PLC技术在矿山机电控制领域的运用研究与讨论

杨国峰 龚楠

【摘要】PLC（可编程序控制器）是一种自动化控制设备，具有可靠性高、抗干扰能力强等优点，其所运用的编程语言普及、简易、方便。本文对PLC技术的工作原理和特点进行了简单介绍，分析了PLC技术在矿山机电控制中的具体运用，以供参考。

【关键词】PLC技术；矿山机电控制

PLC即可编程控制器，指的是用于现代工业生产控制的专用计算机，其主要功能是替代继电器执行逻辑控制。PLC技术的抗干扰性能强大，可靠性高，能够长时期运行仍确保稳定；而且编程简单、操作方便。在具体实践中，PLC技术主要通过梯形图编程，便于操作人员接受，通过该技术设计出的系统方案安装简便，易于维护，且连接方式灵活、体积小、便于拆卸、功能完善，在工业环境中得到广泛应用。

1 PLC技术概述

1.1 PLC技术的工作原理

PLC技术实行控制功能包括三个阶段：第一，采样输入。PLC系统通过扫描的方式读取数据，并储存在对应的I/O单元中。采样输是该技术最重要的环节，对其他环节具有决定性影响。无论其他阶段输入的信息是否变动，I/O单元数据都不会改变。值得注意的是，需要确保输入脉冲信号的宽度应超过PLC扫描周期，避免无法读入；第二，执行用户程序。PLC系统根据梯形图模式扫描用户程序时，首先扫描左侧控制线，对控制线路根据左右、上下的顺序进行逻辑运算，基于运算结果刷新计算机汇总逻辑线圈的状态，并在用户执行程序时，通过I/O单元的立即指令存取I/O点；第三；刷新输入。PLC系统的中央处理器会根据对应数据自动刷新并输出缓存，并通过输出电流驱动外界设备。

1.2 PLC技术的优点

PLC技术的存储器具有可编程的特性，能够在内部执行顺序控制、逻辑运算、算数运算、计数、定时等操作指令，并经模拟数字化的输入、输出环节，对各种机械设备和生产过程进行自动控制。PLC系统采取的组合方式是模块结构，组合系统灵便，编程语言成熟、柔性良好、可在线修改，在工业生产现场能够对机械进行数字控制，逻辑控制开关，并能够与控制自动装置、多级控制系统或环闭过程。近年来，煤矿生产朝着现代化、机械化和自动化方向发展，对其所使用的机电设备的要求提高，PLC技术具有很高的自动化水平，有利于提高煤矿企业的经济利益。

2 PLC技术在矿山机电控制中的运用要点

2.1 PLC技术在矿山提升机改造中的应用

改造矿山机械的有效方式是保留提升机的直流主电机和机械部分，并使用PLC技术和大功率的变流器对提升机继电器控制进行改造。其运用要点如下：

2.1.1将原操作台整体搬移，在安装新操作台期间仍在原操作台上进行操作和老系统运行。

2.1.2对电枢回路安装系统新旧转换刀闸，转换新老系统；通过多路插头转换提升机的润滑油泵控制系统，在调试新系统时可以与老系统并存，一边备用，必要时可永久保留。

2.1.3严格控制安装质量，由技术操作熟练的人员全程参与安装，为调试完成后的稳定运行和日常维护奠定基础。

2.1.4为了减少调试新系统的时间，对机械制动系统、井筒开关、行程实施电控监测，安装传感器之后进行送电在线测试，并校准测量参数，确保与提升机控制系统相对应。提升老系统时要在计算机中逐步检验每部分的运行过程，确保一次性实现系统切换。

2.1.5对装卸载系统进行在线调试完成后，通过老系统提升，但要由新系统中的PLC控制装卸站；通过混合控制方式，能够确保提升信号和装卸载控制系统一次性运行成功，减轻全面调试新系统的工作量。

2.1.6电流闭环、位置闭环和速度闭环式传动回路的关键部分，其是否正确对闭环系统的稳定运行具有直接影响。因此需要每天定期对关键环节实施编码器输出测试以及电环流动态测试，明确系统动态响应参数，为系统重载和空载运行测试创造良好条件。

2.2 PLC技术在井下风门自动开关、闭合中的应用

目前，大多数矿山井下的风门都是依靠人工操作完成控制的。由于井下负压较大。风门开启难度较大，不仅不便于开关，而且容易破坏风门。根据井下风门结构的特点，通过远程红外线传感器动态监测来往车辆，并运用PLC技术自动控制井下风门的开启和闭合，能够确保行人和车辆的安全、高速通行，并节省人力。运用PLC技术的关键点是先开窗后开门。由于风门两侧存在空气压力差，而且风门面积较大，通常开启风门的压力达到30kg～50kg，如果先小范围开启风门，可以将压力降低至5kg以下。所以需要在风门上设置窗口，而窗口由于面积较小，其开启压力仅为10kg，当打开窗口后，大大减小了风门两侧气压差，能够减少气缸操作量和开启强度，有效提高工作效率。

该技术的运用要点是：开启风门时，PLC系统会将控制信号传输至双控电磁阀，当电磁阀被打至供气位置时，气缸活塞能够带动行走支点向外运动，则及时打开了风门上的窗口。当窗口开启至与风门呈30°夹角时，固定销会阻挡小窗继续开启，同时行走支点行前继续移动，则开启风门。当风门开启至90°时则自动停止。 关闭风门时，同样传输控制信号至电磁阀进行方向转换，控制压气会进入到气缸另外一端，通过气缸活塞带动行走支点反向移动，先关闭窗口，后关闭风门。

2.3 PLC在选煤厂集控系统中的应用分析

兖州矿业（集团）公司某煤矿选煤厂的系统采用上位机监控控制器系统相结合以数据量逻辑为主控制模式，通过少量的工艺过程参数的模拟值实施监测，从而实现工艺流程系统装置的集中启、停车控制及运行过程中的连锁控制。SIMATIC$70-300、SIMATIC T1545是该厂以前使用的配煤系统及集控系统。原煤重介选矸系统、跳汰（水洗）系统、沉降离心脱水系统、压滤车间监控系统、储装运系统、除木杂系统以及捞坑系统是集控系统的重要组成部分。把集控系统进行改造完成，可编程控制器主机已成为一台系统独立的机器，它主要由压滤、储运以及洗煤系统共同构成。单独的可编程控制器主机放在原煤车间，但两台主机主机之间必须通过其他设备才能进行通信。控制方案主要由施耐德140系列（PLC系统）构成，中央处理单元以CPUll303作为主机，具有MODBUS PLUS、MOD昏US接口和512K字节RAM。工业总线结构的分布式控制系统在原煤车间及厂调度室都有各自的可编程控制器主机站，且都是由控制电路和现场设备状态检测连接的部分共同构成。在压滤车间配电室、原煤1#变电所、筛分车间配电室、重介三楼配电室、5PD-1配电室、原煤2#变电所、重介三楼配电室、以及原煤仓下等地方都有分布站，原煤系统可编程控制器对原煤车间3PD、筛分车间配电室、重介三楼配电室、原煤1#变电进行控制，而厂调度室可编程控制器则对其他发布站进行控制。

3 总结

综上所述，在矿山机电控制中利用PLC技术，对原有控制系统的改造升级具有重要作用，能够有效提高矿山控制的自动化程度，提升矿山生产的效率，为煤矿企业安全生产提供了可靠支持。

參考文献：

[1]崔银平，苏继，张庆.试论矿山机电控制巾PLC技术的有效应用[J].湖南农机.2012（07）

[2]赵小军.矿山机电控制中PLC技术的应用[J].机械管理开发.2012（05）

[3]王荣华，张燕斌.PLC技术在矿山机电控制中应用研究[J].现代商贸工业.2011（06）