基于PLC技術(shù)的礦山開采電氣自動(dòng)化控制技術(shù)研究

徐芳芳

（呂梁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 呂梁 032300）

在當(dāng)前自動(dòng)化控制領(lǐng)域當(dāng)中，增設(shè)先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)能夠更快的實(shí)現(xiàn)礦山開采電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制水平，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有力支持。本文選用一種PLC技術(shù)融入到礦山開采電氣自動(dòng)化控制技術(shù)中。在礦山領(lǐng)域中，PLC技術(shù)是能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行數(shù)字化控制，并且實(shí)現(xiàn)編程的控制技術(shù)。PLC技術(shù)在保證傳統(tǒng)變成控制設(shè)備及大型功率變流器的基礎(chǔ)上，對(duì)傳統(tǒng)電氣設(shè)備進(jìn)行控制改造，從而有效的提高電氣設(shè)備的運(yùn)行速率，更進(jìn)一步提高礦山開采的工作效率。

1 基于PLC技術(shù)的礦山開采電氣自動(dòng)化控制技術(shù)研究

在對(duì)礦山開采電氣設(shè)備進(jìn)行控制時(shí)，電氣設(shè)備控制參數(shù)的獲取和PLC控制當(dāng)量的計(jì)算是必不可少的兩個(gè)部分，同時(shí)也是融合PLC技術(shù)的關(guān)鍵步驟，只有完成這兩個(gè)關(guān)鍵步驟才能實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山開采電氣設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行控制及遠(yuǎn)程控制。

1.1 電氣設(shè)備控制參數(shù)獲取

電氣設(shè)備的控制參數(shù)獲取首先要通過(guò)電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行，獲取到過(guò)程中產(chǎn)生的所有參數(shù)信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行過(guò)程的控制監(jiān)督，實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備自動(dòng)化。

為了保證控制技術(shù)的精準(zhǔn)控制，在進(jìn)行控制參數(shù)的獲取時(shí)可通過(guò)工業(yè)控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。工業(yè)控制設(shè)備具有可靠性高、可擴(kuò)展能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。電氣設(shè)備控制參數(shù)主要包括設(shè)備的正轉(zhuǎn)運(yùn)行參數(shù)、反轉(zhuǎn)運(yùn)行參數(shù)、故障參數(shù)、反饋參數(shù)、運(yùn)行過(guò)程中的溫度變化情況、運(yùn)行速率等。

1.2 計(jì)算PLC控制當(dāng)量

通過(guò)工業(yè)控制設(shè)備獲取到電氣設(shè)備相應(yīng)的控制參數(shù)后，利用PLC技術(shù)對(duì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，從而獲取到控制器、變頻器、電氣設(shè)備以及環(huán)境參數(shù)傳感器的各項(xiàng)控制當(dāng)量。PLC技術(shù)控制原理是當(dāng)電氣設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，對(duì)其設(shè)置一個(gè)理想的運(yùn)行效果參數(shù)，即給PLC技術(shù)一個(gè)已知的定量。利用該定量電氣設(shè)備自動(dòng)給出一個(gè)初始值恒定的運(yùn)行速率，待電氣設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間住戶，獲取上文提到的幾組參數(shù)信息，并將其與定量進(jìn)行比較，若參數(shù)超出了定量，從礦山開采安全角度考慮，應(yīng)實(shí)時(shí)減低各設(shè)備的輸出頻率，從而降低電氣設(shè)備的運(yùn)行速率。如參數(shù)低于定量，則從礦山生產(chǎn)需求角度考慮，應(yīng)提高各設(shè)備的輸出頻率，保證礦山開采的工作效率，直至與預(yù)設(shè)的初始值數(shù)值相同，停止控制。

PLC控制當(dāng)量的計(jì)算公式為：

公式中，Vn表示為電氣設(shè)備的輸出頻率；Cp表示為個(gè)電氣設(shè)備實(shí)際運(yùn)行中的比例系數(shù)；Ci表示為電氣設(shè)備實(shí)際運(yùn)行中的積分系數(shù)；a（x）表示為第x次獲取時(shí)與定量之間的偏差值；∑a(x)表示為第k次之前，包含第k次的獲取參數(shù)與定量之間的偏差值之和。利用上述公式計(jì)算出控制器、變頻器、電氣設(shè)備以及環(huán)境參數(shù)傳感器的對(duì)應(yīng)當(dāng)量。

1.3 實(shí)現(xiàn)運(yùn)行控制及遠(yuǎn)程控制

基于PLC技術(shù)的礦山開采電氣自動(dòng)化控制技術(shù)運(yùn)行控制實(shí)現(xiàn)主要分為三種。

運(yùn)行控制也可以稱為就地控制，將控制中心作為主要的操作場(chǎng)地，將獲取到的各類電氣設(shè)備控制參數(shù)輸入到工業(yè)控制設(shè)備當(dāng)中，由相應(yīng)的監(jiān)督、控制軟件通過(guò)不同的傳感器、開關(guān)信號(hào)等進(jìn)行實(shí)時(shí)的信息交流，并根據(jù)PLC控制算法計(jì)算出相應(yīng)的數(shù)值與定量進(jìn)行比較，判斷電氣設(shè)備的運(yùn)行情況，是否出現(xiàn)故障情況，是否需要對(duì)故障進(jìn)行處理并發(fā)出警報(bào)。

其次，將實(shí)時(shí)的環(huán)境參數(shù)、電氣設(shè)備參數(shù)及運(yùn)行情況進(jìn)行處理，并將其傳輸?shù)娇刂浦行?，再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化成信號(hào)的形式呈現(xiàn)到控制人員的計(jì)算機(jī)當(dāng)中，各相關(guān)管理人員在對(duì)礦山開采的當(dāng)前情況有了足夠的了解后，再根據(jù)故障的具體原因找出故障位置，并及時(shí)作出處理了，減少由于電氣設(shè)備故障造成的事故發(fā)生，減少經(jīng)濟(jì)損失，進(jìn)一步提高工作效率。

最后，控制中心的計(jì)算機(jī)也可作為監(jiān)控機(jī)，將礦山開采現(xiàn)場(chǎng)的參數(shù)信息經(jīng)過(guò)處理后傳輸?shù)狡渌哂斜O(jiān)視權(quán)利的計(jì)算機(jī)上，實(shí)現(xiàn)多方位、多角度的控制管理。

遠(yuǎn)程控制是基于穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行控制提出的，在運(yùn)行控制的基礎(chǔ)上，增加相應(yīng)的遠(yuǎn)程控制設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)礦山開采電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。主要增設(shè)的設(shè)備包括通訊設(shè)備、遠(yuǎn)程操作執(zhí)行裝置等，同時(shí)沿用運(yùn)行控制中控制中心的計(jì)算機(jī)及相應(yīng)控制設(shè)備。考慮到礦山開采現(xiàn)場(chǎng)可能存在強(qiáng)電磁場(chǎng)區(qū)域，因此，通訊設(shè)備的選擇必須具有較強(qiáng)的抗強(qiáng)電場(chǎng)及強(qiáng)磁場(chǎng)的能力。遠(yuǎn)程操作執(zhí)行裝置選用可以通過(guò)監(jiān)控機(jī)發(fā)布的相應(yīng)操作指令完成相應(yīng)的遠(yuǎn)程控制操作的設(shè)備，并保證每臺(tái)設(shè)備的精確調(diào)試。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

提出具體的基于PLC技術(shù)的礦山開采電氣自動(dòng)化控制技術(shù)后，將其與傳統(tǒng)的控制方法進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，主要針對(duì)礦山開采中電氣設(shè)備的運(yùn)行速率作為考查內(nèi)容。首先選取不同類型的電氣設(shè)備5臺(tái)，分別利用兩種控制方法完成兩次礦山開采。將開采過(guò)程中產(chǎn)生的各項(xiàng)參數(shù)信息進(jìn)行記錄，為了保證本次實(shí)驗(yàn)的客觀性，將其它影響因素均設(shè)置相同，完成實(shí)驗(yàn)。表1為兩種控制方法的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄。

表1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表可以得出，本文控制技術(shù)對(duì)電氣設(shè)備工作效率有明顯的改善，更進(jìn)一步的提高了礦山開采的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約采礦成本。因此，在采礦行業(yè)后期的發(fā)展中，應(yīng)加大該技術(shù)在自動(dòng)化控制設(shè)備中的應(yīng)用。

3 結(jié)語(yǔ)

本文基于PLC技術(shù)對(duì)礦山開采的電氣設(shè)備的控制技術(shù)進(jìn)行研究，對(duì)自動(dòng)化控制方面進(jìn)行了優(yōu)化升級(jí)，基本實(shí)現(xiàn)了礦山開采的電氣設(shè)備自動(dòng)化控制和無(wú)人操作，實(shí)現(xiàn)了礦山企業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)。在減少人力資源的浪費(fèi)和降低經(jīng)濟(jì)成本的同時(shí)，提高礦山開采效率，實(shí)現(xiàn)礦山開采的可持續(xù)發(fā)展。