基于PLC的采煤机电控系统应用研究

彭 剑 刘国权

（河南神火集团，河南 永城 476600）

基于PLC的采煤机电控系统应用研究

彭 剑 刘国权

（河南神火集团，河南 永城 476600）

本文首先探讨采煤机电控系统现状，然后从软、硬件优化两方面探讨控制系统的优化设计，具体阐述优化以后系统的组成、触摸屏功能、PLC对电路的控制等问题，然后把优化以后的系统引入煤矿生产中。通过实践得出，优化后的电牵引采煤机在应用过程中表现出诸多优势。

PLC；采煤机电控系统；触摸屏；软件设计

PLC（可编程序控制器）主要利用诸多指令来实现对各种程序的控制，同时把各种程序存至存储器，接着根据存储内容，输入输出相关指令，实现对生产设备的有效控制。煤炭工业的日益发展及科学技术的日新月异，对电牵引采煤机提出一系列新的要求。电牵引采煤机在应用过程中暴露出的问题严重影响了矿山的安全发展，究其根由，关键是其调速方式过于落后。科技的发展为变频调速方式的改进创造了有利条件。目前，PLC调速方式已逐渐普及开来，且效果良好。本文主要对基于PLC的采煤机电控系统的优化与应用展开探讨［1］。

1 采煤机电控系统现状

从目前煤矿作业上采煤机控制方式来看，电牵引采煤机的调速控制方式主要包括滑差调速、开关磁阻调速、变频调速以及PLC控制调速等多种方式。上述各种方法在实际应用过程中存在较多问题，如滑差调速和开关磁阻调速内部结构较复杂、接线较繁杂、检修维护不方便、可靠性灵活性较差，而变频调速控制方式其内部电子元器件自身散热问题一直制约其在采煤机控制系统中的应用发展。

2 控制系统优化设计

2.1 硬件组成

优化之后的系统包括：中央处理器（基于PLC）；三块扩展A/D转换模块；触摸屏；主、从变频器，可以四象限运行，基本要功能是显示各种工作状态，以供决策使用。采煤机电控系统的详细组成见图1。

图1 采煤机电控系统

2.1.1 PLC控制。其中引入了微型PLC（三菱公司生产），其能完成较高精度的控制，同时具备单元式PC（方便使用）与模块式PC（强大完备的功能）。扩展模块无须额外配置供电设备，能通过基本单元进行供电。同时，看门狗等保护程序的性能优良、可靠。其单元图见图2。

图2 基于PLC的电控系统单元图

从图2可以看出，PLC的输入信号基本通过瓦斯断电仪的触点与按钮等提供，能够实现对井下瓦斯的有效监测。若该指标超出预警值，相关设备会进行报警，然后将指令传递给PLC，启动自保，切断采煤机的供电。电流互感器首先感应左右截割电机的电流，在此基础上，将其转变成信号，接着向PLC首块扩展A/D转换模块中的CH1与CH2通道传递，然后和原定参数进行比较，最终实现保护的目的。当变频器测到牵引电机的输出电流后，其I/O板上的两个端子（X21.11与X21.12）立即将电流信号输出，然后向CH3与CH4通道传递，经由和原定参数的对比，完成负载平衡。SX13-01电子倾角仪能把工作面的倾角转变为信号，然后向FX2N-4AD的CH1通道传递，然后通过触摸屏显示，从而为调整采煤机工作角度提供有利条件。

2.1.2 触摸屏设计。本文采用三菱制造的触摸屏。编程时，第一步是将FX-PCS-DU-W IN-C程序打开，然后新建扩展名是.dup的文件。根据其所需显示能够对该界面进行编辑（在新建文件里面），之后，应当确保显示参数和PLC内部各个节点的一一对应关系。

利用通讯电缆连接触摸屏和PC机上的接口，将完成编程的界面装至触摸屏，便能利用触摸屏进行操作。接着需要连接PLC与触摸屏，先确定RS232接口，然后通过主从方式来进行连接。PLC能对触摸屏进行数据读写，通过该方式实现两者的信息共享。触摸屏功能包括：首先，为决策提供参考依据；其次，能直观、实时地显示系统相关信息；再次，能实时显示故障并提供决策依据。

2.1.3 变频器及控制策略。根据采煤机具体情况，本文引入主从控制方案，具体来说，即主、从变频器各一台。对于前者，其控制主要利用速度与转矩换实现，对于后者，主要利用转矩换来控制。确保外部控制信号只和前者连接，两者经由光线进行连接，同时还实现前者对后者的控制。变频器控制盘能设置CDP312R的参数，使各个端子收到的各个数值都能表示相应功能。

2.2 软件设计

此处引入了三菱设计的FXGP-WIN-C系统。根据具体的控制要求，确定不同操作的先后次序，然后确定不同信号相互间的逻辑关系。编程工作通过该模块化结构来进行，不仅便于编程的快速进行，而且还为修改与调试提供了便利条件。

3 应用效果

根据该采煤机的具体情况，基于PLC对其进行优化，然后将优化以后的电牵引采煤机应用到实践中，效果显著。对比来看，优化后的设备减少了维护成本，同时，提升了采煤效率，详细数据见表1。

表1 优化前后的效益对比

通过对比可知，优化后的电牵引采煤机在应用过程中表现出诸多优势：首先，能稳定运行在相对较陡的工作面中，具有相对较强的爬坡能力；其次，工作性能较好，能平稳、可靠运行，故障率相对较低；再次，优化后的系统便于进行安装，接线数量明显减少，便于进行检查与维护，且成本相对较低；最后，能迅速对变频器散热，具有良好的散热效果。

4 结语

基于PLC进对电牵引采煤机行优化后，将其引入煤矿生产中，在技术与经济方面都取得不错的效果，比如，维修成本下降，采煤能力提高，具有较强的爬坡能力，且维修和检查成本降低等。

［1］邱锦波，刘振坚，芮国洪，等.PLC在交流电牵引采煤机电气控制系统中的应用［J］.煤矿自动化，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

彭剑（1988-），男，本科，助理工程师，研究方向：机械。