PLC 技術在礦山機電控制中的應用分析

韋鵬澤

（羅城仫佬族自治縣一洞錫礦，廣西 河池 546400）

0 引言

煤礦提升機是一個涉及機械、電氣和液壓等多個系統的復雜系統。利用PLC 技術，設計與之對應的礦井提升機的控制系統，可以順利地、高效地控制提籃速度，保證提升機的穩定可靠工作，提高對煤礦開采的適應性。

1 PLC 技術概述

煤礦機械裝備在使用過程中，其工作方式具有一定的特殊性。PLC 技術是一種全新的控制技術，它在應用的過程中，主要是基于計算機，它在礦井機電設備運行的過程中，發揮著一個很大的作用，能夠更好地滿足企業對機電設備的需要，尤其是能夠有效地節約資源的消耗[1]。此外，在采用PLC 技術時，因為該技術的操作難度較低，具有較高的實用價值，并且在日常操作中更加便利，具有較強的抗干擾能力。由于該技術具有較為明顯的優點，在應用時，可以利用該技術來代替傳統的機電設備的控制方式，并且煤礦企業要大力的宣傳，使其應用更為普遍。

2 PLC 技術在礦山機電控制中的應用優勢

隨著工業自動化的不斷發展，智能化和數字化的趨勢越來越明顯。而PLC 作為一種通用性強、功能豐富、價格適中且易于編程的微型計算機系統，被廣泛用于各種行業領域。

2.1 有效節能，減少人力物力消耗

在礦山的開采期間，可以降低對人力和物質資源的浪費，利用PLC 技術，既有利于節約能源，又有利于環境保護，還可以獲得更大的經濟效益，而常規的保護裝置的工作時間比較長，能量消耗比較大。在礦井裝備的經營過程中，采用PLC 技術，可以起到很好的作用，對生產過程中的經濟費用進行有效的控制。與傳統的電路控制相比，PLC 控制技術所需的電路板更小，結構更簡單，而且能夠更好地進行編程，降低事故發生的概率，從而也能夠更好地對各種設備進行控制。

2.2 有效提高穩定性，使得系統更加可靠

PLC 的控制系統會有多種線路，每一條線路之間都有一定的關聯，如果在運行過程中發現了機械和電氣的異常，那么這些線路就會減少對線路的影響，從而達到對線路的保護，從而使整個運行過程變得更為智能化和安全性。在機電控制階段，采用PLC 技術，能夠明顯提高整體的安全性能，降低發生事故的概率。礦井作業階段的總體風險比較大，構造不清晰，如果出現了設備失控的現象，就要立即停止作業，以免對工人的生命安全造成威脅，使總體生產效率下降[2]。因此，在礦山開采期間，要對PLC 技術的應用給予足夠的關注，通過這種技術，可以明顯提高機電設備組織的可靠性，降低礦井機電設備故障的發生概率。PLC 技術相對來說較為成熟，只要對其線路進行合理的設計，就能減少外界因素對其的干擾，并能對煤礦生產進行實時監測。當將常規的工藝應用到裝備上時，必須定期地進行檢測與升級，不僅工作量大，而且還存在著安全隱患。但是PLC 電路只需要對操作系統進行更新就能達到要求，從而達到對設備的工作狀態進行調節，保證了整個生產工作能夠正常進行。

2.3 增加實用性控制功能

在開采過程中，必須要安裝阻尼器，而阻尼器的開關和打開則要依靠手動來完成。阻尼器的開關要與員工直接接觸，所以在操作時，工作人員的勞動強度比較大，風險也比較大，一旦出現差錯，就會導致設備損壞，嚴重的還會發生安全事故[3]。所以，必須要對其進行及時的改善和維修，利用PLC 技術可以實現風門的自動關啟，而且PLC 技術在作業現場中表現出了很好的實用性，它可以對現有的各種數據信息進行高效的管理，如果出現了問題，可以及時的采取相應的對策，從而防止出現更為嚴重的事故。

3 PLC 技術在礦山機電控制中的實際應用內容

3.1 井下的風門啟閉

風門是一種用于通風或排氣的設備，其主要功能是調節室內外空氣流通量以及溫度濕度等因素。風門通常由扇葉組成，通過電機驅動來實現開關開合操作。當需要打開風門時，電機將帶動扇葉轉動，使風口向外開啟；反之則關閉風門。傳統的風門使用機械傳動方式進行開關，但隨著科技的發展，越來越多的人開始采用電子化方法來解決這個問題。PLC 作為一種先進的工業自動化控制器，可以很好地滿足這種需求。利用PLC 技術改造風門，不僅能夠提高風門的可靠性和安全性，還能夠降低維護成本并增加生產效率。為了確保風門的正常工作，必須對其進行合理的改造。應重新設計風門的結構以適應新的電氣系統，應該優化風門的設計參數，使其更加符合用戶的需求，還需考慮到風門與外部環境之間的相互作用，如風速、氣壓等。改進后的風門電氣系統主要包括以下方面：①選擇合適的電源供應方案，保證供電穩定可靠。②選用適合風門使用的電動機，保證其運轉平穩且壽命長。③設置相應的保護裝置，如過壓保護、過流保護等，避免因電路故障導致損壞。經過改造后，風門的性能得到了顯著提升。其中，改進后的風門結構使得風門的穩定性更好，同時減少了噪聲污染。此外，改進后的電氣系統也提高了風門的響應速度和精度，從而更好地實現了通風或排氣的功能。

3.2 井下風門的自動啟動

在礦井進行開采工作時，因井下風門處于工作狀態，一般都是以人工方式進行“打開”“關閉”兩個動作。但是，因為地下門的負壓比較大，因此在開、關的時候，會消耗很多的人力，不能保證人工開啟、閉合阻尼器的方便性，一旦發生錯誤，也會導致阻尼器的損傷。在PLC 技術的影響下，能夠通過紅外傳感器等基礎設施，以動態化的方式對進出的車輛進行記錄，保證了記錄結果的全面性和完整性。通過可編程的控制器，來控制地下的閥門的開關，并采用自動化的控制手段，為閥門的開啟和閉合等操作提供了便捷的保證。采用自動開啟和閉合的方式，能夠保證汽車操縱過程的正確性，保證這類過程的安全、可靠，最大限度地降低運行過程中所需要的費用。在控制次序的設計中，應特別注意開啟作業次序，必須在窗口開啟后再開啟車門。因為阻尼器兩邊有一定的壓差和地面阻尼器的面積比較大，所以在進行阻尼器的實時打開時，其工作壓力一般可維持在3050kg[4]。在進行開、合窗戶作業時，出于安全、可靠的考慮，應該在窗戶上面用比較小的窗戶，以保持窗戶兩邊的壓力平衡。在兩個方向上的壓強基本保持一致后，可在阻尼器開啟、閉合過程中，大大降低所需要的人工。這時，活塞可以在阻尼裝置上開一個小窗，在氣閥成功地運動到指定的位置后，就會停止運動，從而使氣閥成功地開啟。在活塞逆向運動期間，可保證阻尼器及時閉合，但必須在小孔閉合后，方可閉合阻尼器。圖1為PLC 技術在礦山機電控制中的應用模塊。

圖1 PLC 技術在礦山機電控制中的應用模塊

3.3 在礦山機電系統提升機中的應用

在礦井機電控制作業的實施中，可以利用PLC 技術，對提升機的運轉效率進行科學的控制，在對提籃工作速度進行全面的控制，從而推動采礦作業的平穩開展。常規型的機電提升機的工作速度，一般可以維持在2～3m/s，并且總體的功率高達20kW。在采用這種工作形式的時候，很可能會造成提升機的能耗增加，在高頻的運轉階段，會造成故障問題的頻發。在采用PLC技術時，其主要目標是可以在提升機的提升系統和牽引系統中增加重力傳感器等基礎設施，在實時化的監控階段，保證重力傳感器的重力，可以維持在2.3～3.5t的區間。

3.4 空氣壓縮機群組的監控體系

隨著工業自動化的發展，各種類型的機械設備也越來越多地采用智能化控制方式。其中，PLC 作為一種通用型微機型控制器，被廣泛用于各種各樣的應用領域。將原有的現場裝置升級為智能化，采用工業通信協議（PROFINET）進行數據傳輸；利用PDP 模塊對傳感器信號進行處理，并將其轉換成數字信號輸入PDP 模塊內；使用HMI 軟件對數據進行顯示和管理。整個監控系統實現了對機組狀態的實時檢測和報警功能，提高了生產效率和安全性。

3.5 改造膠帶機

PLC 技術主要被用于各種各樣的應用場景和設備上，其中之一是膠帶機的改造。在傳統的膠帶機設計中，由于其結構復雜且易損耗，導致維修成本較高。因此，為了提高生產效率并降低維護成本，需要對膠帶機進行改進。通過引入PLC 技術來實現這一目標，可以大大簡化膠帶機的設計與制造過程，從而達到更好的效果。采用PLC 技術可將原有的機械傳動系統轉化為數字化信號傳輸方式，這使得整個系統的運行更加穩定可靠。利用PCI 卡接口，能夠實時監測機器狀態，及時發現故障點，避免停機事故的發生；同時，還可以使用傳感器采集數據，自動調節機器參數以適應不同的工況環境。PLC 技術還具有編程靈活性強、功能強大等優點，可以滿足不同用戶的需求。因此，運用PLC 技術改造膠帶機不僅提高了生產效率，而且減少了維護成本。在未來的發展過程中，相信這種技術將會得到更廣泛的應用和發展。圖2 為PLC 技術在礦山機電控制中的應用流程。

圖2 PLC 技術在礦山機電控制中的應用流程

3.6 選煤廠的集控系統

煤礦行業是PLC 技術的應用領域之一。PLC 技術可以實現對采礦設備的遠程監測和控制，從而提高生產效率和安全性，PLC 技術還可以用于采礦設備的自動調度和故障診斷，以減少停產時間和維護成本。同時PLC 技術也可以用于采礦設備的智能化升級，如通過傳感器采集數據并與計算機網絡連接，實現更加精準的數據分析和預測。因此，PLC 技術在采礦業機械電氣控制中有著廣泛的應用前景。特別是在采煤行業的集控系統方面，PLC 技術具有較高的可靠性和穩定性，能夠有效提升采煤過程的質量和效益。

4 PLC 技術在礦山機電控制中的應用效果

在進行礦山資源開采作業時，會牽扯到很多的機電設備，為保證機電設備可以一直保持在穩定的運行，并降低采礦環節的安全事故發生，必須要合理地運用PLC 技術，加強對礦井機電設備的控制，使設備運行具有安全性和高效化。PLC 技術可以實現對礦山設備的智能化監控與管理，從而提高生產效率并降低成本。例如，通過PLC 技術，可以實時監測礦山設備的狀態，及時發現故障點，進行維修或更換零部件；還可以設置安全警報機制，保障礦工的生命財產安全。此外，PLC 技術能夠有效減少人為操作誤差，提升設備運行穩定性。由于PLC 具有高度可編程性和自診斷能力，可以通過設定合理的邏輯流程來確保設備正常運轉，避免出現不必要的人為錯誤。PLC 技術還具備較高的可靠性和耐久性，可以在惡劣環境下長期穩定地工作，大大提高了設備的使用壽命[5]。總之，PLC 技術在礦山機電控制方面的應用已經取得了顯著的效果。未來，隨著科技的發展和人們對于自動化的需求增加，相信PLC 技術將會繼續得到更廣泛的應用和發展。

5 結語

PLC 技術在礦山機電控制中得到了廣泛的應用。通過對礦山機械設備的自動化，可以提高生產效率和安全性，減少人力成本。此外，PLC 還可以實現遠程監控和故障診斷功能，為維護工作提供支持。總之，從而保證礦井機電設備控制作業的實施，從而有效地維護礦井開采企業的生產效益，為PLC 技術的推廣與應用打下堅實的基礎。