PLC技术在矿山电气自动化中的应用

马瑞林

（武威职业学院，甘肃 武威 733000）

当今信息化时代，社会经济、科学技术不断进步和发展，电气设备自动化技术也突飞猛进。随着矿山开采行业的飞速发展，其对自身设备自动化程度要求越来越高，传统的机电设备控制技术已经无法满足现代化矿山开采的要求。国内众多的矿产企业开始应用PLC技术，并且生产施工自动化操作水平愈加成熟[1]。

PLC技术是电气自动化控制中的一项关键技术，具有应用范围广、适应能力强、性能稳定、操作灵活方便、能在线修改等诸多优势。将PLC控制技术应用于矿山开采机电控制中，可以代替传统的机电控制技术，提高工作效率，降低能量损耗。

1 PLC控制技术

PLC 是一种操作数字运算电子系统，主要通过应用相关的储存器，编写好所需要的程序，在内部进行精准的计算工作，PLC的应用是为了对生产所用的设备进行自动化控制。该控制系统主要由以下四部分组成：扩展接口、CPU、电源以及输出、输入接口；数据线和电源线将这四部分连接成一个整体，在工作时协同发挥作用。

模块式和固定式是PLC控制系统的两种结构形式。其中电源、中央处理器、I/O模块和机架等部分构成了模块式；而固定式较模块式则多了内存块和显示面板等。

（1）PLC技术工作原理。在具体的操作过程中，PLC技术包括：第一阶段：输入采样阶段；PLC技术在该阶段的应用十分关键，因为输入采样环节执行效果的好坏将直接影响PLC控制效率的高低。第二阶段：执行阶段；在该阶段，PLC控制技术应用梯形图模式，按照第一阶段采集的数据，进行程序扫描，而后通过全方位的计算，最终在计算机系统中，得到拴心逻辑结果。值得注意的是，在执行时，如果第一阶段所得的数据不稳定，不能保持不变，可能会影响系统对相应指令的直接获取，无法实现PLC控制的目的。第三阶段：输出、刷新阶段；该阶段是PLC控制技术中的最后一个阶段，主要实现的是输出、存储功能，以满足自动化控制的各种要求。这三个阶段完成就是系统完成了一个扫描周期，运行一个阶段之后，这三个阶段不会停止，会继续循环进行。

PLC技术工作流程示意如图1所示。

图1 PLC技术工作流程图

（2）PLC控制技术的优势。大量矿产企业的工程实践表明，PLC技术具有传统机电控制技术无法比拟的优势。主要包括以下几个方面：①PLC技术具有良好的扩展性，能够根据实际生产的需求进行系统扩展。另外，PLC控制系统还可以依据工艺流程的变化，调整、优化设备的启动顺序，实现在线编辑的功能。②PLC技术抗干扰能力强，可以满足不同工况下的系统控制要求。③PLC技术的应用范围非常广泛，可以在电气、航空、医疗及国防等工程广泛应用，并且对环境的适应能力很强。④PLC技术逻辑控制能力、数据处理能力及模块控制能力较强，可以满足矿山电气自动化控制的多方面要求。PLC系统被广泛应用于矿产企业的施工过程中，不仅为企业创造了更高的经济效益，而且，实现了企业的自动化施工，最大限度的保障了工作人员的人身财产安全。

2 PLC控制技术的应用

（1）PLC控制系统在提升机的应用。在矿山控制系统中由PLC系统代替传统的继电器控制装置，从而使提升机械高效率、智能化。具体应用流程如下：①首先对提升机的控制系统进行改造，在运行状态良好的情况下，保留旧系统的直流主电机及提升机，安装新的操作台，调整、优化电枢回路，通过多路插头完成新旧控制系统的切换，从而达到控制提升机制动系统的润滑油泵的作用。②为了保障安装质量及安装效率，由维护人员负责对提升机旧系统的改造和安装、调试工作进行监管。在安装时，管理人员要对井筒位置处的开关及其他关键部位的运行状态密切观察、实时监测，发现异常及时修正，缩短了系统调试的时间，同时保证了质量。PLC控制系统能够实现在线调试装卸系统、控制提升信号、测试空载和重载的运行状态等工作，大大减少了工作人员的工作量，保证了系统运行的稳定性。③最后对提升系统进行空载试运行，试运行时间一般为2 h，试运行时所有机电设备停机。空载试运行成功后，可以开始装载试运行，以达到全载自动化提升。

（2）PLC控制系统在胶带机中的应用。矿井生产运输时离不开胶带机的运用。旧系统中的变频器，可以智能变频，在一定程度上提升胶带机的运行效率，但是当胶带机在运输煤矸时，设备处于全速运行状态，仍会造成电力资源的大量浪费，PLC控制系统应用于胶带机中，可以实现对胶带机的高效控制，减少电力资源浪费，系统对变频器进行动力变频，从而在最大程度上减少了电力资源的消耗。

动力变频的实现离不开系统设计、远程通讯的实现、变频器的调节、胶带机的动态调速等工作的实施。

（3）PLC控制系统在风门开启中的应用。通常，在具体的矿山开采过程中，风门两侧会产生相对应的压力差。同时，由于矿山风门面积较大，所承受的压力较大，当风门开启时压力会由40kg降到5kg，可能造成风门无法正常开启，并且进一步增加了风门开启的难度。

当需要开启风门时，PLC控制系统内部程序运作，气缸转动，使风门运动至打开状态。辅助设备的适当应用，例如，通过小风扇来平衡和控制风门两侧的压力差，能够更加轻松的完成风门的开启任务。当需要关闭风门时，控制系统就会发送相应的控制信号，电磁阀向相反方向运动，使风门关闭。

（4）PLC控制系统在选矿中的应用。矿山选矿是矿山作业的第一步，同时也是矿山开采生产的基础，而磨矿分级作业是矿山选矿中的重要步骤。在生产过程中，合理的磨矿分级安排可以节约选矿的生产成本，进而降低能源消耗，提高生产的工艺指标。因此，矿山企业需要对磨矿分级作业合理编排、不断探究，寻求更加有效、合理的途径和方法，实现磨矿分级作业的自动化控制，这也会对矿山的开采、生产工作产生积极的推动作用。

（5）PLC控制系统在排水中的应用。PLC控制技术在矿山的排水系统中的应用也是十分必要的。因为目前，我国人工成本较高，矿山开采工作环境又十分恶劣，并且人工操作效率低、误差大。PLC控制系统的使用，可以有效的解决上述问题。在出现危险或者紧急情况时，PLC系统可以发出警报，提醒矿山工作人员撤离，保障了工作人员的生命、财产安全。

3 PLC运用中的注意事项

（1）保障PLC控制系统运用环境的干燥性。虽然PCL控制系统具有较强的环境适应能力，但是因为其自身是电气设备，所以需要充分保障在应用PLC控制系统时，其周边环境的干燥性，以确保矿山电气设备使用的安全性、稳定性。

（2）保障PCL控制系统运用电源的稳定性。若系统使用的电源不稳定，可能会出现电压波动的情况，严重时，甚至造成PLC控制技术发生故障，所以保障PLC控制系统应用时电源的安全稳定，是矿山企业生产、运行的必要条件。

4 PLC技术发展趋势

（1）数字化和网络信息化。网络信息技术的不断发展和进步为其他领域提供了重要的技术保障。电气自动化中的一些研究成果都离不开计算机技术，因此我们需要不断推动信息化技术的不断发展。

（2）提升可靠性和抵抗干预的能力。在矿山工作中，偶尔会出现一些电磁干扰，这对PLC技术有着极大的影响。提升该技术的抗干扰性、可靠性也是一个重要的发展趋势。

5 结语

PLC技术使用一种可编程存储器作为内部存储程序，进行逻辑计算，并通过数字、模拟对各种类型的机械或者相关生产过程进行控制。在矿山电气自动化中，广泛应用PLC技术，一方面可提高矿山机电控制自动化水平，一方面还可以提高矿产资源的开采水平。与此同时，尽管我国矿山生产中的PLC电气自动化技术已经取得了一定的发展，但是在实际应用过程中，依然有很多地方亟待改进与完善。因此，为了有效的提高PLC的技术水平，仍需继续发展与创新电气自动化生产和控制技术，强化PLC技术的研究与和开发。