張洋 房亮

摘 要：可編程控制器PLC是自動化控制的重要設備，其主要結構為模塊化組合結構，使得系統(tǒng)的組合更為靈便，且可靠性較高能夠有效對抗外部干擾，此外PLC具有較簡便的編程語言，能夠進行在線修改，柔性較好。隨著我國近年來煤礦生產(chǎn)技術的進步，自動化生產(chǎn)的呼聲越來越高，因此傳統(tǒng)的繼電器控制模式已經(jīng)無法適應時代的要求，PLC技術的應用不但提高了礦山的生產(chǎn)效率，帶來了多方效益，同時也保證了生產(chǎn)的安全性。文章著重對礦山機電控制技術中PLC技術的應用進行了分析論述。

關鍵詞：礦山機電控制；設備改造；PLC技術

1 設備組成

PLC主要組成部分包括cpu、輸入接口、擴展接口、外設接口以及輸出接口、存儲器、外設編程器以及電源模塊。而設備的內部各個組成單元則通過電源總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線以及控制總線進行連接，設備的外部設備以及控制裝置的配置則依據(jù)實際的控制對象進行選擇，共同構成PLC系統(tǒng)。

2 PLC的技術優(yōu)越性

作為數(shù)字運算操作系統(tǒng)PLC控制器具有可編程性，作為工業(yè)環(huán)境下應時而生的電子系統(tǒng)，PLC的設計具有針對性。通過其內部的可編程存貯器，進行邏輯運算的存貯與執(zhí)行，并進行順序控制、計算、定時以及算數(shù)運算的命令操作，通過模擬、數(shù)字的命令，對各個機械設備以及生產(chǎn)活動進行控制。

由于系統(tǒng)采用了較為方便靈活的模塊化組合構成，因此具有較強的可靠性，且較之傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)具有更強的抗干擾能力。另外，其編程也較為便捷，編程語言具有普及性操作方便，具有良好的柔性，能夠進行在線修改。目前PLC技術已經(jīng)廣泛應用于工業(yè)現(xiàn)場，對開關邏輯、機械設備以及機器人、自動裝置閉環(huán)系統(tǒng)、多級自動化系統(tǒng)等進行控制。隨著我國近年來煤礦業(yè)的發(fā)展，機電自動化要求不斷的提高，傳統(tǒng)的控制方式已經(jīng)開始展現(xiàn)出其局限性和弊端，因此PLC技術的應用是必然趨勢。

3 應用概述

3.1 老舊提升機的改造

對老舊提升機進行技術改造，保留其直流主電機以及提升機械，將老舊提升機中的繼電器控制通過PLC以及大功率的晶匣管變流器進行改造，這是礦山設備改造中較為有效的方式之一，其主要改造步驟為：

（1）由于新操作臺需要安裝空間，因此首先需要搬移原操作臺，對提升機進行改造的過程中仍舊運行老系統(tǒng)，在原操作臺進行操作。

（2）通過轉換刀閘實現(xiàn)新舊系統(tǒng)的轉換，將轉換刀閘安裝在電樞回路上。而制動系統(tǒng)的潤滑油泵則通過多路航空插頭的控制用以切換新老系統(tǒng)，如此一來，新老系統(tǒng)互為備用，在新系統(tǒng)穩(wěn)定運行前老系統(tǒng)可以與之并存，若有必要還能夠作為備用系統(tǒng)永久保留。

（3）嚴格控制安裝質量，安裝需要技術熟練且將來會參與維護的人員進行操作，以此為調試后的正式運行以及維護奠定基礎。

（4）通過對井筒位置的行程、開關以及潤滑制動系統(tǒng)進行狀態(tài)電控檢測，用以縮短新安裝系統(tǒng)的調試時間，并在安裝傳感器后在線進行送電測試，對每個測量參數(shù)進行校準，保證其能夠對應實際的提升系統(tǒng)。通過計算機對老系統(tǒng)提升時每一部分的運行形成進行檢驗，保證能夠一次性無誤的實現(xiàn)系統(tǒng)切換。

（5）在線對裝卸載系統(tǒng)進行調試完成后，提升由老系統(tǒng)進行控制，但是其裝卸載站則是通過新系統(tǒng)的PLC系統(tǒng)進行控制。這種混合控制的方式能夠使得系統(tǒng)控制可以一次性投入成功，在調試工作量上能夠有效減少，提高了工作效率。

（6）傳動回路中最關鍵的部分是未知閉環(huán)、電流閉環(huán)以及速度閉環(huán)，其是否正確會影響到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定與否。每天需要對系統(tǒng)進行兩小時的檢修，通過對上述環(huán)節(jié)進行電樞回路的電流環(huán)控制實驗以及編碼器輸出實驗，對系統(tǒng)中各個動態(tài)響應參數(shù)進行確定，為系統(tǒng)的重載測試運行以及空載測試運行奠定基礎。

（7）通過兩天的停產(chǎn)設備檢修，對全礦幾點設備進行全體空載試運行，經(jīng)過多次提速令系統(tǒng)達到設計要求的運行速度。待系統(tǒng)運行準確平穩(wěn)后對其進行重載運行試驗，最終系統(tǒng)的全載全自動運行得以實現(xiàn)。

3.2 自動啟閉井下風門

目前我國礦井中所使用的風門人工操作居多，由于井下負壓較大，因此開門所需操作力很大，風門的開啟以及關閉過程中很容易造成風門的損壞，操作十分不便。利用風門結構的特殊性，通過遠紅外傳感器動態(tài)檢測往來車輛，并利用PLC控制實現(xiàn)井下風門開閉的自動化，不但提高了安全性，同時也極大的節(jié)省了人力資源。該技術中的核心便是需要在開門前先打開窗口，風門的兩側具有一定的氣壓差，由于風門的面積較大，因此其開啟的壓力范圍為30kg至50kg。通過窗口的打開能夠使得風門的開啟壓力降低到5kg以下。因此風門上的窗口設置能夠有效降低開啟壓力，并且由于窗口的面積較小，其開啟壓力便會大大降低，約為10kg，當窗口打開后，風門兩側氣壓差會瞬間降低，開啟機構強度以及氣缸操作力便得到了有效的減少。該技術原理為：當需要開啟風門時，信號被傳送至雙控電磁閥，電磁閥打到供氣位置，行走部分由氣缸的活塞帶動向外運行，風門上設置的窗口便被打開。當窗口的開啟角度同風門形成30°時，窗口便會被阻擋，無法繼續(xù)打開，但是行走支點會繼續(xù)移動，風門便會被開啟。由于風門上設置的窗口開啟時風門兩側的氣壓差大大減少，甚至基本消失，因此風門很容易便被打開。當開啟角度達到90°時，開啟動作會自動停止，此時車輛、行人便可以通行。當風門需要關閉時，控制信號傳輸?shù)蕉晃逋p控電磁閥使其換向，控制壓氣進入汽缸的另一端，汽缸的活塞帶動行走部分向回移動，先是小窗被關嚴，然后帶動風門轉動，直到風門完全被關嚴為止。

3.3 PLC在選煤廠集控系統(tǒng)中的應用

兗州礦業(yè)（集團）公司鮑店煤礦選煤廠的控制系統(tǒng)采用底層可編程控制器系統(tǒng)與上位機監(jiān)控相結合的模式，以數(shù)據(jù)量邏輯控制為主，配以少量工藝過程參數(shù)的模擬量檢測監(jiān)視，用于實現(xiàn)工藝流程系統(tǒng)設備的集中啟、停車控制和運行過程中的連鎖控制，并且具有工藝過程參數(shù)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，達到國內同行業(yè)中的先進水平。集控系統(tǒng)的整體框架分為原煤重介選矸系統(tǒng)、篩分系統(tǒng)、儲裝運系統(tǒng)、跳汰（水洗）系統(tǒng)、撈坑系統(tǒng)、沉降離心脫水系統(tǒng)、除木雜系統(tǒng)及壓濾車間監(jiān)控系統(tǒng)。集控系統(tǒng)有三個操作站：調度室操作洗煤系統(tǒng)的跳汰（水洗）系統(tǒng)；撈坑系統(tǒng)和沉降離心脫水系統(tǒng)；原煤集控室操作原煤系統(tǒng)的重介選矸系統(tǒng)和篩分系統(tǒng)；儲運集控室操作儲裝運系統(tǒng)；壓濾車間設備僅在模擬盤上顯示。三個集控室有各自的可編程控制器主機，互不通訊，版本不一。改造后的新集控系統(tǒng)將洗煤、壓濾與儲運系統(tǒng)合為一臺可編程控制器主機，原煤車間單獨一臺可編程控制器主機；兩臺主機不直接通訊，系統(tǒng)通過上位機通訊互訪。

4 結束語

通過上述文章的介紹，充分說明了PLC已經(jīng)廣泛應用于礦山生產(chǎn)的各個領域以及機電控制中，因此PLC對礦山機電設備的改造具有著廣泛的前景，同時也能夠有效的促進我國煤礦生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻

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