PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)踐及思考

景群

摘 要：近些年，社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，在自動化的控制方面，許多自動化技術(shù)與理論普遍應(yīng)用，而且新自動化控制技術(shù)的運(yùn)用，在一定程度上提高了自動化整體控制水平，推動我國社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。目前，PLC技術(shù)作為先進(jìn)的自動化控制技術(shù)，已經(jīng)在礦山機(jī)電控制系統(tǒng)中大量應(yīng)用，不僅加強(qiáng)了礦山機(jī)電控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還為社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與建設(shè)奠定基礎(chǔ)。為了能夠保證PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制領(lǐng)域中的合理應(yīng)用，就必須綜合分析與研究PLC技術(shù)，從而提高礦山機(jī)電控制自動化水平。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)；礦山；機(jī)電控制；

繼電器技術(shù)作為現(xiàn)階段礦山機(jī)電控制領(lǐng)域大量應(yīng)用的機(jī)電控制技術(shù)，可是由于在長時(shí)間磨損之后，或是在疲勞狀態(tài)下運(yùn)用，就比較容易出現(xiàn)破壞與發(fā)生故障。在礦山機(jī)電控制實(shí)踐應(yīng)用過程中，繼電器在工作狀態(tài)下往往會形成電弧，而電弧如果處在相對劇烈的環(huán)境中，就會嚴(yán)重影響礦山機(jī)電的控制安全性。同時(shí)，若是繼電器的數(shù)量比較多，系統(tǒng)就會處在超負(fù)荷狀態(tài)下，造成電能的大量消耗。不管是對繼電器或是機(jī)電控制都會造成嚴(yán)重傷害。對此，為了能夠加強(qiáng)礦山機(jī)電控制自動化，應(yīng)該合理應(yīng)用PLC技術(shù)，從而提高礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

1 繼電器缺點(diǎn)

PLC（可編程控制器）應(yīng)用之前，繼電器控制技術(shù)在礦山機(jī)電控制中占據(jù)關(guān)鍵地位，但是繼電器組成的機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)該依據(jù)設(shè)計(jì)的條件進(jìn)行工作，如果變化其中固定的順序就一定要變化繼電器的控制系統(tǒng)中硬件接線，而且繼電器的控制系統(tǒng)在靈活性與通用性方面相對偏差。繼電器在導(dǎo)通之后管壓降大，而雙相控硅與可控硅正向降壓能夠達(dá)到1至2V，而功率相對偏大的晶體管飽和壓漿液也能夠達(dá)到1至2V，和機(jī)械觸電中的接觸電阻相比較而言，通常功率長效應(yīng)管中的導(dǎo)通電阻更加大，許多時(shí)候半導(dǎo)體器件在關(guān)斷之后依然會漏電流，難以實(shí)現(xiàn)理想狀況的電隔離。因?yàn)楣軌航荡螅趯?dǎo)通之后發(fā)熱量與功率消耗也大，所以大功率的繼電器在體積上也大，運(yùn)行成本相對偏高。另外，電子元器件自身的耐輻射能力偏低，且電子線路自身抗干擾能力與溫度特性比較差，若是未應(yīng)用相關(guān)對策實(shí)施處理，就會嚴(yán)重影響繼電器工作的安全性與可靠性。同時(shí)繼電器對于過載比較敏感，一定要應(yīng)用RC阻尼電路或快速的熔斷器加強(qiáng)保護(hù)。繼電器的工作環(huán)境溫度也會嚴(yán)重影響繼電器負(fù)載，若是環(huán)境溫度不斷升高，就會直接影響繼電器自身負(fù)載能力。

2 PLC技術(shù)原理分析

PLC屬于數(shù)字運(yùn)算和操作的電子設(shè)備，主要你應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域中。選擇PLC技術(shù)可以對程序完成編制并且存儲，而且內(nèi)部能夠進(jìn)行邏輯運(yùn)算和順序預(yù)算以及計(jì)時(shí)等相關(guān)命令的存儲、執(zhí)行，同時(shí)應(yīng)用數(shù)字方式或是模擬方式的輸出、輸入，實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械生產(chǎn)流程的有效控制。①PLC組成，其一般分為固定方式與組合方式兩種。其中固定方式包含了CPU板和電源及顯示面板等，是一個(gè)整體，并不可以進(jìn)行拆卸。但是組合方式的PLC包含底板與電源模塊及CPU模塊等，能夠依據(jù)相關(guān)規(guī)則實(shí)施組合。②故障處理，如果停在輸出的激勵位置，通常狀況下為中間狀態(tài)，此時(shí)就會發(fā)出下一步的具體操作信號。而編程器可以把此信號的相應(yīng)狀態(tài)顯示出來，如果把信號輸入過后，將編程器相關(guān)顯示狀態(tài)與輸入模塊LED指示實(shí)施比較，如果結(jié)果并不相同，就應(yīng)該對輸入模塊完成更換，如果擴(kuò)展框架中需求更換的模塊偏多，就要更換之前，完成I/O擴(kuò)展電纜和連接狀況的嚴(yán)格檢查。另外，如果輸入狀態(tài)與輸入模塊間LED指示一致，就應(yīng)該針對發(fā)光二極管與輸入設(shè)備相應(yīng)狀態(tài)完成對比，發(fā)現(xiàn)結(jié)果不一致，必須對輸入模塊完成有效測量。若是發(fā)生問題，一定要對I/O設(shè)備進(jìn)行更換，完成現(xiàn)場接線。

3 PLC技術(shù)可行性

現(xiàn)階段，應(yīng)用在礦山機(jī)電控制領(lǐng)域中的設(shè)備，一般包含繼電器和PLC。其中PLC技術(shù)在繼電器應(yīng)用之后慢慢發(fā)展起來的，所以以往礦山機(jī)電控制主要應(yīng)用繼電器。但是，在礦山機(jī)電設(shè)備快速發(fā)展下，繼電器技術(shù)由于自身技術(shù)存在問題與局限性，已經(jīng)無法滿足礦山機(jī)電控制需求。然而PLC技術(shù)特點(diǎn)能夠滿足礦山機(jī)電控制要求，并且大量應(yīng)用在礦山機(jī)電控制領(lǐng)域中。首先，可編程控制器（PLC）屬于數(shù)字運(yùn)算的操作電子系統(tǒng)，主要是為工業(yè)領(lǐng)域設(shè)計(jì)的。其一般選擇可編程序貯存器，可以在內(nèi)部有效貯存執(zhí)行的邏輯運(yùn)算和順序控制以及算術(shù)運(yùn)算等相關(guān)操作指令，然后利用數(shù)字輸入以及輸出，有效控制所有機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)流程。其次，PLC應(yīng)用模塊化組合的模式，可以加強(qiáng)系統(tǒng)的靈便性，在一定程度上提升抗干擾能力與可靠性，而且編程語言更加簡易和普及，能夠在線實(shí)施修改。目前，礦山機(jī)電控制領(lǐng)用中已經(jīng)大量應(yīng)用機(jī)械裝置數(shù)字控制和機(jī)器人以及多級的自動化控制系統(tǒng)。近些年來，在煤礦企業(yè)快速發(fā)展下，對于礦山機(jī)電裝置的自動化水平提出嚴(yán)格要求，而PLC技術(shù)由于具備許多優(yōu)勢，因而已經(jīng)取代繼電器，并普遍運(yùn)用在礦山機(jī)電控制領(lǐng)域中。另外，大量實(shí)踐表明，在礦山機(jī)電控制中運(yùn)用PLC技術(shù)可以提高礦產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

4 PLC技術(shù)在礦山機(jī)電中的應(yīng)用

4.1 利用PLC技術(shù)對礦山老舊提升機(jī)進(jìn)行改進(jìn)

從礦山機(jī)電設(shè)備改造方面而言，應(yīng)該保留提升機(jī)中機(jī)械部分和直流的主電機(jī)部分，針對舊提升機(jī)中繼電器控制完成改進(jìn)，充分應(yīng)用功率晶閘管相應(yīng)變流器與可編程控制器。首先，為了能夠?qū)崿F(xiàn)操作臺合理安裝，應(yīng)該把已有的操作臺實(shí)現(xiàn)整體搬移。而且在提升機(jī)改進(jìn)過程中，必須在原有的操作平臺中實(shí)施操作，確保原系統(tǒng)的安全運(yùn)行。其次，對于電樞回路而言，應(yīng)該安裝新系統(tǒng)和舊系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換刀閘，從而實(shí)現(xiàn)新系統(tǒng)和舊系統(tǒng)的有效轉(zhuǎn)換。在而在進(jìn)行新系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，舊系統(tǒng)能夠和新系統(tǒng)并存，若是有必要就應(yīng)該永久性保留舊系統(tǒng)。選擇多路航空插頭，加強(qiáng)系統(tǒng)潤滑油泵的自動化控制性能，從而保證新系統(tǒng)和舊系統(tǒng)的合理切換。最后，在進(jìn)行安裝時(shí)，必須確保控制質(zhì)量，要安排專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行安裝，同時(shí)要參與安裝的所有環(huán)節(jié)，而在調(diào)試之后應(yīng)該定期或是不定期對設(shè)備工作實(shí)施維修與養(yǎng)護(hù)。特別要注意舊系統(tǒng)提高過程中，要對運(yùn)行具體過程進(jìn)行全方位的嚴(yán)格檢驗(yàn)與檢測，確保一次性能夠完成切換。在井筒位置建立開關(guān)和行程及機(jī)械潤滑制動相關(guān)系統(tǒng)實(shí)施電控檢測，能夠在一定程度上降低新系統(tǒng)調(diào)試時(shí)間。同時(shí)為了能夠確保和系統(tǒng)相互對應(yīng)，必須在傳感器合理安裝之后，實(shí)施在線送電測試。另外，還應(yīng)該嚴(yán)格控制傳動回路里的電流閉環(huán)與速度以及位置閉環(huán)等，必須確保合理性與正確性，從而才可以保證閉環(huán)系統(tǒng)安全性。因此，應(yīng)該定期或是不定期對其完成編碼器輸出檢驗(yàn)和電流環(huán)的控制實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)系統(tǒng)動態(tài)性。同時(shí)，對于礦產(chǎn)機(jī)電設(shè)備在停產(chǎn)時(shí)，應(yīng)該實(shí)施系統(tǒng)的空載試運(yùn)行，而為了可以滿足設(shè)計(jì)運(yùn)行速度要求，就必須運(yùn)用相關(guān)措施。其中裝煤重載一定要在明確系統(tǒng)安全和穩(wěn)定性之后才可以運(yùn)行，從而提高全載和全自動化水平。

4.2 應(yīng)用PLC技術(shù)對礦山機(jī)電運(yùn)膠帶機(jī)實(shí)施改造

現(xiàn)階段，KZP系列的盤式可控制動設(shè)備普遍應(yīng)用于礦山機(jī)電控制領(lǐng)域匯總，其主要由液壓站和制動設(shè)備以及電控系統(tǒng)等構(gòu)成。而制動設(shè)備通常是應(yīng)用閘瓦與制動盤間摩擦形成制動力矩，然后運(yùn)用液壓站有關(guān)調(diào)節(jié)作用完成制動力的合理變化。通常狀況下，工作環(huán)境下的設(shè)備正壓力應(yīng)該為零，而系統(tǒng)的油壓處在最大值，同時(shí)制動閘狀態(tài)為松閘，要求閘瓦與制動盤間相應(yīng)間隔是1.3mm。在機(jī)電設(shè)備進(jìn)行制動時(shí)，必須綜合研究工作狀況，電液控制系統(tǒng)要下達(dá)控制指令，此時(shí)設(shè)備能夠自動實(shí)現(xiàn)油壓的減小，進(jìn)而完成制動控制。在理論方面而言，環(huán)境溫度若是在40℃，其制動頻率就應(yīng)該是10/h，并且盤面溫度應(yīng)該控制在150℃之內(nèi)。液壓控制系統(tǒng)可以對輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)軟制動。此制動設(shè)備一般運(yùn)用電動機(jī)的輸出軸和輸送機(jī)中的速度傳感器實(shí)現(xiàn)運(yùn)膠帶作業(yè)環(huán)境下的監(jiān)控信息數(shù)據(jù)合理控制，應(yīng)用編程控制器實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的檢測與顯示，若是檢測信息數(shù)據(jù)要比一般狀況下設(shè)定數(shù)值大，此時(shí)PLC就可以減小供電電流，進(jìn)而加強(qiáng)系統(tǒng)油壓的控制，有效減小膠帶速度；若是檢測信息數(shù)據(jù)要比設(shè)定數(shù)值小，PLC就可以加大供電電流，進(jìn)而把閘瓦打開，保證輸送機(jī)的安全運(yùn)行。

4.3 空氣壓縮機(jī)群組下微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

空氣壓縮機(jī)群組是煤礦企業(yè)生產(chǎn)的重要動力裝置，國內(nèi)空氣壓縮機(jī)進(jìn)行控制時(shí)一般應(yīng)用繼電器，可是因?yàn)榭諝鈮嚎s機(jī)的監(jiān)控要求與保護(hù)水平比較高，利用繼電器進(jìn)行控制難以滿足需求，而且在故障的頻繁發(fā)生加大了維修養(yǎng)護(hù)成本。同時(shí)，空氣壓縮機(jī)的自動控制和微機(jī)控制系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)用在許多礦井生產(chǎn)中，可是無法滿足煤礦生產(chǎn)環(huán)境需求，難以實(shí)現(xiàn)長期作業(yè)。然而空氣壓縮機(jī)群組下微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場信號實(shí)時(shí)收集，并且利用溫度變送器和壓力變送器及斷水設(shè)備等動態(tài)實(shí)現(xiàn)，而CPU對送至PLC有關(guān)模塊完成處理，此時(shí)就可以完成壓力保護(hù)和監(jiān)理等相關(guān)功能。

4.4井下風(fēng)門實(shí)現(xiàn)自動啟閉

現(xiàn)階段，許多井下風(fēng)門主要通過人工方式進(jìn)行操作，由于開門操作力比較大，且負(fù)壓大，就會造成風(fēng)門開啟與關(guān)閉困難，比較容易造成風(fēng)門損壞。然而井下風(fēng)門的自動開啟與關(guān)閉有效解決了此種困難，對井下風(fēng)門實(shí)施特殊構(gòu)造，能夠應(yīng)用遠(yuǎn)紅外傳感器實(shí)施檢測，并且利用PLC實(shí)現(xiàn)井下風(fēng)門的自動開啟與關(guān)閉，不僅在一定程度上減小勞動強(qiáng)度，還確保行人與車輛的安全。

4.5選煤廠集控系統(tǒng)中PLC技術(shù)的應(yīng)用

在選煤廠的集控系統(tǒng)中運(yùn)用可編程控制器技術(shù)，不僅能夠加強(qiáng)系統(tǒng)控制性能的可靠性與安全性，還可以在一定程度上優(yōu)化運(yùn)用效果。因此，在國內(nèi)礦山機(jī)電控制領(lǐng)域中運(yùn)用可編程控制器技術(shù)十分重要，PLC技術(shù)的應(yīng)用不但可以加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備控制質(zhì)量，還可以確保機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，降低礦山機(jī)電工作人員的勞動強(qiáng)度，減小作業(yè)成本，從而使礦產(chǎn)企業(yè)獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

5 結(jié)語

科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對于自動化控制而言，PLC是其中一項(xiàng)十分關(guān)鍵的控制設(shè)備。在國內(nèi)礦山機(jī)電裝置控制系統(tǒng)中，運(yùn)用PLC技術(shù)不但可以加強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還可以提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。另外，煤礦機(jī)電裝置應(yīng)用PLC技術(shù)，在整體上提高了機(jī)電設(shè)備的自動化水平，促進(jìn)礦山企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。但是，PLC技術(shù)在礦山機(jī)電裝置中的應(yīng)用也存在一些問題，因此工作人員必須進(jìn)一步研究與分析，從而確保煤礦機(jī)電裝置的安全與穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]王榮華，張燕斌.PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2011，06：246-247.

[2]馬孝琴，劉法治. PLC和變頻器在鍋爐供暖控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].河南科技學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，02：88-92.

[3]鄭鈳，周慶.基于PLC技術(shù)在工業(yè)自動化應(yīng)用的分析[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2013，08：143+145.

[4]熊炎炎，李墨林.探析PLC技術(shù)在化工裝置電氣自動化控制中的應(yīng)用[J].化工管理，2014，36：117.

[5]馬洪亮. 簡述PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用[J].機(jī)械管理開發(fā)，2015，01：89-91.

[6]尹一帆. PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中應(yīng)用研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015，07：169.

[7]梁亞楠.PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用探究[J].中小企業(yè)管理與科技（中旬刊），2014，05：198-199.

[8]魏孔倩. 基于PLC的干熄焦提升機(jī)控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].江西理工大學(xué)，2010.