PLC技能较大进步矿山设备的操控水平

PLC(可编程序操控器)因其选用模块化组合结构、使体系组合十分灵敏，抗搅扰才干强、牢靠性强，编程言语简易、遍及和编程便利，可以在线进行修正、柔性好等特色，在工业现场已被广泛地运用于各行各业的开关逻辑操控、机械设备的数字操控、机器人和主动设备的操控，闭环进程操控以及多级主动操控体系。近几年来，兖州矿业(集团)有限责任公司及其部属各矿针对曾经在矿井设备运用可编程序操控器方面存在的问题进行了仔细剖析和概括，活跃运用当时已有的可编程序操控器运用新技能，提出处理计划并进行了推行与施行，有效地确保了矿井设备的牢靠作业，取得了**的作用。

1 数控进步机可编程操控器的牢靠性研讨

我国矿业大学和兖州矿业(集团)有限责任公司运用可编程操控器来改造现有的矿井进步机电控体系，进行数控进步机可编程操控器的牢靠性研讨，使其具有更强的抗搅扰才干店员与用户衔接的适应性。

可编程操控器体系的毛病包含外部设备毛病、体系毛病、硬件毛病和软件毛病。

此项研讨指出：

①设备与布线方面，可编程操控器应远离大功率的可控硅设备、高频电焊机和大型的动力设备等搅扰源;I/O线与操控线应分隔走，并坚持必定距离;在电缆沟内把动力线与操控线别离敷设在电缆沟的两边，测温电缆要选用屏蔽线，而且要接地**。

②输入端或输出端接有理性负载元件时，应在两头并联续流二极管或阻容电路，以按捺电路断开时发作的电弧对可编程操控器的影响;当井筒挨近开关、光电开关等两线式传感器的漏电流比较大时，或许呈现毛病的输入信号，可在输入端并联旁路电阻，以削减输入电阻。

③可编程操控器应与其它设备别离运用自己的接地设备，也可选用共用接地线，但禁用串联接地方法，因为这种方法会在设备间发作电位差。

④进步机对操控体系有较高的牢靠性要求，在可编程操控器呈现毛病的时分选用冷备体系，即主控可编程操控器和辅控可编程操控器应尽量共同，以满意紧迫作业时可投入运用。

⑤供电部分应考虑几个要素：输入电源的电压在必定答应规模之内改动;输入交流电断电时，应不损坏操控器的程序和数据;在操控体系不答应断电的场合，要考虑供电电源的冗余;当外部设备电源断电时，应不影响操控器的供电;要考虑到电源体系的抗搅扰办法。他们采纳了运用不间断供电体系、双路供电体系、阻隔变压器供电体系、*自电源给每一个可编程操控器供电或选用高质量的直流电源等计划来进步操控体系牢靠性。

2 选用可编程操控器改造矿山老旧进步机

兖州矿业(集团)有限责任公司从鲍店煤矿开端研讨在保存进步机机械部分和直流主电机的基础上，选用大功率晶闸管变流器和可编程操控器来改造老旧进步机的原继电器操控，走出了一条可行之路。

其施行进程如下：

①全体搬移原有操作台，为新操作台设备创造条件，进步机改造期间暂时在搬移到一边的原操作台操作，但仍以老体系作业。

②在电枢回路上设备新旧体系转化刀闸，以便新老体系转化。进步机制动体系光滑油泵操控采纳多路航空插头进行新老体系切换，老体系可在新体系调试期间与之并存，互为备用。今后有必要的话可*保存。

③在设备中严厉质量操控，*将来参加维护的技能娴熟人员进行设备，经过全程参加为调试完结后转入正常作业和维护创造条件。

④为缩短新体系调试时刻，对井筒方位开关与行程、各个机械光滑制动体系状况等进步体系电控监丈量，在传感器设备完后进行在线送电测验，校准每个丈量参数，确保与进步体系实践相对应。老体系进步时逐渐在计算机中查验每一部分继续的作业进程，确保进步体系能一次性无误地完结切换。

⑤完结装卸载体系在线调试后运用老体系进步，但进步机装卸载站由新体系中可编程操控器体系操控。选用新老体系混合操控的方法使装卸载及进步信号体系操控一次性投入成功，削减了新体系全面调试作业量。

⑥在传动回路中，电流闭环和速度、方位闭环是较要害的部分，其正确与否直接联系和影响到闭环体系的安稳性。他们运用每天两个小时的日检修时刻对这些环节进行编码器输出实验和电枢回路电流环操控的动态实验，断定体系的动态呼应各参数，为全体系空载和重载测验作业创造条件。

⑦运用全矿井机电设备停产两天的检修时刻直接一次性进行全体系空载试作业，经过数次提速后到达了规划作业速度。体系作业平稳和精确后再进行装煤重载作业实验，较终完结全载全主动方法的进步。

3 KZP型盘式可操控动设备鄙人运胶带机的运用

兖州矿业(集团)公司济宁三号煤矿在五采区的下运胶带运送机中加设了KZP系列盘式可操控动设备，协作可编程操控器完结了对下运胶带运送机的软制动。

KZP系列盘式可操控动设备是机电液一体化设备，由制动设备、液压站以及配套电控体系组成。盘式可操控动设备的制动力矩是由闸瓦与制动盘冲突而发作的，调理闸瓦对制动盘的正压力即可改动制动力，而制动器的正压力又与液压体系的操控油压成份额。机械设备正常作业时油压到达较大值，此刻正压力为0，闸瓦与制动盘之间留有1～1.5mm空隙，即制动闸处于松闸状况。机械设备需求制动时，电液操控体系就会依据工况宣布操控的指令，使制动设备依照预订的程序主动减小油压以到达制动的要求。盘式可操控动设备在环境温度为40℃时每小时制动10次，盘面的较高温度远小于150℃，而且无火花发作。与电控设备彼此协作，可以使大型机械设备的泊车减速度坚持在0.05～0.3m/，在体系俄然断电时仍能确保大型机械设备(尤其是带式运送机)平稳地减速泊车。其液压操控体系选用双回路结构，两个回路彻底对称，可以互为备用。一般依托蓄能器作业的制动闸就可以完结对下运带式胶带运送机的软制动。

KZP系列盘式可操控动设备的主要特色体现在“可控”上。经过主驱动电动机的输出轴以及胶带运送机上的速度传感器来读取电动机转速及胶带速度。重载时下运胶带有时会呈现“飞车”的现象，这个时分就要由可编程操控器监测速度传感器的数据。当得到的速度大于正常作业设定值时，由可编程操控器减小制动闸电液份额阀的供电电流，然后减小制动体系的油压，制动体系施闸使得制动闸瓦靠近制动闸盘为胶带减速。当胶带速度降至正常值以下时，可编程操控器再依照预先编制的程序增大制动闸电液份额阀的电流，使得闸瓦翻开，完结了制动闸的动态可控作业，确保了胶带运送机的正常作业。

4 井下风门完结主动启闭

兖州矿业(集团)公司东滩煤矿和山东省煤炭科学研讨所展开了井下风门主动操控的研讨，经过井下风门的特别结构，由远红外传感器对交游的车辆进行动态检测，一起运用可编程操控器完结井下风门的主动敞开和封闭，确保了车辆和行人的安全。

现在井下运用的风门均是由人工操作的。因为负压大，开门的操作力适当大，不只敞开、封闭十分不便利，而且较端简略损坏风门。这项研讨的技能要害在于先开窗口然后开门。风门两边的空气有着必定的压差，因为风门的面积很大，一般风门的敞开压力为30～50kg。可是当风门现已有了比较小的敞开时，这个压力就会锐减到5kg以下。为了减小敞开的压力，他们在风门上设置一个窗口。因为窗口的面积比较小，其敞开压力只需10kg左右。窗口翻开今后，风门表里两边的压差马上大为减小，有效地减小了敞开组织的强度和汽缸的操作力。

此项作用作业原理如下：当风门需求敞开时，操控信号传送给了二位五通双控电磁阀，电磁阀打到供气方位，汽缸的活塞带动行走部分向外运动，随即翻开设在风门上的小窗。当小窗敞开到与风门夹角成30时，小窗就会被固定销挡住，无法继续翻开，而行走支点继续向前移动，然后带动风门敞开。因为风门上的小窗现已翻开，风门表里的压差根本消失，所以风门很简略就可以敞开。当风门敞开角到达90时主动中止动作，车辆和行人可以通行。当风门需求封闭时，操控信号传输到二位五通双控电磁阀使其换向，操控压气进入汽缸的另一端，汽缸的活塞带动行走部分向回移动，先是小窗被关严，然后带动风门滚动，直到风门彻底被关严中止。

*们以为：此项作用有效地处理了风门开关不便利的难题，可以避免风门撞车事端的发作，值得大力推行运用。

5 可编程操控器在通风机主动化变频操控中的运用

兖州矿业(集团)公司杨村煤矿在山东科技大学的帮忙下，成功地将可编程序操控器运用于南风井和冬风井的主通风机主动化变频体系，作业安稳牢靠、调速滑润便利，而且完结了包含前导器和风门在内的全主动操作，因为其作用使得矿井的风量需求削减而全年节省电费110万元。

该体系是以可编程序操控器为操控中心、智能变频器为履行中心的机电一体化作用。为了确保通风机的作业安全，主回路规划为两部分：低频部分由1台VF61-2004智能变频器和2台ABB型低频接触器组成，是通风机的主作业回路;工频部分由2台降压发动器组成，作为低频体系的后备回路，用于低频体系发作毛病的时分降压发动而且全速作业通风机。

操控体系由5部分组成：SU-6B工业可编程序操控器完结体系的主动操控和智能维护、风量传感器完结体系的风量闭环操控、风门绞车编码器完结风门的绞车精确行程操控、电流变送器完结通风机的过流维护、前导器电动履行组织由可编程序操控器操控主动敞开和封闭通风机的前导器。

通风机的风门操控和风量闭环是程序规划的要害点。①在通风机作业进程中，假如风门的开、关过位，则有或许形成风门绞车断电或许对风门形成损坏;假如开、关不到位，则会引起漏风然后影响通风机的功率。因此，除了在体系的硬件规划中给予了充沛的注重之外(选用TRD1000型轴编码器)，软件的规划也作了缜密的考虑。②风量闭环的质量直接影响到矿井的通风质量乃至通风安全，所以在软件规划中选用了PD调理的方法，以确保闭环的质量。

实践标明：此项作用与国内运用单片机和工业操控机进行改造的相似项目相比较，无论是在牢靠性仍是参数改变的灵敏性方面都具有很大的优越性，可以广泛地运用于矿井主通风机的主动化改造。

6 空气压缩机群组的微机监控体系

由兖州矿业(集团)公司杨村煤矿和山东省煤炭科学研讨所研发的以可编程操控器为中心的空气压缩机群组微机监控体系，彻底处理了以单片机或许工业操控机为中心的空气压缩机微机监控体系数据测验禁绝以及整机抗搅扰才干差的问题，完善了空气压缩机在作业进程中的安全维护。

空气压缩机是煤矿出产的重要动力设备之一。国内现在作业的空气压缩机大都是选用一般的继电器操控，其监控与维护的技能水平低下，不可以到达《煤矿安全规程》对空气压缩机作业的规则要求，因此毛病率高、维护量大。尽管有些矿井选用了空气压缩机主动操控以及微机操控技能，但因为所选机型或采纳的技能办法不能适应煤矿空气压缩机房的特别出产环境，设备不久就不能正常运用。新研发的空气压缩机群组微机监控体系由温度变送器、压力变送器、断水设备实时收集现场信号，送到可编程操控器各相关模块，由CPU进行处理，经传感器**数显外表实时监测、显现设备的作业状况与参数值，具有温度监测与维护、压力监测与维护、断水指示与维护、电参数监测与维护、空气压缩机群组会集操控等功用。

其主要功用特色是：①主机选用进口原装可编程操控器，整机安稳牢靠，抗搅扰才干强;其模块化结构与简略易懂的编程言语，便于现场维护。②选用高精度温度、压力变送器及传感器**数显外表、线性电源对AD/DA模块供电、“一对一”屏蔽电缆接线等技能。③体系具有会集操控、参数主动巡检(巡检时刻距离由用户自在设定)与手动检测的功用，且具有作业指示、告警指示、消音、复位等项功用。④整机硬件装备合理，软件结构化规划，功用价格比高;面板PVC工艺制造，外形美丽美丽。

7 PLC在矿山空气风缩机会集监控中的运用

兖州矿业(集团)公司兴隆庄煤矿与山东省煤炭科学研讨所协作，选用SU-6B可编程操控器对4台空气压缩机进行会集监测与操控改造，经过对现场呈现的问题不断进行继续调整，到达了根本完善的会集监测与操控功用。

该矿工业广场的空气压缩机房安置4台L8/60-7空气压缩机，选用同步电动机直联拖动，励磁柜供励磁电源。每台空气压缩机选用9路开关量、7路模仿量信号输入、7路开关量输出。水温与水压规划成4台机共用，模仿信号传输电缆选用屏蔽电缆，输出数据选用4台机共用显现，守时扫描巡检输出，带手动自锁巡检按钮，便于司机抄表。体系具有毛病回忆功用，在声光告警状况下，主动回忆并断定毛病车号及毛病状况参数，以便剖析，按下“复位按钮”方可康复体系主动作业。为了确保设备在可编程操控器及毛病检修状况下作业，设置了手动操控体系与可编程操控器体系彼此切换，手动操控与改造前的操控功用相同。因为压风机发动、泊车都按程序进行，有必要先卸荷、放风使空气压缩机空载然后再泊车，故将方法开关作为紧迫停机开关信号引进。

在软件上加了紧迫泊车回路，依照《煤矿安全规程》的要求，将停水、断油、**温与紧迫泊车开关组合成紧迫泊车回路，确保毛病状况或紧迫状况下人为紧迫带负荷泊车，避免事端延伸。因为卸荷打风的压力传感器都是**的，每台机的打风卸荷受各自传感器操控，而传感器都装在各自的风包上，风包排气管路又彼此联合在一起，就使较活络的压力传感器先动作，打风卸荷替换作业，而不活络的传感器根本上不动作，总处在满负荷作业状况。为此，将程序作了修正，使一台机接连作业必守时刻后主动卸荷，直到风压降到下限，再投入作业。

8 集散式散布操控体系运用于矿井水处理体系

兖州矿业(集团)公司济宁二号煤矿原有的矿井水处理设备已无法满意矿井水排量的需求，有必要对原处理设备进行技能改造，进步矿井水的处理才干。为此，他们在山东省煤炭科学研讨所的协助下增设了一套新的矿井水处理设备。为了降低了水处理本钱，选用了集散式散布操控体系，对设备反常选用**级文本指示或许呈现毛病的原因，有利于精确剖析、判别和排除毛病。

该矿的矿井水处理设备分两点安置，一级站与二级站相距450m。站内设备安置相对会集，别离设有1台可编程操控器(PLC)对设备进行操控。因为进程操控涉及到整个体系设备监控、数据收集及主动加药排泥、消毒等许多环节，所以主动加药排泥和消毒都具有独立的操控单元。矿井水处理进程操控体系由网络服务器、上位机体系、可编程操控器操控体系、二氧化氯消毒操控体系、智能外表、传感变送器以及打印机等组成。此体系选用Porfibus工业总线集散式散布操控方法。上位体系经过MPI总线与下位操控单元PLC、智能操控单元等进行通讯，然后完结相关设备作业的工况监控、相关工艺参数的实时监测和显现、工艺流程操控、动画显现、数据存储、报表办理、守时打印。

实践标明，集散散布操控方法的较大优势在于操控危险分管，将操控功用涣散到若干个智能操控单元，避免体系某一环节反常或毛病而形成全体瘫痪，有着较高的牢靠性。下位机如PLC、智能外表具有独立的CPU，既可脱离上位机独立完结操控功用，又可经过网络通讯承受上位机的监控与办理。因为体系装备灵敏、扩展便利，各工控智能单元作为下位机既独立又与整个体系融为一体，优势得以充沛发挥，具有较高的功用价格比。

9 用PLC完结选煤厂设备起车前毛病检测

兖州矿业(集团)公司济宁三号煤矿选煤厂选用可编程序操控器操控选煤厂设备起车前的毛病预检测，确保悉数设备一次起车成功，成功率简直到达了**，取得了**的作用。

该厂的设备均选用会集操控方法。在起车进程中，只需其中有一台设备发作了毛病，其他的设备就有必要悉数泊车检修，而且要待到一切设备均无毛病后才干再次起车。因为选煤厂的设备数量多达数百台，因此起车的进程常常需求重复好几次，不只严重影响了正常出产秩序，还形成了设备的空作业磨损，浪费了电能耗费。为此，他们选用可编程序操控器对设备进行起车前的毛病猜测。此项改造完结后，开车前由可编程序操控器对电动机的二次操控回路进行毛病查看，检测接点被串入会集操控起车信号回路和电动机操控回路中。在设备无缺状况下，检测接点是闭合的，设备有输入信号，此刻即可以起车;当设备有毛病时，检测接点则是翻开的，这时设备没有输入信号，立即可找出毛病。常见毛病有漏电继电器、热继电器、归纳维护器等跳闸及中止按钮按下后没有复位等。

作业实践标明，这项改造作用的预检测功用是适当牢靠的，经济效益和社会效益均十分明显。行家们对济宁三号煤矿选煤厂运用可编程序操控器完结全厂设备起车之前的毛病预检测的作用给予了较高的点评，期望可以尽快地在更大的规模得到推行。

10 PLC在鲍店选煤厂集控体系的运用

兖州矿业(集团)公司鲍店煤矿选煤厂的操控体系选用底层可编程操控器体系与上位机监控相结合的形式，以数据量逻辑操控为主，配以少数工艺进程参数的模仿量检测监督，用于完结工艺流程体系设备的会集启、泊车操控和作业进程中的连锁操控，而且具有工艺进程参数的闭环操控体系，到达国内**业中的先进水平。

该厂原先的集控体系选用SIMATIC TI545、配煤体系选用SIMATIC S70-300。集控体系的全体结构分为原煤重介选矸体系、筛分体系、储装运体系、跳汰(水洗)体系、捞坑体系、沉降离心脱水体系、除木杂体系及压滤车间监控体系。集控体系有三个操作站:调度室操作洗煤体系的跳汰(水洗)体系、捞坑体系和沉降离心脱水体系;原煤集控室操作原煤体系的重介选矸体系和筛分体系;储运集控室操作储装运体系;压滤车间设备仅在模仿盘上显现。三个集控室有各自的可编程操控器主机，互不通讯，版别纷歧。改造后的新集控体系将洗煤、压滤与储运体系合为一台可编程操控器主机，原煤车间*自一台可编程操控器主机;两台主机不直接通讯，体系经过上位机通讯互访。

操控计划选用施耐德140系列PLC体系，主机选用CPU11303*处理单元，具有512K字节RAM，MODBUS、MODBUS PLUS接口。与现场设备状况检测及操控电路相连的部分选用MODBUS PLUS工业总线结构的散布式操控体系，在厂调度室和原煤车间别离设置独立的可编程操控器主机站，在主厂房洗煤车间9PD、10PD和5PD-1配电室、原煤车间3PD、重介二楼配电室、重介三楼配电室、筛分车间配电室、原煤1#变电所、储运集控5PD-1、原煤2#变电所、块煤仓下、原煤仓下和压滤车间配电室设置散布站，除了原煤车间3PD、重介二楼配电室、重介三楼配电室、筛分车间配电室和原煤1#变电所散布站由原煤体系可编程操控器操控外，其他散布站均由厂调度室可编程操控器操控。

11 进步PLC操控体系牢靠性的办法

可编程操控器在选煤厂已得到广泛运用，但因为各种原因形成操控体系牢靠性低。兖州矿业(集团)公司职工大学经过原因剖析，从软硬件及设备运用等方面提出一些办法，有效地进步可编程操控器的牢靠性。

⑴规划完善的毛病报警体系。在主动操控体系中规划三级毛病报警体系。一级设置在操控现场的各种操控面板上，用指示灯指示设备正常作业和毛病状况。二级毛病显现在中心的操控大屏幕监督器上，设备呈现毛病时有文字显现毛病类型，工艺流程图上对应设备闪耀。三级毛病显现在中心操控室信号箱内，呈现毛病时信号箱声光报警，提示及时处理。

⑵进步输入信号牢靠性。①硬件。选用牢靠性较高的变送器和开关，避免各种原因引起的传送线路短路、断路或接触不良。②软件。在程序规划中加数字滤波程序，添加输入信号的牢靠性;现场输入触点后加必守时器，其守时时刻依据触点颤动状况和体系要求及相应速度断定，确保触点安稳闭合后才有其它呼应;模仿信号滤波选用下法：对现场信号接连采样3次，其距离由A/D转化速度和模仿信号改动速度决议，去掉较大、较小值，保存中心值存放在数据寄存器中;程序规划时可运用信号间联系判别信号牢靠程度，如贮罐上下液位维护的开关动作宣布信号给可编程操控器，将此信号与液位计信号比照正确阐明实在，反之或许极限开关毛病或传送信号线路毛病;体系功用表上有时不呈现互锁，但为了进步牢靠性在编程时有必要加以互锁。

⑶履行组织。负载由接触器操控时，发动或中止这类负载转为对接触器线圈操控，吸合、开释牢靠;敞开或封闭阀门时，封闭时刻依据阀门开度而不同，设延时又检测不到开或关到位的信号，如信号不能精确返给可编程操控器则阀门或许有毛病。

⑷设备、布线采纳抗搅扰。PLC的电源、I/O电源一般选用不带屏蔽层的阻隔变压器供电，在较强搅扰源环境中运用时接地截面积不小于2，接地电阻不大于100kΩ，接地线选用独立接地方法;可编程操控器电源线、I/O电源线、输入信号线、输出信号线、交流线和直流线尽量分隔布线，开关量信号、模仿量信号要分隔布线，模仿量和数字传输线选用屏蔽线并屏蔽接地。

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