PLC技術在礦山機電控制中的應用研究

吳君

摘要：現(xiàn)階段，伴隨著自動化技術的迅速發(fā)展，PLC技術作為自動化控制領域中一項極其重要的控制技術，已在礦山機電控制中得到了非常廣泛的應用，并且能夠滿足煤礦企業(yè)對于現(xiàn)代化生產(chǎn)的基本需求。隨著PLC技術在礦山機電設備控制中的廣泛應用，極大地提升了礦山機電設備的自動化水平，也為安全生產(chǎn)奠定了良好的基礎。因此，進一步的加強PLC技術在礦山機電設備中控制中的實際應用研究相當重要。本文主要闡述PLC技術的內(nèi)涵和技術特性，以及PLC技術在煤礦機電系統(tǒng)中的具體應用，以供參考。

關鍵詞：PLC技術;礦山機電;應用研究

1 緒論

隨著礦山建設中越來越多地使用大型機電設備，且其具有快速、高效的運行效率，成為我國礦山工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的重要因素，且進一步提高機電設備運行效率和實施機電設備的自動化技術已成為礦業(yè)未來技術發(fā)展的重要方向。此外，PLC技術主要是在軟件編程、自動化控制技術等方面實現(xiàn)對礦山機電設備的自動化控制，所以其不僅可以實現(xiàn)機電設備的自動化操作還能夠有效的實現(xiàn)智能化的控制，而且可以更準確地執(zhí)行相關的生產(chǎn)操作，從而極大地解放勞動力，并有效提高采礦的安全性[1]。

2 PLC技術概述

2.1 PLC技術的定義

PLC有非常多的定義形式。國際電工委員會（IEC）將PLC定義為：它是一個由數(shù)字操作驅(qū)動的可編程電子控制系統(tǒng)。此外，PLC是通過使用可編程存儲器來實現(xiàn)內(nèi)部操作、定時和計算數(shù)據(jù)傳輸，并使用各種數(shù)字信號來控制各種類型的設備進行輸入和輸出。

2.2 PLC技術特性分析

2.2.1 邏輯處理速度快

PLC技術主要是通過云指令操作平臺進行各種數(shù)據(jù)信息的處理，且能夠在每秒中處理成百上千條數(shù)據(jù)信息。因此，可以在有效時間內(nèi)對PLC中的數(shù)據(jù)信息進行采樣、量化和編碼。云計算平臺主要是使用一個應用程序通過FrameworkScheduler函數(shù)來實現(xiàn)終端系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫輸出，假設終端系統(tǒng)正在運行，它將實時監(jiān)視數(shù)據(jù)的傳輸情況。一旦確定數(shù)據(jù)字段信息在傳輸過程中丟失或更改，計算器將自動切換到重傳模式以進行重用，以確保數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)信息的準確性[2]。

2.2.2 安全配置高

PLC的安全性主要體現(xiàn)在軟硬件配置級別上。在硬件系統(tǒng)中，PLC主要是控制電路和內(nèi)部存儲系統(tǒng)，而且大多數(shù)情況下它們都是采用電隔離的工作模式，因此CPU在運行期間不會受到外部電磁信號的干擾。由于操作控制電路和CPU的原始結(jié)構(gòu)電路在同一傳輸路徑上，因此高壓線產(chǎn)生的強電磁波會對CPU造成一定的干擾，從而丟失所存儲的數(shù)據(jù)。在機械設計中，PLC可以自動化的調(diào)節(jié)工作溫度。當設備以大功率運行時，內(nèi)部的溫度會升高。如果溫度超過某個范圍，則終端操作系統(tǒng)將癱瘓。PLC所使用的溫度控制系統(tǒng)，當溫度超過一定范圍，終端系統(tǒng)將關閉以保持設備在50℃以下的溫度。在軟件安全性的配置結(jié)構(gòu)中，處理時間監(jiān)視程序主要用于定期監(jiān)視數(shù)據(jù)信息的動態(tài)變化。PLC在監(jiān)視過程中為數(shù)據(jù)信息周期設置一個計時器，數(shù)據(jù)傳輸為100m/s，因此可以隨時對數(shù)據(jù)進行安全的監(jiān)控[3]。如果超過監(jiān)視時間，則PLC將不再工作。假設數(shù)據(jù)通過信息的時間不超過監(jiān)視時間，則正在運行的系統(tǒng)將觸發(fā)重新啟動狀態(tài)。

2.2.3 操作靈活度大

PLC技術目前可以對機電設備控制系統(tǒng)實現(xiàn)靈活的控制，例如設備設置、安裝、編程計算等。而且PLC系統(tǒng)主要是使用集成電路板和二極管數(shù)據(jù)塊等組件，并且其中大部分元件都是可以從制造商處直接訂購以完成整個安裝和配置過程。在系統(tǒng)安裝過程中，PLC技術是利用一次性的連接模式，因為每一個原始串連模塊下都有固定的端口進行連接。但是，在現(xiàn)有的安裝過程所使用的都是通用的連接器，這是為了簡化整個的安裝過程。此外，PLC的編程模式一般使用的是C編程模式，該模式可以有效的處理低級內(nèi)存，并且還不需要對其他的語言進行替換。

3 傳統(tǒng)礦山設備的PLC技術改造

對傳統(tǒng)礦山的設備改造時，需要對傳統(tǒng)的提升機進行及時的改造，其最終改造的目的就是為了能夠更好的將PLC技術集成到現(xiàn)有的設備的自動化控制中去，通過使用全新的程序編輯器和較大功率的晶閘管，并將其直接應用于對傳統(tǒng)礦山設備的改進和替換。主要的改進方法：首先，用更加科學合理的PLC技術電子操作方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的操作方法。在應用PLC技術的同時，需要保留原來的工作方法，進而轉(zhuǎn)換成備用控制方法。并通過安裝原件，可以人為地控制新的和舊的控制模式之間的切換，然后傳統(tǒng)升降機的原件主要用于針對性的制動操作。電子控制識別系統(tǒng)和相關傳感器已經(jīng)擴展到包括設備潤滑和其他控制方面。在輸電測試過程中，有必要準確記錄參數(shù)，以免發(fā)生工作事故[4]。然后將新的和舊的控制模式進行組合以進行適當?shù)恼{(diào)試和轉(zhuǎn)換，確保其準確性，最后就是對適當?shù)娜藛T進行專業(yè)化的培訓，以嚴格保證設備操作員的專業(yè)質(zhì)量。一旦確定相關人員具有出色的工作技能，在進行應用和重新設計后，即可將其應用到一線的設備制造中去。

4 PLC技術在礦機電系統(tǒng)中的具體應用

4.1 在礦山機電系統(tǒng)提升機中的應用

PLC主要是調(diào)節(jié)礦機機電控制中提升機的工作速度，當傳統(tǒng)的機電提升機的工作速度達到2到3m/s，功率會高達20kW，這樣的操作形式會造成提升機消耗大量的電量，而且還會出現(xiàn)高頻率的故障。PLC技術的主要目的是就是在提升機的提升和牽引系統(tǒng)中增加重力傳感器，該重力傳感器可以實時監(jiān)控2.3—3.5噸的重力范圍。在提升機起重物品重量小于1噸時，提升機具有最高的運行速度，始終保持在3m/s的提升速度。在提升機的提升力所允許的范圍內(nèi)，重力傳感器會根據(jù)設備的特性主動的調(diào)整提升速度，以確保提升機的運行狀況保持正常。當提升機起重載荷的重力超過了設備的檢測范圍時，PLC起動器驅(qū)動系統(tǒng)會自動提高提升機的傳遞功率。此外，PLC還能夠根據(jù)物體的重量來更換提升機的齒輪大小，主要常見的備用尺寸有：10cm、14cm、20cm、25cm和30cm，從而有效的改變提升機的動力。假設提升機舉起2噸的煤礦的機電設備，并且工作功率為16kW，將使用10cm的滑動齒輪來進行操作。當提升機的重力超過了一定的速度范圍時，齒輪與鏈條之間的摩擦力會急劇增加，長時間的超重操作對于提升機而言會出現(xiàn)非常嚴重的損耗。PLC應用的自動化控制系統(tǒng)可以確保設備的正常安全、穩(wěn)定運行。

4.2 PLC技術對運膠帶機的改造應用

隨著電液一體化的技術逐漸成熟，其已經(jīng)開始應用到礦山機電設備的控制系統(tǒng)中。KZP系列盤式裝置是主要的系統(tǒng)控制裝置，且被分為三個部分：它主要由液壓站、電子控制裝置以及制動裝置組成。在所有受控設備中，制動設備主要是利用制動襯塊和制動盤之間的摩擦力來產(chǎn)生一定有效的制動扭矩，然后再進一步調(diào)節(jié)液壓站來對制動力進行改變。在設備正常運行期間，若系統(tǒng)中的機油壓力達到最大值時，前進壓力就會變?yōu)?，制動器就會處于放松的制動狀態(tài)，并且制動襯塊和制動盤之間存在一定距離。此外，電動液壓控制系統(tǒng)會自動的發(fā)布指令，設備就根據(jù)指令來自動降低油壓，從而實現(xiàn)機電設備的自動化制動控制。

4.3 實現(xiàn)井下風門的自動啟閉

在礦山的實際生產(chǎn)中，地下風門通常是手動打開和關閉的。但是，地下門的負壓比較大，開閉門的勞動力的消耗也比較大。手動打開和關閉風門也非常不方便，錯誤的操作也會嚴重的損壞風門。利用PLC技術，我們還可以使用紅外傳感器對進出的車輛進行動態(tài)記錄，然后使用可編程控制器實現(xiàn)對地下閥門自動開關控制。通過自動打開和關閉襟翼，可以有效地確保車輛操作的安全性和可靠性，并且還能夠極大地降低整個的運營成本。在設計順序控制時，我們需要注意先打開窗戶然后再打開門。設計原理是風門的兩側(cè)之間存在一定的壓差，地下風門的面積很大，風門的開啟壓力通常為3050kg。為了安全和可靠地打開和關閉窗扇，通常在窗扇上形成相對較小的窗口，以均衡窗扇兩側(cè)的壓力。當兩側(cè)壓力平衡時，可以減少打開和關閉風門的勞動力。在PLC控制中，車輛的進出使用紅外和紅外測量設備進行記錄。當需要打開風門時，控制信號將會主動發(fā)送到兩位五通雙控制電磁閥，一旦電磁閥收到控制信號后，系統(tǒng)將會連接氣源然后進行通氣[5]。此時，活塞在阻尼器上打開一個小窗口。當風門到達設定位置時，它停止移動，風門打開。通過活塞的反向移動關閉風門時，先關閉小窗，然后關閉風門。

4.4 PLC技術在礦山機電控制中的實際應用效果

PLC技術是自動化領域中最重要的設備控制技術，并廣泛用于機電采礦機中。PLC技術的廣泛應用以及產(chǎn)生了相對重大的影響，并提高了礦山生產(chǎn)的機電采礦設備的自動化水平。機電控制器中的數(shù)據(jù)變得更加準確，從而提高了設備的穩(wěn)定性。與此同時，PLC技術提高了傳統(tǒng)提升機的效率，在此階段上有效地提升了提升機的運行效率，并實現(xiàn)了地下采礦作業(yè)期間氣門的自動打開和關閉，從而進一步減少了人工操作并提高了操作的效率和安全性。

5 結(jié)論

綜上所述，隨著我們采礦業(yè)的競爭激烈。如果相關的礦業(yè)企業(yè)希望在競爭激烈的市場中找到對自身有利的市場定位，就必須不斷提高采礦的效率和安全性。作為自動化控制領域中非常核心的技術之一，PLC技術已經(jīng)成為了機電設備的核心技術。PLC技術的廣泛應用極大地填補了我國礦山機電自動化控制技術方面的空白，并有效地提高了機電設備的自動化水平，實現(xiàn)了現(xiàn)代化的礦山開采。因此，礦業(yè)公司必須通過深入研究來密切關注PLC技術，以及探究其技術的未來發(fā)展。

參考文獻：

[1]宋雪峰.礦山機電控制中PLC技術的應用研究[J].礦業(yè)裝備，2019（02）：46-47.

[2]閆志敏.PLC技術在礦山機電控制中的應用研究[J].機械管理開發(fā)，2017，32（12）：127-128+138.

[3]王敬文.PLC技術在機械電氣控制裝置中的應用探討[J].科學技術創(chuàng)新，2018，（016）：194-195.

[4]馮文君.PLC技術在礦山機電控制中應用研究[J].科技創(chuàng)新導報，2017，14（18）：114-115.

[5]張宇，汪玥玢.PLC技術在礦山機電控制中應用研究[J].現(xiàn)代交際，2016（13）：250-251.