PLC技術(shù)的應(yīng)用對(duì)礦山機(jī)電控制的影響

鮑 捷，歐仁俠，陳洪斌＊

（吉林醫(yī)藥學(xué)院，吉林 吉林 132013）

隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的不斷進(jìn)步，工業(yè)自動(dòng)控制產(chǎn)業(yè)得到了飛速的發(fā)展，在機(jī)電控制行業(yè)中，近些年P(guān)LC技術(shù)發(fā)展迅猛，應(yīng)用領(lǐng)域從輕工業(yè)到重工業(yè)無一領(lǐng)域不涵蓋。PLC技術(shù)在采礦行業(yè)中也發(fā)揮了重要作用，在采礦設(shè)備、提升設(shè)備、排水設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備、安全監(jiān)控等設(shè)備的控制系統(tǒng)中都缺少不了PLC控制器的參與，礦山機(jī)電設(shè)備數(shù)字化、自動(dòng)化和信息化水平越高，越為礦山開采和安全生產(chǎn)提供了可靠的保證，在提高礦產(chǎn)企業(yè)效益的同時(shí)，也為我國煤礦和礦石產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了推進(jìn)作用。

1 PLC技術(shù)簡介

1.1 PLC技術(shù)的發(fā)展概況

PLC(Programmable Logic Controller)是可編程邏輯控制器的簡稱，或稱為可編程控制器，早期用于繼電器的邏輯控制，由于PLC具有可編程性，操作靈活，接口簡單，功能穩(wěn)定，可擴(kuò)展性好，應(yīng)用控制領(lǐng)域廣泛，而被越來越多的工業(yè)控制裝置中所使用。

1.2 PLC技術(shù)的應(yīng)用范圍

PLC控制器工作穩(wěn)定性高，抗干擾能力強(qiáng)，技術(shù)操作簡單，便捷性強(qiáng)，可擴(kuò)展空間大，在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保和通信等各個(gè)行業(yè)[1]，是工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的可編程控制技術(shù)，發(fā)展前景良好，可以滿足大多數(shù)的生產(chǎn)控制需要。

根據(jù)它在系統(tǒng)中的作用和功能不同，應(yīng)用范圍可大致分為以下六方面：開關(guān)量的邏輯控制，這是PLC最初出現(xiàn)時(shí)的實(shí)現(xiàn)功能，目前應(yīng)用也最為廣泛；工業(yè)生產(chǎn)過程中的模擬量控制，工業(yè)生產(chǎn)中有許多連續(xù)變化的模擬量需要轉(zhuǎn)化為離散的數(shù)字量，以便信號(hào)的數(shù)字處理和信號(hào)傳輸，一般PLC廠家在設(shè)計(jì)出廠時(shí)內(nèi)部就自帶了A/D和D/A轉(zhuǎn)換器；PLC可實(shí)現(xiàn)對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)的控制，可驅(qū)動(dòng)電機(jī)的位置控制模塊，廣泛用于機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人和電梯等場(chǎng)合；可實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量的閉環(huán)控制，使用者可通過PLC編寫各種控制算法程序，完成閉環(huán)控制，比如PID調(diào)節(jié)算法，它在閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多。PLC的過程控制一般在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制中使用廣泛；PLC還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、分析和處理等功能，一般在造紙、冶金、食品加工和無人控制等大型控制系統(tǒng)中使用；可實(shí)現(xiàn)通信控制，新近生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品一般都含有通信接口，可實(shí)現(xiàn)PLC與外部設(shè)備或PLC設(shè)備間的通信，為工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展提供便捷的通信方式。PLC技術(shù)應(yīng)用范圍框圖如下圖1所示。

1.3 PLC的組成和工作原理

根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，PLC可分為組合式和固定式兩種。不論哪種方式，PLC控制器都是由中央處理器、電源、存儲(chǔ)器、編程模塊、可擴(kuò)展功能模塊和輸入、輸出接口電路等主要部分組成的[2]。

下面介紹主要模塊的功能：中央處理器是PLC控制器的核心，統(tǒng)一支配各部分協(xié)調(diào)工作；存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)和處理接收到的數(shù)據(jù)信息；輸入模塊是連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與中央處理器之間的接口電路；輸出模塊把PLC邏輯運(yùn)算的結(jié)果傳輸?shù)酵鈬鷪?zhí)行機(jī)構(gòu)的電路；編程模塊將用戶編寫的程序?qū)戇M(jìn)指定的存儲(chǔ)器內(nèi)；特殊功能模塊是為特殊場(chǎng)合單獨(dú)開發(fā)的控制器，一般專用PLC控制器中使用較多；電源模塊為PLC內(nèi)部電路提供能源；接口電路包含外部擴(kuò)展接口和PLC的內(nèi)部輸入、輸出接口，用以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸或設(shè)備的連接。

PLC控制器的工作原理與計(jì)算機(jī)相似，它是一種可編程的數(shù)字化控制器，可以通過數(shù)字信號(hào)的處理和運(yùn)算來進(jìn)行操作，可以實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)算，比如：算術(shù)運(yùn)算、順序運(yùn)算和邏輯運(yùn)算等，并將運(yùn)算結(jié)果儲(chǔ)存在緩存中，中央處理器調(diào)用緩存中的數(shù)據(jù)，根據(jù)已經(jīng)設(shè)定好的主程序運(yùn)行需要，從輸出接口將數(shù)據(jù)或執(zhí)行命令傳送到達(dá)各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu),控制其他外部設(shè)備工作[3]。

2 礦山機(jī)電設(shè)備中PLC技術(shù)的應(yīng)用

PLC控制器在最早出現(xiàn)時(shí)是用于繼電器的邏輯控制，隨著其可編程性、可操作性和低成本優(yōu)勢(shì)的顯現(xiàn)，在工業(yè)自動(dòng)控制中被廣泛應(yīng)用。煤礦工業(yè)是我國的重要產(chǎn)業(yè)，年均產(chǎn)量居于世界前列，是低投資高收益的行業(yè)，因此礦山機(jī)電企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭激烈，在礦區(qū)特殊的生產(chǎn)環(huán)境下，機(jī)電設(shè)備自動(dòng)控制技術(shù)，機(jī)電一體化程度對(duì)于礦產(chǎn)企業(yè)提高產(chǎn)量，減少勞動(dòng)力，降低事故發(fā)生率都是十分重要的。

在PLC可編程控制技術(shù)沒有應(yīng)用到礦山機(jī)電設(shè)備以前，對(duì)于礦山開采過程，自動(dòng)化程度較低，很多大型機(jī)電設(shè)備沒有引入自動(dòng)控制技術(shù)，都是通過技術(shù)人員人力操作完成的。由于工作人員水平的差異和操作的不確定性，導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)損失和一些事故的發(fā)生是在所難免的。但是自從引入了PLC控制技術(shù)后，在很多機(jī)電設(shè)備上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，比如：井下風(fēng)門、變電所、排水系統(tǒng)和運(yùn)輸設(shè)備等。此外，PLC技術(shù)結(jié)合現(xiàn)代傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)和無線監(jiān)控技術(shù)，使得礦區(qū)在諸多設(shè)備上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，操作簡單，在提高生產(chǎn)率的同時(shí)極大的節(jié)約了人力資源。

3 結(jié)語

PLC系統(tǒng)編程語言容易、接口技術(shù)成熟、操作簡單，具有在系統(tǒng)可編程的優(yōu)點(diǎn)，使得PLC技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域從繼電器控制發(fā)展到工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)控制領(lǐng)域。PLC技術(shù)在我國工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，也使得礦山機(jī)電一體化程度和自動(dòng)控制水平發(fā)展迅速，為我國礦產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)的提升起到了重要推動(dòng)作用。