柏正果

摘 要：PLC（可編程序控制器）是一種自動(dòng)化控制設(shè)備，具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，其所運(yùn)用的編程語言普及、簡易、方便。探究PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù) 礦山設(shè)備改造 機(jī)電控制 應(yīng)用分析

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）007-043-02

1 前言

近幾年來，礦山機(jī)電設(shè)備是自動(dòng)化水平隨著我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)的逐漸發(fā)展而越來越高，原有的繼電器控制正逐漸被優(yōu)秀的具有良好經(jīng)濟(jì)效益的自動(dòng)化控制設(shè)備——PLC所代替。本文主要對(duì)PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用展開論述。

2 PLC簡介

2.1 PLC的組成

外部設(shè)備編程器及接口、輸入輸出及擴(kuò)展接口、電源模塊、中央處理器以及存儲(chǔ)器等都是PLC（可編程控制器）的重要組成部分。PLC內(nèi)部各部分主要借助數(shù)據(jù)、地址以及電源等想總線進(jìn)行有效連接，其外部則主要根據(jù)其所控制對(duì)象的具體需要來確定所需要的控制設(shè)備及裝置。從結(jié)構(gòu)上主要把PLC分為固定式及模塊式，CPU板、電源、顯示面板、內(nèi)存塊、以及I/0板是PLC固定式的主要組成部分，而且它們是不可拆卸的整體；機(jī)架或底板、CPU模塊、電源模塊、I/O模塊以及內(nèi)存等是PLC模塊式的主要組成部分，它們主要通過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配置。

2.2 PLC技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

PLC技術(shù)主要用于工業(yè)環(huán)境，可對(duì)其貯存器進(jìn)行程序編輯，而且還可以對(duì)其進(jìn)行數(shù)字操作及運(yùn)算，可在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行的邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算、順序控制、定時(shí)等進(jìn)行操作指令，并可對(duì)數(shù)字的形式進(jìn)行有效的輸入及輸出，進(jìn)而對(duì)工業(yè)設(shè)備及其生產(chǎn)的過程進(jìn)行有效控制。PLC通常采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此可以它 結(jié)合具有可靠性高、使用方便以及抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，所使用的編程語言比較容易而且在普及率方面也比較高，最重要的是可以對(duì)其進(jìn)行在線修改。在工業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)中，已逐漸被用于自動(dòng)設(shè)備控制、多級(jí)自動(dòng)控制、閉環(huán)系統(tǒng)控制、機(jī)械設(shè)備的數(shù)字調(diào)控、開關(guān)邏輯的調(diào)控等各系統(tǒng)的控制機(jī)應(yīng)用中。近幾年來，PLC技術(shù)更是被廣泛應(yīng)用到礦山機(jī)電控制，而且正逐漸代替繼電器控制，根據(jù)相關(guān)工程，PLC技術(shù)在經(jīng)濟(jì)性方面具有一定優(yōu)勢。

3 PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用分析

3.1 PLC技術(shù)在礦山老舊提升機(jī)中的改造應(yīng)用

目前礦山機(jī)械改造的可行方法之一就是在保留提升機(jī)機(jī)械和直流主電機(jī)相關(guān)部分的條件下，在大功率晶閘管變流器和可編程控制器的基礎(chǔ)上對(duì)老舊提升機(jī)的原繼電器控制進(jìn)行有效改造，具體方法如下：

（1）把原來的操作臺(tái)的位置進(jìn)行搬移，從而創(chuàng)造比較有利的條件讓新操作臺(tái)進(jìn)行安裝，暫時(shí)在原操作臺(tái)進(jìn)行提升機(jī)的改造試驗(yàn)，運(yùn)行系統(tǒng)仍為老系統(tǒng)。

（2）為了新老系統(tǒng)替換方便，把新舊系統(tǒng)轉(zhuǎn)換刀閘安裝在電樞的回路上。采取多路航空插頭對(duì)提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)潤滑油泵的控制進(jìn)行新老系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，保留老系統(tǒng)以備用。

（3）安裝的時(shí)候?qū)|(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，由負(fù)責(zé)維護(hù)的相關(guān)技術(shù)工人負(fù)責(zé)安裝，以便于機(jī)器以后的運(yùn)轉(zhuǎn)和維護(hù)。

（4）為了使新系統(tǒng)調(diào)試時(shí)間得到一定程度的縮短，應(yīng)采用電控來監(jiān)測并控制井筒位置的開關(guān)及各機(jī)械潤滑制動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行等相關(guān)情況。完成傳感器的安裝后再根據(jù)具體情況實(shí)施送電的在線測試，在測試的過程中，必須對(duì)每個(gè)測量數(shù)值都作進(jìn)一步有效確定，以使其符合提升系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)老系統(tǒng)的功能實(shí)施提升時(shí)，要對(duì)計(jì)算機(jī)中每部分的連續(xù)性運(yùn)轉(zhuǎn)的所有過程作逐步檢查，盡可能地保證系統(tǒng)功能的提升及切換能一次性完成。

（5）裝卸載系統(tǒng)的在線調(diào)試結(jié)束后，通過老系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行有效提升，而且對(duì)提升機(jī)裝卸載站進(jìn)行控制時(shí)，必須通過新系統(tǒng)中的控制器的可編程系統(tǒng)，從而通過老系統(tǒng)混合控制的方法使裝卸載控制系統(tǒng)和提升信號(hào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一次性投入并取得成功，從而從新系統(tǒng)全面調(diào)試的工作總量得到有效減少。

（6）運(yùn)轉(zhuǎn)速度、位置及電流閉環(huán)共同構(gòu)成了傳動(dòng)回路系統(tǒng)，它們是否正確直接對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。每天對(duì)位置閉環(huán)、電流閉環(huán)以及運(yùn)轉(zhuǎn)速度等環(huán)節(jié)進(jìn)行檢修的時(shí)候，可通過對(duì)其進(jìn)行電樞回路電流環(huán)控制的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)及編碼器輸出試驗(yàn)來對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)各參數(shù)的響應(yīng)情況進(jìn)行確定，進(jìn)而創(chuàng)造有利條件給重載測試和全系統(tǒng)空載，以促進(jìn)它們運(yùn)轉(zhuǎn)的順利。

（7）讓全礦井機(jī)電設(shè)備停產(chǎn)并對(duì)其實(shí)施檢修時(shí)，直接讓全系統(tǒng)空載進(jìn)行一次性的試運(yùn)，從而通過速度的多次提高來使運(yùn)行速度達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求。裝煤重載運(yùn)行試驗(yàn)必須在系統(tǒng)完成平穩(wěn)及準(zhǔn)確運(yùn)行后才能進(jìn)行，從而使整個(gè)系統(tǒng)的全載全自動(dòng)方式的提升得到有效實(shí)現(xiàn)。

3.2 井下風(fēng)門自動(dòng)啟閉的實(shí)現(xiàn)分析

就目前而言，通常都是采用人工操作方式對(duì)井下風(fēng)門進(jìn)行操作控制，開門時(shí)強(qiáng)大的操作力及強(qiáng)大的負(fù)壓力都在一定程度上對(duì)開啟及關(guān)閉造成影響。另一方面，還會(huì)給風(fēng)門帶來破壞性影響。根據(jù)井下風(fēng)門結(jié)構(gòu)不同于其他系統(tǒng)的特性，當(dāng)來往的車輛受到遠(yuǎn)紅外傳感器的動(dòng)態(tài)監(jiān)測時(shí)，采用可控制的編程器來控制井下風(fēng)門的自動(dòng)開啟和關(guān)閉，這樣就能在一定程度上使車輛及行人的安全得到有效保障，而且還能在節(jié)省一定的人力物力，進(jìn)而節(jié)約一定的成本。先開窗口后開門是這項(xiàng)技術(shù)的重要部分，風(fēng)門兩側(cè)的空氣壓差比較大，風(fēng)門通常都會(huì)有比較大的面積，因此風(fēng)門的開啟壓力常會(huì)達(dá)到35～50kg，當(dāng)用比較小的力開啟風(fēng)門時(shí)，這個(gè)壓力才會(huì)出現(xiàn)一定程度的減少（有時(shí)候會(huì)減少到5kg以下）。因此，可通過在風(fēng)門上安裝一個(gè)窗口來使開啟壓力得到一定程度的減少。

下面是井下風(fēng)門自動(dòng)啟閉系統(tǒng)工作的相應(yīng)原理：對(duì)風(fēng)門進(jìn)行開啟時(shí)，應(yīng)給二位五通雙控電磁閥傳達(dá)控制信號(hào)，運(yùn)走部分會(huì)在電磁閥進(jìn)入到供氣位置的時(shí)候，通過汽缸的活塞的帶動(dòng)而進(jìn)行向外運(yùn)動(dòng)，然后在適當(dāng)時(shí)候打開門上的小窗。固定銷會(huì)小窗的開啟和風(fēng)門成30凹薪鞘倍孕〈安歡ǔ潭鵲淖璧滄饔茫傭賈灤〈安荒薌絳蚩兇咧У慊故腔嵩謖飧鍪焙虺中蚯耙貧狗緱諾靡哉？舨⒂行瓿勺饕怠7緱派系男〈翱艉螅緱拍諭獾難共罹突嵯嚶Φ爻魷種鸞ハУ南窒螅虼耍緱諾目舨⒚揮瀉艽竽訊取5狽緱趴艚俏？0。時(shí)，風(fēng)門就會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，行人及車輛可在這個(gè)時(shí)候安全通行。當(dāng)系統(tǒng)需關(guān)閉風(fēng)門的時(shí)候，可把控制信號(hào)輸送給二位五通雙控電磁閥，并采取相應(yīng)措施使其把方向進(jìn)行有效轉(zhuǎn)換；控制壓氣會(huì)在這個(gè)時(shí)候進(jìn)入到汽缸的另一端，接著汽缸活塞就會(huì)帶動(dòng)行走部分并使其產(chǎn)生向回運(yùn)轉(zhuǎn)，然后小窗就會(huì)處于關(guān)嚴(yán)狀態(tài)，只要風(fēng)門沒有被完全關(guān)閉，風(fēng)門也會(huì)出現(xiàn)程度不同的轉(zhuǎn)動(dòng)。

3.3 PLC在選煤廠集控系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司某煤礦選煤廠的系統(tǒng)采用上位機(jī)監(jiān)控控制器系統(tǒng)相結(jié)合以數(shù)據(jù)量邏輯為主控制模式，通過少量的工藝過程參數(shù)的模擬值實(shí)施監(jiān)測，從而實(shí)現(xiàn)工藝流程系統(tǒng)裝置的集中啟、停車控制及運(yùn)行過程中的連鎖控制。SIMATIC$70-300、SIMATIC T1545是該廠以前使用的配煤系統(tǒng)及集控系統(tǒng)。原煤重介選矸系統(tǒng)、跳汰（水洗）系統(tǒng)、沉降離心脫水系統(tǒng)、壓濾車間監(jiān)控系統(tǒng)、儲(chǔ)裝運(yùn)系統(tǒng)、除木雜系統(tǒng)以及撈坑系統(tǒng)是集控系統(tǒng)的重要組成部分。把集控系統(tǒng)進(jìn)行改造完成，可編程控制器主機(jī)已成為一臺(tái)系統(tǒng)獨(dú)立的機(jī)器，它主要由壓濾、儲(chǔ)運(yùn)以及洗煤系統(tǒng)共同構(gòu)成。單獨(dú)的可編程控制器主機(jī)放在原煤車間，但兩臺(tái)主機(jī)主機(jī)之間必須通過其他設(shè)備才能進(jìn)行通信?？刂品桨钢饕墒┠偷?40系列（PLC系統(tǒng)）構(gòu)成，中央處理單元以CPUll303作為主機(jī)，具有MODBUS PLUS、MOD昏US接口和512K字節(jié)RAM。工業(yè)總線結(jié)構(gòu)的分布式控制系統(tǒng)在原煤車間及廠調(diào)度室都有各自的可編程控制器主機(jī)站，且都是由控制電路和現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)檢測連接的部分共同構(gòu)成。在壓濾車間配電室、原煤1#變電所、篩分車間配電室、重介三樓配電室、5PD-1配電室、原煤2#變電所、重介三樓配電室、以及原煤倉下等地方都有分布站，原煤系統(tǒng)可編程控制器對(duì)原煤車間3PD、篩分車間配電室、重介三樓配電室、原煤1#變電進(jìn)行控制，而廠調(diào)度室可編程控制器則對(duì)其他發(fā)布站進(jìn)行控制。

4 結(jié)語

PLC技術(shù)已在礦山機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)中得到比較廣泛的應(yīng)用，這在一定程度上說明PLC技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備的改造中有著比較好地發(fā)展前景。

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