PLC技術(shù)在礦山機(jī)電節(jié)能控制中的應(yīng)用

趙凱亮

摘要：隨著現(xiàn)代化機(jī)械水平的提高，采礦領(lǐng)域中機(jī)械設(shè)備的占比越來(lái)越大，如何有效提高機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行效率，節(jié)約能耗成為目前眾多礦產(chǎn)企業(yè)主要考慮的問(wèn)題。PLC技術(shù)具有集成程度高，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)控制而被廣泛應(yīng)用于礦山機(jī)電節(jié)能領(lǐng)域，本文在分析研究PLC基本技術(shù)特征的基礎(chǔ)上論述了礦山機(jī)電節(jié)能控制中PLC技術(shù)的具體應(yīng)用，從而提高礦山機(jī)電節(jié)能水平。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù);礦山機(jī)電;節(jié)能控制;應(yīng)用分析

隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)煤炭資源需求量的增大以及礦山機(jī)械化程度的提高，對(duì)礦山機(jī)電節(jié)能控制的要求也相應(yīng)增加。PLC技術(shù)的應(yīng)用不僅進(jìn)一步提高了礦山機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化水平，而且提高了礦山機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行效率，很大程度上降低來(lái)了礦山機(jī)電的能耗比，從而增加了礦產(chǎn)開(kāi)采企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1PLC技術(shù)概述

1.1PLC技術(shù)基本特征

PLC技術(shù)利用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)相應(yīng)的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行過(guò)程控制，具有抗干擾能力強(qiáng)，智能化水平高且可靠性高的特點(diǎn)。而且和傳統(tǒng)的繼電器控制相比，采用PLC邏輯控制有利于用戶對(duì)機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化控制，而且控制系統(tǒng)便于操作和更改，穩(wěn)定性和安全性高。目前，PLC控制邏輯編輯過(guò)程中主要采用梯形圖進(jìn)行編輯，與常用的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言相比便于用戶學(xué)習(xí)和掌握，并且具有良好的適應(yīng)能力。PLC控制系統(tǒng)中，以微型計(jì)算機(jī)為核心，利用編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器等元器件的邏輯控制，從而達(dá)到系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量控制的目的。這就使的PLC控制系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備復(fù)雜控制的同時(shí)能夠有效簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少自控系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量。

1.2PLC技術(shù)基本原理

PLC工作過(guò)程可以分為三個(gè)階段，首先是輸入信息的采集，系統(tǒng)通過(guò)掃描和采集輸入量并將其存儲(chǔ)到I/O單元。在系統(tǒng)設(shè)置過(guò)程中，一旦確定好輸入信息，系統(tǒng)便會(huì)根據(jù)具體的輸入量來(lái)進(jìn)行運(yùn)算，并且輸入數(shù)據(jù)不會(huì)隨著系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的改變而改變。在具體的操作過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需求確定輸入信號(hào)的脈沖寬度，以確保輸入信息的有效性。其次，控制系統(tǒng)程序的編寫(xiě)和運(yùn)行。PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行程序以梯形圖為主，掃描過(guò)程自左而右進(jìn)行，根據(jù)邏輯運(yùn)算控制從上而下進(jìn)行循環(huán)掃描運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)PLC控制單元的邏輯控制。在具體運(yùn)行過(guò)程中，設(shè)定好的輸入信息和采樣狀態(tài)無(wú)法進(jìn)行更改，所以需要對(duì)I/O指令立即執(zhí)行以達(dá)到存儲(chǔ)I/O控制點(diǎn)的目的。最后是控制信號(hào)的輸出，PLC控制回路中輸出信號(hào)會(huì)隨著控制系統(tǒng)邏輯運(yùn)算狀態(tài)的變化而變化，然后更新輸出信號(hào)，以輸出電流為基礎(chǔ)對(duì)外接電路開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制。

2PLC技術(shù)在礦山機(jī)電節(jié)能中的應(yīng)用特征

傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備控制過(guò)程中以繼電器為基本控制單元，根據(jù)具體的控制目標(biāo)，采用人工布線、焊接的方式構(gòu)成基本的控制回路，并通過(guò)固定的操作流程對(duì)相關(guān)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制，不僅需要大量的基礎(chǔ)設(shè)備，而且操作流程復(fù)雜，無(wú)法滿足復(fù)雜邏輯控制的同時(shí)也導(dǎo)致耗能的增加。在礦山機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用PLC技術(shù)進(jìn)行控制，可以利用計(jì)算機(jī)邏輯編程的方法代替人工的操作流程，而且利用邏輯編程對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制在完成對(duì)復(fù)雜目標(biāo)控制的同時(shí)節(jié)約大量的機(jī)械控制單元。針對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備控制而言，PLC技術(shù)能夠使邏輯控制代替機(jī)械控制，有利于用戶實(shí)時(shí)的對(duì)控制結(jié)構(gòu)的更改和調(diào)整，適應(yīng)性更強(qiáng)，而且模塊化的結(jié)構(gòu)有利于工作人員對(duì)相關(guān)功能的開(kāi)發(fā)和利用，更加具有靈活性，能夠較好的滿足礦山機(jī)電的自動(dòng)化控制。并且有利于提高礦山機(jī)電控制效率，簡(jiǎn)化控制結(jié)構(gòu)，有效降低控制成本。

3PLC技術(shù)在礦山機(jī)電節(jié)能中的應(yīng)用措施

3.1空氣壓縮機(jī)設(shè)備中PLC控制技術(shù)

空氣壓縮機(jī)主要作用是為礦山機(jī)械設(shè)備中以氣壓為動(dòng)力的設(shè)備提供壓縮空氣作為動(dòng)力源，其工作穩(wěn)定性和效率直接影響到相關(guān)壓力設(shè)備的正常運(yùn)行。其基本工作原理是利用單片機(jī)或者工業(yè)控制機(jī)為控制核心，通過(guò)控制電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為空氣的動(dòng)能，從而為相關(guān)氣動(dòng)設(shè)備提供動(dòng)力。傳統(tǒng)的利用繼電器為基本控制單元的空氣壓縮機(jī)存在故障率高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修難度大的缺點(diǎn)，因此采用PLC技術(shù)對(duì)空氣壓縮機(jī)進(jìn)行控制能夠有效避免這些問(wèn)題。具體過(guò)程為，利用傳感器將空氣壓縮機(jī)的相應(yīng)溫度、壓力作為輸入量傳入PLC控制單元中，然后根據(jù)設(shè)定好的控制邏輯運(yùn)行、計(jì)算，然后輸出控制量對(duì)外接控制電路進(jìn)行控制。具體的控制邏輯可根據(jù)空氣壓縮機(jī)的實(shí)際運(yùn)行需求進(jìn)行設(shè)定，保障空氣壓縮機(jī)工作在最優(yōu)控制狀態(tài)，提高壓縮機(jī)的運(yùn)行效率，有效降低設(shè)備的能力損耗。

3.2老式提升機(jī)設(shè)備中PLC控制技術(shù)

PLC控制技術(shù)可以利用晶閘管和大功率控制器對(duì)老式提升機(jī)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，提高其運(yùn)行效率。具體改進(jìn)主要是通過(guò)對(duì)其操作控制臺(tái)進(jìn)行簡(jiǎn)化，首先是將舊的操作臺(tái)整體移動(dòng)到預(yù)定位置，然后設(shè)置新的控制臺(tái)，并在二者之間安裝轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)老舊系統(tǒng)的平滑切換。這就要求相關(guān)的操作人員必須具備一定的操作技能，保障控制臺(tái)安裝的質(zhì)量，保障控制系統(tǒng)正確安裝。在系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，為了提高效率可以在傳感器給電測(cè)試過(guò)程中將測(cè)量參數(shù)和實(shí)際參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，然后適當(dāng)?shù)恼{(diào)整系統(tǒng)直到參數(shù)復(fù)合設(shè)備運(yùn)行要求。而且，在系統(tǒng)升級(jí)和優(yōu)化過(guò)程中，需要對(duì)微機(jī)控制過(guò)程中的邏輯單元環(huán)節(jié)進(jìn)行逐步檢查，確保邏輯運(yùn)行正確。另外，通過(guò)加強(qiáng)新舊系統(tǒng)聯(lián)合控制的方式檢驗(yàn)PLC控制系統(tǒng)的控制效果，在保障系統(tǒng)正常運(yùn)行的同時(shí)有效提高控制效率，從而提高機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行效率。

3.3井下風(fēng)門設(shè)備中PLC控制技術(shù)

傳統(tǒng)的井下風(fēng)門通常需要人工手動(dòng)操作，不僅工作環(huán)境差、安全系數(shù)低，而且也增加了人工成本，在具體操作過(guò)程中也容易出現(xiàn)失誤，無(wú)法實(shí)現(xiàn)風(fēng)門的高效控制。利用PLC控制技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的井下風(fēng)門進(jìn)行改造，利用邏輯編程控制風(fēng)門的開(kāi)關(guān)量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)門的遠(yuǎn)程操控。這樣不僅可以提高井下設(shè)備操作的安全性，而且也進(jìn)一步提高了風(fēng)門工作的穩(wěn)定性。在具體改進(jìn)過(guò)程中，需要根據(jù)實(shí)際風(fēng)門面積來(lái)確定兩側(cè)壓差，從而降低因負(fù)壓太高而導(dǎo)致的風(fēng)門損耗，同時(shí)也降低了風(fēng)門的生產(chǎn)成本。另外，為了進(jìn)一步保障井下作業(yè)環(huán)境的壓力平衡，必須保證風(fēng)門的正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，利用PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)門的精確控制和遠(yuǎn)程操作，使井下作業(yè)環(huán)境得到優(yōu)化，提高了工作的安全可靠性。

4總結(jié)

隨著PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，使礦山各機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行效率和安全系數(shù)得到提高，不僅降低了機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)成本，而且也進(jìn)一步降低了人工成本。所以，利用PLC技術(shù)對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備進(jìn)行節(jié)能控制，能夠有效提高礦產(chǎn)開(kāi)采企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約大量的人力物力的同時(shí)也保證了各系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 彭廣宇.淺談礦山機(jī)電控制中的PLC技術(shù)[J].消費(fèi)導(dǎo)刊，2017，（26）：89.

（作者單位：山西華晉吉寧煤業(yè)有限責(zé)任公司）