基于PLC技术的矿山机电控制应用探讨

2018-05-10岳继宏

机械研究与应用 2018年2期

岳继宏

(同煤集团燕子山矿，山西大同 037037)

0 引言

随着自动化技术以及信息技术快速的发展，PLC技术在矿山设备中的应用进一步提升了矿山机电设备控制的自动化应用水平，使矿山的开采效率不断提升。目前，对PLC技术在矿山设备中的应用研究多为PLC机电控制模型的建立和分析，关于PLC应用于机电设备的实践研究相对较少。笔者以PLC在老式提升机设备、下运胶带机设备及井下风门自动启闭控制中的实践应用为例，探讨了PLC技术的实际应用情况。

1 PLC技术概述

矿山开采过程中PLC技术的应用主要指在特定的工业生产条件下，能够借助于数字操作系统实现编程的逻辑控制装置。PLC系统可以利用编程达到储存的功能，可以储存各种指令内容，例如计时指令、排序指令等。在接收到指令之后，可以通过不同的方式完成信息输入及输出工作，可以实现不同的控制效果。在PLC技术的具体应用中，还可与不同的系统组合使用， PLC控制装置在运行时拥有非常多优点，拥有相对强抗干扰性能、信息传输的稳定性高，实际应用中非常便捷灵活[1]。PLC技术分类如表1所示。在矿山开采发展中，PLC技术的应用范围越来越广泛，发挥着不可替代的作用。

表1 PLC技术分类表

矿山机电设备之前多采用继电器装置完成整个控制工作，此种控制系统是由硬件间连线组合，利用并联以及串联方法将不同的设备组合到一起，采用此方法，连线使用非常多，不同连线之间接触点极多，线路相对非常复杂，设备体积较为巨大，占据空面积多。另外，由于接触点的数量相对较多，导致电能消耗增加。此种设备系统特征以及性能也不易进行改动，若是系统需要进行调试处理就非常棘手，对于矿山开采事业的需求限制个很大。PLC技术的应用使得开采机电设备的控制水平和效率有了很大提升。

2 PLC技术在煤矿机电控制中的应用

PLC控制装置属于模块化的结构形式， PLC系统组合灵便，编程语言简单，整个编程过程便捷可靠，抗干扰性能较强。PLC技术在工业生产的顺序控制、定时通信等确保了电气设备安全可靠的运行[2]。

2.1 提升机设备改造

利用PLC技术对老式提升机设备进行改造就是通过一个相对大功率的控制装置和晶闸管的电流改造， PLC 作为主控系统的控制核心，确定了系统的工作方式和控制方式，承担系统的各种控制命令发布任务，以完成提升机启动、加速、等速、减速、爬行、停车整个过程的逻辑控制。通过对提升机设备改造，老式提升机设备运行效果得到了极大的改善。

具体的改造流程如下：

(1) 操作台改造。将老式提升机旧操作平台转移至一旁位置，对操作台进行整体的搬移，便于新操作台的安装。改造处理过程中，仍应用之前的系统并需在旧操作台上进行系统调试。

(2) 将转换装置安装于回路之中，确保新旧系统能够相互进行转换，安装新操作系统过程中，保留之前的操作系统为备用系统使用。

(3) 要严格管控安装质量，要求新系统安装过程中，安装作业人员经过专业知识与技能的培训，确保安装作业人员全部持证上岗，拥有扎实技能以及丰富的经验，并且还参与设备的后期维护工作。

2.2 运胶带机设备改造

运胶带机设备改造过程中，应用最为广泛的PLC装置变为KZP盘式可控装置。该装置包含有以下三个重要组成部分：液压站、制动部件以及电控装置等。在以上三大组成部分之中，制动装置是利用与制动盘结构进行摩擦形成一定的制动阻力，然后再利用外界力量使得制动力得以变化。

对下运胶带设备进行改造时，KZP盘式可控装置通过电动机输出轴位置和输送带上安装的速度传感装置，对胶带运行过程中具体的数据加以收集，这些数据都会在装置中显示。若是速度传感装置检测到的数据超出事先设备的范围时，PLC控制装置便能自动的降低传输速率，确保系统可以处在稳定的运行状态之下，实现对下运胶带机设备的有效控制，确保胶带机设备的带速能够有效减少。若是检测到的数据小于事先设定范围，则整个调节过程恰恰相反，确保胶带机设备的带速能够有效增加。

2.3 井下风门自动启闭的改造

矿山生产情况下井下风门开启以及闭合均是通过人工操作的方式完成，主要为人为控制方式。不过，井下风门因为承受相对大的压力，导致了风门在启闭的过程中操作极为困难。要仅依靠人工的方式完成风门启闭操作相对困难，并且还极易出现风门损坏问题。通过PLC技术应用显著的改变了此类问题，加设上红外感应装置，对进入与驶出的车辆加以检测，无需再利用人工方式完成风门的启闭操作，通过PLC技术完成风门的自动控制启闭，达到自动控制的目标。若是有车通过，风门能够自动打开，车辆进入后风门可自动闭合，如此能够确保工作效率进一步提升，能有效的减少生产成本[3]。风门开启中，需要经过特定程序，首先应当确保窗户打开再开启门，因为风门自身面积相对大，其两侧位置处压力值相对大，要想减少风门开启过程中两侧压差造成的不稳定问题，通常风门结构之上会加设上面积相对较小的窗户，这便能够确保风门两侧位置处的压差更加平衡，确保风门更加安全与可靠。PLC在井下风门自动启闭应用原理如图1所示。

图1 PLC在井下风门自动启闭应用原理图

3 PLC技术在机电控制应用的注意事项

矿山生产过程中，应用PLC技术时要注意环境温度的变化，对环境温度进行严格的控制，要求环境温度处在0～55 ℃的温度范围。如果环境温度相对较高，导致PLC系统的运行稳定性受到影响，同时还将增加系统出现故障概率，使系统的运行寿命显著减少。若PLC系统在运行过程中的温度相对较低，则使模拟电路自身的运行速率有所减少，同时也会对系统的安全性以及有效性造成影响，要是环境温度值在0 ℃之下，极易导致系统不能正常运行，系统还会发生完全崩溃的问题。所以，利用PLC控制系统对矿山机电设备进行控制时，应当确保环境温度处于适宜范围中，当温度超出范围后，需要及时调节相应的温度，这样才能保证PLC系统的作用更好的得以发挥，从而有效的提升机电设备的运行效率。