PLC技術在礦山機電控制中應用研究

馮文君

摘 要：在現代的自動化控制領域中，隨著科學技術的進步，各種自動化技術和理論都得到了長足的發展，同時還涌現出了更多更加先進的自動化控制技術，而隨著這些技術和理論在自動化控制領域中的發展應用，使得自動化控制水平得到了大幅度提升。PLC技術是當前自動化控制領域中一種重要的控制技術。隨著PLC技術在礦山機電控制中的應用，使得礦山機電自動化控制水平得到進一步提升。而為了使PLC技術水平得到進一步提升，加大對PLC技術在礦山機電控制中應用的分析研究力度就顯得尤為重要。該文通過對PLC技術的粗淺分析并結合個人實踐工作經驗，對PLC技術在礦山機電控制中的應用進行粗淺探討。

關鍵詞：PLC技術 礦山 機電控制 應用

中圖分類號：TD984 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（c）-0114-02

隨著當前礦業的發展，人們對礦山機電設備也提出了更高的要求。在當前的礦產開發過程中，通常會應用到PLC技術，而隨著PLC技術在礦山機電控制中的應用，極大地提高了礦山機電的自動化水平，從而大幅度提高了礦產資源的開發水平，然而就PLC技術在礦山機電控制中應用的實際情況而言，為了進一步提高PLC技術的水平，還必須加大對其的分析研究力度。文章從機電存在的缺點出發，對PLC技術進行了粗淺的分析，然后對PLC技術在礦山機電控制中的應用進行了粗淺探討。希望能夠起到拋磚引玉的效果，使同行相互探討、共同提高。

1 PLC簡介

1.1 PLC的定義

PLC的定義有許多種。國際電工委員會（IEC）對PLC的定義是：可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關設備，都應按易于與工業控制系統形成一個整體、易于擴充其功能的原則設計。

PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代的。

1.2 PLC的構成

從結構上，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規則組合配置。

1.3 PLC故障處理

如果PLC停止在某些輸出被激勵的地方，一般是處于中間狀態，則查找引起下一步操作發生的信號（輸入、定時器、線川、鼓輪控制器等）。編程器會顯示那個信號的ON/OFF狀態。如果輸入信號，將編程器顯示的狀態與輸入模塊的LED指示做比較，結果不一致，則更換輸入模塊。若發現在擴展框架上有多個模塊要更換，那么，在您更換模塊之前，應先檢查I/O擴展電纜和它的連接情況。如果輸入狀態與輸入模塊的LED指示指示一致，就要比較一下發光二極管與輸入裝置（按鈕、限位開關等）的狀態。若二者不同，測量一下輸入模塊，如發現有問題，需要更換I/O裝置，現場接線或電源；否則，要更換輸入模塊。

2 PLC技術在礦山機電控制中的應用例舉

2.1 采用PLC改造礦山老舊提升機

在保留提升機機械部分和直流主電機的基礎上，采用大功率晶閘管變流器和可編程控制器來改造老舊提升機的原繼電器控制，是目前對礦山機械改造的一條可行之路。

實施步驟如下：

（1）整體搬移原有操作臺為新操作臺安裝創造條件提升機改造期間臨時搬移到一邊的原操作臺操作，仍以老系統運行。

（2）在電樞回路上安裝新舊系統轉換刀閘以便于新老系統轉換。提升機制動系統潤滑油泵控制采取多路航空插頭進行新老系統切換，老系統可在新系統調試期間與之并存，互為備用。以后有必要的話可永久保留。

（3）在安裝中嚴格控制質量指定將來參與維護的技術熟練人員進行安裝，通過全程參與為調試完成后轉入正常運行和維護創造條件。

（4）為縮短新系統調試時間，對井筒位置、開關、行程、各個機械潤滑制動系統的狀態等進行電控監測，在傳感器安裝完后進行在線送電測試，校準每個測量參數，保證與提升系統實際相對應。老系統提升時逐步在計算機中檢驗每一部分持續的運行過程，保證提升系統能一次性無誤地實現切換。

（5）完成裝卸載系統在線調試后利用老系統提升，但提升機裝卸載站由新系統中可編程控制器系統控制。采用新老系統混合控制的方式，使裝卸載及提升信號系統控制能夠一次性投入成功，減少了新系統全面調試工作量。

（6）在傳動回路中，電流閉環和速度、位置閉環是最關鍵的部分，其正確與否直接關系和影響到閉環系統的穩定性。利用每天兩個小時的日檢修時間對這些環節進行編碼器輸出試驗和電樞回路電流環控制的動態試驗，確定系統的動態響應各參數，為全系統空載和重載測試運行創造條件。

（7）利用全礦井機電設備停產兩天的檢修時間直接一次性進行全系統空載試運行，經過數次提速后達到設計運行速度。系統運行平穩和準確后再進行裝煤重載運行試驗，最后實現全載全自動方式的提升。

2.2 KZP型盤式可控制動裝置在下運膠帶機中的應用

系列盤式可控制動裝置是機電液一體化設備，由KZP制動裝置、液壓站以及配套電控系統組成。盤式可控制動裝置的制動力矩是由閘瓦與制動盤摩擦而產生的，調節閘瓦對制動盤的正壓力即可改變制動力，而制動器的正壓力又與液壓系統的控制油壓成比例。機械設備正常工作時油壓達到最大值，此時正壓力為0，閘瓦與制動盤之間留有1～1.5 mm間隙，即制動閘處于松閘狀態。機械設備需要制動時，電液控制系統就會根據工況發出控制的指令，使制動裝置按照預定的程序自動減小油壓以達到制動的要求。盤式可控制動裝置在環境溫度為40 ℃時每小時制動10次，盤面與電控裝置相的最高溫度遠小于150 ℃而且無火花產生互配合，可以使大型機械設備的停車減速度保持在0.05～0.3 ms在系統突然斷電時仍能確保大型機械設備尤其是（帶式輸送機）平穩地減速停車。其液壓控制系統采用雙回路結構，兩個回路完全對稱，可以互為備用。一般依靠蓄能器工作的制動閘就可以實現對下運帶式膠帶輸送機的軟制動。

KZP系列盤式可控制動裝置的主要特點體現在“可控”上。通過主驅動電動機的輸出軸以及膠帶輸送機上的速度傳感器來讀取電動機轉速及膠帶速度時會出現“飛車”的現象，這個時候就要由可編程控制器監測速度傳感器的數據。當得到的速度大于正常運行設定值時，由可編程控制器減小制動閘電液比例閥的供電電流，從而減小制動系統的油壓，制動系統施閘使得制動閘瓦貼近制動閘盤為膠帶減速。當膠帶速度降至正常值以下時，可編程控制器再按照預先編制的程序增大制動閘電液比例閥的電流，使得閘瓦打開，實現了制動閘的動態可控運行，保障了膠帶輸送機的正常運轉。

3 結語

通過對PLC技術在礦山機電控制中應用的分析研究，相信讀者對PLC技術的認識也有了一定的認識。PLC技術的應用，不僅進一步提高了礦山機電的自動化控制水平，同時也極大地促進了礦山經濟的發展，提高了現代化安全生產管理水平。所以，加強對PLC技術在礦山機電控制中的研究具有十分重要的現實意義，值得廣大煤礦機電工作人員進行深入的研究與探討。endprint