前言

    時(shí)下，隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的大力發(fā)展，以微處理器為核心的可編程序控制器(PLC)控制已逐步取代繼電器控制，普遍應(yīng)用于各行各業(yè)的自動(dòng)化控制領(lǐng)域。在我國(guó)的煤炭行業(yè)也不例外，但目前煤礦行業(yè)井下主排水系統(tǒng)仍多采用繼電器控制，水泵的開停及選擇切換均由人工完成，還做不到根據(jù)水位或其它參數(shù)自動(dòng)開停水泵，這將嚴(yán)重影響井下主排水泵房的管理水平和經(jīng)濟(jì)效益的提高。

1 PLC控制系統(tǒng)綜述

    1.1 PLC控制系統(tǒng)的硬件組成

    PLC (Programmable Logic Controller)可編程控制器，是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用中較為廣泛。其系統(tǒng)的硬件主要包括兩部分：機(jī)箱和彩色液晶顯示器。其中機(jī)箱內(nèi)裝有PLC主機(jī)、模擬量模塊、數(shù)字量模塊和故障切除開關(guān)等；PLC 主機(jī)是用于接收和處理來(lái)自司機(jī)的操作指令、恒低速控制、柴油機(jī)、輔助系統(tǒng)控制及參數(shù)修改等。數(shù)字量模塊用于采集司控器、扳鍵開關(guān)和輔助觸點(diǎn)等開關(guān)量信號(hào)，其輸出通過(guò)隔離放大去控制電空閥、接觸器、繼電器等。模擬量模塊用于采集牽引電機(jī)電流、主發(fā)電機(jī)電壓、柴油機(jī)水溫和油壓等模擬量信號(hào)。故障切除開關(guān)，用于切除柴油機(jī)水溫高故障、差示壓力故障、柴油機(jī)油壓低故障及列車管風(fēng)壓不足等故障。

    PLC(Programmable Logic Controller)可編程控制器，具有司機(jī)操作指令的接收和處理，機(jī)車運(yùn)行邏輯控制，恒功勵(lì)磁控制和機(jī)車運(yùn)行邏輯控制等多個(gè)功能。它的原理是采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入、輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。由于它可適應(yīng)于惡劣的工業(yè)環(huán)境，并具有體積小，重量輕等諸多顯著的特點(diǎn)，在電氣設(shè)備中得到諸多人的認(rèn)可，所以也被認(rèn)為是工業(yè)控制的核心部分。

    1.2 PLC控制系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

    1.2.1 實(shí)際使用中系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試等工作量較少。因PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。

    1.2.2 在實(shí)際使用中編程方法簡(jiǎn)單，容易操作。在這里面使用較為最多的語(yǔ)言是梯形圖語(yǔ)言，是一種面向用戶的高級(jí)語(yǔ)言，可編程序控制器在執(zhí)行梯形圖的程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺胺g”成匯編語(yǔ)言后再去執(zhí)行。

    我們知道，其電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花幾天時(shí)問(wèn)就可以熟悉梯形圖語(yǔ)言，并用來(lái)編制用戶程序。

    1.2.3 適應(yīng)性強(qiáng)，硬件配套齊全和用戶使用方便。就目前的PLC控制系統(tǒng)來(lái)看，可編程序控制器產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用。在實(shí)際中用戶能靈活方便的進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同的功能、不規(guī)模的系統(tǒng)。楞編程序控制器的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。

2 PLC在煤礦主排水泵系統(tǒng)中應(yīng)用案例

    PLC可編程控制器就自身而言，有很完善的可靠性，并具有很強(qiáng)的抗干擾性能。但是，工業(yè)控制是一個(gè)很特殊的領(lǐng)域，如有不慎，就有可能造成極大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至人員傷亡。所以我們還應(yīng)該從整個(gè)系統(tǒng)的角度進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，以更加有效的保障工業(yè)控制的安全。

    2.1 設(shè)計(jì)原理分析

    在PLC煤礦主排水自動(dòng)控制系統(tǒng)開發(fā)研究中，在設(shè)計(jì)的同時(shí)要從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)排水控制的要求，進(jìn)行PLC硬件和軟件的設(shè)計(jì)，以達(dá)到自動(dòng)輪換工作，使水泵房工作更加高效節(jié)能的目標(biāo)。同時(shí)還要選擇可靠的控制器及附屬電氣元件，以更好地適應(yīng)井下環(huán)境。在符合礦用設(shè)備的安全標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，還要在設(shè)計(jì)和開發(fā)時(shí)能充分考慮和利用井下的條件，使控制簡(jiǎn)便可行。

    2.2 PLC煤礦主排水泵系統(tǒng)自控裝置

    根據(jù)上文的分析和闡述我們形成圖1。

    從圖1我們可以不難看出，該系統(tǒng)主要由地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)、井下PLC控制箱、就地控制操作臺(tái)、通信接口等組成。每臺(tái)水泵分別配置了PLC控制箱和就地操作臺(tái)。其中一臺(tái)PLC控制箱定義為主站，其他的定義為分站。井下PLC和地面通信接口通過(guò)光纜連接。

圖1

    2.3 得出結(jié)論

    利用PLC自動(dòng)控制及運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)，動(dòng)態(tài)顯示，并將數(shù)據(jù)傳送到地面生產(chǎn)調(diào)度中心，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及報(bào)警顯示。該系統(tǒng)能夠把有關(guān)數(shù)據(jù)和圖形傳送到局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息的共享通過(guò)地面監(jiān)控室計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制水泵的啟停，能夠顯示并記錄排水系統(tǒng)的各種參數(shù)和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)：通過(guò)就地操作箱控制水泵的啟停；并能在就地操作箱的觸摸屏上顯示水泵的各種參數(shù)。除此之外，還得出有運(yùn)行可靠、操作方便、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，節(jié)省了一部分的運(yùn)行費(fèi)用。