韋鵬澤

（羅城仫佬族自治縣一洞錫礦，廣西 河池 546400）

0 引言

煤礦提升機(jī)是一個(gè)涉及機(jī)械、電氣和液壓等多個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜系統(tǒng)。利用PLC 技術(shù)，設(shè)計(jì)與之對(duì)應(yīng)的礦井提升機(jī)的控制系統(tǒng)，可以順利地、高效地控制提籃速度，保證提升機(jī)的穩(wěn)定可靠工作，提高對(duì)煤礦開采的適應(yīng)性。

1 PLC 技術(shù)概述

煤礦機(jī)械裝備在使用過程中，其工作方式具有一定的特殊性。PLC 技術(shù)是一種全新的控制技術(shù)，它在應(yīng)用的過程中，主要是基于計(jì)算機(jī)，它在礦井機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的過程中，發(fā)揮著一個(gè)很大的作用，能夠更好地滿足企業(yè)對(duì)機(jī)電設(shè)備的需要，尤其是能夠有效地節(jié)約資源的消耗[1]。此外，在采用PLC 技術(shù)時(shí)，因?yàn)樵摷夹g(shù)的操作難度較低，具有較高的實(shí)用價(jià)值，并且在日常操作中更加便利，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。由于該技術(shù)具有較為明顯的優(yōu)點(diǎn)，在應(yīng)用時(shí)，可以利用該技術(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)電設(shè)備的控制方式，并且煤礦企業(yè)要大力的宣傳，使其應(yīng)用更為普遍。

2 PLC 技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

隨著工業(yè)自動(dòng)化的不斷發(fā)展，智能化和數(shù)字化的趨勢(shì)越來越明顯。而PLC 作為一種通用性強(qiáng)、功能豐富、價(jià)格適中且易于編程的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，被廣泛用于各種行業(yè)領(lǐng)域。

2.1 有效節(jié)能，減少人力物力消耗

在礦山的開采期間，可以降低對(duì)人力和物質(zhì)資源的浪費(fèi)，利用PLC 技術(shù)，既有利于節(jié)約能源，又有利于環(huán)境保護(hù)，還可以獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，而常規(guī)的保護(hù)裝置的工作時(shí)間比較長(zhǎng)，能量消耗比較大。在礦井裝備的經(jīng)營(yíng)過程中，采用PLC 技術(shù)，可以起到很好的作用，對(duì)生產(chǎn)過程中的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用進(jìn)行有效的控制。與傳統(tǒng)的電路控制相比，PLC 控制技術(shù)所需的電路板更小，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，而且能夠更好地進(jìn)行編程，降低事故發(fā)生的概率，從而也能夠更好地對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行控制。

2.2 有效提高穩(wěn)定性，使得系統(tǒng)更加可靠

PLC 的控制系統(tǒng)會(huì)有多種線路，每一條線路之間都有一定的關(guān)聯(lián)，如果在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)了機(jī)械和電氣的異常，那么這些線路就會(huì)減少對(duì)線路的影響，從而達(dá)到對(duì)線路的保護(hù)，從而使整個(gè)運(yùn)行過程變得更為智能化和安全性。在機(jī)電控制階段，采用PLC 技術(shù)，能夠明顯提高整體的安全性能，降低發(fā)生事故的概率。礦井作業(yè)階段的總體風(fēng)險(xiǎn)比較大，構(gòu)造不清晰，如果出現(xiàn)了設(shè)備失控的現(xiàn)象，就要立即停止作業(yè)，以免對(duì)工人的生命安全造成威脅，使總體生產(chǎn)效率下降[2]。因此，在礦山開采期間，要對(duì)PLC 技術(shù)的應(yīng)用給予足夠的關(guān)注，通過這種技術(shù)，可以明顯提高機(jī)電設(shè)備組織的可靠性，降低礦井機(jī)電設(shè)備故障的發(fā)生概率。PLC 技術(shù)相對(duì)來說較為成熟，只要對(duì)其線路進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，就能減少外界因素對(duì)其的干擾，并能對(duì)煤礦生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)將常規(guī)的工藝應(yīng)用到裝備上時(shí)，必須定期地進(jìn)行檢測(cè)與升級(jí)，不僅工作量大，而且還存在著安全隱患。但是PLC 電路只需要對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行更新就能達(dá)到要求，從而達(dá)到對(duì)設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證了整個(gè)生產(chǎn)工作能夠正常進(jìn)行。

2.3 增加實(shí)用性控制功能

在開采過程中，必須要安裝阻尼器，而阻尼器的開關(guān)和打開則要依靠手動(dòng)來完成。阻尼器的開關(guān)要與員工直接接觸，所以在操作時(shí)，工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度比較大，風(fēng)險(xiǎn)也比較大，一旦出現(xiàn)差錯(cuò)，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞，嚴(yán)重的還會(huì)發(fā)生安全事故[3]。所以，必須要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的改善和維修，利用PLC 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)門的自動(dòng)關(guān)啟，而且PLC 技術(shù)在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中表現(xiàn)出了很好的實(shí)用性，它可以對(duì)現(xiàn)有的各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行高效的管理，如果出現(xiàn)了問題，可以及時(shí)的采取相應(yīng)的對(duì)策，從而防止出現(xiàn)更為嚴(yán)重的事故。

3 PLC 技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的實(shí)際應(yīng)用內(nèi)容

3.1 井下的風(fēng)門啟閉

風(fēng)門是一種用于通風(fēng)或排氣的設(shè)備，其主要功能是調(diào)節(jié)室內(nèi)外空氣流通量以及溫度濕度等因素。風(fēng)門通常由扇葉組成，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)開關(guān)開合操作。當(dāng)需要打開風(fēng)門時(shí)，電機(jī)將帶動(dòng)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)，使風(fēng)口向外開啟；反之則關(guān)閉風(fēng)門。傳統(tǒng)的風(fēng)門使用機(jī)械傳動(dòng)方式進(jìn)行開關(guān)，但隨著科技的發(fā)展，越來越多的人開始采用電子化方法來解決這個(gè)問題。PLC 作為一種先進(jìn)的工業(yè)自動(dòng)化控制器，可以很好地滿足這種需求。利用PLC 技術(shù)改造風(fēng)門，不僅能夠提高風(fēng)門的可靠性和安全性，還能夠降低維護(hù)成本并增加生產(chǎn)效率。為了確保風(fēng)門的正常工作，必須對(duì)其進(jìn)行合理的改造。應(yīng)重新設(shè)計(jì)風(fēng)門的結(jié)構(gòu)以適應(yīng)新的電氣系統(tǒng)，應(yīng)該優(yōu)化風(fēng)門的設(shè)計(jì)參數(shù)，使其更加符合用戶的需求，還需考慮到風(fēng)門與外部環(huán)境之間的相互作用，如風(fēng)速、氣壓等。改進(jìn)后的風(fēng)門電氣系統(tǒng)主要包括以下方面：①選擇合適的電源供應(yīng)方案，保證供電穩(wěn)定可靠。②選用適合風(fēng)門使用的電動(dòng)機(jī)，保證其運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)且壽命長(zhǎng)。③設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)裝置，如過壓保護(hù)、過流保護(hù)等，避免因電路故障導(dǎo)致?lián)p壞。經(jīng)過改造后，風(fēng)門的性能得到了顯著提升。其中，改進(jìn)后的風(fēng)門結(jié)構(gòu)使得風(fēng)門的穩(wěn)定性更好，同時(shí)減少了噪聲污染。此外，改進(jìn)后的電氣系統(tǒng)也提高了風(fēng)門的響應(yīng)速度和精度，從而更好地實(shí)現(xiàn)了通風(fēng)或排氣的功能。

3.2 井下風(fēng)門的自動(dòng)啟動(dòng)

在礦井進(jìn)行開采工作時(shí)，因井下風(fēng)門處于工作狀態(tài)，一般都是以人工方式進(jìn)行“打開”“關(guān)閉”兩個(gè)動(dòng)作。但是，因?yàn)榈叵麻T的負(fù)壓比較大，因此在開、關(guān)的時(shí)候，會(huì)消耗很多的人力，不能保證人工開啟、閉合阻尼器的方便性，一旦發(fā)生錯(cuò)誤，也會(huì)導(dǎo)致阻尼器的損傷。在PLC 技術(shù)的影響下，能夠通過紅外傳感器等基礎(chǔ)設(shè)施，以動(dòng)態(tài)化的方式對(duì)進(jìn)出的車輛進(jìn)行記錄，保證了記錄結(jié)果的全面性和完整性。通過可編程的控制器，來控制地下的閥門的開關(guān)，并采用自動(dòng)化的控制手段，為閥門的開啟和閉合等操作提供了便捷的保證。采用自動(dòng)開啟和閉合的方式，能夠保證汽車操縱過程的正確性，保證這類過程的安全、可靠，最大限度地降低運(yùn)行過程中所需要的費(fèi)用。在控制次序的設(shè)計(jì)中，應(yīng)特別注意開啟作業(yè)次序，必須在窗口開啟后再開啟車門。因?yàn)樽枘崞鲀蛇呌幸欢ǖ膲翰詈偷孛孀枘崞鞯拿娣e比較大，所以在進(jìn)行阻尼器的實(shí)時(shí)打開時(shí)，其工作壓力一般可維持在3050kg[4]。在進(jìn)行開、合窗戶作業(yè)時(shí)，出于安全、可靠的考慮，應(yīng)該在窗戶上面用比較小的窗戶，以保持窗戶兩邊的壓力平衡。在兩個(gè)方向上的壓強(qiáng)基本保持一致后，可在阻尼器開啟、閉合過程中，大大降低所需要的人工。這時(shí)，活塞可以在阻尼裝置上開一個(gè)小窗，在氣閥成功地運(yùn)動(dòng)到指定的位置后，就會(huì)停止運(yùn)動(dòng)，從而使氣閥成功地開啟。在活塞逆向運(yùn)動(dòng)期間，可保證阻尼器及時(shí)閉合，但必須在小孔閉合后，方可閉合阻尼器。圖1為PLC 技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用模塊。

圖1 PLC 技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用模塊

3.3 在礦山機(jī)電系統(tǒng)提升機(jī)中的應(yīng)用

在礦井機(jī)電控制作業(yè)的實(shí)施中，可以利用PLC 技術(shù)，對(duì)提升機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率進(jìn)行科學(xué)的控制，在對(duì)提籃工作速度進(jìn)行全面的控制，從而推動(dòng)采礦作業(yè)的平穩(wěn)開展。常規(guī)型的機(jī)電提升機(jī)的工作速度，一般可以維持在2～3m/s，并且總體的功率高達(dá)20kW。在采用這種工作形式的時(shí)候，很可能會(huì)造成提升機(jī)的能耗增加，在高頻的運(yùn)轉(zhuǎn)階段，會(huì)造成故障問題的頻發(fā)。在采用PLC技術(shù)時(shí)，其主要目標(biāo)是可以在提升機(jī)的提升系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)中增加重力傳感器等基礎(chǔ)設(shè)施，在實(shí)時(shí)化的監(jiān)控階段，保證重力傳感器的重力，可以維持在2.3～3.5t的區(qū)間。

3.4 空氣壓縮機(jī)群組的監(jiān)控體系

隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，各種類型的機(jī)械設(shè)備也越來越多地采用智能化控制方式。其中，PLC 作為一種通用型微機(jī)型控制器，被廣泛用于各種各樣的應(yīng)用領(lǐng)域。將原有的現(xiàn)場(chǎng)裝置升級(jí)為智能化，采用工業(yè)通信協(xié)議（PROFINET）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；利用PDP 模塊對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行處理，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入PDP 模塊內(nèi)；使用HMI 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和管理。整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)組狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測(cè)和報(bào)警功能，提高了生產(chǎn)效率和安全性。

3.5 改造膠帶機(jī)

PLC 技術(shù)主要被用于各種各樣的應(yīng)用場(chǎng)景和設(shè)備上，其中之一是膠帶機(jī)的改造。在傳統(tǒng)的膠帶機(jī)設(shè)計(jì)中，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜且易損耗，導(dǎo)致維修成本較高。因此，為了提高生產(chǎn)效率并降低維護(hù)成本，需要對(duì)膠帶機(jī)進(jìn)行改進(jìn)。通過引入PLC 技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可以大大簡(jiǎn)化膠帶機(jī)的設(shè)計(jì)與制造過程，從而達(dá)到更好的效果。采用PLC 技術(shù)可將原有的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為數(shù)字化信號(hào)傳輸方式，這使得整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。利用PCI 卡接口，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)器狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，避免停機(jī)事故的發(fā)生；同時(shí)，還可以使用傳感器采集數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)器參數(shù)以適應(yīng)不同的工況環(huán)境。PLC 技術(shù)還具有編程靈活性強(qiáng)、功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足不同用戶的需求。因此，運(yùn)用PLC 技術(shù)改造膠帶機(jī)不僅提高了生產(chǎn)效率，而且減少了維護(hù)成本。在未來的發(fā)展過程中，相信這種技術(shù)將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。圖2 為PLC 技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用流程。

圖2 PLC 技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用流程

3.6 選煤廠的集控系統(tǒng)

煤礦行業(yè)是PLC 技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域之一。PLC 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)采礦設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制，從而提高生產(chǎn)效率和安全性，PLC 技術(shù)還可以用于采礦設(shè)備的自動(dòng)調(diào)度和故障診斷，以減少停產(chǎn)時(shí)間和維護(hù)成本。同時(shí)PLC 技術(shù)也可以用于采礦設(shè)備的智能化升級(jí)，如通過傳感器采集數(shù)據(jù)并與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)。因此，PLC 技術(shù)在采礦業(yè)機(jī)械電氣控制中有著廣泛的應(yīng)用前景。特別是在采煤行業(yè)的集控系統(tǒng)方面，PLC 技術(shù)具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，能夠有效提升采煤過程的質(zhì)量和效益。

4 PLC 技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用效果

在進(jìn)行礦山資源開采作業(yè)時(shí)，會(huì)牽扯到很多的機(jī)電設(shè)備，為保證機(jī)電設(shè)備可以一直保持在穩(wěn)定的運(yùn)行，并降低采礦環(huán)節(jié)的安全事故發(fā)生，必須要合理地運(yùn)用PLC 技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)礦井機(jī)電設(shè)備的控制，使設(shè)備運(yùn)行具有安全性和高效化。PLC 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山設(shè)備的智能化監(jiān)控與管理，從而提高生產(chǎn)效率并降低成本。例如，通過PLC 技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)礦山設(shè)備的狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，進(jìn)行維修或更換零部件；還可以設(shè)置安全警報(bào)機(jī)制，保障礦工的生命財(cái)產(chǎn)安全。此外，PLC 技術(shù)能夠有效減少人為操作誤差，提升設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。由于PLC 具有高度可編程性和自診斷能力，可以通過設(shè)定合理的邏輯流程來確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，避免出現(xiàn)不必要的人為錯(cuò)誤。PLC 技術(shù)還具備較高的可靠性和耐久性，可以在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作，大大提高了設(shè)備的使用壽命[5]?？傊?，PLC 技術(shù)在礦山機(jī)電控制方面的應(yīng)用已經(jīng)取得了顯著的效果。未來，隨著科技的發(fā)展和人們對(duì)于自動(dòng)化的需求增加，相信PLC 技術(shù)將會(huì)繼續(xù)得到更廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。

5 結(jié)語

PLC 技術(shù)在礦山機(jī)電控制中得到了廣泛的應(yīng)用。通過對(duì)礦山機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化，可以提高生產(chǎn)效率和安全性，減少人力成本。此外，PLC 還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷功能，為維護(hù)工作提供支持?？傊瑥亩ＷC礦井機(jī)電設(shè)備控制作業(yè)的實(shí)施，從而有效地維護(hù)礦井開采企業(yè)的生產(chǎn)效益，為PLC 技術(shù)的推廣與應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。