PLC技術(shù)在礦山電氣自動化中的應(yīng)用

馬瑞林

（武威職業(yè)學(xué)院，甘肅 武威 733000）

當(dāng)今信息化時代，社會經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步和發(fā)展，電氣設(shè)備自動化技術(shù)也突飛猛進(jìn)。隨著礦山開采行業(yè)的飛速發(fā)展，其對自身設(shè)備自動化程度要求越來越高，傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備控制技術(shù)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化礦山開采的要求。國內(nèi)眾多的礦產(chǎn)企業(yè)開始應(yīng)用PLC技術(shù)，并且生產(chǎn)施工自動化操作水平愈加成熟[1]。

PLC技術(shù)是電氣自動化控制中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，具有應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定、操作靈活方便、能在線修改等諸多優(yōu)勢。將PLC控制技術(shù)應(yīng)用于礦山開采機(jī)電控制中，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)電控制技術(shù)，提高工作效率，降低能量損耗。

1 PLC控制技術(shù)

PLC 是一種操作數(shù)字運(yùn)算電子系統(tǒng)，主要通過應(yīng)用相關(guān)的儲存器，編寫好所需要的程序，在內(nèi)部進(jìn)行精準(zhǔn)的計(jì)算工作，PLC的應(yīng)用是為了對生產(chǎn)所用的設(shè)備進(jìn)行自動化控制。該控制系統(tǒng)主要由以下四部分組成：擴(kuò)展接口、CPU、電源以及輸出、輸入接口；數(shù)據(jù)線和電源線將這四部分連接成一個整體，在工作時協(xié)同發(fā)揮作用。

模塊式和固定式是PLC控制系統(tǒng)的兩種結(jié)構(gòu)形式。其中電源、中央處理器、I/O模塊和機(jī)架等部分構(gòu)成了模塊式；而固定式較模塊式則多了內(nèi)存塊和顯示面板等。

（1）PLC技術(shù)工作原理。在具體的操作過程中，PLC技術(shù)包括：第一階段：輸入采樣階段；PLC技術(shù)在該階段的應(yīng)用十分關(guān)鍵，因?yàn)檩斎氩蓸迎h(huán)節(jié)執(zhí)行效果的好壞將直接影響PLC控制效率的高低。第二階段：執(zhí)行階段；在該階段，PLC控制技術(shù)應(yīng)用梯形圖模式，按照第一階段采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行程序掃描，而后通過全方位的計(jì)算，最終在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，得到拴心邏輯結(jié)果。值得注意的是，在執(zhí)行時，如果第一階段所得的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，不能保持不變，可能會影響系統(tǒng)對相應(yīng)指令的直接獲取，無法實(shí)現(xiàn)PLC控制的目的。第三階段：輸出、刷新階段；該階段是PLC控制技術(shù)中的最后一個階段，主要實(shí)現(xiàn)的是輸出、存儲功能，以滿足自動化控制的各種要求。這三個階段完成就是系統(tǒng)完成了一個掃描周期，運(yùn)行一個階段之后，這三個階段不會停止，會繼續(xù)循環(huán)進(jìn)行。

PLC技術(shù)工作流程示意如圖1所示。

圖1 PLC技術(shù)工作流程圖

（2）PLC控制技術(shù)的優(yōu)勢。大量礦產(chǎn)企業(yè)的工程實(shí)踐表明，PLC技術(shù)具有傳統(tǒng)機(jī)電控制技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢。主要包括以下幾個方面：①PLC技術(shù)具有良好的擴(kuò)展性，能夠根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的需求進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展。另外，PLC控制系統(tǒng)還可以依據(jù)工藝流程的變化，調(diào)整、優(yōu)化設(shè)備的啟動順序，實(shí)現(xiàn)在線編輯的功能。②PLC技術(shù)抗干擾能力強(qiáng)，可以滿足不同工況下的系統(tǒng)控制要求。③PLC技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛，可以在電氣、航空、醫(yī)療及國防等工程廣泛應(yīng)用，并且對環(huán)境的適應(yīng)能力很強(qiáng)。④PLC技術(shù)邏輯控制能力、數(shù)據(jù)處理能力及模塊控制能力較強(qiáng)，可以滿足礦山電氣自動化控制的多方面要求。PLC系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于礦產(chǎn)企業(yè)的施工過程中，不僅為企業(yè)創(chuàng)造了更高的經(jīng)濟(jì)效益，而且，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)的自動化施工，最大限度的保障了工作人員的人身財(cái)產(chǎn)安全。

2 PLC控制技術(shù)的應(yīng)用

（1）PLC控制系統(tǒng)在提升機(jī)的應(yīng)用。在礦山控制系統(tǒng)中由PLC系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制裝置，從而使提升機(jī)械高效率、智能化。具體應(yīng)用流程如下：①首先對提升機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，在運(yùn)行狀態(tài)良好的情況下，保留舊系統(tǒng)的直流主電機(jī)及提升機(jī)，安裝新的操作臺，調(diào)整、優(yōu)化電樞回路，通過多路插頭完成新舊控制系統(tǒng)的切換，從而達(dá)到控制提升機(jī)制動系統(tǒng)的潤滑油泵的作用。②為了保障安裝質(zhì)量及安裝效率，由維護(hù)人員負(fù)責(zé)對提升機(jī)舊系統(tǒng)的改造和安裝、調(diào)試工作進(jìn)行監(jiān)管。在安裝時，管理人員要對井筒位置處的開關(guān)及其他關(guān)鍵部位的運(yùn)行狀態(tài)密切觀察、實(shí)時監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常及時修正，縮短了系統(tǒng)調(diào)試的時間，同時保證了質(zhì)量。PLC控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在線調(diào)試裝卸系統(tǒng)、控制提升信號、測試空載和重載的運(yùn)行狀態(tài)等工作，大大減少了工作人員的工作量，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。③最后對提升系統(tǒng)進(jìn)行空載試運(yùn)行，試運(yùn)行時間一般為2 h，試運(yùn)行時所有機(jī)電設(shè)備停機(jī)?？蛰d試運(yùn)行成功后，可以開始裝載試運(yùn)行，以達(dá)到全載自動化提升。

（2）PLC控制系統(tǒng)在膠帶機(jī)中的應(yīng)用。礦井生產(chǎn)運(yùn)輸時離不開膠帶機(jī)的運(yùn)用。舊系統(tǒng)中的變頻器，可以智能變頻，在一定程度上提升膠帶機(jī)的運(yùn)行效率，但是當(dāng)膠帶機(jī)在運(yùn)輸煤矸時，設(shè)備處于全速運(yùn)行狀態(tài)，仍會造成電力資源的大量浪費(fèi)，PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用于膠帶機(jī)中，可以實(shí)現(xiàn)對膠帶機(jī)的高效控制，減少電力資源浪費(fèi)，系統(tǒng)對變頻器進(jìn)行動力變頻，從而在最大程度上減少了電力資源的消耗。

動力變頻的實(shí)現(xiàn)離不開系統(tǒng)設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)程通訊的實(shí)現(xiàn)、變頻器的調(diào)節(jié)、膠帶機(jī)的動態(tài)調(diào)速等工作的實(shí)施。

（3）PLC控制系統(tǒng)在風(fēng)門開啟中的應(yīng)用。通常，在具體的礦山開采過程中，風(fēng)門兩側(cè)會產(chǎn)生相對應(yīng)的壓力差。同時，由于礦山風(fēng)門面積較大，所承受的壓力較大，當(dāng)風(fēng)門開啟時壓力會由40kg降到5kg，可能造成風(fēng)門無法正常開啟，并且進(jìn)一步增加了風(fēng)門開啟的難度。

當(dāng)需要開啟風(fēng)門時，PLC控制系統(tǒng)內(nèi)部程序運(yùn)作，氣缸轉(zhuǎn)動，使風(fēng)門運(yùn)動至打開狀態(tài)。輔助設(shè)備的適當(dāng)應(yīng)用，例如，通過小風(fēng)扇來平衡和控制風(fēng)門兩側(cè)的壓力差，能夠更加輕松的完成風(fēng)門的開啟任務(wù)。當(dāng)需要關(guān)閉風(fēng)門時，控制系統(tǒng)就會發(fā)送相應(yīng)的控制信號，電磁閥向相反方向運(yùn)動，使風(fēng)門關(guān)閉。

（4）PLC控制系統(tǒng)在選礦中的應(yīng)用。礦山選礦是礦山作業(yè)的第一步，同時也是礦山開采生產(chǎn)的基礎(chǔ)，而磨礦分級作業(yè)是礦山選礦中的重要步驟。在生產(chǎn)過程中，合理的磨礦分級安排可以節(jié)約選礦的生產(chǎn)成本，進(jìn)而降低能源消耗，提高生產(chǎn)的工藝指標(biāo)。因此，礦山企業(yè)需要對磨礦分級作業(yè)合理編排、不斷探究，尋求更加有效、合理的途徑和方法，實(shí)現(xiàn)磨礦分級作業(yè)的自動化控制，這也會對礦山的開采、生產(chǎn)工作產(chǎn)生積極的推動作用。

（5）PLC控制系統(tǒng)在排水中的應(yīng)用。PLC控制技術(shù)在礦山的排水系統(tǒng)中的應(yīng)用也是十分必要的。因?yàn)槟壳埃覈斯こ杀据^高，礦山開采工作環(huán)境又十分惡劣，并且人工操作效率低、誤差大。PLC控制系統(tǒng)的使用，可以有效的解決上述問題。在出現(xiàn)危險(xiǎn)或者緊急情況時，PLC系統(tǒng)可以發(fā)出警報(bào)，提醒礦山工作人員撤離，保障了工作人員的生命、財(cái)產(chǎn)安全。

3 PLC運(yùn)用中的注意事項(xiàng)

（1）保障PLC控制系統(tǒng)運(yùn)用環(huán)境的干燥性。雖然PCL控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，但是因?yàn)槠渥陨硎请姎庠O(shè)備，所以需要充分保障在應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)時，其周邊環(huán)境的干燥性，以確保礦山電氣設(shè)備使用的安全性、穩(wěn)定性。

（2）保障PCL控制系統(tǒng)運(yùn)用電源的穩(wěn)定性。若系統(tǒng)使用的電源不穩(wěn)定，可能會出現(xiàn)電壓波動的情況，嚴(yán)重時，甚至造成PLC控制技術(shù)發(fā)生故障，所以保障PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用時電源的安全穩(wěn)定，是礦山企業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)行的必要條件。

4 PLC技術(shù)發(fā)展趨勢

（1）數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)信息化。網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步為其他領(lǐng)域提供了重要的技術(shù)保障。電氣自動化中的一些研究成果都離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)，因此我們需要不斷推動信息化技術(shù)的不斷發(fā)展。

（2）提升可靠性和抵抗干預(yù)的能力。在礦山工作中，偶爾會出現(xiàn)一些電磁干擾，這對PLC技術(shù)有著極大的影響。提升該技術(shù)的抗干擾性、可靠性也是一個重要的發(fā)展趨勢。

5 結(jié)語

PLC技術(shù)使用一種可編程存儲器作為內(nèi)部存儲程序，進(jìn)行邏輯計(jì)算，并通過數(shù)字、模擬對各種類型的機(jī)械或者相關(guān)生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。在礦山電氣自動化中，廣泛應(yīng)用PLC技術(shù)，一方面可提高礦山機(jī)電控制自動化水平，一方面還可以提高礦產(chǎn)資源的開采水平。與此同時，盡管我國礦山生產(chǎn)中的PLC電氣自動化技術(shù)已經(jīng)取得了一定的發(fā)展，但是在實(shí)際應(yīng)用過程中，依然有很多地方亟待改進(jìn)與完善。因此，為了有效的提高PLC的技術(shù)水平，仍需繼續(xù)發(fā)展與創(chuàng)新電氣自動化生產(chǎn)和控制技術(shù)，強(qiáng)化PLC技術(shù)的研究與和開發(fā)。