PLC 技术在矿山机电节能控制中的应用

张文和

（紫金矿业集团股份有限公司，福建龙岩，364200）

1 PLC 技术概述

PLC 技术是由多个控制序列互连的控制网络，其主要是利用嵌入式计算机与设备的继电器触点连接[1-3]。这种新的控制方法的出现可在一定程度上有助于电气自动化的灵活控制，且此方法的可靠性较高，最重要的是，可以实现精确的电气自动化控制。PLC 技术不仅可以按照既有程序进行控制，而且可以根据需要对其进行编程，拓展其功能，实现多功能控制。PLC 的主要结构包括了微处理器、电路模块、存储器等，可以实现数据收集、数据传输以及执行控制等多个功能[4]。在PLC 技术中，不同的模块其主要的功能不一样，比如微处理器，主要是实现数据的收集与处理，是PLC 技术的主要核心部分，而电路模块主要负责信息传输，是PLC 技术的连接基础，存储器主要负责程序执行和存储，是PLC 的操作部分。由于PLC 的智能性、高效性和稳定性，使得其在控制领域中获得了广泛的应用。图1 为PLC 的结构图。

图1 PLC 的结构图

2 PLC 技术在矿山机电节能控制中的应用优势

通过PLC 技术控制的机电设备在工作过程中，操作员不需要对计算机有足够的了解，只需要对计算机编程有一点了解。开发过程不会花费很长时间，设计和调试过程中的技术要求也不是很高，这使工作变得更容易，从而显著提高了整体质量和效率[5]。另外，硬件配套设施可以适应不同的情况，系统配置的各种组合形成具有不同功能的控制系统，且维修非常方便，可以在运行过程中执行自我诊断，以便及时消除故障。另外，系统本身的故障率不是很高，因此系统在运行中具有巨大的优势。主要有以下优势：

（1）编程简单、可用性强：PLC 技术中使用的编程方法是梯形图。该编程方法使用编程语言来实现各种控制功能，而且梯形图中的线路也相对清晰。技术人员和PLC 用户都可以自己阅读用户手册或简短的教程可以快速掌握梯形图编程控制程序，这种简单易用的编程方法可以满足不同用户的需求。

（2）可靠性高，抗干扰能力强：基于PLC 技术的当前应用和生产，大规模集成电路技术得到了广泛的应用并且具有相当高的可靠性。PLC 可以实现在线编程，使生产过程发生了很大的变化，因此被广泛应用于小批量生产和控制各种工业生产。作为微处理器控制设备，PLC 在内部结构的设计和制造中使用了大量的抗干扰组件，例如软继电器，警戒时钟等软件和屏蔽、滤波器、隔离等硬件。当工业设备发生故障时，警戒时钟会及时响应异常信息，使员工能够及时保护和维修故障设备。

（3）功能完善，适用范围广：在PLC 内部安装了各种硬件，以实现逻辑运算、数据处理、驱动程序通信、人机对话、自动记录和检测等功能。它把各种简单和复杂的功能集成在一起，可以控制生产设备、生产过程和生产线以及各种系统。

（4）减少设计和施工工作量：从PLC 控制器的角度来看，应用存储逻辑将先前的连接逻辑覆盖。显著减少了外部设备的布线，缩短了系统构建周期，降低了设计复杂性，并简化了硬件和软件维护。通过以上改进不仅可以减少硬件安装工作量，而且可以减少后续使用期间的检测。这项工作大大减轻了工作量。

3 PLC 在技术在机电节能控制的应用基础

PLC 是一套非常复杂的系统，其包含了多个学科领域的知识与应用。主要包括以下几个方面的内容：

（1）PLC 技术在机电节能控制的应用是基于计算机基础之上的，因此必须通过本地通信网络与中心服务器相互连接，以便为员工提供随时随地管理计算机的网络基础。如今，基于客户端/服务器和基于浏览器/服务器的网络通信模型已广泛应用于所有制造业，通信模型的特定选择基于工业生产中对PLC 技术在机电节能控制的需求[6-7]。

（2）在执行PLC 技术在机电节能控制应用程序时对硬件要求的分析：通常有两个方面的要求，一种是自动控件的安装和使用，这是对物理数据监视的最简单的操作，以使电机保持最佳工作状态；另一方面，某些设备被用作实现电气自动化应用的媒介，如电机通常用于自动控制与电机有关的所有生产机械和设备。

（3）PLC 技术在机电节能控制中软件需求的分析和应用：要实现自动控制，最重要的是内部PLC 技术在机电节能控制可以与外部设备很好地连接。当前，自动化控制系统的应用通常包括初始化系统的运行状态，创建集中的运行程序库，使用密码控制过程，检测和监视设备状态，在设备出现故障时管理操作以及PLC 主机电机操作系统已连接到控制系统。这些系统的设计应确保在独立执行操作的基础上相互协调发展，并共同促进自动化控制系统的使用和实施。

（4）PLC 技术在机电节能控制中变频调速系统也很重要。技术在机电节能控制的最大目标是在制造过程中随时随地根据电流和电压的变化来改变机器本身的功能，并改变电压，这会在整个制造和工业系统中造成混乱。变频器速度控制通过全局和局部变量实现与PLC 电机控制的通信。

4 PLC 技术在矿山机电设备中的实际应用分析

4.1 井下输送带的应用

带式输送机是提供矿山地下运输所需动力的主要设备。然而，通过分离驱动装置和输送装置，被输送的材料被长距离地输送，可以有效避免许多问题，例如皮带打滑。通过将PLC 技术应用于地下输送设备，可以实现皮带的平稳启动，从而确保设备的安全启动和工作过程的整体稳定运行[8]。另外，PLC 技术的策略可以将利用率提高到能源利用率的90%。图2为PLC 技术在井下输送带的应用。

图2 PLC 技术在井下输送带的应用

4.2 在流体负荷设备中的应用

PLC 技术在流体负荷设备中的应用主要有两个方面，第一是风机中变频速度的调节和泵中变频速度的调节，改进后的风机更适合矿山的特殊条件，矿山开采作业有效降低了能耗。将PLC 技术应用于泵设备，不仅可以有效提高给水和矿山流体泵的设计灵活性，而且可以大大提高产品质量。同时，可以通过使用PLC 技术来实现灵活的控制，例如平稳启动和停止泵，避免了由于频繁启动和停止泵而造成的功率损失，并且在一定程度上有效地减少了设备损耗，从而确保了矿山企业生产活动的安全性和效率。

4.3 PLC 技术在空压机中的应用

在空气压缩机中使用PLC 技术可以科学地控制[9-10]，并避免频繁更换空气压缩机。在使用PLC 技术的过程中，空压机设备的操作相对简单，精度较高，维护复杂度较低。在实际操作中，无需手动更换空气压缩机。使用频率可以根据矿山的不同需求进行预先设计。PLC 技术的使用优化和改进了以前控制空气压缩机装卸的方法，并通过调节功率消耗来调节速度，以确保空气压缩机效率更高。

5 将PLC 技术应用于矿山机电控制时需要注意的问题

PLC 技术的应用环境应保持合适的温度以确保控制效率，通常在0-55℃之间为宜。如果系统环境温度过高，则系统故障的可能性会增加，从而影响系统的使用寿命，并且温度过高会轻易损坏电路。如果温度太低，模拟电路将运行缓慢，降低安全性，并且在低于0℃的环境中，整个控制系统很容易崩溃。因此，在PLC 控制系统的应用中，应将其放置在更合适的温度下以达到理想的控制效果。在实际操作过程中，如果温度超过50℃，则必须采取某些通风和冷却措施[11]。