PLC技術(shù)在礦山機電控制中應用研究

張宇++汪玥玢

摘要：PLC技術(shù)是現(xiàn)代化及自動化技術(shù)一項尤為重要的控制環(huán)節(jié)，在近年的研究中，PLC技術(shù)取得了高速發(fā)展和改進，在礦山的機電控制領(lǐng)域也取得了廣泛的應用，這在一定程度上滿足了煤礦事業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展需求。PLC技術(shù)的應用不僅導致機電自動化環(huán)節(jié)更為順暢和高效，還有力推動了煤礦事業(yè)的高效發(fā)展。本文主要對于PLC技術(shù)及其應用進行分析和研究，希望能夠推動相關(guān)技術(shù)在礦山機電控制上的應用。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù) 礦山機電 應用

中圖分類號：TD63文獻標識碼：A文章編號：1009-5349（2016）13-0250-02

在現(xiàn)代化的礦山開采環(huán)節(jié)中，對于PLC技術(shù)的應用越來越頻繁，隨著PLC技術(shù)的應用范圍逐步擴大，機電控制的自動化水平也獲得顯著提高，這也是近些年礦山生產(chǎn)效率大幅圖提升的主要原因。但是為了有效保證PLC技術(shù)更好地應用到礦山開采工作，對于該項技術(shù)的研究就顯得尤為重要。筆者主要通過對PLC技術(shù)的特點進行分析，并對其在礦山機電控制環(huán)節(jié)的應用進行詳細闡述，希望能夠為專業(yè)從業(yè)人員提供參考和借鑒。

一、PLC技術(shù)的含義

PLC技術(shù)在不同環(huán)節(jié)中的定義存在差異性，在礦山機電系統(tǒng)中對于PLC技術(shù)的定義是指在工業(yè)環(huán)境中，通過數(shù)字操作系統(tǒng)，同時在操作環(huán)節(jié)中可以實現(xiàn)編程的邏輯控制器。在實際應用中，這種技術(shù)的表現(xiàn)形式即是通過編程操作實現(xiàn)存儲功能，從而實現(xiàn)對算數(shù)、排序、計時、操作等指令的操作，等系統(tǒng)接收到相關(guān)指令時，通過系統(tǒng)的方式實現(xiàn)輸入和輸出環(huán)節(jié)的控制，以便于實現(xiàn)不同程序的操作和控制。[1]

在現(xiàn)實應用中，PLC技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多種技術(shù)和系統(tǒng)的綜合系統(tǒng)，因此在應用上也具備諸多優(yōu)勢，例如具備較強的抗干擾能力，在數(shù)據(jù)的傳輸環(huán)節(jié)具備較強的安全性和可靠性，同時能夠推動操作系統(tǒng)的靈活性和便捷性。隨著礦產(chǎn)開采行業(yè)的不斷擴大，PLC技術(shù)在礦山機電控制的應用也逐步擴大，并逐漸占據(jù)不可取代的作用。在礦山開采過程中，以往的只是通過繼電器設(shè)備進行控制，而此類設(shè)備主要是通過對各個硬件的組合、連接，通過運用串聯(lián)和并聯(lián)的方式進行操作，導致在設(shè)備操作中存在諸多問題和缺陷，在連接過程中需要大量的連線，導致在各連線環(huán)節(jié)出現(xiàn)較多的觸點，連接的線路也易出現(xiàn)復雜化。同時由于設(shè)備的體積龐大，造成了系統(tǒng)占地面積大的缺陷，同時也引發(fā)了大量的電量損耗。同時由于此類系統(tǒng)在形成之后，很難對其進行改進和轉(zhuǎn)移，導致在調(diào)試和升級環(huán)節(jié)變得復雜和棘手。由于系統(tǒng)的改良難度，也在一定程度上阻礙了煤炭行業(yè)的良性發(fā)展。在設(shè)備運行環(huán)節(jié)中，由于各連線的觸點過多，導致設(shè)備增加過程中易出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，在開關(guān)設(shè)備中很容易導致觸點產(chǎn)生磨擦，這也降低了機電設(shè)備的使用壽命，導致設(shè)備和機器出現(xiàn)提前老化的情況。[2]

由于上述情況可知，針對原有的機電設(shè)備和先進的PLC技術(shù)的分析，我們在礦山的機電設(shè)備的應用環(huán)節(jié)已經(jīng)取得了較大的成績。

二、PLC技術(shù)在礦山生產(chǎn)環(huán)節(jié)的具體應用

（一）PLC技術(shù)對傳統(tǒng)提升機的改良

PLC技術(shù)對于提升傳統(tǒng)提升機的效率，改善現(xiàn)階段提升機電流效率有很大作用。實現(xiàn)這種改變主要是通過較大的功率公職器和較大的晶閘管來實現(xiàn)。這也是現(xiàn)階礦山機械最高效的辦法，實現(xiàn)這一目標的步驟主要有：

（1）首先實現(xiàn)操作臺的轉(zhuǎn)變工作。在操作臺的轉(zhuǎn)變中，首先將原有的舊設(shè)備搬到一旁，將操作臺進行整體性搬移，為新的操作平臺的安裝工作提供較為完善的條件。在改造過程中，還需要對原有的舊設(shè)備進行應用，在舊設(shè)備中完成UI操作系統(tǒng)的調(diào)試工作。

（2）實現(xiàn)新老設(shè)備的完美轉(zhuǎn)變。為方便新老設(shè)備的轉(zhuǎn)換工作，需要在回路中安裝實現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)化器。在安裝新的操作系統(tǒng)中，對于舊系統(tǒng)應該采用保留的方式。在必要的條件下或者存儲空間允許的情況下，應該將舊系統(tǒng)一塊保存，實現(xiàn)舊系統(tǒng)的備份性作用，保證設(shè)備的正常化運轉(zhuǎn)。

（3）嚴格把控安裝環(huán)節(jié)的質(zhì)量問題。在設(shè)備安裝之前，對于負責安裝的員工應該進行嚴格的培訓工作，要在經(jīng)過嚴格的層層篩選之后，才能進行新系統(tǒng)的安裝工作。同時要求安裝人員必須具備完善的安裝操作技術(shù)，積極參與未來設(shè)備維護和保養(yǎng)工作，只有這樣才能實現(xiàn)設(shè)備和系統(tǒng)的有力維護和保障。

（4）盡量減少系統(tǒng)調(diào)試環(huán)節(jié)的耗時。在設(shè)備和系統(tǒng)安裝之前，應該對于設(shè)備的各部件的安裝位置和安裝順序進行及時掌控，同時嚴格按照規(guī)定操作步驟進行安裝工作，在傳感器安裝完畢之后，應該進行給點測試，對于系統(tǒng)參數(shù)進行校對工作，保證安裝的系統(tǒng)和設(shè)備符合實際的應用需求。

（5）提升系統(tǒng)的過程中，應該將設(shè)備的每個部分的運行情況輸入電腦進行檢驗，保證設(shè)備提升中，實現(xiàn)準確無誤性的改良。除了完成上述工作，還應該強化新舊系統(tǒng)的聯(lián)合控制效率。[3]在完成設(shè)備升級之后，應該通過原有系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié)對新系統(tǒng)進行相關(guān)參數(shù)的調(diào)試工作。通過新舊系統(tǒng)的聯(lián)合控制，能夠有效減少系統(tǒng)在調(diào)試環(huán)節(jié)中的困難，強化對信號的控制效率，同時可以實現(xiàn)對推動系統(tǒng)的一次性裝卸載工作。通過這些行之有效的方式，能夠有效減少系統(tǒng)在調(diào)試環(huán)節(jié)的工作量，提升設(shè)備調(diào)試的效率，減少企業(yè)不必要的損失。

（二）促使井下風門做到自動打開和關(guān)閉

在當前大部分的礦山生產(chǎn)中，礦井下風門的啟動和關(guān)閉一直都是利用人工操作來實現(xiàn)的，但是受到井下風門的負壓的影響，在風門控制過程中需要比較大的力量，使用人工操作來完成的難度比較大，操作起來十分不方便。如果出現(xiàn)操作不當會造成比較嚴重的后果，一方面會導致風門出現(xiàn)損壞的狀況，另一方面會造成操作人員受到傷害。而通過利用PLC技術(shù)借助紅外傳感設(shè)備實現(xiàn)了對井下風門操作的自動化控制，這樣節(jié)省了人力而且使得工作效率提高，同時降低了車輛出現(xiàn)事故的幾率，降低礦山運行的成本。在實行風門自動啟閉設(shè)計時，要注意的是先開窗再開風門。其原理是因為風門兩面都存在一定的壓強差，井下風門的面積比較大，風門開啟時所需要的壓強也比較大，為了保障風門操作過程中的安全，一般會在風門上設(shè)置一個面積比較小的窗戶用來平衡風門兩面的壓強差。當風門兩面壓強平衡時，自動啟閉的操作力要求就會減小。[4]具體過程是通過紅外感應設(shè)備對車輛的近處進行監(jiān)測，但需要開啟風門時，會將控制信號傳輸?shù)诫姷Q閥中，電磁閥在接收到控制信號之后向系統(tǒng)進行供氣，隨后活塞將向外運動，同時風門上的窗戶在活塞帶動下打開，在風門達到相應的位置后停止運動，隨后風門開啟，風門關(guān)閉操作時首先通過活塞運動關(guān)閉窗戶，之后風門關(guān)閉。

（三）PLC技術(shù)對運膠帶機的改造

伴隨著機電液一體化的逐步成熟和發(fā)展，目前已經(jīng)將其應用于礦山機電控制系統(tǒng)中，主要的控制制動裝置是KZP系列盤式裝置，該裝置主要由液壓站、制動裝置以及電控系統(tǒng)三個部分組成。在整個的可控制動裝置中，制動裝置主要是借助閘瓦與制動盤之間的摩擦而形成制動力矩，隨后通過液壓站的調(diào)節(jié)來改變制動力。在設(shè)備正常工作的情況下正壓力為0，系統(tǒng)油壓達到最大值，這個時候制動閘處于松閘狀態(tài)，閘瓦與制動盤有著一定的距離；設(shè)備在制動過程中，首先分析工況，電液控制系統(tǒng)自動發(fā)出相關(guān)的指令，設(shè)備根據(jù)指令自動降低油壓實現(xiàn)制動控制。在理論上來說，當環(huán)境溫度為40℃時，盤式可控制制動裝置的制動頻率為10次/小時。盤式可控制制動裝置利用電動機的輸出軸以及輸送機的速度傳感器對運膠帶正常工作時的各項數(shù)據(jù)進行相關(guān)的檢測和控制，之后通過可編程的控制器將這些數(shù)據(jù)具體顯示出來，當監(jiān)測數(shù)據(jù)超過運行過程中的定值，控制器可以自動降低供電電流，從而控制制動系統(tǒng)油壓，進而實現(xiàn)運膠帶機的減速；相反，如果數(shù)據(jù)小于運行定值時，則會通過增大電流來實現(xiàn)運膠帶機的正常運行。[5]

（四）PLC技術(shù)在空氣壓縮機群組微機監(jiān)控系統(tǒng)匯總的應用

在當前礦山的日常生產(chǎn)工作中，空氣壓縮機是其中非常重要的動力設(shè)備，一般情況下，在空氣壓縮機的控制過程中大多使用的是繼電器，認為由于對應的控制要求以及防護水平無法達到繼電器要求的標準，因而在出現(xiàn)故障時會直接導致修復成本的增加。不僅如此，空氣壓縮機自動控制以及微機控制系統(tǒng)在一部分的礦井中也逐漸得到了應用，但是無法適應礦井下的生產(chǎn)環(huán)境，無法保證長期的正常使用，會使得設(shè)備的壽命縮短。空氣壓縮機群組即微機監(jiān)控系統(tǒng)是PLC技術(shù)的最新研究成果，可以將現(xiàn)場信號的采集通過溫度變送器、壓力變送器以及斷水裝置進行動態(tài)實現(xiàn)，中央處理器對于傳輸?shù)娇删幊炭刂破鞯南嚓P(guān)信息進行科學的處理，從而有利于促進壓力保護、監(jiān)控以及集中控制空氣壓縮機群組等功能的實現(xiàn)。

（五）PLC技術(shù)在礦山機電控制中的應用效果

PLC技術(shù)，作為現(xiàn)階段自動化領(lǐng)域最主要的設(shè)備控制技術(shù)，已經(jīng)逐步在礦山機電設(shè)備中得到廣泛應用，PLC技術(shù)的廣泛應用，取得了比較顯著的效果，提升了礦山機電設(shè)備的自動化水平，使得礦山機電控制中的數(shù)據(jù)更加的準確，提升了設(shè)備的穩(wěn)定性。同時，PLC技術(shù)提升了傳統(tǒng)的提升機的效率，改善現(xiàn)階段提升機電流效率，在井下工作中實現(xiàn)了風門的自動啟閉，減少人工操作，提升了工作的效率和安全性。

三、結(jié)語

綜上來看，PLC技術(shù)在礦山機電控制中有著非常重要的作用，已經(jīng)逐漸廣泛應用于礦山生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，發(fā)揮著至關(guān)重要的經(jīng)濟價值和社會效益，不僅可以保證相關(guān)操作的安全性和準確性，節(jié)省一定的成本，同時可以有效提升礦山工作的效率和質(zhì)量。因此，需要我們在礦山機電控制的應用中，強化對PLC技術(shù)的應用，同時對于應用環(huán)節(jié)進行不斷的優(yōu)化升級和完善創(chuàng)新，全面提高設(shè)備在機電控制環(huán)節(jié)的效率，實現(xiàn)最大化的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]王榮華，張燕斌.PLC技術(shù)在礦山機電控制中應用研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2011（6）：246-247.

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[3]王丹丹.PLC技術(shù)在礦山機電控制中的應用研究[J].科技視界，2014（29）：288.

[4]馬洪亮.簡述PLC技術(shù)在礦山機電控制中的應用[J].機械管理開發(fā)，2015（1）：89-91.

[5]杜玉發(fā).PLC技術(shù)在礦山機電控制中應用研究[J].黑龍江科技信息，2013（13）：51.