電氣與PLC 控制技術在礦山安裝的應用

屈 玄

（本溪龍新礦業(yè)有限公司，遼寧 本溪 117000）

傳統(tǒng)的控制技術已經(jīng)無法適應當前礦山生產(chǎn)的要求，PLC 作為廣泛適用于多工業(yè)領域的控制技術可以有效提高礦山機械電氣控制裝置的自動化和智能化水平，促進其控制效率和控制質量的提升，探討PLC 技術在礦山電氣控制裝置中的應用對于技術的革新與相關行業(yè)的發(fā)展都有著積極的意義。[1]

1 PLC 控制技術概述

1.1 PLC 控制原理分析

PLC 控制系統(tǒng)是一種典型的可編程控制器，在實際應用中具備適用性強、工作穩(wěn)定性強、能夠實現(xiàn)實時監(jiān)控與自動診斷等極端特點。PLC 技術的技術是通過編程的方式來實現(xiàn)對電氣設備的控制和操作，PLC 系統(tǒng)具備一定的微處理能力，因此能夠將各個電子元件中所采集到各種信息進行處理，并進行相應的邏輯判斷后發(fā)出各項指令，從而實現(xiàn)礦山電氣設備的自動控制。[2]

1.2 PLC 技術的應用優(yōu)勢

PLC 技術在實際應用的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下兩點：第一，PLC 技術具備強大的功能性。PLC 技術自問世到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷多代的升級更新，目前PLC 技術的應用已經(jīng)較為成熟，相關的軟件包可以提供系統(tǒng)化、模塊化的PLC 技術支持。根據(jù)不同的控制要求用戶可以針對性地選擇所需要PLC 技術種類，同時還可以進行個性化的組合和優(yōu)化調整。強大的數(shù)據(jù)處理功能是PLC 技術的顯著優(yōu)勢之一，在工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大數(shù)據(jù)量不斷增加的當下，PLC 技術被廣泛應用在各控制領域。此外PLC 技術可以通過功能單元的設計組合實現(xiàn)溫度、位置等參數(shù)控制，除了機械電氣控制裝置外在其他領域中也具有出色的表現(xiàn)。第二，PLC 技術在使用過程中的編程與維護更加簡單。相較于電子電路及計算機語言編程，PLC 技術的編寫程序更為簡單，具有相關專業(yè)背景的技術人員通過梯形圖語言的學習后，可以較快掌握PLC 編寫程序。PLC 技術變成所使用的梯形圖語言也更加便于用戶查看和閱讀理解。此外PLC 技術后續(xù)的維護難度和工作量也都比較低，常規(guī)的自動化技術需要連接大量的線路，檢修和維護的難度都比較高，對于維護工人的專業(yè)水平提出了更高的要求。而PLC 技術利用存儲邏輯取代了接線邏輯，線路檢查維護的時間有效縮短，難度也更低。此外PLC 還具備自我診斷和預警功能，可以為技術人員的故障排查提供指導。目前PLC 技術的精細化和模塊化水平不斷提高，當某一模塊出現(xiàn)故障時，可以直接通過插入式模塊的更換進行處理，將其應用于機械電氣控制裝置中可以有效提高運行的可靠性和穩(wěn)定性。因此，目前在礦山企業(yè)的機械化生產(chǎn)中，PLC 技術得到十分廣泛的應用，極大的提高了生產(chǎn)效率。[3]

2 PLC 控制技術在礦山電氣控制中的具體應用

2.1 PLC 控制技術在提升機中的具體應用

目前，PLC 技術在礦山提升機中的應用已經(jīng)較為深入，實踐表明，運用PLC 技術后能夠大大提高礦山提升機的運行效率。PLC 技術在礦山提升機的應用要點主要有以下步驟：（1）將原本已投入使用的礦山提升機設備中的內(nèi)部直流電機進行拆除，一方面為下一步機電改造打下基礎，另一方面在拆卸過程中技術人員也要根據(jù)設備內(nèi)部結構的實際情況，合理選擇PLC 系統(tǒng)的設計安裝；（2）拆除原有的提升機控制臺，設置PLC 系統(tǒng)控制臺，結合設備結構特點，布置電路系統(tǒng)，在這一步驟中要特別注意轉換刀閘的合理放置；（3）布置線路插頭從而將提升機新安裝的PLC 控制系統(tǒng)與原本的控制系統(tǒng)進行轉換，從而改進原有系統(tǒng)中的油泵系統(tǒng)。在這一過程中，由于新系統(tǒng)需要進行一定時間的運行檢測，因此技術人員在試運行階段時還需要保證原有系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，避免在新系統(tǒng)試運行過程中出現(xiàn)需要調試或故障時影響整體設備的作業(yè)；（4）在設備的各個關鍵結構位置安裝傳感器，這一步是PLC 系統(tǒng)后續(xù)能夠正常穩(wěn)定運行的關鍵，在安裝傳感器的過程中一定要根據(jù)結構的特點合理選擇傳感器，如壓力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等，確保各傳感器獲取的數(shù)據(jù)準確；（5）在完成PLC 系統(tǒng)的安裝后，技術人員要重點檢查原有控制系統(tǒng)的運行狀況，要保證原有系統(tǒng)與新系統(tǒng)能夠實現(xiàn)穩(wěn)定運行后還應當進行一段較長時間的設備試運行階段。

礦山提升機的工作特點要求所采用的控制技術必須要具備連貫性和一致性，因此在進行提升機PLC 技術模塊的設計和控制系統(tǒng)的完善中，要充分考慮礦山提升機工作運行的整體要求，全面分析控制系統(tǒng)內(nèi)部各元器件的運行特點以及對系統(tǒng)產(chǎn)生作用的方式，了解控制系統(tǒng)運行的影響因素和參數(shù)，包括礦山提升機的設備規(guī)模、裝置設備特征以及信號渠道等。在對控制系統(tǒng)要求進行需求項的羅列和綜合分析后，繪制出基于PLC 技術的機械電氣控制裝置原理圖，并將其放入整體的系統(tǒng)中，提高PLC 技術與設備的匹配性。

2.2 PLC 控制技術在井下風門中的具體應用

在實際情況中，礦山風門的兩側空氣會有一定的壓力差，并且這一壓力差始終在不斷變化的過程中。例如，某一礦山的風門在關閉狀態(tài)下開啟壓力約為40kg，但若風門處于逐漸開啟的狀態(tài)時，開啟壓力就會有所變化差能夠減小大約5kg，這就使得風門開啟的難度加大。目前，針對這一問題，常見的做法是利用氣缸傳動開帶動風門的開啟，這一類型的風門在結構上布置有一定數(shù)量的小風窗，這種設計能夠有效解決氣壓變化所帶來的風門開啟難度。而PLC 技術在這一設備中的運用主要體現(xiàn)在，PLC 控制中心會根據(jù)風門的不同狀態(tài)來做出相應的控制指令，從而使操作油缸內(nèi)的活塞產(chǎn)生相應的運動，使得風門進行自動的開啟或閉合。當控制中心根據(jù)壓力傳感器接收到風門已開啟到90°時的信號時，就會對活塞下達停止運動的指令。而在設備要閉合風門時，控制中心也會傳遞出一個相應的指令，電磁閥在收到系統(tǒng)的指令后就會向著相反的方向運動，活塞在電磁閥的帶動下也向著相反的方向運行，風門就逐漸進行閉合，最后完全處于封閉的狀態(tài)。

在風門PLC 系統(tǒng)的設計過程中，要特別注意設備通信網(wǎng)絡的建設。通信網(wǎng)絡設計是PLC 在礦山風門控制裝置中發(fā)揮效用的重要基礎，主要有控制網(wǎng)絡和通信網(wǎng)絡兩部分的內(nèi)容，其功能側重點存在一定的差異，通信網(wǎng)絡主要負責信號的接受和發(fā)出，而控制網(wǎng)絡則可以對設備的運行狀態(tài)和參數(shù)進行直接調控。技術人員要結合礦山風門控制的要求對通信網(wǎng)絡進行優(yōu)化設計，確保PLC 控制的有效性。

2.3 PLC 控制技術在輸送機中的具體應用

在礦山生產(chǎn)過程中，帶式輸送機是十分重要的一種設備。PLC 控制技術目前已經(jīng)在輸送機中得到了較為廣泛的應用，實現(xiàn)了一體化控制。在結構上，帶式輸送機的PLC控制系統(tǒng)主要由兩部分組成。首先是信號采集系統(tǒng)，這一部分主要由人機界面與工控機組成。在實際情況中，由于礦山生產(chǎn)作業(yè)十分復雜，設備在運行過程中很容易收到外界影響，因此傳統(tǒng)的帶式運輸機故障率往往比較高，而在應用PLC 控制系統(tǒng)后，由于其所具備的較強適用性與抗干擾性，因此在復雜的地下開采環(huán)境仍然能夠具備穩(wěn)定的控制效果。帶式輸送機PLC 控制系統(tǒng)的另一主要部分則是處理系統(tǒng)，在PLC 技術的支持下可以實現(xiàn)對帶式運輸機的機械結構系統(tǒng)進行集中式控制。與獨立生產(chǎn)控制相比，集中式控制可以實現(xiàn)對設備各結構運行的調配，生產(chǎn)系統(tǒng)的整體效能可以得到有效的提高。為了實現(xiàn)集中控制，技術人員需要將裝置中的機械電氣板塊與PLC 中央系統(tǒng)進行集中連接匹配，形成整體的控制處理程序。需要注意的是集中控制某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時其他的模塊的運行也會受到影響，因而在生產(chǎn)實踐中要結合實際需求進行選擇。實踐證明，將PLC 技術應用到礦山帶式運輸機中，能夠有效提升設備的操作性能，通過控制系統(tǒng)能夠實現(xiàn)對各種工作狀況的自動判斷，若設備在運行過程中出現(xiàn)故障問題，PLC 系統(tǒng)能夠及時進行處理，避免發(fā)生更大的故障問題，有效降低礦山生產(chǎn)過程中安全事故發(fā)生的概率。

3 總結

綜上所述，PLC 技術具有良好的實用型和可靠性，將其應用于礦山機械電氣控制裝置中可以更好地保障其控制效能的發(fā)揮，為了確保PLC 的應用質量，技術人員要明確礦山機械電氣設備的具體要求和不同類型PLC 裝置的特點，著眼于礦山機械電氣整體系統(tǒng)特高優(yōu)化控制技術，促進礦山生產(chǎn)效率的提高和行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。目前，PLC 控制技術已經(jīng)在我國礦山生產(chǎn)中得到了較為廣泛的應用，實踐表明，將PLC 系統(tǒng)應用在礦山井下風門、提升機以及輸送機中能夠有效提高礦山機械電氣系統(tǒng)的控制水平，能夠提高整體生產(chǎn)效率的同時，保證機械設備運行的穩(wěn)定性，減少礦山電氣系統(tǒng)運行中出現(xiàn)故障的機率。