自動(dòng)化技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用探討

舒 興

（重慶迪冉礦山工程設(shè)計(jì)有限公司，重慶 400000）

利用PLC技術(shù)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用，有效的避免了傳統(tǒng)礦山機(jī)電控制中存在的弊端，提高了礦山資源開(kāi)采的工作效率，促進(jìn)了礦山企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 PLC技術(shù)的概述

（1）PLC 的基本組成部分。PLC的基礎(chǔ)組成主要包括CPU、電源、存儲(chǔ)器、接口以及相關(guān)的外部設(shè)備編程器。對(duì)外，通過(guò)接口實(shí)現(xiàn)了外部設(shè)備和PLC本身的輸入和輸出；對(duì)內(nèi)，通過(guò)各種總線實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部各部分的連接。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，PLC又可以劃分為固定式PLC 和模塊式PLC 兩種，前者將CPU和電源等部分組成了一個(gè)整體，無(wú)法進(jìn)行分開(kāi)拆卸，而后者是將所有的模塊進(jìn)行了組裝連接，可以按照一定的規(guī)則對(duì)其進(jìn)行拆卸和重新配置[1]。

（2）PLC 的優(yōu)點(diǎn)。作為一種利用數(shù)字運(yùn)算來(lái)達(dá)到控制目的的自動(dòng)控制系統(tǒng)，PLC可以利用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器當(dāng)中各種可以編程的操作指令，包括運(yùn)算指令、控制指令等，對(duì)連接到PLC接口上的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行控制。其主要優(yōu)點(diǎn)如下：①抗干擾能力強(qiáng)，可以抵抗各種內(nèi)外界因素的干擾，不易發(fā)生損壞，維護(hù)費(fèi)用較低。②本身可以重新組合，系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中較為靈活、方便。③編程所需的語(yǔ)言簡(jiǎn)單，而且可以根據(jù)不同的需求對(duì)程序進(jìn)行及時(shí)的修改。

2 PLC 技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用研究

（1）利用PLC 技術(shù)對(duì)礦山老舊提升機(jī)進(jìn)行改造。在對(duì)礦山的老舊提升機(jī)進(jìn)行改造過(guò)程中，可以對(duì)其機(jī)械和主機(jī)部分進(jìn)行保留，通過(guò)大功率晶匣管變流器和可編程控制器對(duì)其繼電器控制設(shè)備進(jìn)行更新，從而提升其工作性能，主要步驟如下：①對(duì)礦山老舊提升機(jī)的舊操作臺(tái)進(jìn)行位置的變更，在其位置上安裝新操作臺(tái)。在新操作臺(tái)安裝和調(diào)試期間，暫時(shí)使用舊操作臺(tái)進(jìn)行礦山老舊提升機(jī)的控制。②將新舊系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換刀閘設(shè)置在電樞回路上，通過(guò)提多路航空插頭，來(lái)實(shí)現(xiàn)新舊系統(tǒng)的有效切換。當(dāng)新系統(tǒng)調(diào)試完畢之后，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇保留或者拆除舊系統(tǒng)。③在進(jìn)行新系統(tǒng)安裝過(guò)程中，必須嚴(yán)格控制施工的質(zhì)量。施工過(guò)程中，應(yīng)確保新系統(tǒng)檢修人員現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作新系統(tǒng)的安裝和調(diào)試操作，從而提高其對(duì)系統(tǒng)的了解程度，便于后期的維護(hù)和檢修工作開(kāi)展。④對(duì)于井筒位置開(kāi)關(guān)、行程、機(jī)械潤(rùn)滑系統(tǒng)在進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，為了縮短調(diào)試所需的時(shí)間，可以采用電控監(jiān)測(cè)的方式進(jìn)行。同時(shí)在新系統(tǒng)安裝完成之后，還需要對(duì)傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保其相關(guān)參數(shù)與設(shè)計(jì)要求的保持一致。⑤由于變環(huán)系統(tǒng)很容易受到速度、電流以及位置等閉環(huán)因素的影響，因此，必須重視以上三個(gè)閉環(huán)的準(zhǔn)確性。每天都需要對(duì)速度、電流以及位置閉環(huán)進(jìn)行檢修，并利用編碼器輸出試驗(yàn)和電樞回路電流環(huán)控制試驗(yàn)對(duì)其相關(guān)參數(shù)的響應(yīng)進(jìn)行測(cè)試和確認(rèn)，為接下來(lái)的系統(tǒng)空載和重載調(diào)試試驗(yàn)提供便利的條件。⑥最后全礦井的機(jī)電設(shè)備需要進(jìn)行停產(chǎn)檢修，并對(duì)新系統(tǒng)進(jìn)行空載調(diào)試運(yùn)行。在系統(tǒng)的空載試驗(yàn)合格之后，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重栽試驗(yàn)。只有重載試驗(yàn)合格，才能確保礦山老舊提升機(jī)完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化技術(shù)的改造。

（2）實(shí)現(xiàn)井下風(fēng)門(mén)自動(dòng)啟閉的分析。在礦區(qū)，井下風(fēng)門(mén)可以利用紅外傳感器對(duì)過(guò)往的車(chē)輛進(jìn)行監(jiān)測(cè)。利用這一特性，可以借助PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)風(fēng)門(mén)的自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉，從而減輕相關(guān)工作人員的工作量，提高對(duì)車(chē)輛和行人的安全保障。

在PLC技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，由于風(fēng)門(mén)兩側(cè)的氣壓存在差異，導(dǎo)致風(fēng)門(mén)存在較大的壓強(qiáng)，為了降低風(fēng)門(mén)在自動(dòng)開(kāi)啟過(guò)程中所需要的開(kāi)啟壓力，可以通過(guò)窗口的設(shè)置來(lái)平衡風(fēng)門(mén)兩側(cè)的氣壓差。由于窗口的面積較風(fēng)門(mén)而言較小，因此所需的開(kāi)啟壓力也較小。

在利用PLC技術(shù)進(jìn)行井下風(fēng)門(mén)的自動(dòng)啟閉時(shí)，其工作原理如下：①當(dāng)井下風(fēng)門(mén)需要打開(kāi)時(shí)，相關(guān)的開(kāi)啟控制信號(hào)傳遞到二位五通雙控電磁閥，尤其對(duì)供氣為孩子的活塞運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，將井下風(fēng)門(mén)之上的窗口打開(kāi)。此時(shí)，風(fēng)門(mén)兩次的氣壓差在窗口的作用下，迅速降低直到兩側(cè)氣壓值區(qū)域一致，從而減弱了風(fēng)門(mén)需要開(kāi)啟的壓力。②當(dāng)窗口打開(kāi)到大約30度左右時(shí)，受到固定銷(xiāo)擋的作用，窗口停止開(kāi)啟，此時(shí)在活塞運(yùn)動(dòng)的帶動(dòng)下，行走部分持續(xù)向外運(yùn)動(dòng)，完成了風(fēng)門(mén)的開(kāi)啟工作。③當(dāng)井下風(fēng)門(mén)開(kāi)啟到90度時(shí)，整個(gè)開(kāi)啟過(guò)程結(jié)束，行人和車(chē)輛可以安全通過(guò)井下風(fēng)門(mén)。采用相同的方式，通過(guò)對(duì)二位五通雙控電磁閥方向的控制，可以完成井下風(fēng)門(mén)的關(guān)閉控制。

（3）PLC 在空氣壓縮機(jī)群微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用。將PLC技術(shù)應(yīng)用到空氣壓縮機(jī)群微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，有效的提高了空氣壓縮機(jī)群微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，提高了其抗干擾能力，確保了空氣壓縮機(jī)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)在空氣壓縮機(jī)群組微機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以借助溫度、壓力變送器以及斷水裝置對(duì)礦山的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相關(guān)信息的采集，并通過(guò)PLC對(duì)采集到的信息進(jìn)行處理，實(shí)時(shí)的顯示設(shè)備的工作狀態(tài)和相關(guān)參數(shù)，幫助相關(guān)工作人員更清晰的了解設(shè)備運(yùn)行情況，確保了空氣壓縮機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（4）分析PLC 在選煤廠集控系統(tǒng)中的應(yīng)用。某選煤廠原有的控制站、集控室和儲(chǔ)運(yùn)集控室分別負(fù)責(zé)各自區(qū)域的機(jī)電設(shè)備控制，相互之間并無(wú)關(guān)聯(lián)，獨(dú)立性較強(qiáng)，導(dǎo)致所采用的控制主機(jī)版本也不盡相同。一定程度上增大了礦山機(jī)電控制管理的和難度。通過(guò)引入PLC技術(shù)，將該廠的控制系統(tǒng)優(yōu)化成新集控系統(tǒng)和原煤車(chē)間兩個(gè)系統(tǒng)口，不僅實(shí)現(xiàn)了可以在上位機(jī)上的相互方位，而且有效的提高了礦山的管理工作效率。

（5）下運(yùn)膠帶機(jī)中KZP 型盤(pán)式可控制動(dòng)裝置的應(yīng)用。作為機(jī)電液一體化設(shè)備，KZP 型盤(pán)式可控制動(dòng)裝置的閘瓦和制動(dòng)盤(pán)在膜材過(guò)程中產(chǎn)生的動(dòng)力，可以作為盤(pán)式可控制裝置的制動(dòng)力。如果需要對(duì)其制動(dòng)力進(jìn)行改變，需要借助閘瓦對(duì)制動(dòng)盤(pán)正壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，再加上制動(dòng)盤(pán)正壓力隨著制動(dòng)油壓的增高而增高，也就意味著，在進(jìn)行制動(dòng)力調(diào)整過(guò)程中，也對(duì)液壓系統(tǒng)的控制油壓進(jìn)行了調(diào)節(jié)。通過(guò)PLC技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了KZP 型盤(pán)式可控制動(dòng)裝置“可控”管理。通過(guò)設(shè)置在主驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸和膠帶輸送機(jī)上的傳感器，對(duì)電動(dòng)機(jī)和膠帶的轉(zhuǎn)速進(jìn)行采集，如果所采集到的速度高于設(shè)備值，則需要對(duì)制度系統(tǒng)的油壓進(jìn)行減少調(diào)節(jié)，即降低制動(dòng)閘液壓比例閥的供電。反之，則需要增大制動(dòng)閘液壓比例閥的供電。從而實(shí)現(xiàn)了確保膠帶始終處于正常速度運(yùn)轉(zhuǎn)的目的。

3 結(jié)語(yǔ)

PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制當(dāng)中的應(yīng)用，在提高了礦山工作效率的同時(shí)，也減輕了相關(guān)工作人員的工作量，提升了礦山的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)了礦山的自動(dòng)化和智能化發(fā)展。