PLC可編程邏輯控制器在礦山機(jī)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

摘 要：PLC可編程邏輯控制器技術(shù)因其方便性與可靠性等特點(diǎn)，在礦山機(jī)電控制中得到了有效運(yùn)用，極大的提升了礦山開(kāi)采的效率。本文通過(guò)對(duì)PLC可編程邏輯控制器的工作原理進(jìn)行分析，對(duì)PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的作用進(jìn)行剖析

關(guān)鍵詞：可編程邏輯控制器；礦山機(jī)電控制系統(tǒng)；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.142

1 PLC可編程邏輯控制器技術(shù)簡(jiǎn)述

PLC可編程邏輯控制器是一種嵌入式微型計(jì)算機(jī)普遍應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)控制中，它可以輕松替代老舊的繼電器控制系統(tǒng)。相比傳統(tǒng)的繼電器，PLC可編程邏輯控制器技術(shù)可靠性和穩(wěn)定性更好，應(yīng)用空間更廣。PLC技術(shù)操作簡(jiǎn)單，以梯形圖為主要編程模式，日常的管理和都維護(hù)比較簡(jiǎn)單，很好的滿足我國(guó)工業(yè)化生產(chǎn)普遍技術(shù)要求。PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)還在于易拆卸、體積小，靈活的適應(yīng)于各種場(chǎng)地。通過(guò)可編程邏輯控制器和輸出設(shè)備的連接，可以非常方便的控制機(jī)電設(shè)備。PLC技術(shù)應(yīng)用即節(jié)約了能源，還極大的提升了礦山機(jī)電的使用效率

PLC的工作原理：PLC 由輸入與輸出接口，電源，編程器，擴(kuò)展接口，存儲(chǔ)器，設(shè)備接口以及中央處理器等組成，PLC 之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，主要是依靠電源、地址、數(shù)據(jù)的三中總線進(jìn)行連接，根據(jù)需要控制相應(yīng)的設(shè)備，并對(duì)其操作執(zhí)行。 PLC 技術(shù)的應(yīng)用一般是通過(guò)它優(yōu)越的性能來(lái)完成，并且有它自己較為獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，它的組合非常靈活，功能也很完善，實(shí)用性較強(qiáng)。 目前的 PLC 技術(shù)的功能都非常的強(qiáng)大，各個(gè)模塊與單元之間可以隨意結(jié)合，能夠滿足很多系統(tǒng)提出的要求，由此也可以看出，，它非常適合應(yīng)用于工業(yè)的控制需求[1]。

可編程邏輯控制器的工作程序有下面幾個(gè)流程：（1）運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)。在設(shè)備運(yùn)行中，PLC通過(guò)對(duì)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行掃描，將運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)完整的整理檢查后，將狀態(tài)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到相應(yīng)的內(nèi)存中。在具體操作時(shí)，要嚴(yán)格保證礦山機(jī)電控制系統(tǒng)內(nèi)部各連接點(diǎn)開(kāi)關(guān)狀態(tài)安全系數(shù)。總而言之，PLC系統(tǒng)首先要建立在運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)的基礎(chǔ)上，通過(guò)可靠的程序運(yùn)行從而有效的提高控制系統(tǒng)的效率和可靠性。（2）程序運(yùn)行進(jìn)程。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集完成后，狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)處理后，完整的輸入到處理器中進(jìn)行判斷計(jì)算，運(yùn)算出的輸出數(shù)據(jù)保存到相應(yīng)的處理器單元。最后，將機(jī)電控制系統(tǒng)中的所有狀態(tài)數(shù)據(jù)都輸出在PLC的輸出端，再通過(guò)電流輸出信號(hào)對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行控制。

2 PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 礦井提升機(jī)PLC技術(shù)改造

目前對(duì)礦山機(jī)械行之有效的改造方式就是采用PLC技術(shù)升級(jí)。通過(guò)PLC系統(tǒng)輸出連接一個(gè)大功率的控制器和一個(gè)大功率的晶閘管來(lái)實(shí)現(xiàn)改造提升機(jī)的電流，提高提升機(jī)的可靠性和運(yùn)行效率。在改造實(shí)踐中，在提升機(jī)應(yīng)用PCL技術(shù)進(jìn)行改造時(shí)，機(jī)電系統(tǒng)中的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)及直流電機(jī)部分相對(duì)而言，完全可以保留下來(lái)的不做改動(dòng)。從機(jī)電控制系統(tǒng)整體來(lái)分析，將機(jī)電設(shè)備中原有繼電器采用編程控制器與大功率的交流器來(lái)改造是當(dāng)前最為可行改造方法。需要明確和注意的問(wèn)題是，在升級(jí)改造過(guò)程中，一般我們采取的辦法是保留舊有操作臺(tái)。一方面需要將舊有操作臺(tái)搬離，為新操作臺(tái)的安裝騰出空間創(chuàng)造有利條件。另一方面在使用新操作臺(tái)控制系統(tǒng)時(shí)，新舊兩套控制系統(tǒng)可以共存互為備份，主要目的就是在極特殊情況下作為備用，進(jìn)一步提高系統(tǒng)可靠性。工程技術(shù)人員在改造礦山老式提升機(jī)時(shí)，首先要設(shè)計(jì)周密的升級(jí)方案，其次專家論證給出更合理的改進(jìn)意見(jiàn)，然后選派是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格訓(xùn)練的工程技術(shù)人員進(jìn)行安裝調(diào)試，通過(guò)一系列的措施和保障機(jī)制為改造質(zhì)量提升奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。礦井提升機(jī)PLC技術(shù)改造，調(diào)試環(huán)節(jié)是最重要也是最繁瑣的步驟，在調(diào)試中，必須重點(diǎn)關(guān)注各個(gè)機(jī)械連接部件的潤(rùn)滑程度以及制動(dòng)系統(tǒng)的行程狀態(tài)，并嚴(yán)格記錄。將機(jī)械開(kāi)關(guān)位置數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)電控檢測(cè)，同樣嚴(yán)格記錄狀態(tài)數(shù)據(jù)，改造前，必須把機(jī)械故障排除完全，以免在改造后機(jī)械在運(yùn)行過(guò)程中任然出現(xiàn)運(yùn)行故障問(wèn)題。最后我們還要必須注意，在礦井提升機(jī)PLC技術(shù)改造的過(guò)程中，嚴(yán)格新舊系統(tǒng)的聯(lián)合控制，原因是新舊系統(tǒng)的聯(lián)合控制不僅能高效實(shí)現(xiàn)裝卸、卸載以及提升信號(hào)的控制，因此，還能降低新舊系統(tǒng)調(diào)試的難度。

2.2 利用PLC技術(shù)改造礦井絞車控制系統(tǒng)

當(dāng)PLC控制系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，在有效的利用PLC技術(shù)時(shí)，必須先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。在電機(jī)速度的測(cè)算方面，為了減少機(jī)械的運(yùn)行沖擊提高電機(jī)的運(yùn)行頻率，使用功率單元來(lái)進(jìn)行再生能源處理是必不可少的環(huán)節(jié)。PLC控制系統(tǒng)所記錄的過(guò)程信息可以存儲(chǔ)在系統(tǒng)內(nèi)部的存儲(chǔ)器里面，為了確保PLC控制系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效性，刷新時(shí)間周期一般設(shè)置為1秒鐘，利用處理器將開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，然后將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行運(yùn)算，就可以得到絞車運(yùn)轉(zhuǎn)的速度。另一方面要對(duì)絞車的運(yùn)行方向進(jìn)行控制。當(dāng)按下絞車啟動(dòng)按鈕后，絞車始終保持在一個(gè)水平的運(yùn)行狀態(tài)，使用兩個(gè)顯示器對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行有效的記錄，如果啟以后的5分鐘以內(nèi)狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)生變化，只需要對(duì)另外一個(gè)計(jì)數(shù)器進(jìn)行控制就可以了，上升的接觸器就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的吸引力牽引絞車運(yùn)行，絞車就實(shí)現(xiàn)上升。每5秒就是一個(gè)絞車運(yùn)行循環(huán)期，每一個(gè)接觸器在工作周期以內(nèi)會(huì)在上升和下降的過(guò)程中回到起始狀態(tài)。絞車處于超速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出警告。在對(duì)絞車運(yùn)轉(zhuǎn)速度控制過(guò)程中，如果速度超出一定的額度，PLC控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出相應(yīng)指令，指令通過(guò)顯示器進(jìn)行顯示，司機(jī)就可以看到相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

2.3 PLC技術(shù)實(shí)施中需要注意的問(wèn)題

PLC控制單元對(duì)溫度要求較高，必須要保持在0℃到50℃核定的溫度值范圍內(nèi)工作。當(dāng)PLC控制系統(tǒng)環(huán)境溫度過(guò)高時(shí)，PLC系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)故障，嚴(yán)重威脅到PLC系統(tǒng)的可靠性和使用壽命；如果溫度太低，PLC系統(tǒng)的電路飄零現(xiàn)象嚴(yán)重，也會(huì)系統(tǒng)運(yùn)行變得極為緩慢，影響設(shè)備安全性能。當(dāng)溫度低于0℃時(shí)，PLC系統(tǒng)電路飄零現(xiàn)象將會(huì)更加嚴(yán)重，系統(tǒng)可能出現(xiàn)崩潰。因此，在日常工作中我們將PLC控制系統(tǒng)安置在適宜的溫度之中才會(huì)將PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)得到最大化的發(fā)揮。如果溫度超過(guò)50℃，PLC控制單元就必須要采取降溫和通風(fēng)處理

3 結(jié)語(yǔ)

隨著煤礦自動(dòng)化水平越來(lái)越高，PLC可編程邏輯控制器技術(shù)在自動(dòng)化的控制領(lǐng)域占據(jù)了不可或缺的地位，在礦山機(jī)電設(shè)備控制中得到了極其廣泛的應(yīng)用。從煤炭事業(yè)的發(fā)展情況來(lái)看，以梯形圖為PLC編程主要模式操作簡(jiǎn)單，自身的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，工程技術(shù)人員容易掌握，同時(shí)日常設(shè)備維護(hù)和管理也較為簡(jiǎn)便，極大滿足了我國(guó)目前工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)要求。總而言之，研究PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用意義重大前景廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1]李志強(qiáng)自動(dòng)化技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用[J].能源與節(jié)能，2014（01）：146-147，154.

[2]升利.解析礦山機(jī)電控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用[J].信息通信，2013（01）：91-92.

作者簡(jiǎn)介：郭海身（1985-），男，本科，助理工程師，研究方向：礦山機(jī)電及其自動(dòng)化技術(shù)。