PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中應(yīng)用研究

張宇++汪玥玢

摘要：PLC技術(shù)是現(xiàn)代化及自動(dòng)化技術(shù)一項(xiàng)尤為重要的控制環(huán)節(jié)，在近年的研究中，PLC技術(shù)取得了高速發(fā)展和改進(jìn)，在礦山的機(jī)電控制領(lǐng)域也取得了廣泛的應(yīng)用，這在一定程度上滿足了煤礦事業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展需求。PLC技術(shù)的應(yīng)用不僅導(dǎo)致機(jī)電自動(dòng)化環(huán)節(jié)更為順暢和高效，還有力推動(dòng)了煤礦事業(yè)的高效發(fā)展。本文主要對(duì)于PLC技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行分析和研究，希望能夠推動(dòng)相關(guān)技術(shù)在礦山機(jī)電控制上的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù) 礦山機(jī)電 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TD63文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-5349（2016）13-0250-02

在現(xiàn)代化的礦山開采環(huán)節(jié)中，對(duì)于PLC技術(shù)的應(yīng)用越來越頻繁，隨著PLC技術(shù)的應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大，機(jī)電控制的自動(dòng)化水平也獲得顯著提高，這也是近些年礦山生產(chǎn)效率大幅圖提升的主要原因。但是為了有效保證PLC技術(shù)更好地應(yīng)用到礦山開采工作，對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)的研究就顯得尤為重要。筆者主要通過對(duì)PLC技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，并對(duì)其在礦山機(jī)電控制環(huán)節(jié)的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)闡述，希望能夠?yàn)閷I(yè)從業(yè)人員提供參考和借鑒。

一、PLC技術(shù)的含義

PLC技術(shù)在不同環(huán)節(jié)中的定義存在差異性，在礦山機(jī)電系統(tǒng)中對(duì)于PLC技術(shù)的定義是指在工業(yè)環(huán)境中，通過數(shù)字操作系統(tǒng)，同時(shí)在操作環(huán)節(jié)中可以實(shí)現(xiàn)編程的邏輯控制器。在實(shí)際應(yīng)用中，這種技術(shù)的表現(xiàn)形式即是通過編程操作實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)功能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)算數(shù)、排序、計(jì)時(shí)、操作等指令的操作，等系統(tǒng)接收到相關(guān)指令時(shí)，通過系統(tǒng)的方式實(shí)現(xiàn)輸入和輸出環(huán)節(jié)的控制，以便于實(shí)現(xiàn)不同程序的操作和控制。[1]

在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，PLC技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多種技術(shù)和系統(tǒng)的綜合系統(tǒng)，因此在應(yīng)用上也具備諸多優(yōu)勢(shì)，例如具備較強(qiáng)的抗干擾能力，在數(shù)據(jù)的傳輸環(huán)節(jié)具備較強(qiáng)的安全性和可靠性，同時(shí)能夠推動(dòng)操作系統(tǒng)的靈活性和便捷性。隨著礦產(chǎn)開采行業(yè)的不斷擴(kuò)大，PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制的應(yīng)用也逐步擴(kuò)大，并逐漸占據(jù)不可取代的作用。在礦山開采過程中，以往的只是通過繼電器設(shè)備進(jìn)行控制，而此類設(shè)備主要是通過對(duì)各個(gè)硬件的組合、連接，通過運(yùn)用串聯(lián)和并聯(lián)的方式進(jìn)行操作，導(dǎo)致在設(shè)備操作中存在諸多問題和缺陷，在連接過程中需要大量的連線，導(dǎo)致在各連線環(huán)節(jié)出現(xiàn)較多的觸點(diǎn)，連接的線路也易出現(xiàn)復(fù)雜化。同時(shí)由于設(shè)備的體積龐大，造成了系統(tǒng)占地面積大的缺陷，同時(shí)也引發(fā)了大量的電量損耗。同時(shí)由于此類系統(tǒng)在形成之后，很難對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致在調(diào)試和升級(jí)環(huán)節(jié)變得復(fù)雜和棘手。由于系統(tǒng)的改良難度，也在一定程度上阻礙了煤炭行業(yè)的良性發(fā)展。在設(shè)備運(yùn)行環(huán)節(jié)中，由于各連線的觸點(diǎn)過多，導(dǎo)致設(shè)備增加過程中易出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，在開關(guān)設(shè)備中很容易導(dǎo)致觸點(diǎn)產(chǎn)生磨擦，這也降低了機(jī)電設(shè)備的使用壽命，導(dǎo)致設(shè)備和機(jī)器出現(xiàn)提前老化的情況。[2]

由于上述情況可知，針對(duì)原有的機(jī)電設(shè)備和先進(jìn)的PLC技術(shù)的分析，我們?cè)诘V山的機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用環(huán)節(jié)已經(jīng)取得了較大的成績(jī)。

二、PLC技術(shù)在礦山生產(chǎn)環(huán)節(jié)的具體應(yīng)用

（一）PLC技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)提升機(jī)的改良

PLC技術(shù)對(duì)于提升傳統(tǒng)提升機(jī)的效率，改善現(xiàn)階段提升機(jī)電流效率有很大作用。實(shí)現(xiàn)這種改變主要是通過較大的功率公職器和較大的晶閘管來實(shí)現(xiàn)。這也是現(xiàn)階礦山機(jī)械最高效的辦法，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的步驟主要有：

（1）首先實(shí)現(xiàn)操作臺(tái)的轉(zhuǎn)變工作。在操作臺(tái)的轉(zhuǎn)變中，首先將原有的舊設(shè)備搬到一旁，將操作臺(tái)進(jìn)行整體性搬移，為新的操作平臺(tái)的安裝工作提供較為完善的條件。在改造過程中，還需要對(duì)原有的舊設(shè)備進(jìn)行應(yīng)用，在舊設(shè)備中完成UI操作系統(tǒng)的調(diào)試工作。

（2）實(shí)現(xiàn)新老設(shè)備的完美轉(zhuǎn)變。為方便新老設(shè)備的轉(zhuǎn)換工作，需要在回路中安裝實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)化器。在安裝新的操作系統(tǒng)中，對(duì)于舊系統(tǒng)應(yīng)該采用保留的方式。在必要的條件下或者存儲(chǔ)空間允許的情況下，應(yīng)該將舊系統(tǒng)一塊保存，實(shí)現(xiàn)舊系統(tǒng)的備份性作用，保證設(shè)備的正常化運(yùn)轉(zhuǎn)。

（3）嚴(yán)格把控安裝環(huán)節(jié)的質(zhì)量問題。在設(shè)備安裝之前，對(duì)于負(fù)責(zé)安裝的員工應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格的培訓(xùn)工作，要在經(jīng)過嚴(yán)格的層層篩選之后，才能進(jìn)行新系統(tǒng)的安裝工作。同時(shí)要求安裝人員必須具備完善的安裝操作技術(shù)，積極參與未來設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)工作，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)設(shè)備和系統(tǒng)的有力維護(hù)和保障。

（4）盡量減少系統(tǒng)調(diào)試環(huán)節(jié)的耗時(shí)。在設(shè)備和系統(tǒng)安裝之前，應(yīng)該對(duì)于設(shè)備的各部件的安裝位置和安裝順序進(jìn)行及時(shí)掌控，同時(shí)嚴(yán)格按照規(guī)定操作步驟進(jìn)行安裝工作，在傳感器安裝完畢之后，應(yīng)該進(jìn)行給點(diǎn)測(cè)試，對(duì)于系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行校對(duì)工作，保證安裝的系統(tǒng)和設(shè)備符合實(shí)際的應(yīng)用需求。

（5）提升系統(tǒng)的過程中，應(yīng)該將設(shè)備的每個(gè)部分的運(yùn)行情況輸入電腦進(jìn)行檢驗(yàn)，保證設(shè)備提升中，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確無誤性的改良。除了完成上述工作，還應(yīng)該強(qiáng)化新舊系統(tǒng)的聯(lián)合控制效率。[3]在完成設(shè)備升級(jí)之后，應(yīng)該通過原有系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié)對(duì)新系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的調(diào)試工作。通過新舊系統(tǒng)的聯(lián)合控制，能夠有效減少系統(tǒng)在調(diào)試環(huán)節(jié)中的困難，強(qiáng)化對(duì)信號(hào)的控制效率，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)推動(dòng)系統(tǒng)的一次性裝卸載工作。通過這些行之有效的方式，能夠有效減少系統(tǒng)在調(diào)試環(huán)節(jié)的工作量，提升設(shè)備調(diào)試的效率，減少企業(yè)不必要的損失。

（二）促使井下風(fēng)門做到自動(dòng)打開和關(guān)閉

在當(dāng)前大部分的礦山生產(chǎn)中，礦井下風(fēng)門的啟動(dòng)和關(guān)閉一直都是利用人工操作來實(shí)現(xiàn)的，但是受到井下風(fēng)門的負(fù)壓的影響，在風(fēng)門控制過程中需要比較大的力量，使用人工操作來完成的難度比較大，操作起來十分不方便。如果出現(xiàn)操作不當(dāng)會(huì)造成比較嚴(yán)重的后果，一方面會(huì)導(dǎo)致風(fēng)門出現(xiàn)損壞的狀況，另一方面會(huì)造成操作人員受到傷害。而通過利用PLC技術(shù)借助紅外傳感設(shè)備實(shí)現(xiàn)了對(duì)井下風(fēng)門操作的自動(dòng)化控制，這樣節(jié)省了人力而且使得工作效率提高，同時(shí)降低了車輛出現(xiàn)事故的幾率，降低礦山運(yùn)行的成本。在實(shí)行風(fēng)門自動(dòng)啟閉設(shè)計(jì)時(shí)，要注意的是先開窗再開風(fēng)門。其原理是因?yàn)轱L(fēng)門兩面都存在一定的壓強(qiáng)差，井下風(fēng)門的面積比較大，風(fēng)門開啟時(shí)所需要的壓強(qiáng)也比較大，為了保障風(fēng)門操作過程中的安全，一般會(huì)在風(fēng)門上設(shè)置一個(gè)面積比較小的窗戶用來平衡風(fēng)門兩面的壓強(qiáng)差。當(dāng)風(fēng)門兩面壓強(qiáng)平衡時(shí)，自動(dòng)啟閉的操作力要求就會(huì)減小。[4]具體過程是通過紅外感應(yīng)設(shè)備對(duì)車輛的近處進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但需要開啟風(fēng)門時(shí)，會(huì)將控制信號(hào)傳輸?shù)诫姷Q閥中，電磁閥在接收到控制信號(hào)之后向系統(tǒng)進(jìn)行供氣，隨后活塞將向外運(yùn)動(dòng)，同時(shí)風(fēng)門上的窗戶在活塞帶動(dòng)下打開，在風(fēng)門達(dá)到相應(yīng)的位置后停止運(yùn)動(dòng)，隨后風(fēng)門開啟，風(fēng)門關(guān)閉操作時(shí)首先通過活塞運(yùn)動(dòng)關(guān)閉窗戶，之后風(fēng)門關(guān)閉。

（三）PLC技術(shù)對(duì)運(yùn)膠帶機(jī)的改造

伴隨著機(jī)電液一體化的逐步成熟和發(fā)展，目前已經(jīng)將其應(yīng)用于礦山機(jī)電控制系統(tǒng)中，主要的控制制動(dòng)裝置是KZP系列盤式裝置，該裝置主要由液壓站、制動(dòng)裝置以及電控系統(tǒng)三個(gè)部分組成。在整個(gè)的可控制動(dòng)裝置中，制動(dòng)裝置主要是借助閘瓦與制動(dòng)盤之間的摩擦而形成制動(dòng)力矩，隨后通過液壓站的調(diào)節(jié)來改變制動(dòng)力。在設(shè)備正常工作的情況下正壓力為0，系統(tǒng)油壓達(dá)到最大值，這個(gè)時(shí)候制動(dòng)閘處于松閘狀態(tài)，閘瓦與制動(dòng)盤有著一定的距離；設(shè)備在制動(dòng)過程中，首先分析工況，電液控制系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出相關(guān)的指令，設(shè)備根據(jù)指令自動(dòng)降低油壓實(shí)現(xiàn)制動(dòng)控制。在理論上來說，當(dāng)環(huán)境溫度為40℃時(shí)，盤式可控制制動(dòng)裝置的制動(dòng)頻率為10次/小時(shí)。盤式可控制制動(dòng)裝置利用電動(dòng)機(jī)的輸出軸以及輸送機(jī)的速度傳感器對(duì)運(yùn)膠帶正常工作時(shí)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的檢測(cè)和控制，之后通過可編程的控制器將這些數(shù)據(jù)具體顯示出來，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過運(yùn)行過程中的定值，控制器可以自動(dòng)降低供電電流，從而控制制動(dòng)系統(tǒng)油壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)運(yùn)膠帶機(jī)的減速；相反，如果數(shù)據(jù)小于運(yùn)行定值時(shí)，則會(huì)通過增大電流來實(shí)現(xiàn)運(yùn)膠帶機(jī)的正常運(yùn)行。[5]

（四）PLC技術(shù)在空氣壓縮機(jī)群組微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)匯總的應(yīng)用

在當(dāng)前礦山的日常生產(chǎn)工作中，空氣壓縮機(jī)是其中非常重要的動(dòng)力設(shè)備，一般情況下，在空氣壓縮機(jī)的控制過程中大多使用的是繼電器，認(rèn)為由于對(duì)應(yīng)的控制要求以及防護(hù)水平無法達(dá)到繼電器要求的標(biāo)準(zhǔn)，因而在出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)直接導(dǎo)致修復(fù)成本的增加。不僅如此，空氣壓縮機(jī)自動(dòng)控制以及微機(jī)控制系統(tǒng)在一部分的礦井中也逐漸得到了應(yīng)用，但是無法適應(yīng)礦井下的生產(chǎn)環(huán)境，無法保證長(zhǎng)期的正常使用，會(huì)使得設(shè)備的壽命縮短?？諝鈮嚎s機(jī)群組即微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是PLC技術(shù)的最新研究成果，可以將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集通過溫度變送器、壓力變送器以及斷水裝置進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)，中央處理器對(duì)于傳輸?shù)娇删幊炭刂破鞯南嚓P(guān)信息進(jìn)行科學(xué)的處理，從而有利于促進(jìn)壓力保護(hù)、監(jiān)控以及集中控制空氣壓縮機(jī)群組等功能的實(shí)現(xiàn)。

（五）PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用效果

PLC技術(shù)，作為現(xiàn)階段自動(dòng)化領(lǐng)域最主要的設(shè)備控制技術(shù)，已經(jīng)逐步在礦山機(jī)電設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用，PLC技術(shù)的廣泛應(yīng)用，取得了比較顯著的效果，提升了礦山機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化水平，使得礦山機(jī)電控制中的數(shù)據(jù)更加的準(zhǔn)確，提升了設(shè)備的穩(wěn)定性。同時(shí)，PLC技術(shù)提升了傳統(tǒng)的提升機(jī)的效率，改善現(xiàn)階段提升機(jī)電流效率，在井下工作中實(shí)現(xiàn)了風(fēng)門的自動(dòng)啟閉，減少人工操作，提升了工作的效率和安全性。

三、結(jié)語

綜上來看，PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中有著非常重要的作用，已經(jīng)逐漸廣泛應(yīng)用于礦山生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，發(fā)揮著至關(guān)重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益，不僅可以保證相關(guān)操作的安全性和準(zhǔn)確性，節(jié)省一定的成本，同時(shí)可以有效提升礦山工作的效率和質(zhì)量。因此，需要我們?cè)诘V山機(jī)電控制的應(yīng)用中，強(qiáng)化對(duì)PLC技術(shù)的應(yīng)用，同時(shí)對(duì)于應(yīng)用環(huán)節(jié)進(jìn)行不斷的優(yōu)化升級(jí)和完善創(chuàng)新，全面提高設(shè)備在機(jī)電控制環(huán)節(jié)的效率，實(shí)現(xiàn)最大化的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]王榮華，張燕斌.PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2011（6）：246-247.

[2]崔銀平，蘇繼，張慶等.試論礦山機(jī)電控制中PLC技術(shù)的有效應(yīng)用[J].湖南農(nóng)機(jī)，2012，39（7）：104，106.

[3]王丹丹.PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用研究[J].科技視界，2014（29）：288.

[4]馬洪亮.簡(jiǎn)述PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用[J].機(jī)械管理開發(fā)，2015（1）：89-91.

[5]杜玉發(fā).PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中應(yīng)用研究[J].黑龍江科技信息，2013（13）：51.