PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用探究

梁亞楠

摘要：改革開放以來，我國的科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，各種自動(dòng)化技術(shù)得到了廣泛的運(yùn)用。近年來，在現(xiàn)代自動(dòng)化控制領(lǐng)域中，涌現(xiàn)了大量的先進(jìn)自動(dòng)化控制技術(shù)，使我國自動(dòng)化控制水平得到了大幅度的提升，對我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和綜合國力的提高起到了不可估量的作用。PLC（可編程序控制器）就是其中一種自動(dòng)化控制設(shè)備，其抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、方便簡易，廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。尤其是在礦山機(jī)電控制工作中，PLC技術(shù)為其創(chuàng)造了有利的條件，提高了采礦工作的效率，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)利潤最大化，促進(jìn)了我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù) 礦山機(jī)電控制 應(yīng)用

0 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活生產(chǎn)水平逐漸提高，人們對礦產(chǎn)資源的依賴程度日益嚴(yán)重，對礦資源的開采力度越來越大，同時(shí)對礦山機(jī)電設(shè)備也提出了更高的要求。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各種先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備層出不窮，使社會生產(chǎn)力得到了大幅度的提高，為礦產(chǎn)資源開采提供了有利的條件。近年來，礦山機(jī)電自動(dòng)化控制水平要求越來越高，原有的繼電器控制水平被其他優(yōu)秀的技術(shù)所代替。目前，我國在礦山開采中，通常會用到PLC技術(shù)對礦山機(jī)電進(jìn)行控制，由于其抗干擾能力強(qiáng)、編程語言簡易等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。筆者在煤礦機(jī)電控制工作上擔(dān)任技術(shù)人員，對PLC集中控制系統(tǒng)有較多的研究，本文就PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制應(yīng)用方面進(jìn)行探究分析。

1 PLC技術(shù)的概述

PLC（Programmable Logic Controller）可編程邏輯控制器，一種具有微處理器的數(shù)字電子設(shè)備，用于自動(dòng)化控制數(shù)字邏輯控制器，采用模塊化組合結(jié)構(gòu)，隨時(shí)加載內(nèi)存內(nèi)儲存和執(zhí)行，使系統(tǒng)組合十分靈便，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。

1.1 PLC的組成及其作用

PLC由電源、CPU、存儲器、輸入輸出接口電路、功能模塊和通信功能組成。PLC內(nèi)部各部分主要借助數(shù)據(jù)、地址以及電源等總線進(jìn)行有效的連接，外部主要是根據(jù)其控制對象的具體需求確定控制的設(shè)備和裝置。PLC的電池在整個(gè)系統(tǒng)的正常工作起著決定性的作用；CPU是可編程邏輯控制器的控制中樞，可以檢測各部分機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)，并診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤，近年來，我國對大型的可編程邏輯控制器還采用了雙CPU的冗余系統(tǒng)以及三CPU的表決式系統(tǒng)；存儲器用于存在系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件；輸入輸出接口電路是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道，輸入相應(yīng)的控制信號；最后模塊主要是用于計(jì)數(shù)、定位、通信的功能。

1.2 PLC技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

PLC是為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用設(shè)計(jì)的一種運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，用于內(nèi)部執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、計(jì)數(shù)運(yùn)算和定時(shí)通信等指令的操作，并通過I/O接口輸入和輸出，從而對工業(yè)設(shè)備進(jìn)行有效的控制。PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有可靠性高、抗干擾性強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，使得編程語言簡單，容易理解，并隨時(shí)都可以對其進(jìn)行在線修改。因此在工業(yè)生產(chǎn)過程中，已經(jīng)被廣泛用于自動(dòng)設(shè)備控制、多級自動(dòng)控制、機(jī)器人和自動(dòng)裝置的控制等系統(tǒng)。近年來，我國的科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，人們的生產(chǎn)生活水平不斷提高，使得機(jī)電自動(dòng)化控制的要求越來越高，PLC為礦山機(jī)電控制提供了有利的條件，并為煤礦企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)利益。

2 PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用

2.1 礦井風(fēng)門改造系統(tǒng)的應(yīng)用

我國大多數(shù)的礦資源開采都是在井下進(jìn)行，現(xiàn)在井下使用的風(fēng)門大多數(shù)都是人工操作的。由于壓力過大，使得風(fēng)門開啟和關(guān)閉都非常不方面，主扇通風(fēng)機(jī)房檢修風(fēng)門，由于風(fēng)壓大，人員進(jìn)入非常困難，一個(gè)人很難將風(fēng)門拉開。增加了人力物力，有可能還會破壞風(fēng)門。主扇通風(fēng)防爆風(fēng)門，需要在停電時(shí)安裝自動(dòng)感應(yīng)系統(tǒng)，在停電時(shí)可以自動(dòng)打開，保證礦井自然通風(fēng)。在恢復(fù)正常供電后可以自動(dòng)關(guān)閉?？梢栽诤芸斓臅r(shí)間內(nèi)完成對大面積風(fēng)道的關(guān)斷，方便檢修，并降低了損耗。同時(shí)采用紅外傳感器對來往的車輛進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，在全自動(dòng)控制狀態(tài)下，車輛和人員經(jīng)過時(shí)，風(fēng)門可以自動(dòng)打開，經(jīng)過后再自動(dòng)關(guān)閉，不需要人員操作，保證了人員的安全，減少了一定的成本投入。為了減少風(fēng)門開啟時(shí)候的壓力，可以在風(fēng)門上設(shè)置一個(gè)窗口，窗口打開后，風(fēng)門兩側(cè)的壓強(qiáng)會減小，減弱了開啟組織的強(qiáng)度，進(jìn)一步保證了風(fēng)門的質(zhì)量。另外還可以設(shè)置LED屏幕報(bào)警和語言報(bào)警的范式，當(dāng)車輛通過時(shí)，利用語音提示的信號和聲光報(bào)警信號，判斷風(fēng)門是否存在故障。PLC技術(shù)為礦井下風(fēng)門自動(dòng)啟閉的實(shí)現(xiàn)具有重要的意義，有利于礦井通風(fēng)，進(jìn)一步稀釋瓦斯的濃度，提高了礦井下人員和礦山的安全性。

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

空氣壓縮機(jī)（air compressor）是氣源裝置中的主體，能將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體壓強(qiáng)，是壓縮空氣的氣壓發(fā)生裝置?？諝鈮嚎s機(jī)是礦產(chǎn)開發(fā)中重要的動(dòng)力設(shè)備之一，以PLC為核心的空氣壓縮機(jī)群組微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，有效的解決了工業(yè)控制機(jī)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確和抗干擾性差的問題，使空氣壓縮機(jī)始終保持在最佳的運(yùn)行狀態(tài)。我國大多數(shù)的礦產(chǎn)企業(yè)都是采用一般的繼電器對空氣壓縮機(jī)進(jìn)行控制，其故障發(fā)生率高，維護(hù)量較大，已經(jīng)不能滿足礦產(chǎn)資源開采現(xiàn)狀。新研制的空氣壓縮機(jī)群組微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，由溫度、壓力變送器現(xiàn)場采集資料，輸入到PLC的模板中，經(jīng)過CPU處理，傳感器檢測，顯示設(shè)備的工作狀態(tài)，組成集溫度檢測保護(hù)、壓力檢測保護(hù)、斷水指示保護(hù)、電參數(shù)檢測保護(hù)于一體的空氣壓縮機(jī)群組控制系統(tǒng)。

2.3 采用PLC改造礦山老舊提升機(jī)

礦山機(jī)械改造可以保留提升機(jī)機(jī)械部分和直流主電機(jī)的前提下，采用大功率交流器和PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)來改造原有的繼電器控制，是礦產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行礦山改造的必經(jīng)之路。其主要實(shí)施方法如下：

①為了給操作臺創(chuàng)造一個(gè)比較有利的環(huán)境，可以把原來的操作員位置進(jìn)行搬移，在老系統(tǒng)下，對提升機(jī)進(jìn)行改造試驗(yàn)。

②為了使新老系統(tǒng)交替方便，可以把新舊系統(tǒng)轉(zhuǎn)換刀閘安裝在電樞回路上，用多路航空插頭對提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)潤滑油泵進(jìn)行有效的切換新老系統(tǒng)，使兩者并存，互為備用。

③為了嚴(yán)格控制質(zhì)量，必須對參與維護(hù)的技術(shù)人員進(jìn)行安裝培訓(xùn)，便于及其后期的維護(hù)和運(yùn)轉(zhuǎn)。

④為了縮短新系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間，可以利用電控來監(jiān)控井筒位置的開關(guān)和各系統(tǒng)部分的運(yùn)行狀態(tài)。在測試中，應(yīng)該對每個(gè)測量值做到準(zhǔn)確可靠，以便提升系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。目前，該礦使用的PLC語音自動(dòng)控制柜信號提升裝置，打點(diǎn)開車信號、停車信號由數(shù)碼管顯示，停車顯示“1”、快上顯示“2”、慢上顯示“4”、快下顯示“3”、慢下顯示“5”，顯示在黑暗中大概有20米可見。

⑤為了使裝卸載和提升信號系統(tǒng)控制能夠一次性成功，可以采用新老系統(tǒng)混合控制模式，有新系統(tǒng)中的PLC系統(tǒng)控制，減少了新系統(tǒng)調(diào)試的工作量。

⑥為了使全系統(tǒng)空載和重載測試有序運(yùn)行，可以在運(yùn)轉(zhuǎn)速度、位置和電流閉環(huán)形成的回路系統(tǒng)中，每天定時(shí)對其進(jìn)行日檢修，確定系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的各個(gè)參數(shù)。

⑦讓礦井機(jī)電設(shè)備停運(yùn)并對其進(jìn)行檢測，讓系統(tǒng)空載進(jìn)行一次性的試運(yùn)，全面提升整個(gè)系統(tǒng)的全載全自動(dòng)模式。

3 結(jié)束語

隨著社會的進(jìn)步，現(xiàn)代化礦山發(fā)展速度不斷加快，人們對礦山設(shè)備提出了更為嚴(yán)格的要求，各種先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)層出不窮，使礦山設(shè)備水平進(jìn)一步提高，為我國礦山資源的開采提供了非常有利的條件。PLC技術(shù)已經(jīng)在礦山機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)中廣泛運(yùn)用，應(yīng)該加大對PLC技術(shù)的研究，不斷完善其技術(shù)，使我國的社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展、綜合國力不斷提高。

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