摘要：針對(duì)以前在礦井設(shè)備應(yīng)用可編程序控制器方面存在的問題，積極應(yīng)用當(dāng)前已有的可編程序控制器應(yīng)用新技術(shù)，有效保障了礦井設(shè)備的可靠運(yùn)行。

　　PLC（可編程序控制器）因其采用模塊化組合結(jié)構(gòu)、使系統(tǒng)組合十分靈便，抗干擾能力強(qiáng)、可靠性強(qiáng)，編程語言簡(jiǎn)易、普及和編程方便，可以在線進(jìn)行修改、柔性好等特點(diǎn)，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)已被廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)的開關(guān)邏輯控制、機(jī)械設(shè)備的數(shù)字控制、機(jī)器人和自動(dòng)裝置的控制，閉環(huán)過程控制以及多級(jí)自動(dòng)控制系統(tǒng)。近幾年來，兗州礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司及其下屬各礦針對(duì)以前在礦井設(shè)備應(yīng)用可編程序控制器方面存在的問題進(jìn)行了認(rèn)真分析和歸納，積極應(yīng)用當(dāng)前已有的可編程序控制器應(yīng)用新技術(shù)，提出解決方案并進(jìn)行了推廣與實(shí)施，有效地保障了礦井設(shè)備的可靠運(yùn)行，取得了良好的效果。

　　1 數(shù)控提升機(jī)可編程控制器的可靠性研究

　　中國礦業(yè)大學(xué)和兗州礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司使用可編程控制器來改造現(xiàn)有的礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)控提升機(jī)可編程控制器的可靠性研究，使其具有更強(qiáng)的抗干擾能力伙計(jì)與用戶連接的適應(yīng)性。

　　可編程控制器系統(tǒng)的故障包括外部設(shè)備故障、系統(tǒng)故障、硬件故障和軟件故障。

　　此項(xiàng)研究指出：

　?、侔惭b與布線方面，可編程控制器應(yīng)遠(yuǎn)離大功率的可控硅裝置、高頻電焊機(jī)和大型的動(dòng)力設(shè)備等干擾源；I/O線與控制線應(yīng)分開走，并保持一定距離；在電纜溝內(nèi)把動(dòng)力線與控制線分別敷設(shè)在電纜溝的兩側(cè)，測(cè)溫電纜要采用屏蔽線，而且要接地良好。

　?、谳斎攵嘶蜉敵龆私佑懈行载?fù)載元件時(shí)，應(yīng)在兩端并聯(lián)續(xù)流二極管或阻容電路，以抑制電路斷開時(shí)產(chǎn)生的電弧對(duì)可編程控制器的影響；當(dāng)井筒接近開關(guān)、光電開關(guān)等兩線式傳感器的漏電流比較大時(shí)，可能出現(xiàn)故障的輸入信號(hào)，可在輸入端并聯(lián)旁路電阻，以減少輸入電阻。

　?、劭删幊炭刂破鲬?yīng)與其它設(shè)備分別使用自己的接地裝置，也可采用公用接地線，但禁用串聯(lián)接地方式，因?yàn)檫@種方式會(huì)在設(shè)備間產(chǎn)生電位差。

　?、芴嵘龣C(jī)對(duì)控制系統(tǒng)有較高的可靠性要求，在可編程控制器出現(xiàn)故障的時(shí)候采用冷備系統(tǒng)，即主控可編程控制器和輔控可編程控制器應(yīng)盡量一致，以滿足緊急運(yùn)行時(shí)可投入使用。

　?、莨╇姴糠謶?yīng)考慮幾個(gè)因素：輸入電源的電壓在一定允許范圍之內(nèi)變化；輸入交流電斷電時(shí)，應(yīng)不破壞控制器的程序和數(shù)據(jù)；在控制系統(tǒng)不允許斷電的場(chǎng)合，要考慮供電電源的冗余；當(dāng)外部設(shè)備電源斷電時(shí)，應(yīng)不影響控制器的供電；要考慮到電源系統(tǒng)的抗干擾措施。他們采取了使用不間斷供電系統(tǒng)、雙路供電系統(tǒng)、隔離變壓器供電系統(tǒng)、單獨(dú)電源給每一個(gè)可編程控制器供電或選用高質(zhì)量的直流電源等方案來提高控制系統(tǒng)可靠性。

　　2 采用可編程控制器改造礦山老舊提升機(jī)

　　兗州礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司從鮑店煤礦開始研究在保留提升機(jī)機(jī)械部分和直流主電機(jī)的基礎(chǔ)上，采用大功率晶閘管變流器和可編程控制器來改造老舊提升機(jī)的原繼電器控制，走出了一條可行之路。

　　其實(shí)施步驟如下：

　　①整體搬移原有操作臺(tái)，為新操作臺(tái)安裝創(chuàng)造條件，提升機(jī)改造期間臨時(shí)在搬移到一邊的原操作臺(tái)操作，但仍以老系統(tǒng)運(yùn)行。

　?、谠陔姌谢芈飞习惭b新舊系統(tǒng)轉(zhuǎn)換刀閘，以便新老系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)潤(rùn)滑油泵控制采取多路航空插頭進(jìn)行新老系統(tǒng)切換，老系統(tǒng)可在新系統(tǒng)調(diào)試期間與之并存，互為備用。以后有必要的話可永久保留。

　?、墼诎惭b中嚴(yán)格質(zhì)量控制，指定將來參與維護(hù)的技術(shù)熟練人員進(jìn)行安裝，通過全程參與為調(diào)試完成后轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行和維護(hù)創(chuàng)造條件。

　　④為縮短新系統(tǒng)調(diào)試時(shí)間，對(duì)井筒位置開關(guān)與行程、各個(gè)機(jī)械潤(rùn)滑制動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)等提升系統(tǒng)電控監(jiān)測(cè)量，在傳感器安裝完后進(jìn)行在線送電測(cè)試，校準(zhǔn)每個(gè)測(cè)量參數(shù)，保證與提升系統(tǒng)實(shí)際相對(duì)應(yīng)。老系統(tǒng)提升時(shí)逐步在計(jì)算機(jī)中檢驗(yàn)每一部分持續(xù)的運(yùn)行過程，保證提升系統(tǒng)能一次性無誤地實(shí)現(xiàn)切換。

　?、萃瓿裳b卸載系統(tǒng)在線調(diào)試后利用老系統(tǒng)提升，但提升機(jī)裝卸載站由新系統(tǒng)中可編程控制器系統(tǒng)控制。采用新老系統(tǒng)混合控制的方式使裝卸載及提升信號(hào)系統(tǒng)控制一次性投入成功，減少了新系統(tǒng)全面調(diào)試工作量。

　?、拊趥鲃?dòng)回路中，電流閉環(huán)和速度、位置閉環(huán)是最關(guān)鍵的部分，其正確與否直接關(guān)系和影響到閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。他們利用每天兩個(gè)小時(shí)的日檢修時(shí)間對(duì)這些環(huán)節(jié)進(jìn)行編碼器輸出試驗(yàn)和電樞回路電流環(huán)控制的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，確定系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)各參數(shù)，為全系統(tǒng)空載和重載測(cè)試運(yùn)行創(chuàng)造條件。

　?、呃萌V井機(jī)電設(shè)備停產(chǎn)兩天的檢修時(shí)間直接一次性進(jìn)行全系統(tǒng)空載試運(yùn)行，經(jīng)過數(shù)次提速后達(dá)到了設(shè)計(jì)運(yùn)行速度。系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)和準(zhǔn)確后再進(jìn)行裝煤重載運(yùn)行試驗(yàn)，最后實(shí)現(xiàn)全載全自動(dòng)方式的提升。

　　3 KZP型盤式可控制動(dòng)裝置在下運(yùn)膠帶機(jī)的應(yīng)用

　　兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司濟(jì)寧三號(hào)煤礦在五采區(qū)的下運(yùn)膠帶輸送機(jī)中加設(shè)了KZP系列盤式可控制動(dòng)裝置，配合可編程控制器實(shí)現(xiàn)了對(duì)下運(yùn)膠帶輸送機(jī)的軟制動(dòng)。

　　KZP系列盤式可控制動(dòng)裝置是機(jī)電液一體化設(shè)備，由制動(dòng)裝置、液壓站以及配套電控系統(tǒng)組成。盤式可控制動(dòng)裝置的制動(dòng)力矩是由閘瓦與制動(dòng)盤摩擦而產(chǎn)生的，調(diào)節(jié)閘瓦對(duì)制動(dòng)盤的正壓力即可改變制動(dòng)力，而制動(dòng)器的正壓力又與液壓系統(tǒng)的控制油壓成比例。機(jī)械設(shè)備正常工作時(shí)油壓達(dá)到最大值，此時(shí)正壓力為0，閘瓦與制動(dòng)盤之間留有1～1.5mm間隙，即制動(dòng)閘處于松閘狀態(tài)。機(jī)械設(shè)備需要制動(dòng)時(shí)，電液控制系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)工況發(fā)出控制的指令，使制動(dòng)裝置按照預(yù)定的程序自動(dòng)減小油壓以達(dá)到制動(dòng)的要求。盤式可控制動(dòng)裝置在環(huán)境溫度為40℃時(shí)每小時(shí)制動(dòng)10次，盤面的最高溫度遠(yuǎn)小于150℃，而且無火花產(chǎn)生。與電控裝置相互配合，可以使大型機(jī)械設(shè)備的停車減速度保持在0.05～0.3m/s2，在系統(tǒng)突然斷電時(shí)仍能確保大型機(jī)械設(shè)備（尤其是帶式輸送機(jī)）平穩(wěn)地減速停車。其液壓控制系統(tǒng)采用雙回路結(jié)構(gòu)，兩個(gè)回路完全對(duì)稱，可以互為備用。一般依靠蓄能器工作的制動(dòng)閘就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)下運(yùn)帶式膠帶輸送機(jī)的軟制動(dòng)。

　　KZP系列盤式可控制動(dòng)裝置的主要特點(diǎn)體現(xiàn)在“可控”上。通過主驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的輸出軸以及膠帶輸送機(jī)上的速度傳感器來讀取電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及膠帶速度。重載時(shí)下運(yùn)膠帶有時(shí)會(huì)出現(xiàn)“飛車”的現(xiàn)象，這個(gè)時(shí)候就要由可編程控制器監(jiān)測(cè)速度傳感器的數(shù)據(jù)。當(dāng)?shù)玫降乃俣却笥谡＿\(yùn)行設(shè)定值時(shí)，由可編程控制器減小制動(dòng)閘電液比例閥的供電電流，從而減小制動(dòng)系統(tǒng)的油壓，制動(dòng)系統(tǒng)施閘使得制動(dòng)閘瓦貼近制動(dòng)閘盤為膠帶減速。當(dāng)膠帶速度降至正常值以下時(shí)，可編程控制器再按照預(yù)先編制的程序增大制動(dòng)閘電液比例閥的電流，使得閘瓦打開，實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)閘的動(dòng)態(tài)可控運(yùn)行，保障了膠帶輸送機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　4 井下風(fēng)門實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟閉

　　兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司東灘煤礦和山東省煤炭科學(xué)研究所開展了井下風(fēng)門自動(dòng)控制的研究，通過井下風(fēng)門的特殊結(jié)構(gòu)，由遠(yuǎn)紅外傳感器對(duì)來往的車輛進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)，同時(shí)利用可編程控制器實(shí)現(xiàn)井下風(fēng)門的自動(dòng)開啟和關(guān)閉，保障了車輛和行人的安全。

　　現(xiàn)在井下使用的風(fēng)門均是由人工操作的。由于負(fù)壓大，開門的操作力相當(dāng)大，不僅開啟、關(guān)閉十分不便，而且極其容易損壞風(fēng)門。這項(xiàng)研究的技術(shù)關(guān)鍵在于先開窗口然后開門。風(fēng)門兩側(cè)的空氣有著一定的壓差，由于風(fēng)門的面積很大，一般風(fēng)門的開啟壓力為30～50kg。但是當(dāng)風(fēng)門已經(jīng)有了比較小的開啟時(shí)，這個(gè)壓力就會(huì)銳減到5kg以下。為了減小開啟的壓力，他們?cè)陲L(fēng)門上設(shè)置一個(gè)窗口。因?yàn)榇翱诘拿娣e比較小，其開啟壓力只有10kg左右。窗口打開以后，風(fēng)門內(nèi)外兩側(cè)的壓差立刻大為減小，有效地減小了開啟機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度和汽缸的操作力。

　　此項(xiàng)成果工作原理如下：當(dāng)風(fēng)門需要開啟時(shí)，控制信號(hào)傳送給了二位五通雙控電磁閥，電磁閥打到供氣位置，汽缸的活塞帶動(dòng)行走部分向外運(yùn)動(dòng)，隨即打開設(shè)在風(fēng)門上的小窗。當(dāng)小窗開啟到與風(fēng)門夾角成30°時(shí)，小窗就會(huì)被固定銷擋住，無法繼續(xù)打開，而行走支點(diǎn)繼續(xù)向前移動(dòng)，從而帶動(dòng)風(fēng)門開啟。由于風(fēng)門上的小窗已經(jīng)打開，風(fēng)門內(nèi)外的壓差基本消失，所以風(fēng)門很容易就可以開啟。當(dāng)風(fēng)門開啟角達(dá)到90°時(shí)自動(dòng)停止動(dòng)作，車輛和行人可以通行。當(dāng)風(fēng)門需要關(guān)閉時(shí)，控制信號(hào)傳輸?shù)蕉晃逋p控電磁閥使其換向，控制壓氣進(jìn)入汽缸的另一端，汽缸的活塞帶動(dòng)行走部分向回移動(dòng)，先是小窗被關(guān)嚴(yán)，然后帶動(dòng)風(fēng)門轉(zhuǎn)動(dòng)，直到風(fēng)門完全被關(guān)嚴(yán)為止。

　　專家們認(rèn)為：此項(xiàng)成果有效地解決了風(fēng)門開關(guān)不便的難題，可以防止風(fēng)門撞車事故的發(fā)生，值得大力推廣使用。

　　5 可編程控制器在通風(fēng)機(jī)自動(dòng)化變頻控制中的應(yīng)用

　　兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司楊村煤礦在山東科技大學(xué)的協(xié)助下，成功地將可編程序控制器應(yīng)用于南風(fēng)井和北風(fēng)井的主通風(fēng)機(jī)自動(dòng)化變頻系統(tǒng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠、調(diào)速平滑方便，而且實(shí)現(xiàn)了包括前導(dǎo)器和風(fēng)門在內(nèi)的全自動(dòng)操作，由于其結(jié)果使得礦井的風(fēng)量需求減少而全年節(jié)約電費(fèi)110萬元。

　　該系統(tǒng)是以可編程序控制器為控制核心、智能變頻器為執(zhí)行核心的機(jī)電一體化成果。為了確保通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行安全，主回路設(shè)計(jì)為兩部分：低頻部分由1臺(tái)VF61-2004智能變頻器和2臺(tái)ABB型低頻接觸器組成，是通風(fēng)機(jī)的主運(yùn)行回路；工頻部分由2臺(tái)降壓?jiǎn)?dòng)器組成，作為低頻系統(tǒng)的后備回路，用于低頻系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)候降壓?jiǎn)?dòng)并且全速運(yùn)行通風(fēng)機(jī)。

　　控制系統(tǒng)由5部分組成：SU-6B工業(yè)可編程序控制器完成系統(tǒng)的自動(dòng)控制和智能保護(hù)、風(fēng)量傳感器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的風(fēng)量閉環(huán)控制、風(fēng)門絞車編碼器實(shí)現(xiàn)風(fēng)門的絞車精確行程控制、電流變送器實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)的過流保護(hù)、前導(dǎo)器電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由可編程序控制器控制自動(dòng)開啟和關(guān)閉通風(fēng)機(jī)的前導(dǎo)器。

　　通風(fēng)機(jī)的風(fēng)門控制和風(fēng)量閉環(huán)是程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)。①在通風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中，如果風(fēng)門的開、關(guān)過位，則有可能造成風(fēng)門絞車斷電或者對(duì)風(fēng)門造成損壞；如果開、關(guān)不到位，則會(huì)引起漏風(fēng)從而影響通風(fēng)機(jī)的效率。因而，除了在系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)中給予了充分的重視之外（采用TRD1000型軸編碼器），軟件的設(shè)計(jì)也作了周密的考慮。②風(fēng)量閉環(huán)的質(zhì)量直接影響到礦井的通風(fēng)質(zhì)量甚至通風(fēng)安全，所以在軟件設(shè)計(jì)中采用了PD調(diào)節(jié)的方式，以保證閉環(huán)的質(zhì)量。

　　實(shí)踐表明：此項(xiàng)成果與國內(nèi)使用單片機(jī)和工業(yè)控制機(jī)進(jìn)行改造的類似項(xiàng)目相比較，無論是在可靠性還是參數(shù)變更的靈活性方面都具有很大的優(yōu)越性，可以廣泛地應(yīng)用于礦井主通風(fēng)機(jī)的自動(dòng)化改造。

　　6 空氣壓縮機(jī)群組的微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

　　由兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司楊村煤礦和山東省煤炭科學(xué)研究所研制的以可編程控制器為核心的空氣壓縮機(jī)群組微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，徹底解決了以單片機(jī)或者工業(yè)控制機(jī)為核心的空氣壓縮機(jī)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)測(cè)試不準(zhǔn)以及整機(jī)抗干擾能力差的問題，完善了空氣壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的安全保護(hù)。

　　空氣壓縮機(jī)是煤礦生產(chǎn)的重要?jiǎng)恿υO(shè)備之一。國內(nèi)目前運(yùn)行的空氣壓縮機(jī)大都是采用一般的繼電器控制，其監(jiān)控與保護(hù)的技術(shù)水平低下，不能夠達(dá)到《煤礦安全規(guī)程》對(duì)空氣壓縮機(jī)運(yùn)行的規(guī)定要求，因而故障率高、維護(hù)量大。雖然有些礦井采用了空氣壓縮機(jī)自動(dòng)控制以及微機(jī)控制技術(shù)，但由于所選機(jī)型或采取的技術(shù)措施不能適應(yīng)煤礦空氣壓縮機(jī)房的特殊生產(chǎn)環(huán)境，安裝不久就不能正常使用。新研制的空氣壓縮機(jī)群組微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由溫度變送器、壓力變送器、斷水裝置實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，送到可編程控制器各相關(guān)模塊，由CPU進(jìn)行處理，經(jīng)傳感器專用數(shù)顯儀表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、顯示設(shè)備的工作狀態(tài)與參數(shù)值，具有溫度監(jiān)測(cè)與保護(hù)、壓力監(jiān)測(cè)與保護(hù)、斷水指示與保護(hù)、電參數(shù)監(jiān)測(cè)與保護(hù)、空氣壓縮機(jī)群組集中控制等功能。

　　其主要性能特點(diǎn)是：①主機(jī)采用進(jìn)口原裝可編程控制器，整機(jī)穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)；其模塊化結(jié)構(gòu)與簡(jiǎn)單易懂的編程語言，便于現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)。②采用高精度溫度、壓力變送器及傳感器專用數(shù)顯儀表、線性電源對(duì)AD/DA模塊供電、“一對(duì)一”屏蔽電纜接線等技術(shù)。③系統(tǒng)具備集中控制、參數(shù)自動(dòng)巡檢（巡檢時(shí)間間隔由用戶自由設(shè)定）與手動(dòng)檢測(cè)的功能，且具有運(yùn)行指示、告警指示、消音、復(fù)位等項(xiàng)功能。④整機(jī)硬件配置合理，軟件結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，性能價(jià)格比高；面板PVC工藝制作，外形美觀漂亮。

　　7 PLC在礦山空氣風(fēng)縮機(jī)集中監(jiān)控中的應(yīng)用

　　兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司興隆莊煤礦與山東省煤炭科學(xué)研究所合作，采用SU-6B可編程控制器對(duì)4臺(tái)空氣壓縮機(jī)進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)與控制改造，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的問題不斷進(jìn)行持續(xù)調(diào)整，達(dá)到了基本完善的集中監(jiān)測(cè)與控制功能。

　　該礦工業(yè)廣場(chǎng)的空氣壓縮機(jī)房布置4臺(tái)L8/60-7空氣壓縮機(jī)，采用同步電動(dòng)機(jī)直聯(lián)拖動(dòng)，勵(lì)磁柜供勵(lì)磁電源。每臺(tái)空氣壓縮機(jī)采用9路開關(guān)量、7路模擬量信號(hào)輸入、7路開關(guān)量輸出。水溫與水壓設(shè)計(jì)成4臺(tái)機(jī)公用，模擬信號(hào)傳輸電纜采用屏蔽電纜，輸出數(shù)據(jù)采用4臺(tái)機(jī)公用顯示，定期掃描巡檢輸出，帶手動(dòng)自鎖巡檢按鈕，便于司機(jī)抄表。系統(tǒng)具有故障記憶功能，在聲光告警狀態(tài)下，自動(dòng)記憶并鎖定故障車號(hào)及故障狀態(tài)參數(shù)，以便分析，按下“復(fù)位按鈕”方可恢復(fù)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。為了確保設(shè)備在可編程控制器及故障檢修狀態(tài)下運(yùn)行，設(shè)置了手動(dòng)控制系統(tǒng)與可編程控制器系統(tǒng)相互切換，手動(dòng)控制與改造前的控制功能相同。由于壓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)、停車都按程序進(jìn)行，必須先卸荷、放風(fēng)使空氣壓縮機(jī)空載然后再停車，故將方式開關(guān)作為緊急停機(jī)開關(guān)信號(hào)引入。

　　在軟件上加了緊急停車回路，按照《煤礦安全規(guī)程》的要求，將停水、斷油、超溫與緊急停車開關(guān)組合成緊急停車回路，確保故障狀態(tài)或緊急情況下人為緊急帶負(fù)荷停車，防止事故蔓延。由于卸荷打風(fēng)的壓力傳感器都是專用的，每臺(tái)機(jī)的打風(fēng)卸荷受各自傳感器控制，而傳感器都裝在各自的風(fēng)包上，風(fēng)包排氣管路又相互聯(lián)結(jié)在一起，就使較靈敏的壓力傳感器先動(dòng)作，打風(fēng)卸荷交替運(yùn)行，而不靈敏的傳感器基本上不動(dòng)作，總處在滿負(fù)荷工作狀態(tài)。為此，將程序作了修改，使一臺(tái)機(jī)連續(xù)運(yùn)行一定時(shí)間后自動(dòng)卸荷，直到風(fēng)壓降到下限，再投入運(yùn)行。

　　8 集散式分布控制系統(tǒng)應(yīng)用于礦井水處理系統(tǒng)

　　兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司濟(jì)寧二號(hào)煤礦原有的礦井水處理設(shè)施已無法滿足礦井水排量的需求，必須對(duì)原處理設(shè)施進(jìn)行技術(shù)改造，提高礦井水的處理能力。為此，他們?cè)谏綎|省煤炭科學(xué)研究所的幫助下增設(shè)了一套新的礦井水處理設(shè)備。為了降低了水處理成本，采用了集散式分布控制系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備異常采用超級(jí)文本指示可能出現(xiàn)故障的原因，有利于準(zhǔn)確分析、判斷和排除故障。

　　該礦的礦井水處理設(shè)施分兩點(diǎn)布置，一級(jí)站與二級(jí)站相距450m。站內(nèi)設(shè)備布置相對(duì)集中，分別設(shè)有1臺(tái)可編程控制器（PLC）對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。由于過程控制涉及到整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集及自動(dòng)加藥排泥、消毒等諸多環(huán)節(jié)，所以自動(dòng)加藥排泥和消毒都具備獨(dú)立的控制單元。礦井水處理過程控制系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、上位機(jī)系統(tǒng)、可編程控制器控制系統(tǒng)、二氧化氯消毒控制系統(tǒng)、智能儀表、傳感變送器以及打印機(jī)等組成。此系統(tǒng)采用Porfibus工業(yè)總線集散式分布控制方式。上位系統(tǒng)通過MPI總線與下位控制單元PLC、智能控制單元等進(jìn)行通訊，從而完成相關(guān)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的工況監(jiān)控、相關(guān)工藝參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和顯示、工藝流程控制、動(dòng)畫顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)表管理、定時(shí)打印。

　　實(shí)踐表明，集散分布控制方式的最大優(yōu)勢(shì)在于控制風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)，將控制功能分散到若干個(gè)智能控制單元，避免系統(tǒng)某一環(huán)節(jié)異常或故障而造成整體癱瘓，有著較高的可靠性。下位機(jī)如PLC、智能儀表具有獨(dú)立的CPU，既可脫離上位機(jī)獨(dú)立完成控制功能，又可通過網(wǎng)絡(luò)通訊接受上位機(jī)的監(jiān)控與管理。由于系統(tǒng)配置靈活、擴(kuò)展方便，各工控智能單元作為下位機(jī)既獨(dú)立又與整個(gè)系統(tǒng)融為一體，優(yōu)勢(shì)得以充分發(fā)揮，具有較高的性能價(jià)格比。

　　9 用PLC實(shí)現(xiàn)選煤廠設(shè)備起車前故障檢測(cè)

　　兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司濟(jì)寧三號(hào)煤礦選煤廠采用可編程序控制器控制選煤廠設(shè)備起車前的故障預(yù)檢測(cè)，保證全部設(shè)備一次起車成功，成功率幾乎達(dá)到了100%，取得了良好的效果。

　　該廠的設(shè)備均采用集中控制方式。在起車過程中，只要其中有一臺(tái)設(shè)備發(fā)生了故障，其余的設(shè)備就必須全部停車檢修，而且要待到所有設(shè)備均無故障后才能再次起車。由于選煤廠的設(shè)備數(shù)量多達(dá)數(shù)百臺(tái)，因而起車的過程經(jīng)常需要重復(fù)好幾次，不僅嚴(yán)重影響了正常生產(chǎn)秩序，還造成了設(shè)備的空運(yùn)轉(zhuǎn)磨損，浪費(fèi)了電能消耗。為此，他們采用可編程序控制器對(duì)設(shè)備進(jìn)行起車前的故障預(yù)測(cè)。此項(xiàng)改造完成后，開車前由可編程序控制器對(duì)電動(dòng)機(jī)的二次控制回路進(jìn)行故障檢查，檢測(cè)接點(diǎn)被串入集中控制起車信號(hào)回路和電動(dòng)機(jī)控制回路中。在設(shè)備完好狀態(tài)下，檢測(cè)接點(diǎn)是閉合的，設(shè)備有輸入信號(hào)，此時(shí)即可以起車；當(dāng)設(shè)備有故障時(shí)，檢測(cè)接點(diǎn)則是打開的，這時(shí)設(shè)備沒有輸入信號(hào)，立即可找出故障。常見故障有漏電繼電器、熱繼電器、綜合保護(hù)器等跳閘及停止按鈕按下后沒有復(fù)位等。

　　運(yùn)行實(shí)踐表明，這項(xiàng)改造成果的預(yù)檢測(cè)功能是相當(dāng)可靠的，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益均非常顯著。行家們對(duì)濟(jì)寧三號(hào)煤礦選煤廠應(yīng)用可編程序控制器實(shí)現(xiàn)全廠設(shè)備起車之前的故障預(yù)檢測(cè)的成果給予了極高的評(píng)價(jià)，希望能夠盡快地在更大的范圍得到推廣。

　　10 PLC在鮑店選煤廠集控系統(tǒng)的應(yīng)用

　　兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司鮑店煤礦選煤廠的控制系統(tǒng)采用底層可編程控制器系統(tǒng)與上位機(jī)監(jiān)控相結(jié)合的模式，以數(shù)據(jù)量邏輯控制為主，配以少量工藝過程參數(shù)的模擬量檢測(cè)監(jiān)視，用于實(shí)現(xiàn)工藝流程系統(tǒng)設(shè)備的集中啟、停車控制和運(yùn)行過程中的連鎖控制，并且具有工藝過程參數(shù)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，達(dá)到國內(nèi)同行業(yè)中的先進(jìn)水平。

　　該廠原先的集控系統(tǒng)采用SIMATICTI545、配煤系統(tǒng)采用SIMATICS70-300。集控系統(tǒng)的整體框架分為原煤重介選矸系統(tǒng)、篩分系統(tǒng)、儲(chǔ)裝運(yùn)系統(tǒng)、跳汰(水洗)系統(tǒng)、撈坑系統(tǒng)、沉降離心脫水系統(tǒng)、除木雜系統(tǒng)及壓濾車間監(jiān)控系統(tǒng)。集控系統(tǒng)有三個(gè)操作站:調(diào)度室操作洗煤系統(tǒng)的跳汰(水洗)系統(tǒng)、撈坑系統(tǒng)和沉降離心脫水系統(tǒng)；原煤集控室操作原煤系統(tǒng)的重介選矸系統(tǒng)和篩分系統(tǒng)；儲(chǔ)運(yùn)集控室操作儲(chǔ)裝運(yùn)系統(tǒng)；壓濾車間設(shè)備僅在模擬盤上顯示。三個(gè)集控室有各自的可編程控制器主機(jī)，互不通訊，版本不一。改造后的新集控系統(tǒng)將洗煤、壓濾與儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)合為一臺(tái)可編程控制器主機(jī)，原煤車間單獨(dú)一臺(tái)可編程控制器主機(jī)；兩臺(tái)主機(jī)不直接通訊，系統(tǒng)通過上位機(jī)通訊互訪。

　　控制方案選用施耐德140系列PLC系統(tǒng)，主機(jī)選用CPU11303中央處理單元，具有512K字節(jié)RAM，MODBUS、MODBUSPLUS接口。與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)及控制電路相連的部分采用MODBUSPLUS工業(yè)總線結(jié)構(gòu)的分布式控制系統(tǒng)，在廠調(diào)度室和原煤車間分別設(shè)置獨(dú)立的可編程控制器主機(jī)站，在主廠房洗煤車間9PD、10PD和5PD-1配電室、原煤車間3PD、重介二樓配電室、重介三樓配電室、篩分車間配電室、原煤1#變電所、儲(chǔ)運(yùn)集控5PD-1、原煤2#變電所、塊煤倉下、原煤倉下和壓濾車間配電室設(shè)置分布站，除了原煤車間3PD、重介二樓配電室、重介三樓配電室、篩分車間配電室和原煤1#變電所分布站由原煤系統(tǒng)可編程控制器控制外，其余分布站均由廠調(diào)度室可編程控制器控制。

　　11 提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施

　　可編程控制器在選煤廠已得到廣泛應(yīng)用，但由于各種原因造成控制系統(tǒng)可靠性低。兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司職工大學(xué)通過原因分析，從軟硬件及安裝使用等方面提出一些措施，有效地提高可編程控制器的可靠性。

　?、旁O(shè)計(jì)完善的故障報(bào)警系統(tǒng)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中設(shè)計(jì)三級(jí)故障報(bào)警系統(tǒng)。一級(jí)設(shè)置在控制現(xiàn)場(chǎng)的各種控制面板上，用指示燈指示設(shè)備正常運(yùn)行和故障情況。二級(jí)故障顯示在中心的控制大屏幕監(jiān)視器上，設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)有文字顯示故障類型，工藝流程圖上對(duì)應(yīng)設(shè)備閃爍。三級(jí)故障顯示在中心控制室信號(hào)箱內(nèi)，出現(xiàn)故障時(shí)信號(hào)箱聲光報(bào)警，提示及時(shí)處理。

　?、铺岣咻斎胄盘?hào)可靠性。①硬件。選用可靠性較高的變送器和開關(guān)，防止各種原因引起的傳送線路短路、斷路或接觸不良。②軟件。在程序設(shè)計(jì)中加數(shù)字濾波程序，增加輸入信號(hào)的可靠性；現(xiàn)場(chǎng)輸入觸點(diǎn)后加一定時(shí)器，其定時(shí)時(shí)間根據(jù)觸點(diǎn)抖動(dòng)情況和系統(tǒng)要求及相應(yīng)速度確定，保證觸點(diǎn)穩(wěn)定閉合后才有其它響應(yīng)；模擬信號(hào)濾波采用下法：對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)連續(xù)采樣3次，其間隔由A/D轉(zhuǎn)換速度和模擬信號(hào)變化速度決定，去掉最大、最小值，保留中間值存放在數(shù)據(jù)寄存器中；程序設(shè)計(jì)時(shí)可利用信號(hào)間關(guān)系判斷信號(hào)可靠程度，如貯罐上下液位保護(hù)的開關(guān)動(dòng)作發(fā)出信號(hào)給可編程控制器，將此信號(hào)與液位計(jì)信號(hào)對(duì)比正確說明真實(shí)，反之可能極限開關(guān)故障或傳送信號(hào)線路故障；系統(tǒng)功能表上有時(shí)不出現(xiàn)互鎖，但為了提高可靠性在編程時(shí)必須加以互鎖。

　?、菆?zhí)行機(jī)構(gòu)。負(fù)載由接觸器控制時(shí)，啟動(dòng)或停止這類負(fù)載轉(zhuǎn)為對(duì)接觸器線圈控制，吸合、釋放可靠；開啟或關(guān)閉閥門時(shí)，關(guān)閉時(shí)間根據(jù)閥門開度而不同，設(shè)延時(shí)又檢測(cè)不到開或關(guān)到位的信號(hào)，如信號(hào)不能準(zhǔn)確返給可編程控制器則閥門可能有故障。

　　⑷安裝、布線采取抗干擾。PLC的電源、I/O電源一般采用不帶屏蔽層的隔離變壓器供電，在較強(qiáng)干擾源環(huán)境中使用時(shí)接地截面積不小于2mm2，接地電阻不大于100kΩ，接地線采用獨(dú)立接地方式；可編程控制器電源線、I/O電源線、輸入信號(hào)線、輸出信號(hào)線、交流線和直流線盡量分開布線，開關(guān)量信號(hào)、模擬量信號(hào)要分開布線，模擬量和數(shù)字傳輸線采用屏蔽線并屏蔽接地。

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