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[摘 要]在科技力量的带动下，自动化技术深入应用到各个生产领域中，而PLC技术因其灵活可靠性在电气自动化中受到广泛应用。本文为探讨PLC在煤炭行业电气自动化过程中的应用，从煤炭井下排水系统、洗煤重介系统以及胶带机集中控制系统等三方面对PLC的应用进行了分析阐述。
[关键词]煤炭行业 PLC 自动化技术
中图分类号：F407.21 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0159-01
在当今先进科技力量的推动下，煤炭行业步入了自动化时代，在将自动化技术融合进煤炭生产工作中离不开对PLC技术的应用，可以说PLC技术在电气自动化过程中发挥了至关重要的作用。本文就围绕对PLC的应用问题从煤炭井下排水系统、洗煤重介系统以及胶带机集中控制系统等三方面展开了分析与阐述。
1.PLC应用之一——煤炭井下排水系统
在煤炭生产过程中，井下排水设施设备的运作密切关系着全局作业面的安全生产，此外这些设施在煤炭作业中也属于能耗相对集中的模块[1]。在未应用PLC技术之前，排水系统的自动化水平不佳，对应急响应模块缺乏相应的机制，完全不能满足全局作业面的安全性需求。因此，后续诸多研究都将PLC技术纳入了考虑范围之内，并将之与变频控制技术相结合，以此弥补传统排水系统的不足，实现煤炭作业排水系统的自动化。
当前煤炭生产作业中的井下排水系统多以一水平、二水平共同构成，一般将主排水泵房安置在二水平区域较为适宜，以利于此区域的排水需要。煤炭生产作业面的涌水经由皮带、轨道与山水混合后进入内部水仓，利用水泵排放矿井水，一水平负责排水，然后再将水引上作业面做生活或工作循环用水。基于这个思路引入PLC技术设计排水系统，其中的水位监测模块负责监测控制系统的水位参数及流量参数，且可获知一、二水平区水泵的状态参数，集中处理上述参数后将之输进PLC控制器，从而对排水系统进行全局控制。再者，此系统中设有井上控制室PLC控制柜，可利用它与地面上位机进行交互式通信，以实现远程目的。
PLC排水系统能够根据系统的实际运行情况选择不同的控制模式，这大大地保障了控制的质量。控制模式一为手动或半自动控制，即在这种控制模式下控制主体为外部电路，主要是当井下自动控制系统不能正常运行时才使用这种模式：由操作人员打开水泵，或者也可先设定需打开的水泵台数，然后由PLC控制水泵自动开启再运行。控制模式二为自动控制，即由PLC采集相关水位数据，然后控制水泵进行PID调速，对投入水泵的实际情况做出决策，以保证系统的运行状态始终处在恒水位[2]。控制模式三为远程控制，即借助PLC获取排水系统的运行参数，然后以远程形式对PID参数、换泵进行设置，以实现良好的控制效果。
2. PLC应用之二——洗煤重介系统
重介系统是洗煤厂至关重要的生产工艺。原煤会在重介车间通过三产品旋流器分选出矸石、中煤、精煤三产品，然后三产品再经过脱接筛脱介、磁选机回收节制、振动筛、离心机脱水后生成最终产品[3]。其中PLC为重介质选煤自动控制系统的核心，将PLC应用于重介系统能够实现人机交互界面、集中检测、控制等功能。系统主要实现的功能有：（1）PLC控制系统在获取三产品重介旋流器入口的压力值后，会将设定值与模拟值进行比较后再经PID调节作用，而后将4～20mA的模拟量信号传输至介质入料泵变频器，由变频器决定输出频率以调节介质泵油机的转速。（2）系统介质桶的管路配备有压差密度计，能够采集介质密度且能将之经PLC的模拟量输入端口传输至PLC中央处理器，将设定值与实际密度进行比较来控制介质桶加水阀门的开度，从而对密度大小进行调节。这个调节过程与旋流器入口压力的调节过程同属于闭环调节，能够确保介质密度处于稳定状态[4]。因为井下不同的煤层煤的比重不相同，所以集控人员应根据具体情况来设置介质密度。（3）系统能将采集到的介质懸浮液磁性物含量数据与设定值作比较，以此来对分流蝶阀开度进行控制，确保煤泥含量处于稳定，满足客户使用之需。（4）系统的液位计能够实时检测煤泥介质桶液位，同时还具有超限报警的功能。从节约能源的角度出发，仍使用变频调速系统来控制介质桶液位，当液位的实际值与设定的最高值之间有较大的差距时，变频器输出的频率就较高，就会调节泵电机增加转速，进而就会加快泵的输出流量，反之就越慢。因此，在系统使用过程中，不必将泵电机保持在满负荷运行的状态，同时变频调速能够显著减小泵电机的启动电流，从而减轻对电网的冲击。
3. PLC应用之三——煤炭胶带机集中控制系统
在煤炭行业电气自动化系统中还有一大系统同样尤为关键，那就是井上胶带机集中控制系统。井上胶带机集中控制系统的运行质量和作业面装卸工作的质量之间具有直接的影响关系。一般来说，该系统主要由两个子系统组成，即筛分车间系统及贮煤和转车操作系统。从集中控制系统的设计方面来考虑，系统应能够实现就地式、集中式等控制模式的运行。可从操作人员对现场作业的具体需求出发，同时结合作业面的运行情况，选择适当的控制模式，因此灵活性较大。此外，系统还具有一个明显的优势，那就是当集中控制不能正常运行时，本地控制系统能够及时地进行自动切换，以维持作业面相关皮带设施设备的稳定运行，发挥出控制功能的有效作用。
从这个思路出发，将PLC技术应用到胶带机集中控制系统中，可将系统分为两个主要模块，即集中控制管理层与就地控制管理层。集中控制管理层由1*交换机+2*上位机共同组成，2台上位机互相之间具有冗余对应的关系，能够连接作业面的相关电气设备，并对控制运行效果进行监督，以保证其可靠性。就地控制管理层由1*胶带保护+1*交换机+1*PLC共同组成。由于在作业面正常运行的情况下，筛分车间系统及贮煤和转车操作系统两者之间存在闭锁性的关系，因此可以令筛分车间系统及贮煤和转车操作系统共同组成一个DP形态的操作网络。
在操作网络组成中应用PLC技术，可设定筛分车间系统为主站，贮煤和转车操作系统则设为备站，此外还可将以太网模块添加进PLC控制柜中，通过上位机的作用将交换机与作业面相关设施设备进行交互式连接，全面实现控制功能的有效性。
4.结束语
目前，我国电气自动化技术水平较之发达国家仍有一定的差距，自动化覆盖范围尚未完全，因此在系统设计过程中应以适应性与实用性为基本原则[5]。近年来，我国煤炭生产量不断取得新的突破，大中型煤炭的产能占到了全国总量的60%，据相关报道显示，2009年的大中型煤炭作业面单产为5.73万吨/月，原煤的生产效率为5.43吨/工，并且其自动化程度突破了93%[5]，取得如此瞩目的成绩，自动化技术发挥了关键作用。随着电气自动化工业的不断发展，PLC技术已渐趋于成熟，在应用过程中功能得到不断地完善，并且性能也更加优良，有效弥补了工业控制方面存在的不足，促进了自动化生产的不断进步。本文通过对PLC在煤炭自动化过程中的应用进行了分析，阐明了PLC的优势，这也反映出PLC在煤炭行业的应用前景十分广阔。
参考文献
[1] 奚国锋.PLC在电气自动化系统中的应用与发展[J].黑龙江科技信息，2015，19：88.
[关键词]煤炭行业 PLC 自动化技术
中图分类号：F407.21 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0159-01
在当今先进科技力量的推动下，煤炭行业步入了自动化时代，在将自动化技术融合进煤炭生产工作中离不开对PLC技术的应用，可以说PLC技术在电气自动化过程中发挥了至关重要的作用。本文就围绕对PLC的应用问题从煤炭井下排水系统、洗煤重介系统以及胶带机集中控制系统等三方面展开了分析与阐述。
1.PLC应用之一——煤炭井下排水系统
在煤炭生产过程中，井下排水设施设备的运作密切关系着全局作业面的安全生产，此外这些设施在煤炭作业中也属于能耗相对集中的模块[1]。在未应用PLC技术之前，排水系统的自动化水平不佳，对应急响应模块缺乏相应的机制，完全不能满足全局作业面的安全性需求。因此，后续诸多研究都将PLC技术纳入了考虑范围之内，并将之与变频控制技术相结合，以此弥补传统排水系统的不足，实现煤炭作业排水系统的自动化。
当前煤炭生产作业中的井下排水系统多以一水平、二水平共同构成，一般将主排水泵房安置在二水平区域较为适宜，以利于此区域的排水需要。煤炭生产作业面的涌水经由皮带、轨道与山水混合后进入内部水仓，利用水泵排放矿井水，一水平负责排水，然后再将水引上作业面做生活或工作循环用水。基于这个思路引入PLC技术设计排水系统，其中的水位监测模块负责监测控制系统的水位参数及流量参数，且可获知一、二水平区水泵的状态参数，集中处理上述参数后将之输进PLC控制器，从而对排水系统进行全局控制。再者，此系统中设有井上控制室PLC控制柜，可利用它与地面上位机进行交互式通信，以实现远程目的。
PLC排水系统能够根据系统的实际运行情况选择不同的控制模式，这大大地保障了控制的质量。控制模式一为手动或半自动控制，即在这种控制模式下控制主体为外部电路，主要是当井下自动控制系统不能正常运行时才使用这种模式：由操作人员打开水泵，或者也可先设定需打开的水泵台数，然后由PLC控制水泵自动开启再运行。控制模式二为自动控制，即由PLC采集相关水位数据，然后控制水泵进行PID调速，对投入水泵的实际情况做出决策，以保证系统的运行状态始终处在恒水位[2]。控制模式三为远程控制，即借助PLC获取排水系统的运行参数，然后以远程形式对PID参数、换泵进行设置，以实现良好的控制效果。
2. PLC应用之二——洗煤重介系统
重介系统是洗煤厂至关重要的生产工艺。原煤会在重介车间通过三产品旋流器分选出矸石、中煤、精煤三产品，然后三产品再经过脱接筛脱介、磁选机回收节制、振动筛、离心机脱水后生成最终产品[3]。其中PLC为重介质选煤自动控制系统的核心，将PLC应用于重介系统能够实现人机交互界面、集中检测、控制等功能。系统主要实现的功能有：（1）PLC控制系统在获取三产品重介旋流器入口的压力值后，会将设定值与模拟值进行比较后再经PID调节作用，而后将4～20mA的模拟量信号传输至介质入料泵变频器，由变频器决定输出频率以调节介质泵油机的转速。（2）系统介质桶的管路配备有压差密度计，能够采集介质密度且能将之经PLC的模拟量输入端口传输至PLC中央处理器，将设定值与实际密度进行比较来控制介质桶加水阀门的开度，从而对密度大小进行调节。这个调节过程与旋流器入口压力的调节过程同属于闭环调节，能够确保介质密度处于稳定状态[4]。因为井下不同的煤层煤的比重不相同，所以集控人员应根据具体情况来设置介质密度。（3）系统能将采集到的介质懸浮液磁性物含量数据与设定值作比较，以此来对分流蝶阀开度进行控制，确保煤泥含量处于稳定，满足客户使用之需。（4）系统的液位计能够实时检测煤泥介质桶液位，同时还具有超限报警的功能。从节约能源的角度出发，仍使用变频调速系统来控制介质桶液位，当液位的实际值与设定的最高值之间有较大的差距时，变频器输出的频率就较高，就会调节泵电机增加转速，进而就会加快泵的输出流量，反之就越慢。因此，在系统使用过程中，不必将泵电机保持在满负荷运行的状态，同时变频调速能够显著减小泵电机的启动电流，从而减轻对电网的冲击。
3. PLC应用之三——煤炭胶带机集中控制系统
在煤炭行业电气自动化系统中还有一大系统同样尤为关键，那就是井上胶带机集中控制系统。井上胶带机集中控制系统的运行质量和作业面装卸工作的质量之间具有直接的影响关系。一般来说，该系统主要由两个子系统组成，即筛分车间系统及贮煤和转车操作系统。从集中控制系统的设计方面来考虑，系统应能够实现就地式、集中式等控制模式的运行。可从操作人员对现场作业的具体需求出发，同时结合作业面的运行情况，选择适当的控制模式，因此灵活性较大。此外，系统还具有一个明显的优势，那就是当集中控制不能正常运行时，本地控制系统能够及时地进行自动切换，以维持作业面相关皮带设施设备的稳定运行，发挥出控制功能的有效作用。
从这个思路出发，将PLC技术应用到胶带机集中控制系统中，可将系统分为两个主要模块，即集中控制管理层与就地控制管理层。集中控制管理层由1*交换机+2*上位机共同组成，2台上位机互相之间具有冗余对应的关系，能够连接作业面的相关电气设备，并对控制运行效果进行监督，以保证其可靠性。就地控制管理层由1*胶带保护+1*交换机+1*PLC共同组成。由于在作业面正常运行的情况下，筛分车间系统及贮煤和转车操作系统两者之间存在闭锁性的关系，因此可以令筛分车间系统及贮煤和转车操作系统共同组成一个DP形态的操作网络。
在操作网络组成中应用PLC技术，可设定筛分车间系统为主站，贮煤和转车操作系统则设为备站，此外还可将以太网模块添加进PLC控制柜中，通过上位机的作用将交换机与作业面相关设施设备进行交互式连接，全面实现控制功能的有效性。
4.结束语
目前，我国电气自动化技术水平较之发达国家仍有一定的差距，自动化覆盖范围尚未完全，因此在系统设计过程中应以适应性与实用性为基本原则[5]。近年来，我国煤炭生产量不断取得新的突破，大中型煤炭的产能占到了全国总量的60%，据相关报道显示，2009年的大中型煤炭作业面单产为5.73万吨/月，原煤的生产效率为5.43吨/工，并且其自动化程度突破了93%[5]，取得如此瞩目的成绩，自动化技术发挥了关键作用。随着电气自动化工业的不断发展，PLC技术已渐趋于成熟，在应用过程中功能得到不断地完善，并且性能也更加优良，有效弥补了工业控制方面存在的不足，促进了自动化生产的不断进步。本文通过对PLC在煤炭自动化过程中的应用进行了分析，阐明了PLC的优势，这也反映出PLC在煤炭行业的应用前景十分广阔。
参考文献
[1] 奚国锋.PLC在电气自动化系统中的应用与发展[J].黑龙江科技信息，2015，19：88.