PLC技術在礦井自動化監控系統中的應用研究

摘 要：在我國社會現代化發展水平不斷提高以及科技化進程不斷深入的環境下，自動化技術的有效運用不僅為各行各業生產發展提供了積極的幫助，而且還能在人力、物力、財力方面，為企業節省大量的成本投入，使企業獲得更多的經濟效益，從而為自身發展提供經濟支持。PLC技術是現代化社會發展過程中出現的一種新型技術，具有維護方便、安裝簡便、適應性強、使用便利、可靠性強、抗干擾能力強、編程簡單等眾多優勢，并且由于投資成本較低，深受專業人士的青睞。本文針對PLC技術在礦井自動化監控系統中的有效應用途徑展開詳細分析，進一步促進采礦行業的全面發展。

關鍵詞：PLC技術;礦井;自動化;監控系統

PLC技術作為現代化工業生產控制系統的核心部分，是由多個元素組成的、對工業生產進行控制的計算機，主要包括：功能模塊、輸入接口、輸出接口、儲存器、中央處理單元、電源。PLC系統中的CPU在實際運行中，以一定的掃描速度對輸出刷新、用戶程序執行、輸出采樣進行重復操作，從而有效實現對相關設備計數、計時、順序的邏輯控制目標。目前PLC技術在我國煤礦、印刷、化工、冶金等領域廣泛應用，其可編程序控制器主要以以下三個方面為依據進行分類，可編程序控制器具有的控制規模，在使用過程中可編程序控制器具有的性能，可編程序控制器具有的結構特點。PLC技術無論在控制規模方面，還是性能、結構方面，都能夠對一些具有較為特殊的結構進行有效操作，并且為檢修和調試工作提供方便，對于井下采礦作業而言，是一種具有較高有效性和安全性的技術方式。

1 系統總體設計

在礦井自動化監控系統設計過程中，運用PLC技術是主要涉及以下幾個方面：工業網站、傳感器、井下監控分站、地面監控、主機。通過對傳感器的有效利用，能夠將設備的流速、溫度、流量、壓強以及井下實際環境進行信號交換，再由井下監控分站接收這些經過交換的信號，將這些數據輸入到監控分站進行專業的采集整理，之后由以太網傳輸到地面控制主機中。此時地面主機可以通過對相關數據、圖片等眾多形式，將井下實際情況真實反映出來，從而形成一個具有較高規范性和完整性的循環網。

2 系統硬件設計

2.1 監控分站的應用

作為以模擬量輸入模塊、以太網通信模塊、電源模塊、模擬量、數字量的有效應用為主要技術體現的現代化應用技術，PLC技術對礦井施工過程中所使用的硬件設備具有較高的要求。在實際運用PLC的過程，需要保證硬件設備形成一個具有較高閉合性的控制系統，因此在礦井自動化監控系統過程中，需要對數字量和模擬量這兩個型號之間的關系進行妥善運用，從而實現PLC遠程監控系統對相關設備進行自動控制的目的，如圖一、表一、表二所示。這是由于井下作業具有的功能靈活、易操作、標準化、快速傳輸、體積合理、面積合理等眾多需求，能夠在PLC相關配置下得到有效滿足，對采集信號的處理需求也能夠在整個硬件應用過程中得到有效滿足。與此同時，PLC技術具有的運算能力主要體現在對硬件的反復操作方面，能夠對具體情況進行全面分析和處理。在對整個硬件的應用進行處理時，能夠實現將采集到的信號進行相對的處理這一目的。另外，在PLC技術的運算能力上的反應，主要是針對在硬件上的反復操作，并且實現整體的分析處理。

2.2 數據傳輸

合理選擇并使用操作屏，是PLC技術數據傳輸功能在硬件方面的具體體現，通過對控制屏面板通信接口的連接，使后續自動化控制操作能夠有效實現。由于工業以太網已經能夠將周期性的自動化傳輸功能妥善運用的礦井作業中，因此PLC技術在礦井施工領域得到廣泛應用[1]。

3 系統軟件設計

作為礦井自動化監控系統中最為復雜和重要的一項應用，PLC軟件技術是否具有較高的應用水平，直接決定了自動化監控系統是否具有較高的性能。PLC技術在礦井自動化監控軟件系統中的主要應用體現在地上軟件與井下軟件之間的協調性方面，是地上軟件與地下軟件能夠在主程序中有效實現循環的掃面方式，使主程序與子程序之間的鏈接在突出的時間段內有效完成。將PLC技術運用到礦井自動化監控系統中，能夠使整個軟件系統在進行初始化的過程中，自動完存數復位、服務通訊、自我診斷等對于一個軟件系統而言具有重要意義的操作，這也是能夠體現PLC技術具有較高先進性的方面。與此同時，應該對整個軟件系統中輸入分站的模擬量進行控制，保證模擬量在4mA-20mA之間。在此基礎上，保證能夠完成CPU內部0-27946之間的數字量的處理要求，這一軟件的公式為：R=H·M/27648（其中R為工程值，H為傳感器量程）[2]。

4 應用干擾問題的排除

對于PLC技術而言，在井下自動化監控系統中的有效應用還體現在能夠將存在的干擾問題利用自身具有的抑制作用進行逐一排除，在對干擾問題進行排除的過程中，需要對應的技術進行體現。在對電源進行設計的過程中，對電網具有的干擾給予重點考慮，采取多元化的措施對電網干擾進行抑制。具體做法是在電源輸入的過程中，結合實際情況將濾波器合理安置其中。與此同時，由于PLC技術主要來源于自動雷達系統的功能檢測，能夠自動規避周圍一定范圍內的干擾源，因此能夠使系統有效實現對自身進行妥善保護的目標。除此之外，當地下輸出將數據傳遞到地面輸出的過程中，PLC技術具有接收和屏蔽系統模擬信號的特點，能夠對相關干擾源起到良好的抑制效果，并且這一模擬系統能夠使上下數據有效整合的目標順利實現[3]。

5 結束語

通過上文針對PLC技術在礦井自動化監控系統中的有效應用途徑，展開的詳細分析和系統性研究，我們能夠更加明確的了解，將PLC技術運用的礦井自動化監控系統中，能夠使相關工作的可靠性和有效性得到提升，能夠將礦井中的實際環境真實反映出來，從而輔助相關工作人員對存在的不良因素進行整改，及時采取對應的措施，降低不良因素造成的危。不僅能夠在一定程度上使采礦行業的生產效率得到提升，而且還能最大程度降低施工作業中存在的安全隱患，為施工人員的生命安全以及企業成本效益的提升提供幫助。因此相關人士必須對PLC技術給予足夠重視，不斷深入研究和創新，提高PLC技術能力的同時，進一步促進我國煤礦行業的穩步發展。

參考文獻：

[1]顧升利.解析礦山機電控制中PLC技術的有效應用途徑[J].信息通信，2018（01）：54+32.

[2]高世鷹，趙亞軍.PLC控制技術在礦山電氣自動化控制中的應用[J].無線互聯科技，2018（12）：136-138.

[3]崔銀平，蘇繼，張慶.試論礦山機電自動化控制中PLC技術的有效應用途徑[J].湖南農機，2019（07）：104+106.

作者簡介：

杜俊偉（1986-），男，漢族，山西，學歷：本科，職稱：機電助理工程師，現任職務：副隊長，研究方向：機電。