屈玄

摘 要 伴隨我國工業(yè)水平的不斷提高，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)于礦山產(chǎn)量的要求也越來越大，因此通過應(yīng)用各種先進(jìn)技術(shù)來提升礦山產(chǎn)量具有十分重要的意義。PLC控制技術(shù)是作為前沿的控制技術(shù)，將其應(yīng)用于礦山機(jī)械電氣控制裝置中可以有效提升相關(guān)機(jī)械電氣控制的適用性和可靠性，促進(jìn)其智能化水平和使用效能的提升。本文就PLC技術(shù)的基本原理入手，分析這一技術(shù)在礦山電氣系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，旨在為提升我國礦山電氣控制技術(shù)做出一定的指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞 PLC系統(tǒng) 礦山 電氣安裝

中圖分類號(hào)：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2021）02-0010-02

傳統(tǒng)的控制技術(shù)已經(jīng)無法適應(yīng)當(dāng)前礦山生產(chǎn)的要求，PLC作為廣泛適用于多工業(yè)領(lǐng)域的控制技術(shù)可以有效提高礦山機(jī)械電氣控制裝置的自動(dòng)化和智能化水平，促進(jìn)其控制效率和控制質(zhì)量的提升，探討PLC技術(shù)在礦山電氣控制裝置中的應(yīng)用對(duì)于技術(shù)的革新與相關(guān)行業(yè)的發(fā)展都有著積極的意義。[1]

1 PLC控制技術(shù)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(shí)際應(yīng)用中具備適用性強(qiáng)、工作穩(wěn)定性強(qiáng)、能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控與自動(dòng)診斷等極端特點(diǎn)。PLC技術(shù)的技術(shù)是通過編程的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)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?qū)⒏鱾€(gè)電子元件中所采集到各種信息進(jìn)行處理，并進(jìn)行相應(yīng)的邏輯判斷后發(fā)出各項(xiàng)指令，從而實(shí)現(xiàn)礦山電氣設(shè)備的自動(dòng)控制。[2]

1.2 PLC技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

PLC技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：第一，PLC技術(shù)具備強(qiáng)大的功能性。PLC技術(shù)自問世到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷多代的升級(jí)更新，目前PLC技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，相關(guān)的軟件包可以提供系統(tǒng)化、模塊化的PLC技術(shù)支持。根據(jù)不同的控制要求用戶可以針對(duì)性地選擇所需要PLC技術(shù)種類，同時(shí)還可以進(jìn)行個(gè)性化的組合和優(yōu)化調(diào)整。強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能是PLC技術(shù)的顯著優(yōu)勢之一，在工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大數(shù)據(jù)量不斷增加的當(dāng)下，PLC技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各控制領(lǐng)域。此外PLC技術(shù)可以通過功能單元的設(shè)計(jì)組合實(shí)現(xiàn)溫度、位置等參數(shù)控制，除了機(jī)械電氣控制裝置外在其他領(lǐng)域中也具有出色的表現(xiàn)。第二，PLC技術(shù)在使用過程中的編程與維護(hù)更加簡單。相較于電子電路及計(jì)算機(jī)語言編程，PLC技術(shù)的編寫程序更為簡單，具有相關(guān)專業(yè)背景的技術(shù)人員通過梯形圖語言的學(xué)習(xí)后，可以較快掌握PLC編寫程序。PLC技術(shù)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(shù)后續(xù)的維護(hù)難度和工作量也都比較低，常規(guī)的自動(dòng)化技術(shù)需要連接大量的線路，檢修和維護(hù)的難度都比較高，對(duì)于維護(hù)工人的專業(yè)水平提出了更高的要求。而PLC技術(shù)利用存儲(chǔ)邏輯取代了接線邏輯，線路檢查維護(hù)的時(shí)間有效縮短，難度也更低。此外PLC還具備自我診斷和預(yù)警功能，可以為技術(shù)人員的故障排查提供指導(dǎo)。目前PLC技術(shù)的精細(xì)化和模塊化水平不斷提高，當(dāng)某一模塊出現(xiàn)故障時(shí)，可以直接通過插入式模塊的更換進(jìn)行處理，將其應(yīng)用于機(jī)械電氣控制裝置中可以有效提高運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。因此，目前在礦山企業(yè)的機(jī)械化生產(chǎn)中，PLC技術(shù)得到十分廣泛的應(yīng)用，極大的提高了生產(chǎn)效率。[3]

2 PLC控制技術(shù)在礦山電氣控制中的具體應(yīng)用

2.1 PLC控制技術(shù)在提升機(jī)中的具體應(yīng)用

目前，PLC技術(shù)在礦山提升機(jī)中的應(yīng)用已經(jīng)較為深入，實(shí)踐表明，運(yùn)用PLC技術(shù)后能夠大大提高礦山提升機(jī)的運(yùn)行效率。PLC技術(shù)在礦山提升機(jī)的應(yīng)用要點(diǎn)主要有以下步驟：（1）將原本已投入使用的礦山提升機(jī)設(shè)備中的內(nèi)部直流電機(jī)進(jìn)行拆除，一方面為下一步機(jī)電改造打下基礎(chǔ)，另一方面在拆卸過程中技術(shù)人員也要根據(jù)設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，合理選擇PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)安裝;（2）拆除原有的提升機(jī)控制臺(tái)，設(shè)置PLC系統(tǒng)控制臺(tái)，結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，布置電路系統(tǒng)，在這一步驟中要特別注意轉(zhuǎn)換刀閘的合理放置;（3）布置線路插頭從而將提升機(jī)新安裝的PLC控制系統(tǒng)與原本的控制系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而改進(jìn)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(jìn)行一定時(shí)間的運(yùn)行檢測，因此技術(shù)人員在試運(yùn)行階段時(shí)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(yùn)行過程中出現(xiàn)需要調(diào)試或故障時(shí)影響整體設(shè)備的作業(yè);（4）在設(shè)備的各個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)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(yùn)行的關(guān)鍵，在安裝傳感器的過程中一定要根據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)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(zhǔn)確;（5）在完成PLC系統(tǒng)的安裝后，技術(shù)人員要重點(diǎn)檢查原有控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，要保證原有系統(tǒng)與新系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行后還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行一段較長時(shí)間的設(shè)備試運(yùn)行階段。

礦山提升機(jī)的工作特點(diǎn)要求所采用的控制技術(shù)必須要具備連貫性和一致性，因此在進(jìn)行提升機(jī)PLC技術(shù)模塊的設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)的完善中，要充分考慮礦山提升機(jī)工作運(yùn)行的整體要求，全面分析控制系統(tǒng)內(nèi)部各元器件的運(yùn)行特點(diǎn)以及對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生作用的方式，了解控制系統(tǒng)運(yùn)行的影響因素和參數(shù)，包括礦山提升機(jī)的設(shè)備規(guī)模、裝置設(shè)備特征以及信號(hào)渠道等。在對(duì)控制系統(tǒng)要求進(jìn)行需求項(xiàng)的羅列和綜合分析后，繪制出基于PLC技術(shù)的機(jī)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(shù)與設(shè)備的匹配性。

2.2 PLC控制技術(shù)在井下風(fēng)門中的具體應(yīng)用

在實(shí)際情況中，礦山風(fēng)門的兩側(cè)空氣會(huì)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(fēng)門在關(guān)閉狀態(tài)下開啟壓力約為40kg，但若風(fēng)門處于逐漸開啟的狀態(tài)時(shí)，開啟壓力就會(huì)有所變化差能夠減小大約5kg，這就使得風(fēng)門開啟的難度加大。目前，針對(duì)這一問題，常見的做法是利用氣缸傳動(dòng)開帶動(dòng)風(fēng)門的開啟，這一類型的風(fēng)門在結(jié)構(gòu)上布置有一定數(shù)量的小風(fēng)窗，這種設(shè)計(jì)能夠有效解決氣壓變化所帶來的風(fēng)門開啟難度。而PLC技術(shù)在這一設(shè)備中的運(yùn)用主要體現(xiàn)在，PLC控制中心會(huì)根據(jù)風(fēng)門的不同狀態(tài)來做出相應(yīng)的控制指令，從而使操作油缸內(nèi)的活塞產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，使得風(fēng)門進(jìn)行自動(dòng)的開啟或閉合。當(dāng)控制中心根據(jù)壓力傳感器接收到風(fēng)門已開啟到90°時(shí)的信號(hào)時(shí)，就會(huì)對(duì)活塞下達(dá)停止運(yùn)動(dòng)的指令。而在設(shè)備要閉合風(fēng)門時(shí)，控制中心也會(huì)傳遞出一個(gè)相應(yīng)的指令，電磁閥在收到系統(tǒng)的指令后就會(huì)向著相反的方向運(yùn)動(dòng)，活塞在電磁閥的帶動(dòng)下也向著相反的方向運(yùn)行，風(fēng)門就逐漸進(jìn)行閉合，最后完全處于封閉的狀態(tài)。

在風(fēng)門PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，要特別注意設(shè)備通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)是PLC在礦山風(fēng)門控制裝置中發(fā)揮效用的重要基礎(chǔ)，主要有控制網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)兩部分的內(nèi)容，其功能側(cè)重點(diǎn)存在一定的差異，通信網(wǎng)絡(luò)主要負(fù)責(zé)信號(hào)的接受和發(fā)出，而控制網(wǎng)絡(luò)則可以對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行直接調(diào)控。技術(shù)人員要結(jié)合礦山風(fēng)門控制的要求對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保PLC控制的有效性。

2.3 PLC控制技術(shù)在輸送機(jī)中的具體應(yīng)用

在礦山生產(chǎn)過程中，帶式輸送機(jī)是十分重要的一種設(shè)備。PLC控制技術(shù)目前已經(jīng)在輸送機(jī)中得到了較為廣泛的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了一體化控制。在結(jié)構(gòu)上，帶式輸送機(jī)的PLC控制系統(tǒng)主要由兩部分組成。首先是信號(hào)采集系統(tǒng)，這一部分主要由人機(jī)界面與工控機(jī)組成。在實(shí)際情況中，由于礦山生產(chǎn)作業(yè)十分復(fù)雜，設(shè)備在運(yùn)行過程中很容易收到外界影響，因此傳統(tǒng)的帶式運(yùn)輸機(jī)故障率往往比較高，而在應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)后，由于其所具備的較強(qiáng)適用性與抗干擾性，因此在復(fù)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(jī)PLC控制系統(tǒng)的另一主要部分則是處理系統(tǒng)，在PLC技術(shù)的支持下可以實(shí)現(xiàn)對(duì)帶式運(yùn)輸機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行集中式控制。與獨(dú)立生產(chǎn)控制相比，集中式控制可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備各結(jié)構(gòu)運(yùn)行的調(diào)配，生產(chǎn)系統(tǒng)的整體效能可以得到有效的提高。為了實(shí)現(xiàn)集中控制，技術(shù)人員需要將裝置中的機(jī)械電氣板塊與PLC中央系統(tǒng)進(jìn)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(shí)其他的模塊的運(yùn)行也會(huì)受到影響，因而在生產(chǎn)實(shí)踐中要結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行選擇。實(shí)踐證明，將PLC技術(shù)應(yīng)用到礦山帶式運(yùn)輸機(jī)中，能夠有效提升設(shè)備的操作性能，通過控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各種工作狀況的自動(dòng)判斷，若設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障問題，PLC系統(tǒng)能夠及時(shí)進(jìn)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(jié)

綜上所述，PLC技術(shù)具有良好的實(shí)用型和可靠性，將其應(yīng)用于礦山機(jī)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(yīng)用質(zhì)量，技術(shù)人員要明確礦山機(jī)械電氣設(shè)備的具體要求和不同類型PLC裝置的特點(diǎn)，著眼于礦山機(jī)械電氣整體系統(tǒng)特高優(yōu)化控制技術(shù)，促進(jìn)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(shù)已經(jīng)在我國礦山生產(chǎn)中得到了較為廣泛的應(yīng)用，實(shí)踐表明，將PLC系統(tǒng)應(yīng)用在礦山井下風(fēng)門、提升機(jī)以及輸送機(jī)中能夠有效提高礦山機(jī)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(shí)，保證機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少礦山電氣系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)故障的機(jī)率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 白鵬.PLC控制技術(shù)在礦山電氣控制中的整合應(yīng)用研究[J/OL].當(dāng)代化工研究，2019（11）：41-42，[2019-10-10].

[2] 李斐.電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在礦山開采作業(yè)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019（13）：119.

[3] 白健美.PLC控制在礦用電氣設(shè)備中的應(yīng)用——評(píng)《礦山電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)》[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2019，39 （06）：156.

（本溪龍新礦業(yè)有限公司，遼寧 本溪 117000）