PLC 技術(shù)在礦山機(jī)電自動化控制中的應(yīng)用研究

馮玉龍

（內(nèi)蒙古金陶股份有限公司，內(nèi)蒙古赤峰 024327）

在礦山開采的過程中，需要應(yīng)用到許多機(jī)電設(shè)備，那么該如何努力提升機(jī)電設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動化和智能化控制，是當(dāng)前礦山領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容。隨著近些年我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，礦山機(jī)電設(shè)備的智能化水平與自動化水平也有了顯著提升，PLC技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到礦山開采工業(yè)當(dāng)中，逐漸代替了傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)，并且PLC技術(shù)為礦山開采領(lǐng)域所帶來的良好經(jīng)濟(jì)效益為這一技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了更大的優(yōu)勢。PLC技術(shù)本身具備的靈便性和超強(qiáng)的控制系統(tǒng)，它擁有著超強(qiáng)的抗干擾功能和可靠性以及廣泛適用性，并且還具備線上編改和編程語言簡單的特點(diǎn)。將其應(yīng)用到礦山開采工作中能夠?qū)ΦV山機(jī)電進(jìn)行自動化控制，更好地完善機(jī)電控制系統(tǒng)，是提高礦山開展工作效率，促進(jìn)礦山開采領(lǐng)域發(fā)展的重要技術(shù)。

1 PLC技術(shù)

實(shí)際上，PLC技術(shù)在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用可以表現(xiàn)出不同方面的內(nèi)容。本文深入研究的礦山開采領(lǐng)域中，應(yīng)用的PLC技術(shù)便是一種數(shù)字操作系統(tǒng)，是編程工業(yè)環(huán)境的邏輯控制器。應(yīng)用PLC技術(shù)的主要表現(xiàn)是可編程儲存，它可以儲存包括算數(shù)和定時以及排序等一系列指令。在接收到指令之后，還可以通過各種方式來控制輸入與輸出，從而達(dá)到不同程序的不同控制效果。并且PLC技術(shù)還可以和多種系統(tǒng)進(jìn)行有效結(jié)合，在應(yīng)用操作的過程中，還擁有良好的抗干擾能力，為數(shù)據(jù)傳輸提供靈活方便功能與可靠性等優(yōu)點(diǎn)。在現(xiàn)如今的采礦行業(yè)中，由于機(jī)械設(shè)備的眾多，為了能夠提升機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，就需要做好機(jī)械設(shè)備的數(shù)據(jù)化管理，而將PLC技術(shù)應(yīng)用到礦山機(jī)電的控制管理當(dāng)中能夠達(dá)到無可替代的重要作用。在以往的采礦工作中，主要應(yīng)用繼電器控制設(shè)備，通過主應(yīng)用程序?qū)Χ鄠€硬件設(shè)備進(jìn)行連接。這一控制設(shè)備在應(yīng)用的過程中有著較大的缺點(diǎn)，即連接比較復(fù)雜，并且需要很多電線，設(shè)備的應(yīng)用也比較復(fù)雜，不僅占用大量空間還會占用大量的工作時間。與此同時，過多的接觸數(shù)量也會增加設(shè)備功耗，整個設(shè)備系統(tǒng)在完成之后也很難重建。當(dāng)后期運(yùn)轉(zhuǎn)時如果碰到需要調(diào)試和修改的地方，就須修改或者調(diào)試管理系統(tǒng)，在調(diào)試或修整的過程中，十分耗費(fèi)時間。在實(shí)際操作過程中，機(jī)械設(shè)備與此設(shè)備接觸的過多，便會給設(shè)備帶來更多的不穩(wěn)定性。每一次的打開和關(guān)閉都會不可避免的帶來摩擦和接觸，這對機(jī)械設(shè)備的使用壽命都有著直接影響，容易導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備的過早老化。從這個角度上來說，將傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備和現(xiàn)代PLC技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，可提升機(jī)械設(shè)備的系統(tǒng)控制水平，推動礦山開采領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。

2 PLC技術(shù)在礦山機(jī)電自動化控制中的應(yīng)用

2.1 井下風(fēng)門自動啟閉的改造

在實(shí)際礦山生產(chǎn)過程中，井下風(fēng)門的開啟或閉合都是需要人工操作來完成的，所采用的控制方式也是以人為控制為主。而這種依靠人工的運(yùn)行方式很容易造成封門開啟和閉合操作的困難，長久人工操作還會給風(fēng)門帶來嚴(yán)重的損害問題。而PLC技術(shù)的應(yīng)用能夠有效解決這一問題，通過設(shè)置紅外感應(yīng)裝置，可以靈敏地對進(jìn)入或駛出車輛進(jìn)行紅外感應(yīng)檢測，不需要人工去啟閉風(fēng)門。并且應(yīng)用PLC技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)門啟閉的自動化控制。當(dāng)有車通過時，風(fēng)門便可以自動打開，在車輛進(jìn)入之后再自動閉合，這樣以來能夠有效提升工作效率，減少一定的生產(chǎn)成本。將PLC技術(shù)應(yīng)用到封門的自動化控制當(dāng)中，要設(shè)置好特定程序，確保窗戶是打開的狀態(tài)開啟風(fēng)門，由于封門本身的面積比較大，其兩側(cè)的壓力值也比較大，為了能夠有效減少開啟封門過程中給兩側(cè)帶來的不穩(wěn)定壓差問題，就需要設(shè)置一個面積比較小的窗戶，來確保風(fēng)門兩側(cè)壓差的平衡。

2.2 PLC技術(shù)在螺桿空壓機(jī)中的應(yīng)用

在礦山機(jī)電的控制方面，由于傳統(tǒng)空壓機(jī)的性能比較差，將PLC技術(shù)引用到螺桿式空壓機(jī)當(dāng)中能夠有效提高空壓機(jī)的使用性與可靠性，從而可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的空壓機(jī)，并且被廣泛地應(yīng)用到礦山開采領(lǐng)域當(dāng)中。螺桿式空壓機(jī)在運(yùn)行的過程中主要有著吸氣、輸送和壓縮以及排氣這四個環(huán)節(jié)。這一機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用原理主要是螺桿內(nèi)部旋轉(zhuǎn)時，可和殼體的齒相嚙合，將油和空氣吸入壓縮機(jī)當(dāng)中，在齒槽嚙合進(jìn)行連續(xù)旋轉(zhuǎn)的情況下，可將密封吸入的油和空氣輸送到排氣口。在齒槽嚙合表面不斷變小，空氣和油都會被壓縮。在齒槽嚙合面經(jīng)過旋轉(zhuǎn)到達(dá)排氣口時，空氣和油都會被壓縮到機(jī)外。為了能夠?qū)嚎s機(jī)達(dá)到有效的控制，就需要控制好螺桿的轉(zhuǎn)速，這就需要在螺桿壓縮機(jī)中安裝逆變器。在排氣量超出正常范圍時，逆變器必須要發(fā)揮出控制螺桿轉(zhuǎn)速的作用，使排氣量能夠恢復(fù)正常范圍，起到穩(wěn)定排氣壓力和節(jié)能的作用。

2.3 實(shí)現(xiàn)了井下阻尼器的自動開啟和關(guān)閉

在實(shí)際的采礦過程中，地下減震器的打開和關(guān)閉都是需要人工手動控制到。但實(shí)際上井下阻尼的壓力增加了工作人員的控制困難。由這可以看出，手動控制地下減震器是十分不便的，還容易造成損害減震器設(shè)備的問題。這時就需要應(yīng)用PLC技術(shù)來解決這一問題。利用紅外傳感器，可以靈敏地察覺到車輛的通過，這時就不需要人工手動的去控制減震器的開關(guān)，可以通過編程控制器對阻尼器進(jìn)行開關(guān)的自動控制。將減震器的控制裝置科學(xué)適當(dāng)?shù)陌惭b在入口處和出口處，能夠?yàn)檫^往車輛提供高安全性與可靠性。當(dāng)車輛經(jīng)過時，減震器便可以自動開啟；當(dāng)車輛進(jìn)入后，減震器便能夠自動關(guān)閉，這樣一來，能夠大大減少運(yùn)營成本和投資資金。與此同時還需要注意的是，減震器開啟時要先打開窗戶，然后再開門。減少壓差給阻尼器帶來的不穩(wěn)定和不安全因素，通過安裝小窗口來平衡雙方的壓力差，提升減震器本身的可靠性與安全性，及時降低減震器在開啟時帶來的壓力，也能夠更容易的打開，來避免對減震器的傷害，延長其使用壽命。在減震器開啟時，信號便可以通過電磁閥傳輸?shù)叫〈翱?，電磁閥在接收到供氣系統(tǒng)信號后，便可以產(chǎn)生活塞移動，來推動小窗口的打開。

2.4 PLC技術(shù)在空壓機(jī)組微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

空氣機(jī)在礦井的生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)中是十分重要的機(jī)械設(shè)備之一。在對空氣家進(jìn)行控制管理的過程中，主要應(yīng)用繼電器進(jìn)行控制管理，然而，傳統(tǒng)繼電器的應(yīng)用并不能達(dá)到應(yīng)有的控制要求與保護(hù)水平，這就會造成修理費(fèi)用增加等一系列問題。并且這一控制系統(tǒng)的應(yīng)用并不能很好的適應(yīng)礦山的生產(chǎn)環(huán)境，無法在礦井中長期應(yīng)用，并且會嚴(yán)重影響設(shè)備的使用壽命。而空氣機(jī)組作為一種微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，可以通過采集現(xiàn)場信號動態(tài)的實(shí)現(xiàn)斷水裝置和壓力變送器和溫度變送器的控制應(yīng)用。并且中央處理器能夠科學(xué)的對可編程控制器的信息進(jìn)行科學(xué)處理，發(fā)揮出集中控制和監(jiān)測以及強(qiáng)制保護(hù)的作用。

2.5 傳統(tǒng)提升機(jī)的改造

在當(dāng)前我國還有許多礦山開采工作仍然應(yīng)用著老式的提升機(jī)，為了更好地滿足現(xiàn)代化發(fā)展的需求，就需要應(yīng)用PLC技術(shù)升級老式提升機(jī)，這不僅能夠保留老式提升機(jī)的支流主電機(jī)，還能夠有效提升老式提升機(jī)的工作效率，提升自動化控制水平。首先，需要整體搬離老式提升機(jī)的原有操作臺，為新操作臺留出安裝空間，這能夠在不影響原有設(shè)備正常工作的基礎(chǔ)上展開的最小改動。搬離的舊操作臺還可以應(yīng)用到其他儀器設(shè)備上，最大限度的進(jìn)行回收利用；其次，可以通過在老式提升機(jī)上安裝轉(zhuǎn)換刀閘，實(shí)現(xiàn)多個控制系統(tǒng)的順利轉(zhuǎn)換，來提升老式提升機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。通過在潤滑油泵上裝置多路航空式插頭，也能夠促進(jìn)新老系統(tǒng)之間的順利轉(zhuǎn)換。最后，應(yīng)用PLC技術(shù)去升級改造老式提升機(jī)，還能夠減少調(diào)試工作量，提升老是提升機(jī)的應(yīng)用效率。

2.6 運(yùn)膠帶機(jī)的優(yōu)化

在當(dāng)前階段，kzp系列盤式是礦山機(jī)電控制當(dāng)中應(yīng)用頻率比較高的控制動裝置，這一裝置主要由電控系統(tǒng)和制動系統(tǒng)以及液壓站系統(tǒng)構(gòu)成的。kzp系列盤式可控制裝置基本上是借助電動機(jī)的輸出軸與輸送帶上的速度傳感器，去實(shí)現(xiàn)采集膠帶運(yùn)行環(huán)節(jié)中多樣化數(shù)據(jù)信息的目標(biāo)，繼而在顯示器裝備的協(xié)助下，將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來。在PLC技術(shù)協(xié)助下的運(yùn)膠帶機(jī)的改造工作，一旦存在被監(jiān)測的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其在理想狀態(tài)上規(guī)定的數(shù)值的情況，可編程控制器就會及時地將自體實(shí)效性發(fā)揮出來，通過降低數(shù)值來提升整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性，來實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的管控力度。對礦山機(jī)電設(shè)備的運(yùn)膠帶機(jī)進(jìn)行改造時，應(yīng)用PLC技術(shù)能夠大大減緩膠帶的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，并且還可以通過實(shí)時監(jiān)測來發(fā)揮出控制監(jiān)管的作用。

3 結(jié)束語

綜上所述，在礦山機(jī)電的控制系統(tǒng)中，應(yīng)用PLC技術(shù)能夠起到優(yōu)良的控制作用，將其廣泛地應(yīng)用到礦山生產(chǎn)的多個環(huán)節(jié)中，能夠發(fā)揮出更好的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益。PLC技術(shù)的應(yīng)用能夠提升礦山作業(yè)的準(zhǔn)確性與安全性，最大程度上降低經(jīng)營成本，提升開采工作的質(zhì)量與效率。由此可見，相關(guān)工作人員必須要重視PLC，技術(shù)在礦山開采領(lǐng)域中的應(yīng)用與發(fā)展，通過不斷提升應(yīng)用技術(shù)和優(yōu)化應(yīng)用環(huán)節(jié)，做好完善和創(chuàng)新工作，來努力為企業(yè)和社會提供更多的經(jīng)濟(jì)效益。