PLC技術(shù)在礦山機電控制中應(yīng)用分析

柏正果

摘 要：PLC（可編程序控制器）是一種自動化控制設(shè)備，具有可靠性高、抗干擾能力強等優(yōu)點，其所運用的編程語言普及、簡易、方便。探究PLC技術(shù)在礦山機電控制中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù) 礦山設(shè)備改造 機電控制 應(yīng)用分析

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）007-043-02

1 前言

近幾年來，礦山機電設(shè)備是自動化水平隨著我國經(jīng)濟技術(shù)的逐漸發(fā)展而越來越高，原有的繼電器控制正逐漸被優(yōu)秀的具有良好經(jīng)濟效益的自動化控制設(shè)備——PLC所代替。本文主要對PLC技術(shù)在礦山機電控制中的應(yīng)用展開論述。

2 PLC簡介

2.1 PLC的組成

外部設(shè)備編程器及接口、輸入輸出及擴展接口、電源模塊、中央處理器以及存儲器等都是PLC（可編程控制器）的重要組成部分。PLC內(nèi)部各部分主要借助數(shù)據(jù)、地址以及電源等想總線進行有效連接，其外部則主要根據(jù)其所控制對象的具體需要來確定所需要的控制設(shè)備及裝置。從結(jié)構(gòu)上主要把PLC分為固定式及模塊式，CPU板、電源、顯示面板、內(nèi)存塊、以及I/0板是PLC固定式的主要組成部分，而且它們是不可拆卸的整體；機架或底板、CPU模塊、電源模塊、I/O模塊以及內(nèi)存等是PLC模塊式的主要組成部分，它們主要通過相關(guān)標準進行配置。

2.2 PLC技術(shù)的優(yōu)點

PLC技術(shù)主要用于工業(yè)環(huán)境，可對其貯存器進行程序編輯，而且還可以對其進行數(shù)字操作及運算，可在其內(nèi)部存儲執(zhí)行的邏輯運算、算術(shù)運算、順序控制、定時等進行操作指令，并可對數(shù)字的形式進行有效的輸入及輸出，進而對工業(yè)設(shè)備及其生產(chǎn)的過程進行有效控制。PLC通常采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此可以它 結(jié)合具有可靠性高、使用方便以及抗干擾能力強等優(yōu)點，所使用的編程語言比較容易而且在普及率方面也比較高，最重要的是可以對其進行在線修改。在工業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)中，已逐漸被用于自動設(shè)備控制、多級自動控制、閉環(huán)系統(tǒng)控制、機械設(shè)備的數(shù)字調(diào)控、開關(guān)邏輯的調(diào)控等各系統(tǒng)的控制機應(yīng)用中。近幾年來，PLC技術(shù)更是被廣泛應(yīng)用到礦山機電控制，而且正逐漸代替繼電器控制，根據(jù)相關(guān)工程，PLC技術(shù)在經(jīng)濟性方面具有一定優(yōu)勢。

3 PLC技術(shù)在礦山機電控制中的應(yīng)用分析

3.1 PLC技術(shù)在礦山老舊提升機中的改造應(yīng)用

目前礦山機械改造的可行方法之一就是在保留提升機機械和直流主電機相關(guān)部分的條件下，在大功率晶閘管變流器和可編程控制器的基礎(chǔ)上對老舊提升機的原繼電器控制進行有效改造，具體方法如下：

（1）把原來的操作臺的位置進行搬移，從而創(chuàng)造比較有利的條件讓新操作臺進行安裝，暫時在原操作臺進行提升機的改造試驗，運行系統(tǒng)仍為老系統(tǒng)。

（2）為了新老系統(tǒng)替換方便，把新舊系統(tǒng)轉(zhuǎn)換刀閘安裝在電樞的回路上。采取多路航空插頭對提升機制動系統(tǒng)潤滑油泵的控制進行新老系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，保留老系統(tǒng)以備用。

（3）安裝的時候?qū)|(zhì)量進行嚴格控制，由負責維護的相關(guān)技術(shù)工人負責安裝，以便于機器以后的運轉(zhuǎn)和維護。

（4）為了使新系統(tǒng)調(diào)試時間得到一定程度的縮短，應(yīng)采用電控來監(jiān)測并控制井筒位置的開關(guān)及各機械潤滑制動系統(tǒng)的運行等相關(guān)情況。完成傳感器的安裝后再根據(jù)具體情況實施送電的在線測試，在測試的過程中，必須對每個測量數(shù)值都作進一步有效確定，以使其符合提升系統(tǒng)的相關(guān)標準。對老系統(tǒng)的功能實施提升時，要對計算機中每部分的連續(xù)性運轉(zhuǎn)的所有過程作逐步檢查，盡可能地保證系統(tǒng)功能的提升及切換能一次性完成。

（5）裝卸載系統(tǒng)的在線調(diào)試結(jié)束后，通過老系統(tǒng)對其進行有效提升，而且對提升機裝卸載站進行控制時，必須通過新系統(tǒng)中的控制器的可編程系統(tǒng)，從而通過老系統(tǒng)混合控制的方法使裝卸載控制系統(tǒng)和提升信號系統(tǒng)實現(xiàn)一次性投入并取得成功，從而從新系統(tǒng)全面調(diào)試的工作總量得到有效減少。

（6）運轉(zhuǎn)速度、位置及電流閉環(huán)共同構(gòu)成了傳動回路系統(tǒng)，它們是否正確直接對閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴重影響。每天對位置閉環(huán)、電流閉環(huán)以及運轉(zhuǎn)速度等環(huán)節(jié)進行檢修的時候，可通過對其進行電樞回路電流環(huán)控制的動態(tài)試驗及編碼器輸出試驗來對系統(tǒng)動態(tài)各參數(shù)的響應(yīng)情況進行確定，進而創(chuàng)造有利條件給重載測試和全系統(tǒng)空載，以促進它們運轉(zhuǎn)的順利。

（7）讓全礦井機電設(shè)備停產(chǎn)并對其實施檢修時，直接讓全系統(tǒng)空載進行一次性的試運，從而通過速度的多次提高來使運行速度達到設(shè)計的標準要求。裝煤重載運行試驗必須在系統(tǒng)完成平穩(wěn)及準確運行后才能進行，從而使整個系統(tǒng)的全載全自動方式的提升得到有效實現(xiàn)。

3.2 井下風門自動啟閉的實現(xiàn)分析

就目前而言，通常都是采用人工操作方式對井下風門進行操作控制，開門時強大的操作力及強大的負壓力都在一定程度上對開啟及關(guān)閉造成影響。另一方面，還會給風門帶來破壞性影響。根據(jù)井下風門結(jié)構(gòu)不同于其他系統(tǒng)的特性，當來往的車輛受到遠紅外傳感器的動態(tài)監(jiān)測時，采用可控制的編程器來控制井下風門的自動開啟和關(guān)閉，這樣就能在一定程度上使車輛及行人的安全得到有效保障，而且還能在節(jié)省一定的人力物力，進而節(jié)約一定的成本。先開窗口后開門是這項技術(shù)的重要部分，風門兩側(cè)的空氣壓差比較大，風門通常都會有比較大的面積，因此風門的開啟壓力常會達到35～50kg，當用比較小的力開啟風門時，這個壓力才會出現(xiàn)一定程度的減少（有時候會減少到5kg以下）。因此，可通過在風門上安裝一個窗口來使開啟壓力得到一定程度的減少。

下面是井下風門自動啟閉系統(tǒng)工作的相應(yīng)原理：對風門進行開啟時，應(yīng)給二位五通雙控電磁閥傳達控制信號，運走部分會在電磁閥進入到供氣位置的時候，通過汽缸的活塞的帶動而進行向外運動，然后在適當時候打開門上的小窗。固定銷會小窗的開啟和風門成30凹薪鞘倍孕〈安歡ǔ潭鵲淖璧滄饔茫傭賈灤〈安荒薌絳蚩兇咧У慊故腔嵩謖飧鍪焙虺中蚯耙貧狗緱諾靡哉？舨⒂行瓿勺饕怠7緱派系男〈翱艉螅緱拍諭獾難共罹突嵯嚶Φ爻魷種鸞ハУ南窒螅虼耍緱諾目舨⒚揮瀉艽竽訊取5狽緱趴艚俏？0。時，風門就會停止運轉(zhuǎn)，行人及車輛可在這個時候安全通行。當系統(tǒng)需關(guān)閉風門的時候，可把控制信號輸送給二位五通雙控電磁閥，并采取相應(yīng)措施使其把方向進行有效轉(zhuǎn)換；控制壓氣會在這個時候進入到汽缸的另一端，接著汽缸活塞就會帶動行走部分并使其產(chǎn)生向回運轉(zhuǎn)，然后小窗就會處于關(guān)嚴狀態(tài)，只要風門沒有被完全關(guān)閉，風門也會出現(xiàn)程度不同的轉(zhuǎn)動。

3.3 PLC在選煤廠集控系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

兗州礦業(yè)（集團）公司某煤礦選煤廠的系統(tǒng)采用上位機監(jiān)控控制器系統(tǒng)相結(jié)合以數(shù)據(jù)量邏輯為主控制模式，通過少量的工藝過程參數(shù)的模擬值實施監(jiān)測，從而實現(xiàn)工藝流程系統(tǒng)裝置的集中啟、停車控制及運行過程中的連鎖控制。SIMATIC$70-300、SIMATIC T1545是該廠以前使用的配煤系統(tǒng)及集控系統(tǒng)。原煤重介選矸系統(tǒng)、跳汰（水洗）系統(tǒng)、沉降離心脫水系統(tǒng)、壓濾車間監(jiān)控系統(tǒng)、儲裝運系統(tǒng)、除木雜系統(tǒng)以及撈坑系統(tǒng)是集控系統(tǒng)的重要組成部分。把集控系統(tǒng)進行改造完成，可編程控制器主機已成為一臺系統(tǒng)獨立的機器，它主要由壓濾、儲運以及洗煤系統(tǒng)共同構(gòu)成。單獨的可編程控制器主機放在原煤車間，但兩臺主機主機之間必須通過其他設(shè)備才能進行通信。控制方案主要由施耐德140系列（PLC系統(tǒng)）構(gòu)成，中央處理單元以CPUll303作為主機，具有MODBUS PLUS、MOD昏US接口和512K字節(jié)RAM。工業(yè)總線結(jié)構(gòu)的分布式控制系統(tǒng)在原煤車間及廠調(diào)度室都有各自的可編程控制器主機站，且都是由控制電路和現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)檢測連接的部分共同構(gòu)成。在壓濾車間配電室、原煤1#變電所、篩分車間配電室、重介三樓配電室、5PD-1配電室、原煤2#變電所、重介三樓配電室、以及原煤倉下等地方都有分布站，原煤系統(tǒng)可編程控制器對原煤車間3PD、篩分車間配電室、重介三樓配電室、原煤1#變電進行控制，而廠調(diào)度室可編程控制器則對其他發(fā)布站進行控制。

4 結(jié)語

PLC技術(shù)已在礦山機電設(shè)備控制系統(tǒng)中得到比較廣泛的應(yīng)用，這在一定程度上說明PLC技術(shù)在礦山機電設(shè)備的改造中有著比較好地發(fā)展前景。

參考文獻：

[1] 吳率領(lǐng).現(xiàn)代煤礦機電設(shè)備變頻控制技術(shù)發(fā)展趨勢[J].科海故事博覽·科技探索，2012，02（9）：325-329.

[2] 趙晉峰.可編程邏輯控制器在礦山機電控制中的作用[J].山西科技，2012（1）：315-330.

[3] 王繼江.淺談PLC技術(shù)在礦山機電控制中的應(yīng)用[J].科技信息，2010，02（26）：225-236.

[4] 崔銀平，蘇繼，張慶.試論礦山機電控制中PLC技術(shù)的有效應(yīng)用[J].湖南農(nóng)機，2012，39（7）：201-206.

[5] 王榮華，張燕斌.PLC技術(shù)在礦山機電控制中應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2011（6）：325-339.