矿山机电控制技术中PLC技术的应用分析

张洋 房亮

摘 要：可编程控制器PLC是自动化控制的重要设备，其主要结构为模块化组合结构，使得系统的组合更为灵便，且可靠性较高能够有效对抗外部干扰，此外PLC具有较简便的编程语言，能够进行在线修改，柔性较好。随着我国近年来煤矿生产技术的进步，自动化生产的呼声越来越高，因此传统的继电器控制模式已经无法适应时代的要求，PLC技术的应用不但提高了矿山的生产效率，带来了多方效益，同时也保证了生产的安全性。文章着重对矿山机电控制技术中PLC技术的应用进行了分析论述。

关键词：矿山机电控制；设备改造；PLC技术

1 设备组成

PLC主要组成部分包括cpu、输入接口、扩展接口、外设接口以及输出接口、存储器、外设编程器以及电源模块。而设备的内部各个组成单元则通过电源总线、地址总线、数据总线以及控制总线进行连接，设备的外部设备以及控制装置的配置则依据实际的控制对象进行选择，共同构成PLC系统。

2 PLC的技术优越性

作为数字运算操作系统PLC控制器具有可编程性，作为工业环境下应时而生的电子系统，PLC的设计具有针对性。通过其内部的可编程存贮器，进行逻辑运算的存贮与执行，并进行顺序控制、计算、定时以及算数运算的命令操作，通过模拟、数字的命令，对各个机械设备以及生产活动进行控制。

由于系统采用了较为方便灵活的模块化组合构成，因此具有较强的可靠性，且较之传统的控制系统具有更强的抗干扰能力。另外，其编程也较为便捷，编程语言具有普及性操作方便，具有良好的柔性，能够进行在线修改。目前PLC技术已经广泛应用于工业现场，对开关逻辑、机械设备以及机器人、自动装置闭环系统、多级自动化系统等进行控制。随着我国近年来煤矿业的发展，机电自动化要求不断的提高，传统的控制方式已经开始展现出其局限性和弊端，因此PLC技术的应用是必然趋势。

3 应用概述

3.1 老旧提升机的改造

对老旧提升机进行技术改造，保留其直流主电机以及提升机械，将老旧提升机中的继电器控制通过PLC以及大功率的晶匣管变流器进行改造，这是矿山设备改造中较为有效的方式之一，其主要改造步骤为：

（1）由于新操作台需要安装空间，因此首先需要搬移原操作台，对提升机进行改造的过程中仍旧运行老系统，在原操作台进行操作。

（2）通过转换刀闸实现新旧系统的转换，将转换刀闸安装在电枢回路上。而制动系统的润滑油泵则通过多路航空插头的控制用以切换新老系统，如此一来，新老系统互为备用，在新系统稳定运行前老系统可以与之并存，若有必要还能够作为备用系统永久保留。

（3）严格控制安装质量，安装需要技术熟练且将来会参与维护的人员进行操作，以此为调试后的正式运行以及维护奠定基础。

（4）通过对井筒位置的行程、开关以及润滑制动系统进行状态电控检测，用以缩短新安装系统的调试时间，并在安装传感器后在线进行送电测试，对每个测量参数进行校准，保证其能够对应实际的提升系统。通过计算机对老系统提升时每一部分的运行形成进行检验，保证能够一次性无误的实现系统切换。

（5）在线对装卸载系统进行调试完成后，提升由老系统进行控制，但是其装卸载站则是通过新系统的PLC系统进行控制。这种混合控制的方式能够使得系统控制可以一次性投入成功，在调试工作量上能够有效减少，提高了工作效率。

（6）传动回路中最关键的部分是未知闭环、电流闭环以及速度闭环，其是否正确会影响到整个系统的稳定与否。每天需要对系统进行两小时的检修，通过对上述环节进行电枢回路的电流环控制实验以及编码器输出实验，对系统中各个动态响应参数进行确定，为系统的重载测试运行以及空载测试运行奠定基础。

（7）通过两天的停产设备检修，对全矿几点设备进行全体空载试运行，经过多次提速令系统达到设计要求的运行速度。待系统运行准确平稳后对其进行重载运行试验，最终系统的全载全自动运行得以实现。

3.2 自动启闭井下风门

目前我国矿井中所使用的风门人工操作居多，由于井下负压较大，因此开门所需操作力很大，风门的开启以及关闭过程中很容易造成风门的损坏，操作十分不便。利用风门结构的特殊性，通过远红外传感器动态检测往来车辆，并利用PLC控制实现井下风门开闭的自动化，不但提高了安全性，同时也极大的节省了人力资源。该技术中的核心便是需要在开门前先打开窗口，风门的两侧具有一定的气压差，由于风门的面积较大，因此其开启的压力范围为30kg至50kg。通过窗口的打开能够使得风门的开启压力降低到5kg以下。因此风门上的窗口设置能够有效降低开启压力，并且由于窗口的面积较小，其开启压力便会大大降低，约为10kg，当窗口打开后，风门两侧气压差会瞬间降低，开启机构强度以及气缸操作力便得到了有效的减少。该技术原理为：当需要开启风门时，信号被传送至双控电磁阀，电磁阀打到供气位置，行走部分由气缸的活塞带动向外运行，风门上设置的窗口便被打开。当窗口的开启角度同风门形成30°时，窗口便会被阻挡，无法继续打开，但是行走支点会继续移动，风门便会被开启。由于风门上设置的窗口开启时风门两侧的气压差大大减少，甚至基本消失，因此风门很容易便被打开。当开启角度达到90°时，开启动作会自动停止，此时车辆、行人便可以通行。当风门需要关闭时，控制信号传输到二位五通双控电磁阀使其换向，控制压气进入汽缸的另一端，汽缸的活塞带动行走部分向回移动，先是小窗被关严，然后带动风门转动，直到风门完全被关严为止。

3.3 PLC在选煤厂集控系统中的应用

兖州矿业（集团）公司鲍店煤矿选煤厂的控制系统采用底层可编程控制器系统与上位机监控相结合的模式，以数据量逻辑控制为主，配以少量工艺过程参数的模拟量检测监视，用于实现工艺流程系统设备的集中启、停车控制和运行过程中的连锁控制，并且具有工艺过程参数的闭环控制系统，达到国内同行业中的先进水平。集控系统的整体框架分为原煤重介选矸系统、筛分系统、储装运系统、跳汰（水洗）系统、捞坑系统、沉降离心脱水系统、除木杂系统及压滤车间监控系统。集控系统有三个操作站：调度室操作洗煤系统的跳汰（水洗）系统；捞坑系统和沉降离心脱水系统；原煤集控室操作原煤系统的重介选矸系统和筛分系统；储运集控室操作储装运系统；压滤车间设备仅在模拟盘上显示。三个集控室有各自的可编程控制器主机，互不通讯，版本不一。改造后的新集控系统将洗煤、压滤与储运系统合为一台可编程控制器主机，原煤车间单独一台可编程控制器主机；两台主机不直接通讯，系统通过上位机通讯互访。

4 结束语

通过上述文章的介绍，充分说明了PLC已经广泛应用于矿山生产的各个领域以及机电控制中，因此PLC对矿山机电设备的改造具有着广泛的前景，同时也能够有效的促进我国煤矿生产行业的发展。

参考文献

[1]张建国.PLC在机电设备故障诊断中的应用[J].锦州师范学院学报（自然科学版），2003，（4）：20-22.

[2]夏克桥.浅谈PLC技术在矿山机电控制中的应用[J].中国新技术新产品，2009，（4）：91.