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1概述

隨著科學技術的不斷發(fā)展，礦山電氣設備的技術含量越來越高，plc控制技術由此得到快速發(fā)展。PLC是一種重要的自動化設備，具有抗干擾能力強、性能穩(wěn)定、語言編程難度低、能在線修改等優(yōu)點，已經在多個生產領域得到廣泛應用。礦山開采需要的機電設備較多，將PLC控制技術應用到企業(yè)生產中，不僅能提高企業(yè)的生產效率，還能減少能源消耗，有利于企業(yè)經濟效益的提升。

2PLC控制技術介紹

2.1PLC系統組成PLC是一種操作數字運算電子系統，主要通過可編程控制器實現對各類生產設備的自動化控制。PLC能夠取代原有的繼電器，實現對機電設備的控制功能。PLC系統主要包括擴展接口、電源模塊、中央處理器（CPU）以及輸出和輸入接口；各部分之間通過數據總線和電源線連接；PLC系統結構有模塊式和固定式兩種，模塊式PLC系統包括電源、CPU、I/O模塊和機架；而固定式PLC系統則由CPU板、內存塊、顯示面板和I/O板幾部分配制而成。

2.2PLC系統工作原理PLC系統工作流程包括輸入采樣、執(zhí)行階段和輸出刷新三個幾段，其中輸入采樣是基本環(huán)節(jié)，也是影響PLC控制系統工作效率的關鍵環(huán)節(jié)。工作時，PLC控制系統對所需數據進行自動掃描，然后將所得數據輸入至系統內部單元中，新輸入的數據不會影響其他相關數據。系統完成數據采集工作后，進入到執(zhí)行階段，此時PLC系統利用梯形圖的模式對用戶的程序進行掃描，掃描順序應包括左右和上下兩種不同的順序，然后將新的邏輯結果在計算機系統內進行刷新。執(zhí)行階段，系統控制命令與其指令是相對應的，因此一定要確保采集數據的大小和狀態(tài)處于不變狀況。PLC控制系統的最后一個環(huán)節(jié)是輸出刷新，該系統利用顯影數據對控制結果進行儲存和輸出處理，然后通過輸出電流達到對電氣設備高效控制的目的。

2.3PLC控制系統的優(yōu)勢PLC該技術具有良好的擴展性，可以根據實際生產需求進行系統擴展；若系統結構采用模塊化設計，所有模塊都能帶電插拔，方便維護和更換；系統采用了不間斷電源（UPS）供電模式，能保證內部數據參數的安全性，提高了系統的穩(wěn)定性；系統具有在線編輯的功能，可根據工藝流程的變化對設備的啟動順序進行調整和優(yōu)化。

3PLC在礦山電氣設備中的應用

3.1PLC在提升機中的應用PLC控制系統應用于提升機中，主要是與大功率晶閘管變流器組合，然后取代原有的繼電器控制裝置，以實現提升機的全載全自動功能。具體操作包括：①原有的直流主電機和提升機械仍可保留，確保老舊提升機運行系統正常；去除原有的操作臺，設立新操作臺，調整電樞回路，增加轉換刀閘。新舊系統轉換刀閥聯合作用控制新老系統的轉換工作；新老系統切換控制由多路航空插頭完成，進而完成提升機制動系統潤滑油泵的控制工作；新系統在調試階段性能穩(wěn)定性較差，為確保生產的順利進行，需要借助老系統進行必要的輔助；一定條件下，老系統可能需要永久留用。②改造安裝及調試工作可由未來的維護人員負責，通過全過程參與，實現安裝質量的整體控制；安裝過程要進行實時的電控監(jiān)測，尤其要注意井筒位置開關、行程以及不同機械潤滑制動系統的運行狀態(tài)，確保工程質量的基礎上，縮短新系統調試周期；傳感器的監(jiān)測和校準可通過在線送電的方式進測試，要保障各個測量參數與提升系統的實際相對應；對老系統提升時各個部分的運行過程進行檢測，以實現一次性無誤的切換。老系統和PLC控制系統可實現對裝卸載系統的在線調試，而且能同時完成提升信號系統控制，減少了全面調試的工作量。確定系統的動態(tài)響應參數，根據參數完成系統空載和重載運行測試工作，確保動態(tài)試驗傳統回路中閉環(huán)系統的穩(wěn)定性。③礦井機電設備全部停機，進行全系統空載試運行，試運行時間一般為2天，確保系統空載運行穩(wěn)定后進行裝載試運行，最終完成老舊提升機的改造工作，實現全載、全自動方式的提升。

3.2PLC技術在膠帶機中的應用膠帶機是礦井生產運輸系統中的重要設備之一，一般采用電機+耦合器的方式進行驅動，而引入智能變頻器后，更是提高了設備的節(jié)能效果。但變頻器的節(jié)能功效并沒有發(fā)揮到最大，當膠帶機運輸物品只有掘進開采的煤矸時，幾乎相當于空載，此時設備若仍維持全速運轉的狀態(tài)，就會造成大量的電力浪費。為減少電力能源的浪費，膠帶機可增加PLC控制系統，利用控制網通信模塊并入ControlNet環(huán)網，以實現對地面調度系統的全面信息化連接。以1756系列PLC控制系統為例，該系統具有可擴展性，增加功能模塊后可控制變頻器的輸出功率，進而實現變頻器的動態(tài)變頻，節(jié)省了電力能源。具體操作步驟如下：①系統設計。通過ControlNet環(huán)網實現不同PLC控制器之間的通訊，可在本地PLC控制器上讀取膠帶機前級設備的相關信息；通過前級設備信息的讀取，確定本地系統輸出電流的大小，調節(jié)變頻器的頻率，從而改變本地膠帶機的速度；利用監(jiān)測設備對變頻器的電流進行實時監(jiān)測，確保多臺膠帶機電機功率的平衡。②遠程通訊的實現。在系統中添加配套的通訊模塊，以獲取對方的地址和通訊路徑。程序中添加的常見模塊為遠程的CNB通訊模塊，利用該模塊控制系可找到與本地系統在同一個機架上的另一個PLC控制系統；在程序中建立通訊專用的MSG指令；在本地PLC控制器中建立標簽，將讀取數據存在標簽中。如果能給MSG指令添加一個分時指令，錯開數據的發(fā)送和接收時間，可進一步提升數據的可靠性。③變頻器的調節(jié)。為控制變頻器的頻率，需要由PLC控制器提供4-20mA的電流信號。首先，在本地PLC控制器中添加模擬量輸出模塊，設置參數，使其輸出電流信號為4-20mA，頻率為0-50Hz；其次，改變變頻器的設置，將“給定速度”更換為“AnalogInput模擬量輸入”模式，調節(jié)輸入精度，利用屏蔽雙絞線將PLC中的模塊與變頻器進行連接，即可實現在線校準的功能。連接雙絞線時要做好接地工作，以消除變頻器對傳輸信號的干擾。④膠帶機動態(tài)調速的實現。將變頻器的模式設置為輕載和重載兩種，通過ControlNet通訊讀取本地膠帶機前級電機的電力大小，電機電流設置在50A-80A范圍內，若前級電機電流在50A-60A范圍內，并持續(xù)2min，系統則認為膠帶機處于輕載狀態(tài)，此時可將本地電機頻率調整為25Hz，運行速度控制在2.4m/s；當前級電機電流超過60A時，并且維持時間超過5min，此時本系統就認為膠帶機處于重載狀態(tài)，PLC控制模擬量輸出模塊調整變頻器的頻率，變頻器開始以1Hz/s的速度遞增，直至達到50Hz，然后膠帶機將以4.8m/s的速度運行。

3.3其他應用PLC控制系統還可應用在井下風門以及選礦工藝中。礦山井下風門兩側的空氣壓力不相等，兩側的壓力差給風門的開啟造成了很大障礙。為解決該類問題，研究人員利用氣缸轉動所產生的帶動作用開啟發(fā)風門，同時利用小風窗解決風門兩側壓力差的問題。作業(yè)中選礦是不和缺少的一個環(huán)節(jié)，選礦工藝的好壞主要由磨礦分級作業(yè)決定。磨礦分級的自動化控制主要是通過功率變送器完成的，通過對磨機運行期間電流的檢測，對其進行分級，然后調整磨機的工作狀態(tài)，這種工作方式不僅保證了系統自我診斷功能和校正功能的順利實施，又為磨砂效率的檢測提供了合理數據參考。

4結語

我國礦產資源已經呈現出緊缺狀態(tài)，而工業(yè)、農業(yè)的快速發(fā)展，更增加了對礦產資源的需求量，礦產生產企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)越來越艱巨，如何實現礦產資源的合理開采和有效運用，提高礦產企業(yè)的市場競爭力，是企業(yè)發(fā)展過程中必須要解決的關鍵問題。礦產開采自動化設備的應用，為企業(yè)的生產提供了保障，而PLC控制系統在電氣設備中的應用，更是提高了設備運行的質量和效率，有效降低了生產能耗，提高了企業(yè)的經濟效益。

作者：杜娟 單位：三門峽黃金工業(yè)學校