試論礦山機(jī)電控制中PLC技術(shù)的有效應(yīng)用

崔銀平，蘇 繼 ，張 慶

（1.山東豐源集團(tuán)昭通金寰礦業(yè)有限公司，山東 棗莊 277000；）（2.山東豐源遠(yuǎn)航煤業(yè)有限公司北徐樓煤礦，山東 棗莊 277000）

隨著可編程技術(shù)應(yīng)用的逐漸成熟，PLC技術(shù)成為各行各業(yè)生產(chǎn)控制過程中不可或缺的控制系統(tǒng)，并日益成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的有力抓手。

1 PLC技術(shù)的特點(diǎn)

PLC（英文 Programmable Logic Controller），該技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種專門用于現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)控制的微型計(jì)算機(jī)，其功能主要是用來代替繼電器以實(shí)現(xiàn)邏輯控制。PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)不但可靠性較高，而且具有較強(qiáng)的抗干擾能力，與其他控制系統(tǒng)相比，可使用的時(shí)間要長(zhǎng)且能保證穩(wěn)定性；PLC技術(shù)編程簡(jiǎn)單，具體使用起來也比較方便。從目前實(shí)際使用情況來看，PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)主要采用梯形圖的編程模式，這就很容易為具體的操作人員所接受；由PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)出來的方案安裝起來比較簡(jiǎn)便，維護(hù)起來工作量也比較小；PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)采用的是可拆卸的靈活連接方式，體積小、功能完善，適合許多應(yīng)用場(chǎng)合。

PLC技術(shù)所使用的梯形圖編程方式中經(jīng)常會(huì)使用到很多的繼電器、計(jì)時(shí)器以及計(jì)數(shù)器等電子設(shè)備，然而PLC控制系統(tǒng)的內(nèi)部并不是有這些硬件構(gòu)成，它主要是以內(nèi)存和程序編制實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電的邏輯控制，同時(shí)借助輸出控制設(shè)備與外部裝置進(jìn)行連接以達(dá)到控制實(shí)體機(jī)械的目的?；谶@一控制原理，PLC技術(shù)不但能在很大程度上減少控制系統(tǒng)的占用空間，而且大大提高了準(zhǔn)確度和安全性。在具體的應(yīng)用過程中，由于操作現(xiàn)場(chǎng)要對(duì)一臺(tái)電機(jī)進(jìn)行控制，所以只使用一臺(tái)PLC即可以實(shí)現(xiàn)控制目的，需要做的是盡量選用高性能、高質(zhì)量的PLC。PLC技術(shù)能夠最大限度地實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山機(jī)電進(jìn)行控制、實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的高效連續(xù)控制、實(shí)現(xiàn)速度的精確控制。

2 PLC工作原理

（1）輸入采樣。在這一階段，PLC控制系統(tǒng)將以掃描方式讀取輸入的數(shù)據(jù)，并將其存到I/O中的對(duì)應(yīng)單元中。輸入采樣是PLC控制系統(tǒng)的最初環(huán)節(jié)，也是最重要的環(huán)節(jié)，一旦完成即成定性，無論在以后兩階段輸入的數(shù)據(jù)是否發(fā)生變化，I/O中對(duì)應(yīng)單元的數(shù)據(jù)絕對(duì)不會(huì)改變。因此要注意一點(diǎn)，若輸入脈沖信號(hào)則其寬度一定要大于PLC的掃描周期，否則將不能被讀入。

（2）用戶程序執(zhí)行。在這一階段，PLC按照梯形圖的模式對(duì)用戶程序進(jìn)行掃描，先掃描該梯形圖左邊的控制線路，按左右和上下的順序?qū)刂凭€路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后再根據(jù)結(jié)果刷新邏輯線圈在計(jì)算機(jī)軟盤中的狀態(tài)；同時(shí)，在用戶進(jìn)行程序執(zhí)行過程中，由于只有輸入采樣在I/O中的數(shù)據(jù)或狀態(tài)不會(huì)發(fā)生任何變化，因此，在程序執(zhí)行過程中假設(shè)使用立即I/O指令就可以直接存取I/O點(diǎn)。

（3）輸出刷新。輸出刷新階段是PLC控制系統(tǒng)CPU運(yùn)作的最后一個(gè)階段，在這一階段，CPU將按照I/O中存入的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新并將其輸出鎖存，經(jīng)輸出電路對(duì)外界的設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

3 礦山機(jī)電控制中PLC技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

（1）PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的配置方案。通過PLC技術(shù)來控制煤礦絞車，首先要計(jì)算出絞車電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，并對(duì)超速運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)象進(jìn)行及時(shí)報(bào)警。事實(shí)上，測(cè)算速度的方法非常簡(jiǎn)單，只需在電機(jī)軸上接上一個(gè)感應(yīng)板就可以達(dá)到目的。礦山絞車的電機(jī)額定轉(zhuǎn)速是每分鐘960轉(zhuǎn)，進(jìn)行兩次開關(guān)的感應(yīng)周期是67毫秒，這與PLC系統(tǒng)的循環(huán)掃描周期相差甚遠(yuǎn)，因此不需要用高效計(jì)數(shù)的功能，僅以普通輸入點(diǎn)就能實(shí)現(xiàn)目的。對(duì)于數(shù)據(jù)的顯示部分，可以用文體式的顯示器，不但可以與PLC進(jìn)行信息傳遞，而且編程靈活、連接方便。

（2）礦山機(jī)電控制的實(shí)現(xiàn)。PLC技術(shù)控制分析如下：第一，測(cè)算速度。為滿足工藝要求，每隔半秒鐘便刷新一次，并用計(jì)數(shù)器計(jì)錄這半秒內(nèi)I0.0接觸開關(guān)的次數(shù)，然后存放在寄存器中，最后將其轉(zhuǎn)化成分鐘制的速度以便計(jì)算絞車電機(jī)的轉(zhuǎn)速；第二，控制絞車上下運(yùn)行。按下絞車的啟動(dòng)按鈕后，保持一個(gè)狀態(tài)，同時(shí)使用兩個(gè)計(jì)數(shù)器都來統(tǒng)計(jì)I0.0接觸開關(guān)的有效次數(shù)，如果5秒鐘內(nèi)按了兩下啟動(dòng)按鈕，則就可以用其中一個(gè)計(jì)數(shù)器來控制另一個(gè)，當(dāng)絞車的上升接觸器相互吸合時(shí)，絞車就會(huì)上升；如果5秒內(nèi)只按了一下啟動(dòng)按鈕，則絞車的下降接觸器就會(huì)相互吸合，因此絞車便會(huì)下降。5秒鐘為一個(gè)循環(huán)周期，一旦到了時(shí)間，所有計(jì)時(shí)器均會(huì)回到原始狀態(tài)；第三，一旦超速轉(zhuǎn)動(dòng)就會(huì)報(bào)警。對(duì)應(yīng)系統(tǒng)中事先已經(jīng)輸入了絞車實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，一旦超過每分鐘960轉(zhuǎn)，就會(huì)做出指令，警報(bào)指示燈就會(huì)亮，發(fā)出警報(bào)信號(hào)并將警報(bào)內(nèi)容顯示在文本顯示器上。

（3）礦山機(jī)電控制中PLC技術(shù)使用的注意事項(xiàng)。①溫度。PLC控制系統(tǒng)工作環(huán)境的溫度應(yīng)當(dāng)保持在0~55℃。如果溫度過高，就會(huì)出現(xiàn)設(shè)備故障的幾率就會(huì)增大、使用壽命縮短以及電容漏電等問題。如果溫度低于零攝氏度，模擬回路的精度就會(huì)降低、安全性降低，在超低溫環(huán)境下可能引起整個(gè)控制系統(tǒng)癱瘓。基于此，在安裝礦山機(jī)電控制設(shè)備時(shí)應(yīng)盡量將PLC控制系統(tǒng)設(shè)置在冷熱適宜的環(huán)境中。實(shí)際控制中，若環(huán)境的溫度超過五十五攝氏度，應(yīng)安裝一些電風(fēng)扇予以降溫；若溫度在零攝氏度以下，則應(yīng)安裝電加熱器以提高環(huán)境溫度。②濕度。一般情況下，PLC控制系統(tǒng)的工作環(huán)境相對(duì)濕度應(yīng)低于百分之八十五，萬不可將其安裝在結(jié)霜或雨淋的地方（礦山機(jī)電控制最常出現(xiàn)在這樣的環(huán)境中）。為此，可將PLC控制柜進(jìn)行密封或在控制室里安裝一些吸濕器，對(duì)長(zhǎng)期處在潮濕環(huán)境中并使用PLC技術(shù)對(duì)機(jī)電控制的礦山，可采取覆蓋保護(hù)膜的方法來保護(hù)電路板。③振動(dòng)和磁場(chǎng)。PLC控制系統(tǒng)能承受的振動(dòng)頻率為十至五十五赫茲以及十克以下的外力沖擊。因此，使用該技術(shù)時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離振源或采用減震膠；同時(shí)還要避免外界磁場(chǎng)對(duì)PLC控制系統(tǒng)的干擾，以防數(shù)據(jù)傳輸時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤。

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)自動(dòng)化的程度也在不斷提高，PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用必將為礦山機(jī)電控制帶來新的發(fā)展契機(jī)。

[1]王繼江.淺談PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用[J].科技信息,2010,(26):I0335.

[2]孫克強(qiáng)，趙偉.應(yīng)用工控機(jī)、變頻器和PLC對(duì)礦山控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)[J].水泥,2005,(6):51-53.