基于PLC技術的礦山機電控制系統設計及實踐

黨仕梅

（武威職業學院，甘肅 武威 733000）

隨著我國經濟的不斷發展，對礦產資源的需求越來越大。但是在礦山開采的過程中，傳統的機電控制系統效率比較低，無法滿足逐漸增長的需求[1]。PLC技術是控制系統中比較重要的技術形式，其主要是以數字運算系統為主，具有極高的自動化與邏輯性，與傳統的技術相比，PLC技術具有更高的靈敏度和可靠性。因此，本文對PLC技術對礦山的機電控制系統進行設計與研究闡述一些觀點。

1 機電控制系統硬件設計

（1） 控制器設計。控制器主要是由主控芯片、電磁閥、傳感器和電動泵共同組成。主控芯片是控制器的核心組成部件，對其進行選擇時，要根據主控芯片的主頻、接口資源、工業性、通訊、封裝尺寸、功耗等因素進行選擇。主控芯片的選擇是控制器設計是否成功的關鍵因素，一個好的控制芯片選型方案可以選擇出適合的控制芯片，使控制器的性能達到最好的狀態，還可以節省硬件、軟件的設計時間，同時可以節省成本[2]。在控制器中，主控芯片的功能是控制兩個電磁閥的通斷和一個電動泵的調速，因此，控制芯片必須具有極高的控制能力。控制器的設計目標是其可以進行自動換擋，要想完成自動換擋需要轉速信號作為標志，所以，主控芯片必須具有精確、高效處理信號的能力，使控制器可以對信號進行迅速的響應。因此，本文在上述條件的篩選下，選擇MC125XS123主控芯片來進行控制器的設計。

電動泵的驅動電路主要是由MOS和高速光耦共同組成，采用PWM方式進行驅動，PWM驅動可以對電動泵進行調速；高速光耦主要是將控制器MCU的信號與電動泵驅動電路之間進行隔離，光耦可以控制外部控制部件的通斷，主要是通過控制器發出的信號對電動泵進行控制，通過對PWM進行調整來控制電動泵的轉速。

（2）電源設計。電源主要的功能是為控制器和外部控制部件提供電力，控制器主要是在弱電狀態下工作，其工作的電壓比較低，而外部控制部件是在強電狀態下工作，因此，外部控制部件會對控制器產生影響。為了減少此種干擾，應該將外部控制部件電源和控制器供電電源進行隔離。

2 機電控制系統軟件設計

機電控制系統的軟件主要分為通訊模塊、傳感器處理模塊、數據轉換模塊、ECT計算模塊和控制模塊。

為了實現硬件設備的連接，設計了CAN通訊模塊。該模塊主要的功能是對控制器參數進行及時的修改與檢測，還可以實現控制器與總控制器之間的通訊，實現控制器對總控制器發出命令的接收。該模塊是機電控制系統實現的主要連接模塊，對其起著至關重要的作用。

傳感器處理模塊主要以PLC技術為核心，對傳感器傳輸的信號進行相應的處理，主要依據下述公式進行處理：

其中，M表示的是處理好的信號；κ表示的是權重；a表示的是原始信號的數值；γ表示的是標準數值。

3 機電控制系統的實現

通過硬件與軟件的設計，實現了機電控制系統的運行。機電控制系統的主要控制流程為：首先傳感器處理模塊接收來自控制器中的傳感器輸出的信號，將接收到的信號采用數據轉換模塊轉換成可識別的信號，將其傳輸給計算模塊進行相應的計算轉速，然后將得到的計算結果傳輸給控制模塊，控制模塊會依據轉速的大小，對機電系統進行相應的控制。

4 實驗結果與分析

為了保證本文設計的礦山機電控制系統的有效性，設計實驗對其進行驗證。在實驗的過程中，主要采用傳統機電控制系統與本文設計系統進行對比分析。由于采用的兩種系統不同，因此，本文主要引入第三方軟件對實驗的結果進行記錄與比較，觀察實驗結果。

（1） 數據準備。為了保證實驗過程以及結果的準確性，需要對實驗參數進行相應的設置。在實驗的過程中，由于采用的兩種機電控制系統不同，導致其對機電的控制方法也是有區別的，若是想要最大程度的保證實驗的準確性，得到較為精確、可靠的結果，就要對實驗過程中的外部環境參數進行相應的設置，使其保持一致。本文實驗數據設置結果如表1所示。

表1 實驗數據設置結果

（2）對比實驗結果分析。本文設計的礦山機電控制系統的有效性主要從控制管理的效率進行驗證。本文采用第三方軟件對實驗的數據進行記錄與計算，得到的相應結果如圖1所示。

圖1 實驗對比結果

如圖1所示，本文設計的機電控制系統，其控制管理的效率高出傳統控制系統30%，說明本文設計的礦山機電控制系統具備極高的有效性。

5 結語

本文主要設計了礦山機電控制系統，實現了對礦山機電設備的控制，并且其控制管理的效率遠高于傳統控制系統，表明設計的機電控制系統具有極高的有效性。希望本文對以后的研究有所幫助。