試論礦山機電控制中PLC技術的有效應用

崔銀平，蘇 繼 ，張 慶

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

隨著可編程技術應用的逐漸成熟，PLC技術成為各行各業生產控制過程中不可或缺的控制系統，并日益成為現代工業自動化發展的有力抓手。

1 PLC技術的特點

PLC（英文 Programmable Logic Controller），該技術實質上是一種專門用于現代化工業生產控制的微型計算機，其功能主要是用來代替繼電器以實現邏輯控制。PLC自動控制系統不但可靠性較高，而且具有較強的抗干擾能力，與其他控制系統相比，可使用的時間要長且能保證穩定性；PLC技術編程簡單，具體使用起來也比較方便。從目前實際使用情況來看，PLC自動控制系統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自動控制系統設計出來的方案安裝起來比較簡便，維護起來工作量也比較小；PLC自動控制系統采用的是可拆卸的靈活連接方式，體積小、功能完善，適合許多應用場合。

PLC技術所使用的梯形圖編程方式中經常會使用到很多的繼電器、計時器以及計數器等電子設備，然而PLC控制系統的內部并不是有這些硬件構成，它主要是以內存和程序編制實現對機電的邏輯控制，同時借助輸出控制設備與外部裝置進行連接以達到控制實體機械的目的。基于這一控制原理，PLC技術不但能在很大程度上減少控制系統的占用空間，而且大大提高了準確度和安全性。在具體的應用過程中，由于操作現場要對一臺電機進行控制，所以只使用一臺PLC即可以實現控制目的，需要做的是盡量選用高性能、高質量的PLC。PLC技術能夠最大限度地實現對礦山機電進行控制、實現大范圍內的高效連續控制、實現速度的精確控制。

2 PLC工作原理

（1）輸入采樣。在這一階段，PLC控制系統將以掃描方式讀取輸入的數據，并將其存到I/O中的對應單元中。輸入采樣是PLC控制系統的最初環節，也是最重要的環節，一旦完成即成定性，無論在以后兩階段輸入的數據是否發生變化，I/O中對應單元的數據絕對不會改變。因此要注意一點，若輸入脈沖信號則其寬度一定要大于PLC的掃描周期，否則將不能被讀入。

（2）用戶程序執行。在這一階段，PLC按照梯形圖的模式對用戶程序進行掃描，先掃描該梯形圖左邊的控制線路，按左右和上下的順序對控制線路進行邏輯運算，然后再根據結果刷新邏輯線圈在計算機軟盤中的狀態；同時，在用戶進行程序執行過程中，由于只有輸入采樣在I/O中的數據或狀態不會發生任何變化，因此，在程序執行過程中假設使用立即I/O指令就可以直接存取I/O點。

（3）輸出刷新。輸出刷新階段是PLC控制系統CPU運作的最后一個階段，在這一階段，CPU將按照I/O中存入的對應數據進行刷新并將其輸出鎖存，經輸出電路對外界的設備進行驅動。

3 礦山機電控制中PLC技術的實際應用

（1）PLC技術在礦山機電控制中的配置方案。通過PLC技術來控制煤礦絞車，首先要計算出絞車電機的運轉速度，并對超速運轉現象進行及時報警。事實上，測算速度的方法非常簡單，只需在電機軸上接上一個感應板就可以達到目的。礦山絞車的電機額定轉速是每分鐘960轉，進行兩次開關的感應周期是67毫秒，這與PLC系統的循環掃描周期相差甚遠，因此不需要用高效計數的功能，僅以普通輸入點就能實現目的。對于數據的顯示部分，可以用文體式的顯示器，不但可以與PLC進行信息傳遞，而且編程靈活、連接方便。

（2）礦山機電控制的實現。PLC技術控制分析如下：第一，測算速度。為滿足工藝要求，每隔半秒鐘便刷新一次，并用計數器計錄這半秒內I0.0接觸開關的次數，然后存放在寄存器中，最后將其轉化成分鐘制的速度以便計算絞車電機的轉速；第二，控制絞車上下運行。按下絞車的啟動按鈕后，保持一個狀態，同時使用兩個計數器都來統計I0.0接觸開關的有效次數，如果5秒鐘內按了兩下啟動按鈕，則就可以用其中一個計數器來控制另一個，當絞車的上升接觸器相互吸合時，絞車就會上升；如果5秒內只按了一下啟動按鈕，則絞車的下降接觸器就會相互吸合，因此絞車便會下降。5秒鐘為一個循環周期，一旦到了時間，所有計時器均會回到原始狀態；第三，一旦超速轉動就會報警。對應系統中事先已經輸入了絞車實際的運轉速度，一旦超過每分鐘960轉，就會做出指令，警報指示燈就會亮，發出警報信號并將警報內容顯示在文本顯示器上。

（3）礦山機電控制中PLC技術使用的注意事項。①溫度。PLC控制系統工作環境的溫度應當保持在0~55℃。如果溫度過高，就會出現設備故障的幾率就會增大、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降低、安全性降低，在超低溫環境下可能引起整個控制系統癱瘓。基于此，在安裝礦山機電控制設備時應盡量將PLC控制系統設置在冷熱適宜的環境中。實際控制中，若環境的溫度超過五十五攝氏度，應安裝一些電風扇予以降溫；若溫度在零攝氏度以下，則應安裝電加熱器以提高環境溫度。②濕度。一般情況下，PLC控制系統的工作環境相對濕度應低于百分之八十五，萬不可將其安裝在結霜或雨淋的地方（礦山機電控制最常出現在這樣的環境中）。為此，可將PLC控制柜進行密封或在控制室里安裝一些吸濕器，對長期處在潮濕環境中并使用PLC技術對機電控制的礦山，可采取覆蓋保護膜的方法來保護電路板。③振動和磁場。PLC控制系統能承受的振動頻率為十至五十五赫茲以及十克以下的外力沖擊。因此，使用該技術時應遠離振源或采用減震膠；同時還要避免外界磁場對PLC控制系統的干擾，以防數據傳輸時發生錯誤。

隨著社會的不斷發展，生產自動化的程度也在不斷提高，PLC自動控制系統的應用必將為礦山機電控制帶來新的發展契機。

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

[2]孫克強，趙偉.應用工控機、變頻器和PLC對礦山控制系統進行改進[J].水泥,2005,(6):51-53.