PLC技术在矿井自动化监控系统中的应用研究

摘 要：在我国社会现代化发展水平不断提高以及科技化进程不断深入的环境下，自动化技术的有效运用不仅为各行各业生产发展提供了积极的帮助，而且还能在人力、物力、财力方面，为企业节省大量的成本投入，使企业获得更多的经济效益，从而为自身发展提供经济支持。PLC技术是现代化社会发展过程中出现的一种新型技术，具有维护方便、安装简便、适应性强、使用便利、可靠性强、抗干扰能力强、编程简单等众多优势，并且由于投资成本较低，深受专业人士的青睐。本文针对PLC技术在矿井自动化监控系统中的有效应用途径展开详细分析，进一步促进采矿行业的全面发展。

关键词：PLC技术;矿井;自动化;监控系统

PLC技术作为现代化工业生产控制系统的核心部分，是由多个元素组成的、对工业生产进行控制的计算机，主要包括：功能模块、输入接口、输出接口、储存器、中央处理单元、电源。PLC系统中的CPU在实际运行中，以一定的扫描速度对输出刷新、用户程序执行、输出采样进行重复操作，从而有效实现对相关设备计数、计时、顺序的逻辑控制目标。目前PLC技术在我国煤矿、印刷、化工、冶金等领域广泛应用，其可编程序控制器主要以以下三个方面为依据进行分类，可编程序控制器具有的控制规模，在使用过程中可编程序控制器具有的性能，可编程序控制器具有的结构特点。PLC技术无论在控制规模方面，还是性能、结构方面，都能够对一些具有较为特殊的结构进行有效操作，并且为检修和调试工作提供方便，对于井下采矿作业而言，是一种具有较高有效性和安全性的技术方式。

1 系统总体设计

在矿井自动化监控系统设计过程中，运用PLC技术是主要涉及以下几个方面：工业网站、传感器、井下监控分站、地面监控、主机。通过对传感器的有效利用，能够将设备的流速、温度、流量、压强以及井下实际环境进行信号交换，再由井下监控分站接收这些经过交换的信号，将这些数据输入到监控分站进行专业的采集整理，之后由以太网传输到地面控制主机中。此时地面主机可以通过对相关数据、图片等众多形式，将井下实际情况真实反映出来，从而形成一个具有较高规范性和完整性的循环网。

2 系统硬件设计

2.1 监控分站的应用

作为以模拟量输入模块、以太网通信模块、电源模块、模拟量、数字量的有效应用为主要技术体现的现代化应用技术，PLC技术对矿井施工过程中所使用的硬件设备具有较高的要求。在实际运用PLC的过程，需要保证硬件设备形成一个具有较高闭合性的控制系统，因此在矿井自动化监控系统过程中，需要对数字量和模拟量这两个型号之间的关系进行妥善运用，从而实现PLC远程监控系统对相关设备进行自动控制的目的，如图一、表一、表二所示。这是由于井下作业具有的功能灵活、易操作、标准化、快速传输、体积合理、面积合理等众多需求，能够在PLC相关配置下得到有效满足，对采集信号的处理需求也能够在整个硬件应用过程中得到有效满足。与此同时，PLC技术具有的运算能力主要体现在对硬件的反复操作方面，能够对具体情况进行全面分析和处理。在对整个硬件的应用进行处理时，能够实现将采集到的信号进行相对的处理这一目的。另外，在PLC技术的运算能力上的反应，主要是针对在硬件上的反复操作，并且实现整体的分析处理。

2.2 数据传输

合理选择并使用操作屏，是PLC技术数据传输功能在硬件方面的具体体现，通过对控制屏面板通信接口的连接，使后续自动化控制操作能够有效实现。由于工业以太网已经能够将周期性的自动化传输功能妥善运用的矿井作业中，因此PLC技术在矿井施工领域得到广泛应用[1]。

3 系统软件设计

作为矿井自动化监控系统中最为复杂和重要的一项应用，PLC软件技术是否具有较高的应用水平，直接决定了自动化监控系统是否具有较高的性能。PLC技术在矿井自动化监控软件系统中的主要应用体现在地上软件与井下软件之间的协调性方面，是地上软件与地下软件能够在主程序中有效实现循环的扫面方式，使主程序与子程序之间的链接在突出的时间段内有效完成。将PLC技术运用到矿井自动化监控系统中，能够使整个软件系统在进行初始化的过程中，自动完存数复位、服务通讯、自我诊断等对于一个软件系统而言具有重要意义的操作，这也是能够体现PLC技术具有较高先进性的方面。与此同时，应该对整个软件系统中输入分站的模拟量进行控制，保证模拟量在4mA-20mA之间。在此基础上，保证能够完成CPU内部0-27946之间的数字量的处理要求，这一软件的公式为：R=H·M/27648（其中R为工程值，H为传感器量程）[2]。

4 应用干扰问题的排除

对于PLC技术而言，在井下自动化监控系统中的有效应用还体现在能够将存在的干扰问题利用自身具有的抑制作用进行逐一排除，在对干扰问题进行排除的過程中，需要对应的技术进行体现。在对电源进行设计的过程中，对电网具有的干扰给予重点考虑，采取多元化的措施对电网干扰进行抑制。具体做法是在电源输入的过程中，结合实际情况将滤波器合理安置其中。与此同时，由于PLC技术主要来源于自动雷达系统的功能检测，能够自动规避周围一定范围内的干扰源，因此能够使系统有效实现对自身进行妥善保护的目标。除此之外，当地下输出将数据传递到地面输出的过程中，PLC技术具有接收和屏蔽系统模拟信号的特点，能够对相关干扰源起到良好的抑制效果，并且这一模拟系统能够使上下数据有效整合的目标顺利实现[3]。

5 结束语

通过上文针对PLC技术在矿井自动化监控系统中的有效应用途径，展开的详细分析和系统性研究，我们能够更加明确的了解，将PLC技术运用的矿井自动化监控系统中，能够使相关工作的可靠性和有效性得到提升，能够将矿井中的实际环境真实反映出来，从而辅助相关工作人员对存在的不良因素进行整改，及时采取对应的措施，降低不良因素造成的危。不仅能够在一定程度上使采矿行业的生产效率得到提升，而且还能最大程度降低施工作业中存在的安全隐患，为施工人员的生命安全以及企业成本效益的提升提供帮助。因此相关人士必须对PLC技术给予足够重视，不断深入研究和创新，提高PLC技术能力的同时，进一步促进我国煤矿行业的稳步发展。

参考文献：

[1]顾升利.解析矿山机电控制中PLC技术的有效应用途径[J].信息通信，2018（01）：54+32.

[2]高世鹰，赵亚军.PLC控制技术在矿山电气自动化控制中的应用[J].无线互联科技，2018（12）：136-138.

[3]崔银平，苏继，张庆.试论矿山机电自动化控制中PLC技术的有效应用途径[J].湖南农机，2019（07）：104+106.

作者简介：

杜俊伟（1986-），男，汉族，山西，学历：本科，职称：机电助理工程师，现任职务：副队长，研究方向：机电。