PLC技术的应用对矿山机电控制的影响

2018-01-30欧仁侠陈洪斌

世界有色金属 2018年17期

鲍捷，欧仁侠，陈洪斌＊

（吉林医药学院，吉林吉林 132013）

随着计算机控制技术，计算机辅助技术的不断进步，工业自动控制产业得到了飞速的发展，在机电控制行业中，近些年PLC技术发展迅猛，应用领域从轻工业到重工业无一领域不涵盖。PLC技术在采矿行业中也发挥了重要作用，在采矿设备、提升设备、排水设备、通风设备、安全监控等设备的控制系统中都缺少不了PLC控制器的参与，矿山机电设备数字化、自动化和信息化水平越高，越为矿山开采和安全生产提供了可靠的保证，在提高矿产企业效益的同时，也为我国煤矿和矿石产业的发展起到了推进作用。

1 PLC技术简介

1.1 PLC技术的发展概况

PLC(Programmable Logic Controller)是可编程逻辑控制器的简称，或称为可编程控制器，早期用于继电器的逻辑控制，由于PLC具有可编程性，操作灵活，接口简单，功能稳定，可扩展性好，应用控制领域广泛，而被越来越多的工业控制装置中所使用。

1.2 PLC技术的应用范围

PLC控制器工作稳定性高，抗干扰能力强，技术操作简单，便捷性强，可扩展空间大，在国内外广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保和通信等各个行业[1]，是工业生产中不可缺少的可编程控制技术，发展前景良好，可以满足大多数的生产控制需要。

根据它在系统中的作用和功能不同，应用范围可大致分为以下六方面：开关量的逻辑控制，这是PLC最初出现时的实现功能，目前应用也最为广泛；工业生产过程中的模拟量控制，工业生产中有许多连续变化的模拟量需要转化为离散的数字量，以便信号的数字处理和信号传输，一般PLC厂家在设计出厂时内部就自带了A/D和D/A转换器；PLC可实现对圆周运动和直线运动的控制，可驱动电机的位置控制模块，广泛用于机械、机床、机器人和电梯等场合；可实现对模拟量的闭环控制，使用者可通过PLC编写各种控制算法程序，完成闭环控制，比如PID调节算法，它在闭环控制系统中用得较多。PLC的过程控制一般在冶金、化工、热处理、锅炉控制中使用广泛；PLC还可以实现对数据的采集、传输、分析和处理等功能，一般在造纸、冶金、食品加工和无人控制等大型控制系统中使用；可实现通信控制，新近生产的PLC产品一般都含有通信接口，可实现PLC与外部设备或PLC设备间的通信，为工厂自动化网络发展提供便捷的通信方式。PLC技术应用范围框图如下图1所示。

1.3 PLC的组成和工作原理

根据结构不同，PLC可分为组合式和固定式两种。不论哪种方式，PLC控制器都是由中央处理器、电源、存储器、编程模块、可扩展功能模块和输入、输出接口电路等主要部分组成的[2]。

下面介绍主要模块的功能：中央处理器是PLC控制器的核心，统一支配各部分协调工作；存储器用来存储和处理接收到的数据信息；输入模块是连接现场设备与中央处理器之间的接口电路；输出模块把PLC逻辑运算的结果传输到外围执行机构的电路；编程模块将用户编写的程序写进指定的存储器内；特殊功能模块是为特殊场合单独开发的控制器，一般专用PLC控制器中使用较多；电源模块为PLC内部电路提供能源；接口电路包含外部扩展接口和PLC的内部输入、输出接口，用以实现数据的传输或设备的连接。

PLC控制器的工作原理与计算机相似，它是一种可编程的数字化控制器，可以通过数字信号的处理和运算来进行操作，可以实现多种运算，比如：算术运算、顺序运算和逻辑运算等，并将运算结果储存在缓存中，中央处理器调用缓存中的数据，根据已经设定好的主程序运行需要，从输出接口将数据或执行命令传送到达各个执行机构,控制其他外部设备工作[3]。

2 矿山机电设备中PLC技术的应用

PLC控制器在最早出现时是用于继电器的逻辑控制，随着其可编程性、可操作性和低成本优势的显现，在工业自动控制中被广泛应用。煤矿工业是我国的重要产业，年均产量居于世界前列，是低投资高收益的行业，因此矿山机电企业市场竞争激烈，在矿区特殊的生产环境下，机电设备自动控制技术，机电一体化程度对于矿产企业提高产量，减少劳动力，降低事故发生率都是十分重要的。

在PLC可编程控制技术没有应用到矿山机电设备以前，对于矿山开采过程，自动化程度较低，很多大型机电设备没有引入自动控制技术，都是通过技术人员人力操作完成的。由于工作人员水平的差异和操作的不确定性，导致财产损失和一些事故的发生是在所难免的。但是自从引入了PLC控制技术后，在很多机电设备上实现了自动控制，比如：井下风门、变电所、排水系统和运输设备等。此外，PLC技术结合现代传感监测技术和无线监控技术，使得矿区在诸多设备上实现了自动控制，操作简单，在提高生产率的同时极大的节约了人力资源。