卓貴賢

（山西壽陽潞陽祥升煤業(yè)有限公司 山西省壽陽縣 045400）

PLC 技術(shù)（可編輯邏輯控制器），類似于微型計(jì)算機(jī)，是專門用于工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化電子技術(shù)，其結(jié)構(gòu)主要包括中央處理器（CPU）、電源、儲(chǔ)存設(shè)備、編程器以及輸入、輸出設(shè)備，可執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算、順序運(yùn)算以及邏輯運(yùn)算等操作指令。作為可執(zhí)行順序運(yùn)算、邏輯算以及算術(shù)運(yùn)算等操作指令的自動(dòng)化電子技術(shù)，PLC 技術(shù)擁有強(qiáng)大計(jì)算能力，并可以下達(dá)指令、反饋信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)字式數(shù)據(jù)以及模擬式數(shù)據(jù)的輸入、輸出。由于PLC 技術(shù)的高可靠性、強(qiáng)穩(wěn)定性以及操作簡便性，工業(yè)活動(dòng)變得更加智能化、可控化、安全化。PLC 技術(shù)的優(yōu)良特性使得其在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域均得到了長足發(fā)展，在礦山機(jī)電控制領(lǐng)域也有較強(qiáng)的表現(xiàn)力。

礦產(chǎn)資源需求量的急劇攀升刺激了礦山開采機(jī)械的進(jìn)步。現(xiàn)階段的礦產(chǎn)資源開產(chǎn)質(zhì)量要求與開產(chǎn)效率要求對(duì)礦山開產(chǎn)設(shè)施提出了更高層次的要求。礦山控制系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用在使得礦產(chǎn)資源卡才效率直線上升，PLC 技術(shù)的融入對(duì)于機(jī)電控制系統(tǒng)的優(yōu)化具有重要意義。PLC 技術(shù)不僅加快了無人化機(jī)電控制技術(shù)進(jìn)程，還在降低人力成本輸出、提高機(jī)電設(shè)備安全性能上功勛卓著。礦山井下開采環(huán)境的惡劣性決定了礦山開采活動(dòng)的危險(xiǎn)性。機(jī)電系統(tǒng)的操作控制環(huán)節(jié)以及操作控制流程極其復(fù)雜，傳統(tǒng)機(jī)電控制技術(shù)支持下的機(jī)電性設(shè)備穩(wěn)定性令人堪憂，并且成本高、耗能大。PLC 技術(shù)應(yīng)用的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)使得機(jī)電控制技術(shù)的發(fā)展有了進(jìn)一步的飛躍。PLC 技術(shù)可以適應(yīng)任何工業(yè)環(huán)境下的運(yùn)作模式，并且其獨(dú)有的穩(wěn)壓以及屏蔽技術(shù)降低了內(nèi)部電源的干擾性，使得機(jī)電控制系統(tǒng)的運(yùn)作效率以及穩(wěn)定性都有了明顯提升。PLC 技術(shù)與礦山機(jī)電控制系統(tǒng)的相互融合彌補(bǔ)了傳統(tǒng)礦山機(jī)電系統(tǒng)作業(yè)的缺點(diǎn)，逐步取代了傳統(tǒng)礦山機(jī)電控制系統(tǒng)，使得新型礦山機(jī)電控制系統(tǒng)性能達(dá)到了較高水準(zhǔn)，礦山開采工作有了強(qiáng)有力的質(zhì)量保證以及效率保證。

PLC 自動(dòng)化技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中的運(yùn)用在促進(jìn)礦山機(jī)電控制系統(tǒng)的信息化、自動(dòng)化方面表現(xiàn)良好，而且在提高礦山開采品質(zhì)以及開采效率方面成果顯著。在PLC 技術(shù)現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程中，礦山開采的高效生產(chǎn)以及安全生產(chǎn)都有了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。本文首先通過文獻(xiàn)資料以及PLC 應(yīng)用實(shí)例總結(jié)了PLC 技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，然后從膠帶機(jī)、風(fēng)門、螺桿空壓機(jī)以及提升機(jī)電設(shè)備四個(gè)角度詳細(xì)說明了PLC 技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用案例，為礦山機(jī)電控制系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展提供了方向，為礦山機(jī)電控制系統(tǒng)突破技術(shù)瓶頸、打破傳統(tǒng)機(jī)電控制技術(shù)的天花板提供了可能。

1 PLC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

PLC 技術(shù)在礦山機(jī)電控制系統(tǒng)中主要以三大優(yōu)勢(shì)著稱，分別為技術(shù)可靠性、功能多樣性以及作業(yè)低能耗特性。以下分別從這三個(gè)角度進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1.1 技術(shù)可靠性

圖1：螺桿空壓機(jī)圖解

作為一項(xiàng)系統(tǒng)化的作業(yè)工程，礦山開采的流程極其紛繁復(fù)雜。由于礦山作業(yè)環(huán)境紛繁多變，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不一，地形地勢(shì)不同，礦山人工開采難度極高且礦山人工開采效率極低，經(jīng)濟(jì)效益低下。為減少礦山開采人工作業(yè)環(huán)節(jié)，并提高礦山工程的高效性、可靠性、安全性，高效率、全自動(dòng)礦山機(jī)電的研發(fā)勢(shì)在必行。由于礦山作業(yè)的高難度特性，在礦山開采過程中，礦山機(jī)電設(shè)備故障頻頻發(fā)生、礦山安全事故屢次出現(xiàn)、工程失控狀況屢禁不止，這些都導(dǎo)致了礦山開采效率低下，嚴(yán)重阻礙了礦山開采進(jìn)度，甚至嚴(yán)重威脅了礦山開采工作者的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全。而PLC 技術(shù)在礦山機(jī)電控制環(huán)節(jié)的融入有效緩解了以上難題。PLC 技術(shù)的可靠性、穩(wěn)定性以及抗干擾等優(yōu)良特性大大降低了礦山機(jī)電設(shè)備的故障率，為高效開采、安全開采保駕護(hù)航。

1.2 功能多樣性

在技術(shù)人員研發(fā)工作的推動(dòng)下，PLC 技術(shù)在不斷地更新、優(yōu)化、發(fā)展?，F(xiàn)有的PLC 技術(shù)不僅在監(jiān)控礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行環(huán)節(jié)有著很強(qiáng)的表現(xiàn)力，在收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)以及運(yùn)算程序等作業(yè)環(huán)節(jié)中也可以勝任，這為推動(dòng)礦山機(jī)電控制系統(tǒng)向更高層次發(fā)展提供了動(dòng)力。除此之外，PLC 技術(shù)還可以實(shí)時(shí)監(jiān)控礦山機(jī)電故障設(shè)備的狀況、地點(diǎn)，降低礦山機(jī)電設(shè)備作業(yè)難度，方便礦山機(jī)電控制系統(tǒng)的運(yùn)行，提高礦山開采效率，加快礦山機(jī)電控制系統(tǒng)的自動(dòng)化步伐，減少礦山開采工作者的人工作業(yè)時(shí)間，將礦山開采工作者從繁重的礦山開采活動(dòng)中解放出來。

1.3 作業(yè)低能耗特性

礦山開采作業(yè)數(shù)量極多，作業(yè)難度極高，因而在礦山機(jī)電控制系統(tǒng)作業(yè)過程中，控制設(shè)備需要極大的能量。礦山機(jī)電控制系統(tǒng)高能耗特性是礦山開采綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展的一大絆腳石。在綠色、環(huán)保呼聲極高的當(dāng)今時(shí)代背景下，礦山開采系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)引入高端技術(shù)，以推動(dòng)礦業(yè)低能耗的發(fā)展。

2 PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用

以下將從膠帶機(jī)、風(fēng)門、螺桿空壓機(jī)以及提升機(jī)電設(shè)備四個(gè)角度說明PLC 技術(shù)在礦山機(jī)電控制環(huán)節(jié)應(yīng)用的廣泛性。

2.1 PLC技術(shù)在膠帶機(jī)中的應(yīng)用

PLC 技術(shù)與機(jī)電控制系統(tǒng)的有效融合實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，減少了人工操作時(shí)間、降低了人工成本，對(duì)此PLC 技術(shù)在膠帶機(jī)中的應(yīng)用體現(xiàn)明顯。作為運(yùn)輸設(shè)備，膠帶機(jī)組要負(fù)責(zé)運(yùn)輸大量礦石。因而優(yōu)良的膠帶機(jī)可實(shí)現(xiàn)較大運(yùn)輸量、較長運(yùn)輸里程、連續(xù)運(yùn)輸以及運(yùn)輸?shù)母叻€(wěn)定性等。PLC 技術(shù)的融入為膠帶機(jī)帶來了自動(dòng)化、集中化的提升空間。PLC 技術(shù)的應(yīng)用完成了盤閘控制切換以及液壓拉緊控制系統(tǒng)的改造。首先，對(duì)膠帶機(jī)自動(dòng)汽車環(huán)節(jié)進(jìn)行編程處理，重新設(shè)置PLC 輸入系統(tǒng)、PLC 輸出系統(tǒng)以及保護(hù)控制系統(tǒng)，接入煙霧傳感器以及速度傳感器，接入涵蓋撕裂、堆煤等信號(hào)的控制器。然后，手動(dòng)張緊停機(jī)檢修狀態(tài)下的膠帶機(jī)，自動(dòng)張緊正常工作狀態(tài)下的膠帶機(jī)。最后，當(dāng)進(jìn)行盤閘電機(jī)的切換時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合控制程序靈活切換盤閘電機(jī)。

作為與PLC 融合最廣泛的礦山機(jī)電設(shè)備，膠帶機(jī)將PLC 轉(zhuǎn)化為KZP 盤式可控裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山機(jī)電控制環(huán)節(jié)的高效監(jiān)測(cè)并反饋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，推動(dòng)了膠帶機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，并且提高其自動(dòng)化程度。礦山開采工作者在集中控制系統(tǒng)的幫助下，靈活應(yīng)用PLC 技術(shù)，推動(dòng)礦山機(jī)電連鎖控制以及單機(jī)控制的發(fā)展。PLC 技術(shù)在膠帶機(jī)中的應(yīng)用可及時(shí)調(diào)控故障系統(tǒng)以及通訊障礙系統(tǒng)，當(dāng)傳感器感知到膠帶機(jī)異常運(yùn)行數(shù)據(jù)時(shí)，PLC 服務(wù)系統(tǒng)在自主狀態(tài)下對(duì)膠帶機(jī)運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)控，進(jìn)而提高膠帶機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性，減少膠帶機(jī)的故障率，提高膠帶機(jī)工作效率。

2.2 PLC技術(shù)在風(fēng)門中的應(yīng)用

在井下作業(yè)過程中，PLC 技術(shù)在風(fēng)門中也有廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)井下風(fēng)門的開閉采用人工作業(yè)的方式，不僅作業(yè)效率低下，而且需要耗費(fèi)大量的人力資源。人工作業(yè)井下風(fēng)門的開閉，不僅操作難度系數(shù)極高，而且存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)工人的人身安全以及風(fēng)門等設(shè)備的威脅都極大。

而新型井下風(fēng)門開閉環(huán)節(jié)采用自動(dòng)化控制技術(shù)，以電液推桿為驅(qū)動(dòng)裝置，在井下風(fēng)門的整體架構(gòu)中，在砌墻上固定門體，兩門的聯(lián)動(dòng)借助于以平行四邊形為組合要形式的連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。紅紅外檢測(cè)機(jī)關(guān)發(fā)射人車信號(hào)至接收設(shè)備，當(dāng)無車且無人時(shí)，風(fēng)門關(guān)閉；當(dāng)有人或有車時(shí)，電液推桿動(dòng)作，風(fēng)門打開。風(fēng)門控制系統(tǒng)采用連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)風(fēng)門的聯(lián)動(dòng)。當(dāng)對(duì)風(fēng)門控制系統(tǒng)的安全性能以及抗干擾性能有更高要求時(shí)，可以應(yīng)用聯(lián)鎖、濾波等技術(shù)。新興技術(shù)的應(yīng)用使得風(fēng)門開閉的難度有了大幅度降低，礦山開采系統(tǒng)的生產(chǎn)效率以及開采效率也有了極大的提升，人力成本得到了有效控制?，F(xiàn)階段采用了自動(dòng)化控制技術(shù)的井下風(fēng)門開閉環(huán)節(jié)提升了礦山開采活動(dòng)的安全指數(shù)，為礦山開采活動(dòng)提供了安全保障。

2.3 PLC技術(shù)在螺桿空壓機(jī)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)空壓機(jī)的低效率、低可靠性使得空壓機(jī)技術(shù)面臨著重大的技術(shù)瓶頸。PLC 技術(shù)在螺桿式空壓機(jī)中的融入提高了螺桿式空壓機(jī)的實(shí)用性以及可靠性，因而得到了眾多礦山企業(yè)的青睞。螺桿式空壓機(jī)也是一個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)，包含了吸入氣體、密封氣體、輸送氣體、壓縮氣體以及排出氣體五個(gè)環(huán)節(jié)。螺桿空壓機(jī)見圖1。

應(yīng)用PLC 控制技術(shù)的螺桿式空壓機(jī)的工作原理為：螺桿借助于轉(zhuǎn)動(dòng)過程與殼體齒溝發(fā)生嚙合，隨后機(jī)油以及空氣通過進(jìn)氣口進(jìn)入空壓機(jī)內(nèi)部。在齒溝嚙合動(dòng)作進(jìn)行時(shí)，螺桿式空壓機(jī)密封機(jī)油和空氣并完成輸送過程。隨著齒溝嚙合面變小，機(jī)油以及空氣相應(yīng)地被螺桿空壓機(jī)壓縮。隨著齒溝嚙合面的轉(zhuǎn)動(dòng)，壓縮機(jī)油以及壓縮空氣被排到螺桿式空壓機(jī)的外界。螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)速率直接影響了螺桿式空壓機(jī)的排氣量，變頻器的加入實(shí)現(xiàn)了對(duì)螺桿式空壓機(jī)中螺桿轉(zhuǎn)速的調(diào)控，使得螺桿式空壓機(jī)中的螺桿轉(zhuǎn)速保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍，從而達(dá)到穩(wěn)定排氣壓力的目的。

2.4 PLC技術(shù)在提升機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

傳統(tǒng)礦山開采提升機(jī)設(shè)備耗能過高，工作效率停留在較低水平。作為礦山生產(chǎn)的關(guān)鍵機(jī)電設(shè)備，礦山開采提升機(jī)的工作效果與礦山企業(yè)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)有著直接聯(lián)系。PLC 技術(shù)的發(fā)展為提升機(jī)設(shè)備的升級(jí)提供了新的思路。礦山開采提升機(jī)設(shè)備配合使用PLC 自動(dòng)控制技術(shù)可顯著提高礦山開采提升機(jī)的性能?？删庉嬤壿嬁刂破髟诘V山提升機(jī)設(shè)備的升級(jí)中得到了廣泛青睞。作為新型礦山開采提升機(jī)設(shè)備的控制核心，PLC 控制技術(shù)充當(dāng)著整個(gè)提升機(jī)裝置的“CPU”，負(fù)責(zé)發(fā)布對(duì)礦山開采提升機(jī)裝置的指令以及任務(wù)，在一定程度上決定著礦山開采提升機(jī)控制裝置的運(yùn)行模式以及控制模式。新型提升機(jī)以PLC 編程變控技術(shù)以及PLC 變頻控制技術(shù)為核心，以油缸后置式盤以及電-液聯(lián)合控制的制動(dòng)器為制動(dòng)裝置。提升機(jī)作為復(fù)雜的控制器，涵蓋了動(dòng)力系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、控制操作系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)以及指示系統(tǒng)等。采用雙PLC 控制系統(tǒng)的提升機(jī)設(shè)備，在半自動(dòng)運(yùn)行的基礎(chǔ)上還能接受軸編碼器的發(fā)射信號(hào)、計(jì)算礦車的精確位置，提高過速保護(hù)的可靠性。在礦山開采提升機(jī)更新、升級(jí)過程中，在升降機(jī)設(shè)備電路板回路中應(yīng)用通信信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，實(shí)現(xiàn)新舊設(shè)備（操作臺(tái)以及新舊系統(tǒng)轉(zhuǎn)換電站等）的有效轉(zhuǎn)換。除此之外，在對(duì)礦山開采提升機(jī)更新、升級(jí)后要監(jiān)測(cè)、調(diào)試提升機(jī)新系統(tǒng)，保證其可正常投入礦山開采工作中。

3 結(jié)論

在PLC 技術(shù)的支持下，礦山機(jī)電控制系統(tǒng)得到了更為系統(tǒng)化、自動(dòng)化的發(fā)展。PLC 技術(shù)本身具有簡便性、可靠性特征，在礦山機(jī)電設(shè)備（如膠帶機(jī)、風(fēng)門、螺桿式空壓機(jī)以及提升機(jī)設(shè)備等）中均得到了廣泛應(yīng)用且應(yīng)用效果良好。PLC 技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中的運(yùn)用不僅提升了礦山機(jī)電系統(tǒng)的信息化、自動(dòng)化程度，而且有效提高了礦山開采品質(zhì)以及開采效率。在PLC 技術(shù)不斷發(fā)展的現(xiàn)代化進(jìn)程中，礦井的高效、安全生產(chǎn)指日可待。