PLC控制技术在矿山电气设备中的应用范文

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1概述

随着科学技术的不断发展，矿山电气设备的技术含量越来越高，plc控制技术由此得到快速发展。PLC是一种重要的自动化设备，具有抗干扰能力强、性能稳定、语言编程难度低、能在线修改等优点，已经在多个生产领域得到广泛应用。矿山开采需要的机电设备较多，将PLC控制技术应用到企业生产中，不仅能提高企业的生产效率，还能减少能源消耗，有利于企业经济效益的提升。

2PLC控制技术介绍

2.1PLC系统组成PLC是一种操作数字运算电子系统，主要通过可编程控制器实现对各类生产设备的自动化控制。PLC能够取代原有的继电器，实现对机电设备的控制功能。PLC系统主要包括扩展接口、电源模块、中央处理器（CPU）以及输出和输入接口；各部分之间通过数据总线和电源线连接；PLC系统结构有模块式和固定式两种，模块式PLC系统包括电源、CPU、I/O模块和机架；而固定式PLC系统则由CPU板、内存块、显示面板和I/O板几部分配制而成。

2.2PLC系统工作原理PLC系统工作流程包括输入采样、执行阶段和输出刷新三个几段，其中输入采样是基本环节，也是影响PLC控制系统工作效率的关键环节。工作时，PLC控制系统对所需数据进行自动扫描，然后将所得数据输入至系统内部单元中，新输入的数据不会影响其他相关数据。系统完成数据采集工作后，进入到执行阶段，此时PLC系统利用梯形图的模式对用户的程序进行扫描，扫描顺序应包括左右和上下两种不同的顺序，然后将新的逻辑结果在计算机系统内进行刷新。执行阶段，系统控制命令与其指令是相对应的，因此一定要确保采集数据的大小和状态处于不变状况。PLC控制系统的最后一个环节是输出刷新，该系统利用显影数据对控制结果进行储存和输出处理，然后通过输出电流达到对电气设备高效控制的目的。

2.3PLC控制系统的优势PLC该技术具有良好的扩展性，可以根据实际生产需求进行系统扩展；若系统结构采用模块化设计，所有模块都能带电插拔，方便维护和更换；系统采用了不间断电源（UPS）供电模式，能保证内部数据参数的安全性，提高了系统的稳定性；系统具有在线编辑的功能，可根据工艺流程的变化对设备的启动顺序进行调整和优化。

3PLC在矿山电气设备中的应用

3.1PLC在提升机中的应用PLC控制系统应用于提升机中，主要是与大功率晶闸管变流器组合，然后取代原有的继电器控制装置，以实现提升机的全载全自动功能。具体操作包括：①原有的直流主电机和提升机械仍可保留，确保老旧提升机运行系统正常；去除原有的操作台，设立新操作台，调整电枢回路，增加转换刀闸。新旧系统转换刀阀联合作用控制新老系统的转换工作；新老系统切换控制由多路航空插头完成，进而完成提升机制动系统润滑油泵的控制工作；新系统在调试阶段性能稳定性较差，为确保生产的顺利进行，需要借助老系统进行必要的辅助；一定条件下，老系统可能需要永久留用。②改造安装及调试工作可由未来的维护人员负责，通过全过程参与，实现安装质量的整体控制；安装过程要进行实时的电控监测，尤其要注意井筒位置开关、行程以及不同机械润滑制动系统的运行状态，确保工程质量的基础上，缩短新系统调试周期；传感器的监测和校准可通过在线送电的方式进测试，要保障各个测量参数与提升系统的实际相对应；对老系统提升时各个部分的运行过程进行检测，以实现一次性无误的切换。老系统和PLC控制系统可实现对装卸载系统的在线调试，而且能同时完成提升信号系统控制，减少了全面调试的工作量。确定系统的动态响应参数，根据参数完成系统空载和重载运行测试工作，确保动态试验传统回路中闭环系统的稳定性。③矿井机电设备全部停机，进行全系统空载试运行，试运行时间一般为2天，确保系统空载运行稳定后进行装载试运行，最终完成老旧提升机的改造工作，实现全载、全自动方式的提升。

3.2PLC技术在胶带机中的应用胶带机是矿井生产运输系统中的重要设备之一，一般采用电机+耦合器的方式进行驱动，而引入智能变频器后，更是提高了设备的节能效果。但变频器的节能功效并没有发挥到最大，当胶带机运输物品只有掘进开采的煤矸时，几乎相当于空载，此时设备若仍维持全速运转的状态，就会造成大量的电力浪费。为减少电力能源的浪费，胶带机可增加PLC控制系统，利用控制网通信模块并入ControlNet环网，以实现对地面调度系统的全面信息化连接。以1756系列PLC控制系统为例，该系统具有可扩展性，增加功能模块后可控制变频器的输出功率，进而实现变频器的动态变频，节省了电力能源。具体操作步骤如下：①系统设计。通过ControlNet环网实现不同PLC控制器之间的通讯，可在本地PLC控制器上读取胶带机前级设备的相关信息；通过前级设备信息的读取，确定本地系统输出电流的大小，调节变频器的频率，从而改变本地胶带机的速度；利用监测设备对变频器的电流进行实时监测，确保多台胶带机电机功率的平衡。②远程通讯的实现。在系统中添加配套的通讯模块，以获取对方的地址和通讯路径。程序中添加的常见模块为远程的CNB通讯模块，利用该模块控制系可找到与本地系统在同一个机架上的另一个PLC控制系统；在程序中建立通讯专用的MSG指令；在本地PLC控制器中建立标签，将读取数据存在标签中。如果能给MSG指令添加一个分时指令，错开数据的发送和接收时间，可进一步提升数据的可靠性。③变频器的调节。为控制变频器的频率，需要由PLC控制器提供4-20mA的电流信号。首先，在本地PLC控制器中添加模拟量输出模块，设置参数，使其输出电流信号为4-20mA，频率为0-50Hz；其次，改变变频器的设置，将“给定速度”更换为“AnalogInput模拟量输入”模式，调节输入精度，利用屏蔽双绞线将PLC中的模块与变频器进行连接，即可实现在线校准的功能。连接双绞线时要做好接地工作，以消除变频器对传输信号的干扰。④胶带机动态调速的实现。将变频器的模式设置为轻载和重载两种，通过ControlNet通讯读取本地胶带机前级电机的电力大小，电机电流设置在50A-80A范围内，若前级电机电流在50A-60A范围内，并持续2min，系统则认为胶带机处于轻载状态，此时可将本地电机频率调整为25Hz，运行速度控制在2.4m/s；当前级电机电流超过60A时，并且维持时间超过5min，此时本系统就认为胶带机处于重载状态，PLC控制模拟量输出模块调整变频器的频率，变频器开始以1Hz/s的速度递增，直至达到50Hz，然后胶带机将以4.8m/s的速度运行。

3.3其他应用PLC控制系统还可应用在井下风门以及选矿工艺中。矿山井下风门两侧的空气压力不相等，两侧的压力差给风门的开启造成了很大障碍。为解决该类问题，研究人员利用气缸转动所产生的带动作用开启发风门，同时利用小风窗解决风门两侧压力差的问题。作业中选矿是不和缺少的一个环节，选矿工艺的好坏主要由磨矿分级作业决定。磨矿分级的自动化控制主要是通过功率变送器完成的，通过对磨机运行期间电流的检测，对其进行分级，然后调整磨机的工作状态，这种工作方式不仅保证了系统自我诊断功能和校正功能的顺利实施，又为磨砂效率的检测提供了合理数据参考。

4结语

我国矿产资源已经呈现出紧缺状态，而工业、农业的快速发展，更增加了对矿产资源的需求量，矿产生产企业面临的挑战越来越艰巨，如何实现矿产资源的合理开采和有效运用，提高矿产企业的市场竞争力，是企业发展过程中必须要解决的关键问题。矿产开采自动化设备的应用，为企业的生产提供了保障，而PLC控制系统在电气设备中的应用，更是提高了设备运行的质量和效率，有效降低了生产能耗，提高了企业的经济效益。

作者：杜娟 单位：三门峡黄金工业学校