摘要：可编程序逻辑控制器PLC在自动化控制领域是一种重要的控制设备。起初主要用于替代继电器实现逻辑控制，随着近几年自动化控制技术的突飞猛进，PLC的功能已经不局限于逻辑控制的范畴，它还具有运算、模拟量处理和通信联网等功能。由于PLC具有强抗干扰能力、高可靠性，编程语言简单以及可在线修改等特点，在矿山机电设备控制领域得到了广泛应用，并取得了良好的经济效益。通过对PLC结构功能展开分析，结合工作实践经验，对PLC技术在矿山机电设备控制中应用的优越性以及安全性，进行了分析探讨。
关键词：PLC技术；矿山机电；机电控制
引言
现阶段，矿山机电设备的自动化水平随着我国科学技术创新发展被提出越来越高的标准，传统继电器控制逐渐被PLC这一自动化控制设备所代替，并凭借在良好经济效益产出方面体现出巨大的优越性。
1PLC技术的工作原理及特点
1.1PLC技术的工作原理
目前，在矿山机电控制中，PLC技术在定义上存在多种说法。本文只讨论关于PLC技术在矿山机电控制中的应用。因此，文中提及的PLC技术主要涉及的范围都是对于PLC技术在矿山机电设备中的应用。在矿山机电设备中对于PLC的相关定义是人工进行编程的能够独立进行相关数字等系统进行工作的一种控制器系统。主要的实现方式是将存储器进行编程，在其中存储相对应的算术、计时等程序，还要存储一定的排序和逻辑上的控制方式等。根据设备的不同和工作所需的指令将相关指令信号的输入和输出方式进行系统与设备上的录入，完成对相关设备在工作中各项控制的需求。
1.2PLC技术的组成
除PLC技术控制的相关设备之外，一个PLC系统大致的组成部分有：作为控制系统进行分析处理的中央处理器、存储指令和运算方式以及逻辑控制的存储器、能源供给的电源模块、进行数据录入及指令输出的输出、输入接口还有对外部设备进行控制处理的外部设备编程器。在系统上，PLC可以分为内部和外部两个系统，其中内部系统主要是指通过各种如电源总线、数据总线等线路将中央处理器及其控制的各内部系统与案件组合连接，这些原件及相连的线路构成了PLC的内部系统。外部系统则是由控制的设备和控制设备的原件组成。
1.3PLC技术的特点
简单的编程和灵活的控制方式相结合是PLC技术最大的特点，对于不同行业中进行的大型设备控制，PLC都有着良好的发展前景，PLC技术能通过不同方式的模块组合和程序编写，快速适应相关设备的操作，是一种十分理想的大型设备控制方式。此外，由于编程比较方便，在进行作业的同时还能够根据实际情况进行相应的修改，抗干扰性能特别强，精确度高，进行设备控制较为精准规范。
2在矿山机电控制领域应用PLC技术
2.1对传统提升机采用PLC技术进行改造考虑到高额更换成本费用，目前国内大部分矿山设备都还在使用传统老旧提升机。为了进一步提高矿山设备工作效率的同时，降低人力、物力，在保留传统提升机、主电机以及其机械部分的基础上，通过使用大功率晶闸管变流器和可编程控制器，使得其自动化水平迅速提升。其原理主要是通过外设的开关或者传感器作为输入信号接到PLC的输入端，当这些信号传输到PLC的CPU时，经过处理后，PLC发出信号给外部控制对象，来完成提升机相应的指令工作。其主回路原理如图1所示。
图1交流提升控制系统主回路原理
具体步骤如下：首先，在不影响生产的前提下，为了给新操作台的施工安装提供有利的工作条件，可以将传统提升机临时转移到其他操作台操作。这样可以在不影响生产的同时，为新操作台安装创造充足的工作空间。其次，为了实现新老系统的完美转换，需要在回路中安装转化器，来实现新旧系统的无缝衔接。另外，在存储空间满足的情况下，应保留老系统以便备用。第三，新设备安装质量需要进行严格把关，为后续调试的顺利开展以及完工后设备的正常运行和维护创造有利条件。
2.2PLC技术对下运胶带机的改造
随着机电一体化技术的迅猛发展，目前已成功将PLC技术应用在下运胶带机中。通过下运胶带机中加设KZP系列盘式可控制动装置，配合PLC来实现对该下运胶带机的软制动。KZP制动装置通过闸瓦与制动盘摩擦从而获得制动力矩，而制动力大小调节可通过闸瓦对制动盘的正压力来实现。盘式可控制动装置的布置如图2所示。在此期间，制动闸处于松闸状态，闸瓦与制动盘之间大约拥有1~1.5mm间隙。当机械设备需要制动时，电液控制系统根据相应控制指令通过自动降低油压以达到制动的目的。正常情况下，在外界环境温度为40℃时，盘式可控制动装置制动10次/h。装置可以在系统突然断电情况下，仍能确保大型机械设备较为平稳地减速停车，实现安全生产的目的。
图2盘式可控制动装置的布置
其具体操作过程如下：（1）松闸。首先由PLC控制器向制动装置发送指令，随后由PLC中的模拟量输出模块增加电液比例阀的电流，同时制动力矩减小，制动闸瓦打开，胶带机开机。（2）正常工作。正常工作时按照PLC电控系统要求调节油压和制动力矩，确保设备正常工作。（3）正常制动。PLC收到指令后，将输出电流减小，从而减小油压和制动力矩，这时候胶带机将正常进行制动。（4）紧急制动。当遇到突发情况或系统断电时，系统进入另一套降压模式，首先通过溢流阀使油压降至预先的调定值，制动闸快速贴近制动盘，制动力矩逐渐增大，机电设备平稳减速停车。
2.3实现井下风门自动打开和关闭
由于前些年自动化水平技术及工艺的限制，国内目前大部井下风门的开关多是由人工操作实现的。由于井下负压大，开关闭门的操作需要相当大力量，不仅开启、关闭操作起来相当不便，而且极其容易损坏风门，造成严重后果，甚至人员伤亡。根据井下风门的结构，通过利用PLC结合远红外传感器，可实现井下风门的开关自动化，在保证人员和设备安全的前提下，极大提升工作效率。其原理在于风门上
面的小窗口起到至关重要的作用。为了减小开启的压力以及保障安全，通过在风门上设置一个窗口，通过先开窗口来平衡风门两侧的压强差。这时，通过PLC技术结合红外线传感器设备，通过控制风门上窗口的开关即可达到控制风门的目的。
2.4通过在空气压缩机群组应用PLC技术来实现系统级别的状态监控
空气压缩机在目前矿山生产活动中是极其重要的设备，目前空气压缩机的控制大多数用继电器来实现，由于其不能适应恶劣的井下工作环境，导致相当高的更换频率，进而造成高额的维修成本。而将PLC技术应用在空气压缩机的状态实时监控上面，则彻底解决了以继电器为核心的监控系统数据准确定性差的问题。首先通过设备预先铺设传感器信号的实时采集，通过CPU进行信号的预处理和分析，将分析后的结果由专用数显仪表展示、显示设备的工作状态与参数值，来实现系统级别的状态监控。PLC的使用，大大降低了井下空气压缩机控制器的更换频率，极大地提高了经济效益和工作效率。
结束语
综上所述，PLC技术在矿山机电控制中应用已经渗透到了各领域控制系统里，在拥有较大市场基础上，还为矿山带来了经济效益，PLC技术在矿山机电控制中应用具有重大意义。
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论文作者:尹锋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/6
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