PLC在礦山電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用研究

孫崇君

（江西鑫通機(jī)械制造有限公司，江西 萍鄉(xiāng) 337009）

PLC作為被廣泛運(yùn)用于多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的成熟技術(shù)，是通過收集用戶需求，對(duì)任務(wù)開展邏輯控制相關(guān)的計(jì)算，以及設(shè)備生產(chǎn)順序調(diào)整，以及對(duì)各項(xiàng)操作指令進(jìn)行技術(shù)分析。進(jìn)一步結(jié)合數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后輸出的方法，幫助完成對(duì)設(shè)備實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況的監(jiān)控。結(jié)合PLC本身就具備的獨(dú)立運(yùn)算能力，執(zhí)行所需掃描指令工作，并依據(jù)任務(wù)指令和運(yùn)算模型，對(duì)自動(dòng)化裝置的運(yùn)維情況，開展完整的記錄和存儲(chǔ)。并將終端輸出數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)過后，及時(shí)反饋給計(jì)算機(jī)，科學(xué)合理的操控電氣自動(dòng)化設(shè)備。PLC在產(chǎn)生和成熟之時(shí)，就以維修簡(jiǎn)單、通用性高的優(yōu)勢(shì)，被廣泛運(yùn)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)。能夠通過利用終端及時(shí)反饋的做法，提升自動(dòng)化控制技術(shù)的性能。有助于各行業(yè)工作人員完成對(duì)設(shè)備的檢修與維護(hù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多元化數(shù)據(jù)的檢索。

1 基于PLC的礦山電氣自動(dòng)化控制應(yīng)用研究

1.1 采集PLC礦山電氣自動(dòng)化控制數(shù)據(jù)

在礦山電氣自動(dòng)化控制的過程中，應(yīng)著重于對(duì)端口進(jìn)行設(shè)計(jì)。而相關(guān)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，則在于對(duì)設(shè)備內(nèi)部的端口開展有效更新。依照設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)慣例，PLC設(shè)備內(nèi)部應(yīng)具備3個(gè)端口，可分別將其編碼設(shè)置為1到3。這3個(gè)端口本身的設(shè)計(jì)并不具備更多的創(chuàng)新性，因此需要通過利用對(duì)設(shè)備終端數(shù)據(jù)的捕獲動(dòng)作，來進(jìn)一步優(yōu)化這3個(gè)端口的設(shè)計(jì)理念問題。具體的做法就是，設(shè)置端口1的代號(hào)為“001”。于是其他兩個(gè)端口的代號(hào)情況，就成為了“002”“003”。這3個(gè)通訊端口的通訊地址，就可以分別表示為“0101”“0202”和“0303”。這樣的簡(jiǎn)單編號(hào)，除了能夠代表端口的通訊地址，還包括對(duì)于相關(guān)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)定位任務(wù)。在定位任務(wù)能夠得到完成后，應(yīng)結(jié)合設(shè)備的通訊指令，來進(jìn)一步得出相關(guān)數(shù)據(jù)的并行排列方式，最終完成針對(duì)于端口的數(shù)據(jù)輸出[1]。與此同時(shí)，除卻對(duì)于設(shè)備端口數(shù)據(jù)輸出的控制，還應(yīng)充分考慮到WSMP協(xié)議，這一協(xié)議直接影響著對(duì)礦山電氣自動(dòng)化控制數(shù)據(jù)的相關(guān)采集工作，并應(yīng)以該協(xié)議為準(zhǔn)繩，作為礦山電氣自動(dòng)化控制的原始數(shù)據(jù)，來完成對(duì)于程序應(yīng)用流程的構(gòu)建，構(gòu)建流程如圖1所示。

圖1 PLC在礦山電氣自動(dòng)化應(yīng)用中的使用流程

如圖1所示，PLC在開始運(yùn)行過后，就會(huì)自動(dòng)糾正相關(guān)模塊，并開展自主的矯正工作。此時(shí)，就需要對(duì)可能出現(xiàn)的設(shè)備運(yùn)行故障展開分析，監(jiān)督設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，杜絕因故障出現(xiàn)所導(dǎo)致的損失。并在接下來的流程中，通過掃除故障，來進(jìn)一步跟蹤設(shè)備的控制位置問題。最后就是針對(duì)于技術(shù)本身的主要控制方向的研究，技術(shù)的控制方向，本身就具備極佳的自我修正性。在多數(shù)情況下，使用流程都能基于極佳的設(shè)備性能來得到完美的運(yùn)作，完成對(duì)得到控制過后數(shù)據(jù)的輸出工作。

1.2 設(shè)計(jì)PLC礦山電氣自動(dòng)化控制器

依據(jù)前文對(duì)于電氣自動(dòng)化應(yīng)用流程的梳理，應(yīng)在成功采集礦山電氣自動(dòng)化控制數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步設(shè)計(jì)相關(guān)控制器。面對(duì)這樣的問題，就需要結(jié)合現(xiàn)有的Interbark通訊網(wǎng)絡(luò)，來對(duì)相關(guān)協(xié)議的內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)的梳理。通過對(duì)協(xié)議內(nèi)容的遵循，利用開展限制循環(huán)次數(shù)的工作，對(duì)支持多路同步自動(dòng)化控制的行為進(jìn)行控制，控制的具體協(xié)議信息如表1所示。

表1 PPI高級(jí)控制協(xié)議具體信息

表1當(dāng)中的高級(jí)控制協(xié)議信息，是基于礦山電氣設(shè)備自動(dòng)化控制的實(shí)際情況來被予以使用的。在這樣的選擇當(dāng)中，包含這結(jié)合實(shí)際情況來進(jìn)行協(xié)議選擇的邏輯。眾所周知，在實(shí)際的電氣自動(dòng)化控制任務(wù)當(dāng)中，其設(shè)備自身的流動(dòng)信息量并不是很大，因此利用PPI高級(jí)控制協(xié)議來規(guī)定具體的控制范圍，就已經(jīng)足夠滿足礦山電氣自動(dòng)化的應(yīng)用需求。在已知了相關(guān)需求框架過后，就可以進(jìn)一步對(duì)控制器展開規(guī)范化設(shè)計(jì)。通過按照控制協(xié)議的文本內(nèi)容，選擇能夠被利用起來的編程協(xié)議，完成對(duì)礦山電氣的閉路循環(huán)設(shè)計(jì)。緊接著就是利用傳輸線纜，連接設(shè)備自身以及處理器，結(jié)合脈沖來切換對(duì)設(shè)備的控制模式，將數(shù)據(jù)以“RE”的格式，寫入到緩沖區(qū)當(dāng)中，以便對(duì)礦山電氣自動(dòng)化循環(huán)控制狀態(tài)進(jìn)行有效判定。在控制器問題上，從存儲(chǔ)自模塊接口著手，與編程器展開合理對(duì)接，最終實(shí)現(xiàn)礦山電氣自動(dòng)化控制的作用。

1.3 智能調(diào)頻礦山電氣自動(dòng)化運(yùn)輸動(dòng)作

在設(shè)計(jì)了PLC礦山電氣自動(dòng)化控制器后，應(yīng)為其增加智能化調(diào)頻功能。這是為了避免設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間空轉(zhuǎn)，所產(chǎn)生的能源浪費(fèi)。面對(duì)可能產(chǎn)生的電能浪費(fèi)情況，就需要通過加強(qiáng)對(duì)運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)的控制，利用調(diào)頻通信單元加強(qiáng)對(duì)礦山電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制。這樣的做法，除了能夠幫助協(xié)助用戶獲取得到相關(guān)的傳輸數(shù)據(jù)，并將其從最前端區(qū)域傳遞到設(shè)備內(nèi)部,還能夠幫助將設(shè)備內(nèi)部所有電流輸出的直流電和交換器電壓,用來協(xié)助調(diào)整設(shè)備本地的電壓進(jìn)行傳輸。此外,在所有各種類型的礦山自動(dòng)化通信管理網(wǎng)絡(luò)中,加入通信管理模塊,就能夠直觀且準(zhǔn)確地幫助相關(guān)從業(yè)者,獲得和了解到礦山地質(zhì)、土層等各個(gè)方面的資料和信息。同時(shí),還可以將遠(yuǎn)程設(shè)備常規(guī)化模塊,引入到對(duì)設(shè)備的控制面板當(dāng)中,這樣就能夠協(xié)助操作者更好地完成數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建和標(biāo)簽信息、編輯接收單元相關(guān)數(shù)據(jù)等工作,幫助大大提升了礦山企業(yè)的自動(dòng)化數(shù)據(jù)安全性[3]。并通過對(duì)動(dòng)態(tài)調(diào)速、靜態(tài)調(diào)速兩種效率模式的區(qū)分，完成對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信的控制任務(wù)。其標(biāo)準(zhǔn)在于，傳輸電流處于控制范圍內(nèi)，則保持當(dāng)下傳遞速率，若傳輸電流超出控制范圍，且時(shí)間持續(xù)2min以上，則表示設(shè)備磨損較為嚴(yán)重。此時(shí)就需要通過加快運(yùn)輸速度、提升傳遞速率，來確保傳輸工作的正常開展，保證電氣自動(dòng)化設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

3 實(shí)驗(yàn)與分析

通過實(shí)例分析，指定型號(hào)為HZH-052-A255礦山電氣設(shè)備，作為為本次實(shí)驗(yàn)的專用設(shè)備，開展礦山電氣自動(dòng)化控制實(shí)驗(yàn)。為避免其他變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生不必要的影響，應(yīng)在本次實(shí)驗(yàn)過程中，對(duì)礦山電氣自動(dòng)化控制數(shù)據(jù)傳輸參數(shù)進(jìn)行規(guī)定。使用本文基于PLC設(shè)計(jì)方法自動(dòng)化控制礦山電氣控制組，通過matlab軟件測(cè)得其控制波特率，將其命名為實(shí)驗(yàn)組；再使用傳統(tǒng)方法自動(dòng)化控制礦山電氣，通過matlab軟件測(cè)得其控制波特率，作為對(duì)照組，設(shè)置10組實(shí)驗(yàn)展開波特率對(duì)比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 控制波特率對(duì)比表

通過表2可知，本文基于PLC設(shè)計(jì)控制方法，利用軟件開展分析后，所控制的波特率情況，要高于對(duì)照組4倍左右，兩組波特率在平均值上相差137.71bps，證明文中方法能夠極大提高對(duì)波特率數(shù)值的控制。依照基本概念來分析，能夠得出結(jié)論：對(duì)波特率的控制越高，就證明水泵節(jié)能循環(huán)控制效率越高。

4 結(jié)語

本文通過對(duì)礦山電氣自動(dòng)化設(shè)備的研究，以及對(duì)于相關(guān)控制器的設(shè)計(jì)，證實(shí)了相關(guān)思路在實(shí)踐當(dāng)中的可行性。再依照這個(gè)思路，完成了對(duì)于設(shè)備應(yīng)用方面的有效研究。結(jié)合本文設(shè)計(jì)步驟，能夠基本解決傳統(tǒng)礦山電氣自動(dòng)化控制方法當(dāng)中，存在的諸多缺陷。比如智能調(diào)頻礦山電氣的自動(dòng)化運(yùn)輸動(dòng)作，以及對(duì)數(shù)據(jù)采集的行為，都存在一些改觀。但文中的設(shè)計(jì)仍存在諸多不足，重點(diǎn)在于對(duì)波特率控制，以及測(cè)定結(jié)果的分析，這就需要通過進(jìn)一步提升所得結(jié)果的精確度來進(jìn)行優(yōu)化。

同時(shí)，還需要對(duì)設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)開展更具深度研究，以此為提高礦山電氣設(shè)備的質(zhì)量提供建議。