PLC 技術(shù)在礦山機(jī)電節(jié)能控制方面的應(yīng)用分析

趙國社

（河南省工業(yè)和信息化高級技工學(xué)校， 河南 鄭州 451150）

0 引言

市場經(jīng)濟(jì)體制持續(xù)發(fā)展過程中，多個行業(yè)都已經(jīng)獲得了明顯的進(jìn)步和發(fā)展，而這時也增加了對能源的消耗。 所以，我國號召實施節(jié)能減排，調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)框架，強(qiáng)化節(jié)能減排工作的實施。 基于礦山機(jī)電節(jié)能控制中PLC 技術(shù)的使用來看，PLC 技術(shù)屬于借助編程完成工業(yè)生產(chǎn)的控制設(shè)備，PLC 技術(shù)在礦山機(jī)電節(jié)能控制的過程中具有較高的實用性和抗干擾性，為我國煤礦市場發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

1 PLC 技術(shù)概述

1.1 PLC 技術(shù)概述

目前我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展較為迅速， 我國在多個工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域獲得了以PLC 技術(shù)為基礎(chǔ)的應(yīng)用系統(tǒng)。 礦山機(jī)電節(jié)能中對于PLC 技術(shù)的使用可以將數(shù)字編程方式應(yīng)用進(jìn)去，進(jìn)而實現(xiàn)合理控制及運(yùn)算，促使最終計算目的控制目的的實現(xiàn)，屬于一種新型控制設(shè)備。這種控制技術(shù)在礦山內(nèi)部的使用不但可以基于數(shù)字指令完成相應(yīng)的動作，還可以依靠終端輸入程序基輸出程序作業(yè)，使其在礦山機(jī)電運(yùn)行控制的時候獲得一定的獨特性。 我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使礦山實現(xiàn)了飛速發(fā)展， 煤礦市場競爭較為激烈，為了使礦山內(nèi)部機(jī)電設(shè)備滿足運(yùn)行需求，就應(yīng)該實現(xiàn)控制系統(tǒng)的智能性和數(shù)字性， 并使其成為當(dāng)前工業(yè)自動化的基礎(chǔ)。 作為以計算機(jī)為基礎(chǔ)的控制技術(shù)，PLC 技術(shù)在礦山機(jī)電節(jié)能控制中的使用占據(jù)了礦山主導(dǎo)地位， 能夠迎合礦山企業(yè)對于機(jī)電設(shè)備的需要。 礦山企業(yè)近期對于內(nèi)部自動化要求較高， 而PLC 技術(shù)屬于內(nèi)部最為主要的控制器， 能夠采取模塊化組織結(jié)構(gòu)實現(xiàn)靈活應(yīng)用， 同時PLC 技術(shù)下控制設(shè)備較為可靠和穩(wěn)定， 能夠有效防止外界干擾對應(yīng)用產(chǎn)生影響，可以在線修改，編程語言較為簡便。 礦山企業(yè)中對于PLC 技術(shù)的使用可以進(jìn)一步提升企業(yè)收益，強(qiáng)化多個方面的工作效果。 礦山機(jī)電設(shè)備中融入PLC 技術(shù)不但可以實現(xiàn)復(fù)雜的控制任務(wù)， 還能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能操作。 與基礎(chǔ)繼電器設(shè)備存在較大差異，基礎(chǔ)繼電器設(shè)備實際操作較為復(fù)雜， 只能將多種機(jī)械設(shè)備相互連接操作過程過于繁雜，降低了工作效率。而PLC 技術(shù)的使用邊解決了上述問題，還可以加速節(jié)能工作的推進(jìn)。

1.2 礦山企業(yè)節(jié)能控制中PLC 技術(shù)的特點

礦山企業(yè)原始控制系統(tǒng)主要是以繼電器為基礎(chǔ)，繼電器控制設(shè)備可以針對已經(jīng)完成的電氣設(shè)計控制圖采取人工布線，焊接，固定，組裝等操作步驟對礦山機(jī)電運(yùn)行進(jìn)行控制。在這一控制階段內(nèi)，不但會導(dǎo)致人力資源遭到浪費(fèi)，還會產(chǎn)生嚴(yán)重的能源消耗問題，影響礦山企業(yè)發(fā)展收益。 而當(dāng)下利用PLC 技術(shù)對原有繼電器控制設(shè)備進(jìn)行更新和改造，與傳統(tǒng)繼電器控制設(shè)備對比，優(yōu)勢明顯，主要針對存儲器設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行了調(diào)整， 若想對設(shè)備功能進(jìn)行改進(jìn)，那么就應(yīng)該結(jié)合程序與部分連接線實施修改，創(chuàng)新軟件內(nèi)容，進(jìn)而實現(xiàn)多種目標(biāo)的控制操作。礦山企業(yè)機(jī)電設(shè)備控制的時候，PLC 技術(shù)靈活操作和通用操作較為明顯，同時礦山結(jié)構(gòu)多元化，可以在不同規(guī)模和環(huán)境下實現(xiàn)自動化控制，進(jìn)而節(jié)約人力資源與其他資源的消耗，獲得良好的效果[1]。

2 基于PLC 技術(shù)的礦山帶式膠帶機(jī)機(jī)電節(jié)能技術(shù)

2.1 礦山內(nèi)部帶式膠帶機(jī)工作性質(zhì)

在帶式膠帶機(jī)中輸送帶主要經(jīng)過滾筒驅(qū)動及膠帶機(jī)尾部換向構(gòu)成封閉帶。在帶式膠帶機(jī)中，膠帶機(jī)上部分和下部分都在托輥上支撐，并對裝置拉緊處理，從而更好的為帶式膠帶機(jī)提供拉緊力。 礦山帶式膠帶機(jī)在實際工作過程中內(nèi)部電動機(jī)會通過轉(zhuǎn)矩將滾筒傳送至輸送帶，保證輸送帶能夠持續(xù)轉(zhuǎn)動。在這一階段，輸送帶處于帶式膠帶機(jī)中，不但可作為牽引構(gòu)件還可以將其作為承載構(gòu)件，強(qiáng)度符合運(yùn)行要求。 礦山內(nèi)部一些物料在實際運(yùn)輸?shù)倪^程中需要先將其裝在承載段，之后隨著傳送滾筒卸載，借助專有的裝載裝置還可以在中間卸載。

2.2 膠帶機(jī)機(jī)電節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計

本次設(shè)計主要是借助節(jié)能調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計， 及時接收調(diào)節(jié)裝置發(fā)出的信號，測量膠帶機(jī)的運(yùn)輸量。若膠帶機(jī)的實際運(yùn)輸量比膠帶機(jī)實際運(yùn)輸量少， 那么就可以通過給煤機(jī)開關(guān)控制保證運(yùn)煤量的合理性， 使膠帶機(jī)運(yùn)輸量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)運(yùn)輸效率最大化。礦山內(nèi)部現(xiàn)場作業(yè)的時候，周圍環(huán)境較為惡劣，這時就會導(dǎo)致周圍干擾增加，直接對礦山膠帶機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生干擾。所以，膠帶機(jī)機(jī)電節(jié)能控制系統(tǒng)在設(shè)計的時候應(yīng)該保證系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性，只有這樣才能有效作業(yè)。 PLC 控制系統(tǒng)內(nèi)部主要包括邏輯控制器， 可以借助回收信號實現(xiàn)有效的機(jī)械程序控制[2]。礦山內(nèi)部自動化系統(tǒng)中，由于PLC 技術(shù)的價格較為實惠，穩(wěn)定性較高，適應(yīng)性強(qiáng)，導(dǎo)致PLC 技術(shù)在自動化生產(chǎn)行業(yè)獲得了廣泛使用。 隨著近幾年來我國PLC 系統(tǒng)制造的飛速發(fā)展，一些PLC 制造生產(chǎn)廠家開始對新型PLC 設(shè)備進(jìn)行研究，這也使PLC 設(shè)備其處理速度，擴(kuò)展模塊及通訊功能都得到了大幅度提升。

3 礦山機(jī)電設(shè)備中PLC 技術(shù)節(jié)能控制中的應(yīng)用措施

3.1 空氣壓縮設(shè)備的應(yīng)用

礦山內(nèi)部空氣壓縮設(shè)備的實際工作原理是基于單片機(jī)和工業(yè)控制設(shè)備為基礎(chǔ)的氣源裝置。 礦山日常生產(chǎn)經(jīng)營的過程中， 空氣壓縮設(shè)備可以基于當(dāng)自主運(yùn)動使機(jī)械能源轉(zhuǎn)化為氣體動能，進(jìn)而為礦山工作的開采奠定基礎(chǔ)。近幾年P(guān)LC 技術(shù)的廣泛使用和發(fā)展， 對傳統(tǒng)礦山繼電器控制設(shè)備產(chǎn)生了一定的威脅， 空氣壓縮設(shè)備被PLC 技術(shù)所代替，而PLC 技術(shù)的應(yīng)用也進(jìn)一步減少了問題的發(fā)生，提升了礦山機(jī)電設(shè)備工作效率。 還將原始礦山控制設(shè)備故障頻繁發(fā)生和維修難度大的問題有效解決， 實現(xiàn)了機(jī)電設(shè)備的節(jié)能應(yīng)用。 PLC 技術(shù)主要是借助溫度感應(yīng)和壓力變化等方式將一些數(shù)據(jù)信息傳送至控制設(shè)備中， 更好的對壓縮機(jī)工作進(jìn)行操控[3]。 日常礦山工作中，PLC 技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)⒌V山發(fā)展動力不足的地方進(jìn)行彌補(bǔ)， 從而推動礦山企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3.2 傳統(tǒng)提升機(jī)中的使用

隨著礦山不斷運(yùn)行和發(fā)展， 在礦山內(nèi)部還存在一些傳統(tǒng)提升機(jī)設(shè)備， 相關(guān)人員在對其進(jìn)行控制的時候需要依靠繼電器設(shè)備實現(xiàn)，在實際運(yùn)行中還存在一定的問題。PLC 技術(shù)在礦山提升機(jī)設(shè)備中的應(yīng)用主要是通過將傳統(tǒng)供電器改進(jìn)成以數(shù)控技術(shù)為基礎(chǔ)的大功率晶閘管變流器，促使傳統(tǒng)提升機(jī)設(shè)備節(jié)能效果的實現(xiàn)。PLC 技術(shù)在實際操作的時候，需要注意其中容易出現(xiàn)問題的區(qū)域，傳統(tǒng)提升機(jī)設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造和工作原理不需要改進(jìn)， 應(yīng)重點關(guān)注其控制操作方式。 在改變提升機(jī)設(shè)備操作控制方式的時候，PLC 技術(shù)應(yīng)該對基礎(chǔ)電路進(jìn)行更新，還可以通過開關(guān)轉(zhuǎn)換設(shè)備的設(shè)置實現(xiàn)， 這時原有控制系統(tǒng)便可以為新系統(tǒng)提供輔助，起到后備資源的作用。 另外，傳統(tǒng)提升機(jī)設(shè)備的操作和當(dāng)控制對于礦山運(yùn)行發(fā)展有著較為重要的意義，雖然PLC 技術(shù)的應(yīng)用可以對控制過程進(jìn)行改進(jìn)，但是PLC 技術(shù)屬于新型技術(shù)，工作人員應(yīng)充分掌握PLC 技術(shù)的操作方式，這也無形中提升了對工作人員的要求。因此礦山工作人員需要在了解PLC 技術(shù)操作原理的基礎(chǔ)上對PLC 控制設(shè)備加以利用。 礦山內(nèi)部提升機(jī)內(nèi)部較為主要的技術(shù)特點就是基于PLC 技術(shù)的變頻控制， 這一技術(shù)能夠為提升機(jī)的作業(yè)質(zhì)量起到有效保證，PLC 技術(shù)下變頻控制還利用了電-液聯(lián)合控制及制動器，使用徑向齒塊式調(diào)繩離合器。礦山企業(yè)在更新提升機(jī)的時候，應(yīng)始終遵循操作標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，使提升機(jī)的優(yōu)化步驟更加科學(xué)合理。提升機(jī)內(nèi)部主要分為保護(hù)系統(tǒng)，動力系統(tǒng)，指示系統(tǒng)，制動控制系統(tǒng)。 在提升機(jī)內(nèi)部制動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)屬于最為重要的環(huán)節(jié)，制動系統(tǒng)直接影響著制動器和液壓站，而控制系統(tǒng)直接影響著電氣控制設(shè)備及操作臺[4]。 另外，提升機(jī)保護(hù)與指示系統(tǒng)具有編碼器和指示器， 提升機(jī)內(nèi)部PLC 技術(shù)主要應(yīng)用在動力控柜中。 對于利用雙PLC 系統(tǒng)的提升機(jī)，不但可以實現(xiàn)半自動運(yùn)行，還可以通過高速計算模塊實時接收軸編碼器發(fā)射的信號， 對礦車的位置進(jìn)行確定，為礦山內(nèi)部生產(chǎn)運(yùn)行做出保護(hù)。

3.3 井下風(fēng)門，機(jī)電節(jié)能控制中的使用

作為礦山日常生產(chǎn)作業(yè)中具有較大風(fēng)險的部分，常規(guī)情況下主要是由工作人員操作實現(xiàn)， 會耗費(fèi)較多人力資源。 作為智能控制技術(shù)PLC 技術(shù)可以對傳統(tǒng)井下風(fēng)門進(jìn)行調(diào)節(jié)，在優(yōu)化風(fēng)門控制中也起到了一定的作用。 PLC技術(shù)可以通過編制程序促使井下風(fēng)門自主操控， 其次日常應(yīng)用過程中會因為井下風(fēng)門雙側(cè)均具有不同程度上的壓力差， 這也導(dǎo)致在后續(xù)實際操作的時候應(yīng)該結(jié)合風(fēng)門實際情況進(jìn)行設(shè)計， 在掌握風(fēng)門壓力和實際面積的基礎(chǔ)上設(shè)計可以得到更好的效果。 為了保證井下風(fēng)門自動開合過程中的安全性，PLC 技術(shù)實際應(yīng)用中還需要結(jié)合井下作業(yè)情況開展有效的平衡布置， 隨后將相關(guān)數(shù)據(jù)融入到編程中， 為PLC 控制器更好的實現(xiàn)井下風(fēng)門開合工作起到輔助作用。

PLC 技術(shù)在礦山機(jī)電節(jié)能中的應(yīng)用效果較好， 基于PLC 技術(shù)的傳感器設(shè)備不僅能夠促使控制工作有效實現(xiàn)，還能夠?qū)崟r監(jiān)控控制設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。機(jī)電節(jié)能主要是利用收集來的傳感器信號， 將其充分分析后借助CPU將信號在顯示設(shè)備中顯示出來， 使礦山內(nèi)部工作人員了解PLC 控制系統(tǒng)的情況， 從而能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備控制中存在的問題并采取合理的解決措施進(jìn)行解決[5]。由此可見在礦山內(nèi)部日常作業(yè)過程中， 礦山機(jī)電節(jié)能控制借助PLC 技術(shù)實現(xiàn)了徹底改進(jìn)， 推動礦山生產(chǎn)作業(yè)的安全性和可靠性。

3.4 在膠帶機(jī)中的使用

礦山內(nèi)部在日常生產(chǎn)作業(yè)過程中， 膠帶機(jī)作為運(yùn)輸設(shè)備主要是進(jìn)行礦石運(yùn)輸，對于膠帶機(jī)來說，需要膠帶機(jī)具有較大的運(yùn)輸量，進(jìn)而提升運(yùn)輸效率。對于一些較長的運(yùn)輸距離可以通過連續(xù)運(yùn)輸實現(xiàn)合理材料運(yùn)送， 基于PLC 技術(shù)不但可以對原始膠帶機(jī)進(jìn)行改造和提升， 還可以促使膠帶機(jī)集中化和自動化的實現(xiàn)。 當(dāng)前礦山在實際開采的過程中如果開采效果較好， 那么就需要膠帶機(jī)進(jìn)行合理改造，使其與礦山日常生產(chǎn)相結(jié)合。 例如，在S 礦山中膠帶機(jī)由于長時間持續(xù)工作導(dǎo)致膠帶機(jī)無法自主運(yùn)行， 需要依靠人工控制輔助液壓設(shè)備進(jìn)行操作才能實現(xiàn)有效運(yùn)輸， 在膠帶機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)了線圈老化和繼電器接觸點氧化等情況。針對膠帶機(jī)出現(xiàn)的這些現(xiàn)象，礦山企業(yè)需要采取合理的方式對繼電器觸點問題進(jìn)行解決， 并重新設(shè)計相應(yīng)的機(jī)電控制系統(tǒng)。 當(dāng)下借助PLC 技術(shù)與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的應(yīng)用， 解決了盤閘控制切換和液壓拉緊控制系統(tǒng)， 保證膠帶機(jī)自動化水平能夠充分滿足礦山內(nèi)部生產(chǎn)水準(zhǔn)。在實際改造的過程中，需要相關(guān)人員結(jié)合實際需求設(shè)計膠帶機(jī)自動起車程序， 針對保護(hù)裝置和PLC 輸出控制系統(tǒng)進(jìn)行更新， 將外圍控制與保護(hù)裝置按照標(biāo)準(zhǔn)順序連接。在進(jìn)行煙霧傳感器連接的時候，相關(guān)人員可以將煙霧傳感器與外圍控制直接連接，為裝置提供有效保護(hù)。 同時，還可以直接將一些堆煤與撕裂信號在控制器內(nèi)編程[6]。速度傳感器接入的時候， 需要基于內(nèi)部計數(shù)器計數(shù)輸入開關(guān)量，之后可以對一些輸入值和設(shè)定值進(jìn)行對比。針對膠帶機(jī)的液壓拉緊操作，假如膠帶機(jī)始終處于停機(jī)狀態(tài)，那么可以由工作人員對其手動張緊， 假如膠帶機(jī)處于正常狀態(tài)，那么就可以進(jìn)行自動張緊。盤閘電機(jī)在切換的時候，應(yīng)該將PLC 技術(shù)存在的優(yōu)勢特征充分發(fā)揮出來，結(jié)合控制程序為盤閘機(jī)的靈活切換和進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。 經(jīng)過實踐應(yīng)用可以得知， 礦山內(nèi)部膠帶機(jī)改造一段時間后其故障發(fā)生率得到了顯著降低， 同時膠帶機(jī)傳輸率也得到了一定程度上的提升。

4 結(jié)束語

綜上所述， 社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的加速推動了自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展， 礦山原有的繼電器控制系統(tǒng)已經(jīng)被PLC 技術(shù)所取代，為礦山企業(yè)的有序開采提供支撐。在礦山機(jī)電設(shè)備開采工作進(jìn)行的時候，PLC 技術(shù)還可以為機(jī)電節(jié)能控制系統(tǒng)的安全性做出保證， 降低礦山內(nèi)部工作人員的工作壓力，為礦山企業(yè)可持續(xù)發(fā)展起到推動作用，迎合節(jié)能減排的號召。