PLC技术在煤矿机电设备中的应用.pdf
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1、2023.7 矿业装备/1930 引言科技进步驱动着技术创新,煤矿机电设备控制也呈现自动化、智能化特点。PLC 技术是煤矿机电设备自动化控制实现的基础,可以特定类别可编程控制器为核心进行内部存储程序的建立,并面向用户发布逻辑运算、定时、算术操作、顺序控制等指令,提高煤矿机电设备控制灵敏度,规避煤矿机电设备反应滞后引发的诸多事故。因此,探究 PLC 技术在煤矿机电设备中的应用具有非常突出的现实意义。1 PLC 技术在煤矿机电设备中的应用框架PLC 技术在煤矿机电设备中的应用框架如图 1 所示,PLC 技术在煤矿机电设备中的应用框架由压力变送器、变频器、PLC、机电设备、空气开关、互感器、管道组成
2、。系统核心控制为具有代表性微型可编程控制器矩形M48DR-PLC,包括电源、模拟量输入模块、开关量输入模块、模拟量输出模块、开关量输出模块和 CPU,含 48个输入点位与输出点位,通讯口包括一路 RS232 和一路RS485(可扩展),可输出 4 路高速脉冲,实现电气部分起动、运行与切换、停止控制1。在起动环节,电机可经转换开关选择工频起动或变频起动。其中一个电机处于交频调速状态,另外一个电机处于停机状态。现场压力变送器进行管网出口压力检测并与给定值比较,经 PID(比例积分微分)指令运算获得频率信号,根据频率信号进行变频器输出频率调节,实现电动机转速调节。在停止环节,则直接按下停止按钮断开
3、PLC 全部接触器,机电设备停止运行。图 1 中 PLC 承担着远程控制作用,可与煤矿机电分系统、上位机之间建立总线网络,接受上位机的远程调度,将所监测的机电设备运行参数、指令执行情况发送给上位机,进而由上位机发送运行指令,远程调控。与此同时,PLC 可作为现场操作中人机交互载体,与主令开关、触屏操作进行信息交互,以指示灯形式进行机电设备实际运行状况表征,并经模拟传输强抗干扰电流信号,抑制井筒临近信号线周边动力电缆引起电磁干扰以及功率设备引起的尖峰干扰。2 PLC 技术在煤矿机电设备中的应用实现2.1 硬件设计在PLC构建确定后,依据Profibus(ProcessFieldbus)总线标准,
4、利用矩形 M48DR-PLC 构建现场一级主从式监控网。在现场一级主从式监控网中,监控煤矿机电设备运行状态并在线完成信息向上位机的传输2。主站矩形郝超峰(华亭煤业大柳煤矿有限责任公司,甘肃平凉 744201)摘要:PLC 技术在煤矿提升机、胶带传输机、空压机等机电设备中的应用优势较为突出,可助力机电设备自动报警、变频运行。因此,以 PLC 技术在煤矿机电设备中的应用框架为例,简单介绍其应用实践,并探究其应用功能,希望为该技术的进一步应用和发挥功能提供一些参考。关键词:煤矿;机电设备;PLC 技术PLC技术在煤矿机电设备中的应用图1 PLC技术在煤矿机电设备中的应用框架1.压力变送器 2.电源
5、3.PLC 4.变频器 5.机电设备 6.管道194/矿业装备 MINING EQUIPMENT装 备M48DR-PLC 硬件组态电源、CPU,从站(配电监控、信号检测、液压制动、润滑控制)配置远程输入输出冗余连接模块、接口模块与热插拔总线模块,其可经硬件组态接口与主站进行信息交互,具体如表 1 示。如表 1 所示,PLC 与触屏经硬件组态 IM153 接口建立信息交互协议,开关柜与操作台从站包含 216 点开关量输入模块、316 点开关量输出模块、332 点开关量输入模块、28 点模拟量输入模块,利用 SM331与电能管理模块可以进行电流、无功功率、电压、有功功率参数的在线控制,利用 SM3
6、21、SM322 模块则可以进行开关触点动作控制。井筒信号从站主要配置 18 点模拟量输入模块、216 点开关量输入模块,可以利用 SM321 配合限位开关获取井筒内箕斗开关信号,如上下限位开关、过卷绕开关等,同时在 SM331 模块中实时反馈深度数据;液压制动与润滑从站配置 116 点开关量输入模块、28 点模拟量输入模块,可以经 SM332 与 SM322 进行开关信号监控,涉及润滑泵、制动泵、闸瓦等,并在线进行制动正压力、油温、油压、闸瓦位移、闸瓦间隙的监测,在线处理或经 Profibus 协议转发3。2.2 应用流程根据煤矿机电设备类型的差异,PLC 技术应用流程也具有一定差异。以煤矿
7、空压机中 PLC 控制为例,在煤矿空压机中,PLC 控制的启动运行流程可以根据压力变送器采集到的信号来进行控制。当压力达到要求时,PLC 控制会开启下一步的启动运行,确保空压机正常工作;反之,如果压力不符合要求,PLC 控制会发出警报,提醒操作人员进行相应的处理和调整4。在整个控制流程中,上位机的监控和报警功能起到关键的作用。通过以太网与 PLC 控制器进行信息交互,上位机可以实时监测空压机的运行状态和参数,并在发生异常或故障时及时发出报警信号。这种信息交互方式可以确保操作人员及时了解设备运行情况,并采取必要的措施进行维修和保养。另外,PLC 控制器与变频器之间的信息交互方式通常采用 Prof
8、ibus 协议。通过 Profibus 通信,PLC 控制器可以读取变频器的电流、电压等参数,实现对变频器运行的自动控制。这种自动控制方式可以根据实时的工作需求和负载情况,自动调整空压机的运行频率和功率,以达到更高的能效和节能效果。总之,PLC 技术在煤矿空压机控制中发挥着重要的作用。通过合理的控制流程和信息交互方式,PLC 控制可以确保空压机的安全、高效运行,提高煤矿生产效率和设备的可靠性。3 PLC 技术在煤矿机电设备中的应用功能3.1 变频调速变频调速是 PLC 技术在煤矿机电设备中主要应用功能。在基于 PLC 的煤矿机电设备变频调速阶段,需要事先选择额定输出功率 1900kW、轻载额定
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