大方面着手，在系统自动化工作控制中详细分析PLC技术的应用效果，并详细解释PLC在煤矿电气自动化过程中的应用优势，PLC值得多方从业人员提高对该技术的研究与改革，促使PLC技术在煤矿生产领域当中发挥更大的作用。
参考文献
[1]袁进南,高顶,王仿,等.PLC在煤矿自动装车系统中的应用研究[J].机械制造与自动化,2009,38(1):137-139.
[2]齐海英.PLC技术在煤炭工程电气自动化中的应用[J].煤炭技术,2013(11):85-86.
[3]侯志敏,时双艳.试论PLC技术在电气自动化中的应用[J].中国科技投资,2014(A12):232-232.
[4]施军雷,张淼,於斌.试论PLC在工业电气自动化之中的应用[J].城市建设理论研究:电子版,2012(33).
论文作者:李勇,吴斌,李新坤
论文发表刊物:《电力设备》2016年第14期
论文发表时间:2016/10/13
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