矿山机电控制中PLC技术的应用

卓贵贤

（山西寿阳潞阳祥升煤业有限公司 山西省寿阳县 045400）

PLC 技术（可编辑逻辑控制器），类似于微型计算机，是专门用于工业生产的自动化电子技术，其结构主要包括中央处理器（CPU）、电源、储存设备、编程器以及输入、输出设备，可执行算术运算、顺序运算以及逻辑运算等操作指令。作为可执行顺序运算、逻辑算以及算术运算等操作指令的自动化电子技术，PLC 技术拥有强大计算能力，并可以下达指令、反馈信息，实现数字式数据以及模拟式数据的输入、输出。由于PLC 技术的高可靠性、强稳定性以及操作简便性，工业活动变得更加智能化、可控化、安全化。PLC 技术的优良特性使得其在各个工业领域均得到了长足发展，在矿山机电控制领域也有较强的表现力。

矿产资源需求量的急剧攀升刺激了矿山开采机械的进步。现阶段的矿产资源开产质量要求与开产效率要求对矿山开产设施提出了更高层次的要求。矿山控制系统的自动化技术的应用在使得矿产资源卡才效率直线上升，PLC 技术的融入对于机电控制系统的优化具有重要意义。PLC 技术不仅加快了无人化机电控制技术进程，还在降低人力成本输出、提高机电设备安全性能上功勋卓著。矿山井下开采环境的恶劣性决定了矿山开采活动的危险性。机电系统的操作控制环节以及操作控制流程极其复杂，传统机电控制技术支持下的机电性设备稳定性令人堪忧，并且成本高、耗能大。PLC 技术应用的独特优势使得机电控制技术的发展有了进一步的飞跃。PLC 技术可以适应任何工业环境下的运作模式，并且其独有的稳压以及屏蔽技术降低了内部电源的干扰性，使得机电控制系统的运作效率以及稳定性都有了明显提升。PLC 技术与矿山机电控制系统的相互融合弥补了传统矿山机电系统作业的缺点，逐步取代了传统矿山机电控制系统，使得新型矿山机电控制系统性能达到了较高水准，矿山开采工作有了强有力的质量保证以及效率保证。

PLC 自动化技术在矿山机电设备中的运用在促进矿山机电控制系统的信息化、自动化方面表现良好，而且在提高矿山开采品质以及开采效率方面成果显著。在PLC 技术现代化发展进程中，矿山开采的高效生产以及安全生产都有了强有力的技术支撑。本文首先通过文献资料以及PLC 应用实例总结了PLC 技术的应用优势，然后从胶带机、风门、螺杆空压机以及提升机电设备四个角度详细说明了PLC 技术在矿山机电控制中的应用案例，为矿山机电控制系统的自动化发展提供了方向，为矿山机电控制系统突破技术瓶颈、打破传统机电控制技术的天花板提供了可能。

1 PLC技术的优势

PLC 技术在矿山机电控制系统中主要以三大优势著称，分别为技术可靠性、功能多样性以及作业低能耗特性。以下分别从这三个角度进行详细阐述。

1.1 技术可靠性

图1：螺杆空压机图解

作为一项系统化的作业工程，矿山开采的流程极其纷繁复杂。由于矿山作业环境纷繁多变，内部结构不一，地形地势不同，矿山人工开采难度极高且矿山人工开采效率极低，经济效益低下。为减少矿山开采人工作业环节，并提高矿山工程的高效性、可靠性、安全性，高效率、全自动矿山机电的研发势在必行。由于矿山作业的高难度特性，在矿山开采过程中，矿山机电设备故障频频发生、矿山安全事故屡次出现、工程失控状况屡禁不止，这些都导致了矿山开采效率低下，严重阻碍了矿山开采进度，甚至严重威胁了矿山开采工作者的人身安全和财产安全。而PLC 技术在矿山机电控制环节的融入有效缓解了以上难题。PLC 技术的可靠性、稳定性以及抗干扰等优良特性大大降低了矿山机电设备的故障率，为高效开采、安全开采保驾护航。

1.2 功能多样性

在技术人员研发工作的推动下，PLC 技术在不断地更新、优化、发展。现有的PLC 技术不仅在监控矿山机电设备运行环节有着很强的表现力，在收集数据、分析数据、处理数据以及运算程序等作业环节中也可以胜任，这为推动矿山机电控制系统向更高层次发展提供了动力。除此之外，PLC 技术还可以实时监控矿山机电故障设备的状况、地点，降低矿山机电设备作业难度，方便矿山机电控制系统的运行，提高矿山开采效率，加快矿山机电控制系统的自动化步伐，减少矿山开采工作者的人工作业时间，将矿山开采工作者从繁重的矿山开采活动中解放出来。

1.3 作业低能耗特性

矿山开采作业数量极多，作业难度极高，因而在矿山机电控制系统作业过程中，控制设备需要极大的能量。矿山机电控制系统高能耗特性是矿山开采绿色发展、可持续发展的一大绊脚石。在绿色、环保呼声极高的当今时代背景下，矿山开采系统应当引入高端技术，以推动矿业低能耗的发展。

2 PLC技术在矿山机电控制中的应用

以下将从胶带机、风门、螺杆空压机以及提升机电设备四个角度说明PLC 技术在矿山机电控制环节应用的广泛性。

2.1 PLC技术在胶带机中的应用

PLC 技术与机电控制系统的有效融合实现了机电一体化，减少了人工操作时间、降低了人工成本，对此PLC 技术在胶带机中的应用体现明显。作为运输设备，胶带机组要负责运输大量矿石。因而优良的胶带机可实现较大运输量、较长运输里程、连续运输以及运输的高稳定性等。PLC 技术的融入为胶带机带来了自动化、集中化的提升空间。PLC 技术的应用完成了盘闸控制切换以及液压拉紧控制系统的改造。首先，对胶带机自动汽车环节进行编程处理，重新设置PLC 输入系统、PLC 输出系统以及保护控制系统，接入烟雾传感器以及速度传感器，接入涵盖撕裂、堆煤等信号的控制器。然后，手动张紧停机检修状态下的胶带机，自动张紧正常工作状态下的胶带机。最后，当进行盘闸电机的切换时，应当结合控制程序灵活切换盘闸电机。

作为与PLC 融合最广泛的矿山机电设备，胶带机将PLC 转化为KZP 盘式可控装置，实现对矿山机电控制环节的高效监测并反馈监测数据，推动了胶带机的稳定运行，并且提高其自动化程度。矿山开采工作者在集中控制系统的帮助下，灵活应用PLC 技术，推动矿山机电连锁控制以及单机控制的发展。PLC 技术在胶带机中的应用可及时调控故障系统以及通讯障碍系统，当传感器感知到胶带机异常运行数据时，PLC 服务系统在自主状态下对胶带机运行速度进行调控，进而提高胶带机运行稳定性，减少胶带机的故障率，提高胶带机工作效率。

2.2 PLC技术在风门中的应用

在井下作业过程中，PLC 技术在风门中也有广泛应用。传统井下风门的开闭采用人工作业的方式，不仅作业效率低下，而且需要耗费大量的人力资源。人工作业井下风门的开闭，不仅操作难度系数极高，而且存在较大的安全风险，对工人的人身安全以及风门等设备的威胁都极大。

而新型井下风门开闭环节采用自动化控制技术，以电液推杆为驱动装置，在井下风门的整体架构中，在砌墙上固定门体，两门的联动借助于以平行四边形为组合要形式的连杆机构实现。红红外检测机关发射人车信号至接收设备，当无车且无人时，风门关闭；当有人或有车时，电液推杆动作，风门打开。风门控制系统采用连杆机构实现风门的联动。当对风门控制系统的安全性能以及抗干扰性能有更高要求时，可以应用联锁、滤波等技术。新兴技术的应用使得风门开闭的难度有了大幅度降低，矿山开采系统的生产效率以及开采效率也有了极大的提升，人力成本得到了有效控制。现阶段采用了自动化控制技术的井下风门开闭环节提升了矿山开采活动的安全指数，为矿山开采活动提供了安全保障。

2.3 PLC技术在螺杆空压机中的应用

传统空压机的低效率、低可靠性使得空压机技术面临着重大的技术瓶颈。PLC 技术在螺杆式空压机中的融入提高了螺杆式空压机的实用性以及可靠性，因而得到了众多矿山企业的青睐。螺杆式空压机也是一个运行系统，包含了吸入气体、密封气体、输送气体、压缩气体以及排出气体五个环节。螺杆空压机见图1。

应用PLC 控制技术的螺杆式空压机的工作原理为：螺杆借助于转动过程与壳体齿沟发生啮合，随后机油以及空气通过进气口进入空压机内部。在齿沟啮合动作进行时，螺杆式空压机密封机油和空气并完成输送过程。随着齿沟啮合面变小，机油以及空气相应地被螺杆空压机压缩。随着齿沟啮合面的转动，压缩机油以及压缩空气被排到螺杆式空压机的外界。螺杆转动速率直接影响了螺杆式空压机的排气量，变频器的加入实现了对螺杆式空压机中螺杆转速的调控，使得螺杆式空压机中的螺杆转速保持在一个相对稳定的范围，从而达到稳定排气压力的目的。

2.4 PLC技术在提升机电设备中的应用

传统矿山开采提升机设备耗能过高，工作效率停留在较低水平。作为矿山生产的关键机电设备，矿山开采提升机的工作效果与矿山企业的高效运转有着直接联系。PLC 技术的发展为提升机设备的升级提供了新的思路。矿山开采提升机设备配合使用PLC 自动控制技术可显著提高矿山开采提升机的性能。可编辑逻辑控制器在矿山提升机设备的升级中得到了广泛青睐。作为新型矿山开采提升机设备的控制核心，PLC 控制技术充当着整个提升机装置的“CPU”，负责发布对矿山开采提升机装置的指令以及任务，在一定程度上决定着矿山开采提升机控制装置的运行模式以及控制模式。新型提升机以PLC 编程变控技术以及PLC 变频控制技术为核心，以油缸后置式盘以及电-液联合控制的制动器为制动装置。提升机作为复杂的控制器，涵盖了动力系统、制动系统、控制操作系统、保护系统以及指示系统等。采用双PLC 控制系统的提升机设备，在半自动运行的基础上还能接受轴编码器的发射信号、计算矿车的精确位置，提高过速保护的可靠性。在矿山开采提升机更新、升级过程中，在升降机设备电路板回路中应用通信信号转换装置，实现新旧设备（操作台以及新旧系统转换电站等）的有效转换。除此之外，在对矿山开采提升机更新、升级后要监测、调试提升机新系统，保证其可正常投入矿山开采工作中。

3 结论

在PLC 技术的支持下，矿山机电控制系统得到了更为系统化、自动化的发展。PLC 技术本身具有简便性、可靠性特征，在矿山机电设备（如胶带机、风门、螺杆式空压机以及提升机设备等）中均得到了广泛应用且应用效果良好。PLC 技术在矿山机电设备中的运用不仅提升了矿山机电系统的信息化、自动化程度，而且有效提高了矿山开采品质以及开采效率。在PLC 技术不断发展的现代化进程中，矿井的高效、安全生产指日可待。