選礦廠PLC自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究

張立忠

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)選配煤中心紅柳洗煤廠，寧夏 銀川 750001）

為進(jìn)一步提升選礦廠的工作效率，完善選礦廠自動化體系的建設(shè)，相關(guān)單位應(yīng)注重PLC控制體系的應(yīng)用模式，通過合理配置、功能設(shè)定以及抗干擾體系的建立等方式，提升技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用水平，為礦產(chǎn)行業(yè)自動化系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展提供動力。

1 PLC技術(shù)的主體結(jié)構(gòu)及在選礦廠的應(yīng)用實(shí)例

1.1 PLC技術(shù)的主體結(jié)構(gòu)

PLC技術(shù)是指利用可編程存儲器對生產(chǎn)工作、設(shè)備運(yùn)行等環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，由于內(nèi)部存儲器中搭載著相關(guān)的應(yīng)用程序，可以在運(yùn)行操作系統(tǒng)，進(jìn)行定時、技術(shù)、邏輯運(yùn)算以及順序控制等指令的同時，利用模擬、數(shù)字信號傳遞，對各個環(huán)節(jié)進(jìn)行有效控制。該種控制器的主體結(jié)構(gòu)包括電源設(shè)備、信號接收端、輸出及輸入單元、中央處理系統(tǒng)以及內(nèi)部存儲器等。其中信號接收端也可以稱為通信接口，主要用于連接計算機(jī)或其他外接設(shè)備，輸入以及輸出單元用于連接電源以及現(xiàn)場設(shè)備，CPU是PLC控制系統(tǒng)的核心組成。

1.2 PLC控制系統(tǒng)在選礦廠的應(yīng)用實(shí)例

近幾年受市場經(jīng)濟(jì)改革的影響，選礦廠計劃引進(jìn)自動化設(shè)備，由傳統(tǒng)的半自動化模式轉(zhuǎn)變?yōu)槿詣踊Ｊ剑蕴嵘ぷ鞯膶?shí)際效率。為此，在幾年前增設(shè)了壓濾機(jī)等設(shè)備，并在此基礎(chǔ)上，對洗水閉路系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計、改造。當(dāng)前階段，礦產(chǎn)作為基礎(chǔ)能源的實(shí)際需求量不斷上漲，選礦廠控制技術(shù)也逐步改善，傳統(tǒng)的模式已經(jīng)無法滿足實(shí)際的需求。為此，進(jìn)行進(jìn)一步對設(shè)備進(jìn)行改造升級。

然而，由于選礦廠的控制模式較為落后，因此其工作過程中經(jīng)常由于系統(tǒng)控制不及時出現(xiàn)設(shè)備故障、損毀問題，降低了實(shí)際選礦廠控制系統(tǒng)的工作效率。與此同時，由于選礦廠系統(tǒng)中的機(jī)電設(shè)備分布較為分散，各環(huán)節(jié)需要進(jìn)行連接才能保證持續(xù)性，因此在管理控制系統(tǒng)改造中引進(jìn)了PLC控制程序，減少了設(shè)備故障的頻次，對選礦廠操作過程中的安全風(fēng)險進(jìn)行了合理的管控。與此同時，由于該種操作系統(tǒng)使用簡單，交互界面便捷，編程合理，性能較為穩(wěn)定等優(yōu)勢，在相關(guān)礦產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛。

2 PLC控制體系在選礦工作中的具體應(yīng)用

（1）PLC控制體系的合理配置。在進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計與配置的過程中，要結(jié)合選礦廠的實(shí)際情況與技術(shù)要求進(jìn)行，主要的控制系統(tǒng)包括電源、控制臺、CPU、模擬屏等設(shè)備，可以另外配置彩色顯示設(shè)備，對各環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，完善PLC的監(jiān)控系統(tǒng)，保證運(yùn)行有良好的狀態(tài)。

（2）PLC系統(tǒng)不同功能的設(shè)定。為保證控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率，確保設(shè)備管理、控制的實(shí)效性，在進(jìn)行控制系統(tǒng)功能設(shè)定的過程中，需要全面分析選礦廠的需求情況。通過控制功能保證運(yùn)行故障時，不會發(fā)生堵塞現(xiàn)象；通過不同控制功能的設(shè)定，可以更加全面、動態(tài)、實(shí)時的進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)督管理。此外，操作員工還可以通過控制系統(tǒng)向上級設(shè)備發(fā)送相應(yīng)的控制指令，保證設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好。

（3）PLC控制程序的運(yùn)行方式。通常情況下，選礦廠控制中心以及系統(tǒng)之間的管理采用集中調(diào)控的模式，即主要利用一臺控制設(shè)備（計算機(jī)），對整個流程進(jìn)行監(jiān)督、管理。操作技術(shù)人員在控制中心的平臺上，進(jìn)行調(diào)控工作，通過計算機(jī)、顯示屏等對相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)的顯示、分析，對各運(yùn)行環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)管，在提升整體設(shè)備實(shí)際效率的基礎(chǔ)上，針對可能產(chǎn)生的故障風(fēng)險進(jìn)行合理管控。與此相對應(yīng)的，集中模式下的PLC控制系統(tǒng)在應(yīng)用方面也存在著一些不足：首先，通過一臺設(shè)備對整個選礦廠控制系統(tǒng)進(jìn)行操控，不利于風(fēng)險預(yù)防，一旦主設(shè)備出現(xiàn)使用故障，將會使整個系統(tǒng)出現(xiàn)問題，無法保證良好的運(yùn)行狀態(tài)；其次，以計算機(jī)系統(tǒng)為核心的PLC控制體系容易受外部環(huán)境以及內(nèi)在程序的影響，自身的運(yùn)行過程中存在漏洞，因此，為確保系統(tǒng)的操作運(yùn)行效率，必須定期針對各種程序分別開展檢測、維護(hù)工作，在一定程度上提升了運(yùn)營成本。針對該種情況，選礦廠在采用集中控制模式的基礎(chǔ)上，需要對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化、改造，采用集散控制的方式，分散風(fēng)險。具體來講，分散控制主要是利用系統(tǒng)分站、可編程控制器等設(shè)備構(gòu)成局域網(wǎng)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分散處理。通過PLC集中系統(tǒng)的上位設(shè)備，對各分散模塊的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、處理，并將設(shè)備的工作狀態(tài)及時反饋到操作系統(tǒng)中，保證PLC系統(tǒng)控制的實(shí)效性。

（4）PLC系統(tǒng)運(yùn)行過程中抗干擾功能的設(shè)置。①接地抗干擾設(shè)置。為了提高選礦廠PLC控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，對PLC控制系統(tǒng)中的各種電氣設(shè)備進(jìn)行接地設(shè)置，對于PLC主機(jī)必須單獨(dú)進(jìn)行接地設(shè)置，結(jié)合生產(chǎn)廠家的相關(guān)說明要求，合理設(shè)置接地裝置具體參數(shù)，并且將動力系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)連接起來，按照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化接地電阻設(shè)計。②通過吸收、抑制耦合電壓，進(jìn)行抗干擾設(shè)置。對選礦廠PLC控制系統(tǒng)中繼電器輸出進(jìn)行接地，浪涌吸收回路和繼電器相連接，有效降低繼電器的人為誤操作，并且由于PLC控制系統(tǒng)的模擬信號相對較弱，使得選礦廠的分布參數(shù)較大，需要設(shè)置較長的傳輸線路，導(dǎo)致選礦廠的干擾迭加信號越來越大，而有用模擬信號不斷縮減，所以對選礦廠PLC控制系統(tǒng)信號源浮地設(shè)置屏蔽線接收端，做好接地處理。③電源隔離抗干擾設(shè)置。結(jié)合交流電源要求，針對PLC裝置電源，消除工頻干擾，由于單層靜電屏蔽層對于工頻干擾的防護(hù)效果較差，因此應(yīng)采用雙層屏蔽線路來保護(hù)交流電源設(shè)備，在條件允許的情況下，也可以對交流電源設(shè)置三層屏蔽隔離層，能夠有效抑制PLC控制系統(tǒng)的共模干擾信號，從而提高其穩(wěn)定性和可靠性。④通過布線進(jìn)行抗干擾設(shè)置。選礦廠PLC控制系統(tǒng)線路在敷設(shè)過程中，應(yīng)結(jié)合模擬量開關(guān)量和信號線，盡量分開進(jìn)行布線，結(jié)合具體情況，根據(jù)信號電流和電壓大小，適當(dāng)調(diào)節(jié)PLC控制線路之間的間距，分散設(shè)置干擾抑制器。

3 結(jié)語

選礦廠自動化控制系統(tǒng)是復(fù)雜先進(jìn)的高科技系統(tǒng)，其影響著礦產(chǎn)的質(zhì)量與發(fā)展，因而，提升實(shí)際的控制系統(tǒng)，能有效提高選礦廠的工作效率，利用PLC控制系統(tǒng)強(qiáng)化選礦廠控制系統(tǒng)的自動化水平，降低人為失誤發(fā)生的可能性，為選礦廠的可持續(xù)發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。

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