PLC 技術在礦山機電節(jié)能控制方面的應用分析

趙國社

（河南省工業(yè)和信息化高級技工學校， 河南 鄭州 451150）

0 引言

市場經濟體制持續(xù)發(fā)展過程中，多個行業(yè)都已經獲得了明顯的進步和發(fā)展，而這時也增加了對能源的消耗。 所以，我國號召實施節(jié)能減排，調節(jié)經濟框架，強化節(jié)能減排工作的實施。 基于礦山機電節(jié)能控制中PLC 技術的使用來看，PLC 技術屬于借助編程完成工業(yè)生產的控制設備，PLC 技術在礦山機電節(jié)能控制的過程中具有較高的實用性和抗干擾性，為我國煤礦市場發(fā)展奠定了堅實的基礎。

1 PLC 技術概述

1.1 PLC 技術概述

目前我國數控技術發(fā)展較為迅速， 我國在多個工業(yè)生產領域獲得了以PLC 技術為基礎的應用系統(tǒng)。 礦山機電節(jié)能中對于PLC 技術的使用可以將數字編程方式應用進去，進而實現合理控制及運算，促使最終計算目的控制目的的實現，屬于一種新型控制設備。這種控制技術在礦山內部的使用不但可以基于數字指令完成相應的動作，還可以依靠終端輸入程序基輸出程序作業(yè)，使其在礦山機電運行控制的時候獲得一定的獨特性。 我國社會經濟的發(fā)展使礦山實現了飛速發(fā)展， 煤礦市場競爭較為激烈，為了使礦山內部機電設備滿足運行需求，就應該實現控制系統(tǒng)的智能性和數字性， 并使其成為當前工業(yè)自動化的基礎。 作為以計算機為基礎的控制技術，PLC 技術在礦山機電節(jié)能控制中的使用占據了礦山主導地位， 能夠迎合礦山企業(yè)對于機電設備的需要。 礦山企業(yè)近期對于內部自動化要求較高， 而PLC 技術屬于內部最為主要的控制器， 能夠采取模塊化組織結構實現靈活應用， 同時PLC 技術下控制設備較為可靠和穩(wěn)定， 能夠有效防止外界干擾對應用產生影響，可以在線修改，編程語言較為簡便。 礦山企業(yè)中對于PLC 技術的使用可以進一步提升企業(yè)收益，強化多個方面的工作效果。 礦山機電設備中融入PLC 技術不但可以實現復雜的控制任務， 還能夠實現節(jié)能操作。 與基礎繼電器設備存在較大差異，基礎繼電器設備實際操作較為復雜， 只能將多種機械設備相互連接操作過程過于繁雜，降低了工作效率。而PLC 技術的使用邊解決了上述問題，還可以加速節(jié)能工作的推進。

1.2 礦山企業(yè)節(jié)能控制中PLC 技術的特點

礦山企業(yè)原始控制系統(tǒng)主要是以繼電器為基礎，繼電器控制設備可以針對已經完成的電氣設計控制圖采取人工布線，焊接，固定，組裝等操作步驟對礦山機電運行進行控制。在這一控制階段內，不但會導致人力資源遭到浪費，還會產生嚴重的能源消耗問題，影響礦山企業(yè)發(fā)展收益。 而當下利用PLC 技術對原有繼電器控制設備進行更新和改造，與傳統(tǒng)繼電器控制設備對比，優(yōu)勢明顯，主要針對存儲器設備內部進行了調整， 若想對設備功能進行改進，那么就應該結合程序與部分連接線實施修改，創(chuàng)新軟件內容，進而實現多種目標的控制操作。礦山企業(yè)機電設備控制的時候，PLC 技術靈活操作和通用操作較為明顯，同時礦山結構多元化，可以在不同規(guī)模和環(huán)境下實現自動化控制，進而節(jié)約人力資源與其他資源的消耗，獲得良好的效果[1]。

2 基于PLC 技術的礦山帶式膠帶機機電節(jié)能技術

2.1 礦山內部帶式膠帶機工作性質

在帶式膠帶機中輸送帶主要經過滾筒驅動及膠帶機尾部換向構成封閉帶。在帶式膠帶機中，膠帶機上部分和下部分都在托輥上支撐，并對裝置拉緊處理，從而更好的為帶式膠帶機提供拉緊力。 礦山帶式膠帶機在實際工作過程中內部電動機會通過轉矩將滾筒傳送至輸送帶，保證輸送帶能夠持續(xù)轉動。在這一階段，輸送帶處于帶式膠帶機中，不但可作為牽引構件還可以將其作為承載構件，強度符合運行要求。 礦山內部一些物料在實際運輸的過程中需要先將其裝在承載段，之后隨著傳送滾筒卸載，借助專有的裝載裝置還可以在中間卸載。

2.2 膠帶機機電節(jié)能控制系統(tǒng)設計

本次設計主要是借助節(jié)能調節(jié)裝置的設計， 及時接收調節(jié)裝置發(fā)出的信號，測量膠帶機的運輸量。若膠帶機的實際運輸量比膠帶機實際運輸量少， 那么就可以通過給煤機開關控制保證運煤量的合理性， 使膠帶機運輸量達到標準，實現運輸效率最大化。礦山內部現場作業(yè)的時候，周圍環(huán)境較為惡劣，這時就會導致周圍干擾增加，直接對礦山膠帶機運行產生干擾。所以，膠帶機機電節(jié)能控制系統(tǒng)在設計的時候應該保證系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性，只有這樣才能有效作業(yè)。 PLC 控制系統(tǒng)內部主要包括邏輯控制器， 可以借助回收信號實現有效的機械程序控制[2]。礦山內部自動化系統(tǒng)中，由于PLC 技術的價格較為實惠，穩(wěn)定性較高，適應性強，導致PLC 技術在自動化生產行業(yè)獲得了廣泛使用。 隨著近幾年來我國PLC 系統(tǒng)制造的飛速發(fā)展，一些PLC 制造生產廠家開始對新型PLC 設備進行研究，這也使PLC 設備其處理速度，擴展模塊及通訊功能都得到了大幅度提升。

3 礦山機電設備中PLC 技術節(jié)能控制中的應用措施

3.1 空氣壓縮設備的應用

礦山內部空氣壓縮設備的實際工作原理是基于單片機和工業(yè)控制設備為基礎的氣源裝置。 礦山日常生產經營的過程中， 空氣壓縮設備可以基于當自主運動使機械能源轉化為氣體動能，進而為礦山工作的開采奠定基礎。近幾年PLC 技術的廣泛使用和發(fā)展， 對傳統(tǒng)礦山繼電器控制設備產生了一定的威脅， 空氣壓縮設備被PLC 技術所代替，而PLC 技術的應用也進一步減少了問題的發(fā)生，提升了礦山機電設備工作效率。 還將原始礦山控制設備故障頻繁發(fā)生和維修難度大的問題有效解決， 實現了機電設備的節(jié)能應用。 PLC 技術主要是借助溫度感應和壓力變化等方式將一些數據信息傳送至控制設備中， 更好的對壓縮機工作進行操控[3]。 日常礦山工作中，PLC 技術的應用能夠將礦山發(fā)展動力不足的地方進行彌補， 從而推動礦山企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3.2 傳統(tǒng)提升機中的使用

隨著礦山不斷運行和發(fā)展， 在礦山內部還存在一些傳統(tǒng)提升機設備， 相關人員在對其進行控制的時候需要依靠繼電器設備實現，在實際運行中還存在一定的問題。PLC 技術在礦山提升機設備中的應用主要是通過將傳統(tǒng)供電器改進成以數控技術為基礎的大功率晶閘管變流器，促使傳統(tǒng)提升機設備節(jié)能效果的實現。PLC 技術在實際操作的時候，需要注意其中容易出現問題的區(qū)域，傳統(tǒng)提升機設備內部構造和工作原理不需要改進， 應重點關注其控制操作方式。 在改變提升機設備操作控制方式的時候，PLC 技術應該對基礎電路進行更新，還可以通過開關轉換設備的設置實現， 這時原有控制系統(tǒng)便可以為新系統(tǒng)提供輔助，起到后備資源的作用。 另外，傳統(tǒng)提升機設備的操作和當控制對于礦山運行發(fā)展有著較為重要的意義，雖然PLC 技術的應用可以對控制過程進行改進，但是PLC 技術屬于新型技術，工作人員應充分掌握PLC 技術的操作方式，這也無形中提升了對工作人員的要求。因此礦山工作人員需要在了解PLC 技術操作原理的基礎上對PLC 控制設備加以利用。 礦山內部提升機內部較為主要的技術特點就是基于PLC 技術的變頻控制， 這一技術能夠為提升機的作業(yè)質量起到有效保證，PLC 技術下變頻控制還利用了電-液聯合控制及制動器，使用徑向齒塊式調繩離合器。礦山企業(yè)在更新提升機的時候，應始終遵循操作標準和規(guī)范，使提升機的優(yōu)化步驟更加科學合理。提升機內部主要分為保護系統(tǒng)，動力系統(tǒng)，指示系統(tǒng)，制動控制系統(tǒng)。 在提升機內部制動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)屬于最為重要的環(huán)節(jié)，制動系統(tǒng)直接影響著制動器和液壓站，而控制系統(tǒng)直接影響著電氣控制設備及操作臺[4]。 另外，提升機保護與指示系統(tǒng)具有編碼器和指示器， 提升機內部PLC 技術主要應用在動力控柜中。 對于利用雙PLC 系統(tǒng)的提升機，不但可以實現半自動運行，還可以通過高速計算模塊實時接收軸編碼器發(fā)射的信號， 對礦車的位置進行確定，為礦山內部生產運行做出保護。

3.3 井下風門，機電節(jié)能控制中的使用

作為礦山日常生產作業(yè)中具有較大風險的部分，常規(guī)情況下主要是由工作人員操作實現， 會耗費較多人力資源。 作為智能控制技術PLC 技術可以對傳統(tǒng)井下風門進行調節(jié)，在優(yōu)化風門控制中也起到了一定的作用。 PLC技術可以通過編制程序促使井下風門自主操控， 其次日常應用過程中會因為井下風門雙側均具有不同程度上的壓力差， 這也導致在后續(xù)實際操作的時候應該結合風門實際情況進行設計， 在掌握風門壓力和實際面積的基礎上設計可以得到更好的效果。 為了保證井下風門自動開合過程中的安全性，PLC 技術實際應用中還需要結合井下作業(yè)情況開展有效的平衡布置， 隨后將相關數據融入到編程中， 為PLC 控制器更好的實現井下風門開合工作起到輔助作用。

PLC 技術在礦山機電節(jié)能中的應用效果較好， 基于PLC 技術的傳感器設備不僅能夠促使控制工作有效實現，還能夠實時監(jiān)控控制設備的運行狀態(tài)。機電節(jié)能主要是利用收集來的傳感器信號， 將其充分分析后借助CPU將信號在顯示設備中顯示出來， 使礦山內部工作人員了解PLC 控制系統(tǒng)的情況， 從而能夠及時發(fā)現設備控制中存在的問題并采取合理的解決措施進行解決[5]。由此可見在礦山內部日常作業(yè)過程中， 礦山機電節(jié)能控制借助PLC 技術實現了徹底改進， 推動礦山生產作業(yè)的安全性和可靠性。

3.4 在膠帶機中的使用

礦山內部在日常生產作業(yè)過程中， 膠帶機作為運輸設備主要是進行礦石運輸，對于膠帶機來說，需要膠帶機具有較大的運輸量，進而提升運輸效率。對于一些較長的運輸距離可以通過連續(xù)運輸實現合理材料運送， 基于PLC 技術不但可以對原始膠帶機進行改造和提升， 還可以促使膠帶機集中化和自動化的實現。 當前礦山在實際開采的過程中如果開采效果較好， 那么就需要膠帶機進行合理改造，使其與礦山日常生產相結合。 例如，在S 礦山中膠帶機由于長時間持續(xù)工作導致膠帶機無法自主運行， 需要依靠人工控制輔助液壓設備進行操作才能實現有效運輸， 在膠帶機內部出現了線圈老化和繼電器接觸點氧化等情況。針對膠帶機出現的這些現象，礦山企業(yè)需要采取合理的方式對繼電器觸點問題進行解決， 并重新設計相應的機電控制系統(tǒng)。 當下借助PLC 技術與模數轉換模塊的應用， 解決了盤閘控制切換和液壓拉緊控制系統(tǒng)， 保證膠帶機自動化水平能夠充分滿足礦山內部生產水準。在實際改造的過程中，需要相關人員結合實際需求設計膠帶機自動起車程序， 針對保護裝置和PLC 輸出控制系統(tǒng)進行更新， 將外圍控制與保護裝置按照標準順序連接。在進行煙霧傳感器連接的時候，相關人員可以將煙霧傳感器與外圍控制直接連接，為裝置提供有效保護。 同時，還可以直接將一些堆煤與撕裂信號在控制器內編程[6]。速度傳感器接入的時候， 需要基于內部計數器計數輸入開關量，之后可以對一些輸入值和設定值進行對比。針對膠帶機的液壓拉緊操作，假如膠帶機始終處于停機狀態(tài)，那么可以由工作人員對其手動張緊， 假如膠帶機處于正常狀態(tài)，那么就可以進行自動張緊。盤閘電機在切換的時候，應該將PLC 技術存在的優(yōu)勢特征充分發(fā)揮出來，結合控制程序為盤閘機的靈活切換和進行奠定基礎。 經過實踐應用可以得知， 礦山內部膠帶機改造一段時間后其故障發(fā)生率得到了顯著降低， 同時膠帶機傳輸率也得到了一定程度上的提升。

4 結束語

綜上所述， 社會經濟發(fā)展的加速推動了自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展， 礦山原有的繼電器控制系統(tǒng)已經被PLC 技術所取代，為礦山企業(yè)的有序開采提供支撐。在礦山機電設備開采工作進行的時候，PLC 技術還可以為機電節(jié)能控制系統(tǒng)的安全性做出保證， 降低礦山內部工作人員的工作壓力，為礦山企業(yè)可持續(xù)發(fā)展起到推動作用，迎合節(jié)能減排的號召。