PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中應(yīng)用研究

馮文君

摘 要：在現(xiàn)代的自動(dòng)化控制領(lǐng)域中，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各種自動(dòng)化技術(shù)和理論都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，同時(shí)還涌現(xiàn)出了更多更加先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)，而隨著這些技術(shù)和理論在自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的發(fā)展應(yīng)用，使得自動(dòng)化控制水平得到了大幅度提升。PLC技術(shù)是當(dāng)前自動(dòng)化控制領(lǐng)域中一種重要的控制技術(shù)。隨著PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用，使得礦山機(jī)電自動(dòng)化控制水平得到進(jìn)一步提升。而為了使PLC技術(shù)水平得到進(jìn)一步提升，加大對(duì)PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中應(yīng)用的分析研究力度就顯得尤為重要。該文通過(guò)對(duì)PLC技術(shù)的粗淺分析并結(jié)合個(gè)人實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用進(jìn)行粗淺探討。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù) 礦山 機(jī)電控制 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TD984 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）06（c）-0114-02

隨著當(dāng)前礦業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備也提出了更高的要求。在當(dāng)前的礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，通常會(huì)應(yīng)用到PLC技術(shù)，而隨著PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用，極大地提高了礦山機(jī)電的自動(dòng)化水平，從而大幅度提高了礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)水平，然而就PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中應(yīng)用的實(shí)際情況而言，為了進(jìn)一步提高PLC技術(shù)的水平，還必須加大對(duì)其的分析研究力度。文章從機(jī)電存在的缺點(diǎn)出發(fā)，對(duì)PLC技術(shù)進(jìn)行了粗淺的分析，然后對(duì)PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用進(jìn)行了粗淺探討。希望能夠起到拋磚引玉的效果，使同行相互探討、共同提高。

1 PLC簡(jiǎn)介

1.1 PLC的定義

PLC的定義有許多種。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字、模擬的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。

PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，是無(wú)法取代的。

1.2 PLC的構(gòu)成

從結(jié)構(gòu)上，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。

1.3 PLC故障處理

如果PLC停止在某些輸出被激勵(lì)的地方，一般是處于中間狀態(tài)，則查找引起下一步操作發(fā)生的信號(hào)（輸入、定時(shí)器、線川、鼓輪控制器等）。編程器會(huì)顯示那個(gè)信號(hào)的ON/OFF狀態(tài)。如果輸入信號(hào)，將編程器顯示的狀態(tài)與輸入模塊的LED指示做比較，結(jié)果不一致，則更換輸入模塊。若發(fā)現(xiàn)在擴(kuò)展框架上有多個(gè)模塊要更換，那么，在您更換模塊之前，應(yīng)先檢查I/O擴(kuò)展電纜和它的連接情況。如果輸入狀態(tài)與輸入模塊的LED指示指示一致，就要比較一下發(fā)光二極管與輸入裝置（按鈕、限位開(kāi)關(guān)等）的狀態(tài)。若二者不同，測(cè)量一下輸入模塊，如發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題，需要更換I/O裝置，現(xiàn)場(chǎng)接線或電源；否則，要更換輸入模塊。

2 PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用例舉

2.1 采用PLC改造礦山老舊提升機(jī)

在保留提升機(jī)機(jī)械部分和直流主電機(jī)的基礎(chǔ)上，采用大功率晶閘管變流器和可編程控制器來(lái)改造老舊提升機(jī)的原繼電器控制，是目前對(duì)礦山機(jī)械改造的一條可行之路。

實(shí)施步驟如下：

（1）整體搬移原有操作臺(tái)為新操作臺(tái)安裝創(chuàng)造條件提升機(jī)改造期間臨時(shí)搬移到一邊的原操作臺(tái)操作，仍以老系統(tǒng)運(yùn)行。

（2）在電樞回路上安裝新舊系統(tǒng)轉(zhuǎn)換刀閘以便于新老系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)潤(rùn)滑油泵控制采取多路航空插頭進(jìn)行新老系統(tǒng)切換，老系統(tǒng)可在新系統(tǒng)調(diào)試期間與之并存，互為備用。以后有必要的話可永久保留。

（3）在安裝中嚴(yán)格控制質(zhì)量指定將來(lái)參與維護(hù)的技術(shù)熟練人員進(jìn)行安裝，通過(guò)全程參與為調(diào)試完成后轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行和維護(hù)創(chuàng)造條件。

（4）為縮短新系統(tǒng)調(diào)試時(shí)間，對(duì)井筒位置、開(kāi)關(guān)、行程、各個(gè)機(jī)械潤(rùn)滑制動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)等進(jìn)行電控監(jiān)測(cè)，在傳感器安裝完后進(jìn)行在線送電測(cè)試，校準(zhǔn)每個(gè)測(cè)量參數(shù)，保證與提升系統(tǒng)實(shí)際相對(duì)應(yīng)。老系統(tǒng)提升時(shí)逐步在計(jì)算機(jī)中檢驗(yàn)每一部分持續(xù)的運(yùn)行過(guò)程，保證提升系統(tǒng)能一次性無(wú)誤地實(shí)現(xiàn)切換。

（5）完成裝卸載系統(tǒng)在線調(diào)試后利用老系統(tǒng)提升，但提升機(jī)裝卸載站由新系統(tǒng)中可編程控制器系統(tǒng)控制。采用新老系統(tǒng)混合控制的方式，使裝卸載及提升信號(hào)系統(tǒng)控制能夠一次性投入成功，減少了新系統(tǒng)全面調(diào)試工作量。

（6）在傳動(dòng)回路中，電流閉環(huán)和速度、位置閉環(huán)是最關(guān)鍵的部分，其正確與否直接關(guān)系和影響到閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。利用每天兩個(gè)小時(shí)的日檢修時(shí)間對(duì)這些環(huán)節(jié)進(jìn)行編碼器輸出試驗(yàn)和電樞回路電流環(huán)控制的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，確定系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)各參數(shù)，為全系統(tǒng)空載和重載測(cè)試運(yùn)行創(chuàng)造條件。

（7）利用全礦井機(jī)電設(shè)備停產(chǎn)兩天的檢修時(shí)間直接一次性進(jìn)行全系統(tǒng)空載試運(yùn)行，經(jīng)過(guò)數(shù)次提速后達(dá)到設(shè)計(jì)運(yùn)行速度。系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)和準(zhǔn)確后再進(jìn)行裝煤重載運(yùn)行試驗(yàn)，最后實(shí)現(xiàn)全載全自動(dòng)方式的提升。

2.2 KZP型盤(pán)式可控制動(dòng)裝置在下運(yùn)膠帶機(jī)中的應(yīng)用

系列盤(pán)式可控制動(dòng)裝置是機(jī)電液一體化設(shè)備，由KZP制動(dòng)裝置、液壓站以及配套電控系統(tǒng)組成。盤(pán)式可控制動(dòng)裝置的制動(dòng)力矩是由閘瓦與制動(dòng)盤(pán)摩擦而產(chǎn)生的，調(diào)節(jié)閘瓦對(duì)制動(dòng)盤(pán)的正壓力即可改變制動(dòng)力，而制動(dòng)器的正壓力又與液壓系統(tǒng)的控制油壓成比例。機(jī)械設(shè)備正常工作時(shí)油壓達(dá)到最大值，此時(shí)正壓力為0，閘瓦與制動(dòng)盤(pán)之間留有1～1.5 mm間隙，即制動(dòng)閘處于松閘狀態(tài)。機(jī)械設(shè)備需要制動(dòng)時(shí)，電液控制系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)工況發(fā)出控制的指令，使制動(dòng)裝置按照預(yù)定的程序自動(dòng)減小油壓以達(dá)到制動(dòng)的要求。盤(pán)式可控制動(dòng)裝置在環(huán)境溫度為40 ℃時(shí)每小時(shí)制動(dòng)10次，盤(pán)面與電控裝置相的最高溫度遠(yuǎn)小于150 ℃而且無(wú)火花產(chǎn)生互配合，可以使大型機(jī)械設(shè)備的停車(chē)減速度保持在0.05～0.3 ms在系統(tǒng)突然斷電時(shí)仍能確保大型機(jī)械設(shè)備尤其是（帶式輸送機(jī)）平穩(wěn)地減速停車(chē)。其液壓控制系統(tǒng)采用雙回路結(jié)構(gòu)，兩個(gè)回路完全對(duì)稱(chēng)，可以互為備用。一般依靠蓄能器工作的制動(dòng)閘就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)下運(yùn)帶式膠帶輸送機(jī)的軟制動(dòng)。

KZP系列盤(pán)式可控制動(dòng)裝置的主要特點(diǎn)體現(xiàn)在“可控”上。通過(guò)主驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的輸出軸以及膠帶輸送機(jī)上的速度傳感器來(lái)讀取電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及膠帶速度時(shí)會(huì)出現(xiàn)“飛車(chē)”的現(xiàn)象，這個(gè)時(shí)候就要由可編程控制器監(jiān)測(cè)速度傳感器的數(shù)據(jù)。當(dāng)?shù)玫降乃俣却笥谡＿\(yùn)行設(shè)定值時(shí)，由可編程控制器減小制動(dòng)閘電液比例閥的供電電流，從而減小制動(dòng)系統(tǒng)的油壓，制動(dòng)系統(tǒng)施閘使得制動(dòng)閘瓦貼近制動(dòng)閘盤(pán)為膠帶減速。當(dāng)膠帶速度降至正常值以下時(shí)，可編程控制器再按照預(yù)先編制的程序增大制動(dòng)閘電液比例閥的電流，使得閘瓦打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)閘的動(dòng)態(tài)可控運(yùn)行，保障了膠帶輸送機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中應(yīng)用的分析研究，相信讀者對(duì)PLC技術(shù)的認(rèn)識(shí)也有了一定的認(rèn)識(shí)。PLC技術(shù)的應(yīng)用，不僅進(jìn)一步提高了礦山機(jī)電的自動(dòng)化控制水平，同時(shí)也極大地促進(jìn)了礦山經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，提高了現(xiàn)代化安全生產(chǎn)管理水平。所以，加強(qiáng)對(duì)PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，值得廣大煤礦機(jī)電工作人員進(jìn)行深入的研究與探討。endprint