PLC技术在矿山机电控制中的应用.pdf

总第 1 4 6期 2 0 1 5年第 4期 应 用技 术 机械管理开发 M ECHANI CAL M ANAGEM ENT AND DEVELOPM ENT P L C技术在矿 山机 电控制中的应用 To t a l o f 1 4 6 NO ． 4 2 01 5 马 东 同煤 集 团马脊 梁矿 洗煤 厂 ，山西 大 同0 3 7 0 0 0 摘要随着煤矿事业的发展和科学技术的进步， 自动化技术也随之获得 了长足的发展 ，尤其是 P L C 技 术 凭借 自身的优 越性 得 到 了十分 广 泛的应 用 ，由此促 进 了矿 山机 电 自动 化 控 制水 平 的 大大提 高 ， 同 时也推 动 了我 国经 济的 迅速 发展 。由此 可见 ，进 一 步加 强 P L C技 术在 矿 山机 电控 制 中的应 用尤 为重要 。就此 对 P L C技 术进行 了深入 的分 析及研 究 ，并着 重探讨 P L C技 术在 矿 山机 电控 制 中的 具 体 应 用 。 关键 词 PL C技 术 ；矿 山机 电 ；控制 ；应 用 中 图分 类号 T D 6 3 文献标 识码 A 文 章编 号 1 0 0 3 - 7 7 3 X 2 0 1 5 0 4 - 0 0 8 3 - 0 2 DOI 1 0 ． 1 6 5 2 5 ／ i ． c n k i ． c n1 4 ． 1 1 3 4 ／ t h ． 2 0 1 5 ． 0 4 ． 0 3 2 引言 煤矿事业 的发展 以及 煤炭资 源开采 都对 矿 山 机 电控制设 备提 出了较 高 的要 求 ， 而 P L C技 术依 托先进 的技 术支 持 与极 大 的应 用价 值 ， 在 矿 山机 电 自动化控 制 中发 挥着 愈加 重 要 的作 用 ， 不仅 为 煤矿 的安全 生产 提 供 了可 靠 的保 障 ， 还有 助 于提 高 矿山资源开发水 平 ， 推动经 济发展 。因此 ， 加强 P L C技 术 的应用研 究 ， 对于提 高 P L C技 术 的应用 范围有着十分重要 的意义 。 1 P L C技 术 现阶段 ， 对 P L C技 术 尚且缺 乏统 一 的概念 界 定 ， 通 常根据 国际电工 委员会 的定义 ， 将其 称之 为 可编程控 制器 ， 即专 门在 工业 环 境 中应用 的一种 数字运算操作 的电子系统 。P L C技术本 身采用 可 编程序 的存贮器 ， 执行 数字化 的操作 指令 ， 以此 控 制各种类型 的机械 以及生产过程 。 1 ． 1 P L C 的 组 成 P L C的主要组成部分包 括 中央处理 器 、 存 储 器 、 电源模 块 、 输 人接 口、 外 部 设备 编 程 器 以及 输 出 接 口 。 收 稿 日期 2 0 1 4 - 1 2 2 8 作 者简 介 马 东 1 9 8 4 一 ，男，山西应县人 ，本科 ， 助 理工程 师 ，现就 职 于同煤 集 团马脊 梁矿洗 煤厂 。 P L C可 以分 为 内部 系 统 和外 部 系统 ， 电源 总 线 、 控制总线 、 地址总线 以及数据总线将 内部 系统的 各个组合单元连接起来 ， 而与控制对象 匹配 的设 备 和控制装置组成 了外部 系统 。固定 式和模 块式 是 P L C的两种主要结构 固定式 的 P L C是 由各元 素 组成的一个不可分割的整体 ， 而模块式 P L C的各个 组成部分可 以按照一定的规则组合配置 。 1 ． 2 P L C的特点 从 P L C的组成可 以看 出， P L C模 块式 组合结 构能够提高整个 系统 的灵 便性 ， 并且 P LC具有 较 强 的抗干扰性 ， 编程 语言简单 方便 ， 还可 以进行 在 线 修改 ， 因此 可靠 性 强 ， 普 及应 用 性广 ， 在各 行业 中都有具有 突 出的应 用 价值 ， 比如 开关 的逻 辑 控 制 、 机器 人 、 自动装 置 的控 制 以及 多 级 自动 控 制 等 。矿山机电设 备 的 自动化程度要 求在 煤矿 现代 化和机械化发展的过 程 中逐 渐增 高 ，P L C在此 背 景下得 以应运而生 ， 促进 了煤矿 事业 的发展 。 2 P L C技术在矿 山机 电控制 中的应用 现如今 ， P L C技术在矿 山机 电控制 中的应用 已 经 日趋广泛 ， 其理论研究 和实践操作也逐渐完善 ， 结 合工作实践经验和研究成果 ， 对 P L C技术在矿山机 电控制 中具有较高价值 的应用进行具体论述 。 2 ． 1 矿 山 老 旧提 升 机 的改 造 对于矿山的机械改造 ， 可 以保 留提升机机 械部 8 4 机 械管理开发 j x g l Mb j b 1 2 6 ． c o r n 分 以及直流主电机部分 ， 在对 旧提升机的原继 电器 控制进行 改造过程 中可 以综 合运用 功率 晶闸管变 流器和可编程控制器 。具体的操作步骤如下 。 1 为 了实现新操作台的安装要将原有的操作 台进行 整体 的搬 移 。在 提升 机 改造 期 间 ， 需要 在 原操作 台上进行操作 ， 并且运行老系统 。 2 在 电枢 回路上安 装新 旧系 统转换 刀 闸 ， 以 便于新系统与老 系统 之间 的转 换 。在新 系统 的调 试期间 ， 老 系统可 以与其并存 ， 如果有必要 可 以永 久保 留老系统 。采用 多路航空插 头对 系统润滑 油 泵控制进行提升 ， 进 而实现新 老系统 的有 效切换 。 3 在安装 中严格 保证 控制 质量 ， 必须 由操 作 熟练 的工作人员 予 以安装 ， 并且 指定其 全程参 与 ， 在调试 完成后 定期 对设备 的运行 进行维 护 。需要 注意的是 ， 在老系统 的提升 中 ， 对其 运行过程 进行 全方位实时的检验 和检 测 ， 保证 一次性 实现切 换 。 通过对井筒 位置 的开关 、 行 程 以及机 械 润滑 制 动 系统进行电控检测来 减少新 系统 的调试时 间。为 了保证与 系统 的相 互对 应 ， 应 当在 传感 器安 装 完 成 以后在进行在线送 电测试 。 除上述之 外 ， 要 注重 传 动 回路 中电流 闭环 和 速度 、 位置 闭环 ， 保证 其 正确 性 ， 才 能确 保 闭环 系 统 的稳定 性 。所 以， 要 定期 对 以上 环节 进 行 编码 器输 出试 验 以及 电流 环控 制 实验 ， 增 强 系统 的动 态性 。另外 ， 在矿 井机 电设备 停 产 的两 天检 修 时 间 里 进 行 全 系统 空 载 试 运 行 ， 为 了 达 到 设 计 运 行 的速度应 当采取相 应 的措施 。装 煤重 载必须在 确 定 系统平稳 且 准确 后 才能运 行 ， 最 后 实现 全载 全 自动 方 式 的提 升 L 1 ] 。 2 ． 2 KZ P型 盘式可控制动装 置的应用 KZ P型盘式可控制动装 置主要 由三部分 组成 ， 即制动装置、 液压站和胚胎电控制系统 ， 它是机 电液 一 体化设 备。闸瓦 与制 动盘之 间的摩擦 产生 盘式 可控制动装置的制动力矩 ， 制 动力的改变主要通过 闸瓦对制动盘正压力 的调节来 实现 ， 同时液压 系统 的控制油压与制动力的正压力是成一定 比例的。 可控性 是 KZ P型 盘式 可 控 制 动装 置 所具 有 的最 大特点。电动机 的转 速 以及胶 带的速 度可 以 通过主驱 动电动机 的输 出轴 以及胶带输 送机上 的 速度传 感器来读取 。对 于重载过 程 中出现 的胶 带 第 3 0卷 飞车现象 ， 速度 传感 器 的数 据便 需要 由可 编 程控 制器来 检 测 。对 于得 到 的速 度 大 于 正 常 设 定 值 时 ， 可 编程 控 制器 可 以通过 制 动 闸电液 比例 阀供 电电流的减 小 来制 动 系统 的油 压 ， 进而 实 现 胶带 减速 的 目的。可编程控 制器在胶 带 的速 度控 制 在 正常范 围以内时便会 按照事 先编制 的程序对 制 动 闸电液 比例 阀的电流进行 增强 ， 进而打 开 闸瓦 ， 实 现制动 闸在 动态 可控运行 的基础 上保 证胶带 运 输 机的正常运转 。 2 ． 3 井 下 风 门 的 自动 启 闭 的实 现 当前 ， 井下 的风 门仍 然是通 过人 工操作 的， 在 实践 中由于负压大 、 开 门的操 作力 大 ， 整个 启 闭 的 过程十分不 便 ， 长此 以往 会对 风 门造 成 损坏 。因 此 ， 在 由远 红 外线 对来 往 车辆 进行 动态 检测 的 同 时 ， 可以利 用 可 编程控 制 器实 现井 下风 门的 自动 启 闭 ， 不仅 能 够 提 升 安 全 度 ， 还 能 够 节 省 人 力物 力 。这项技 术得 以应 用 的关 键 ， 便 是 把握 先 开 窗 口然后开 门的关 键 之处 。在 这 一过 程 中， 为 了减 少开启的压力 ， 在风 门上设计 一个较 小 的窗 口， 因 为窗 口开启的压 力仅仅 需要 1 0 g左右 ， 窗 口打开 后 ， 风 门两侧 的压力 差就会 大幅度 减小 ， 降低 开启 的难度 ， 实现 了井下 风门的 自动启 闭_ 2 ] 。 这项技术 的工作原理 为 控制信号在风 门开启 后进行传送 ， 同时电磁阀被带动到供气位置， 行走部 分在气缸的带动下 向外 运动 ， 风 门上 的小 窗随之打 开。小窗开启到一定程 度便被 固定挡住 ， 而行走指 点继续移动 ， 从而带 动风 门的开启 。风门开启角形 成直角时 ， 便 自动停止， 车辆和行人便可通过 。 2 ． 4 空 气 压 缩 机 群 组 的 微 机 监 控 系 统 作 为煤矿 生产 的 主要 动 力设 备 ， 我 国的 空气 压缩机在控制过程 中多采用继 电器 ， 但是 由于相应 的监控要求和保护水平在 继 电器控制下无法 达到 ， 在故障频发 的过程 中直接增 加 了维护 的成本 。除 此之外 ， 空气压缩机 自动控制 以及微机 控制系统在 部分矿井 中也得到 了应用 ， 但是 难 以适应煤矿 的生 产环境 ， 无法长期 正常使用 。而空气压缩机群 组的 微机监控系统是最新 的研究 结果 ， 现场信号 的实时 采集可以通过温度变送器 、 压力变送器 以及 断水装 置等来动态实现 ， C P U对送到 可编程控 制器的相关 下转 第 9 9页 2 0 1 5年第 4期 [ 1 ] E 2 ] [ 3 ] 杜河花 我国煤 矿机 电事故原 因分析 参 考 文 献 吴海军． 我国煤矿机 电事故原 因分析[ J ] ． 科技资讯， 2 0 1 3， 1 5 3 1 5 6 - 1 5 8 ． 王振营． 煤矿机 电事故原 因解 析及预防措施E l i ． 中 国科 技信息 ， 2 0 1 3 ， 2 0 2 1 0 5 1 0 6 ． 王鹏． 煤矿机 电事故原 因及 对策 探 析[ J ] ． 科 技与 企业 ， E 4 ] E s ] 9 9 2 O1 3， 2 O5 7 2． 张勇． 浅析我 国煤矿机 电事故的原因与对策E J 1 ． 中国城 市经济 ， 2 0 1 0 7 2 4 8 ． 姚立亚 ， 耿 娜 ， 舒林． 探析煤矿机 电事故原 因及预 防措 施 [ J ] ． 科技信 息 ， 2 0 1 0 ， 3 5 1 4 9 1 ． 编辑 赵琳琳 Re a s o n An a l y s i s o f Ac c i de nt s o f Co a l M i ne El e c t r o me c h a ni c a l Equ i pme nt Du He h ua Xi n z h o u Co a l M i n e Da t o n g Co a l M i n e Gr o u p ，Xi n z h o u S h a n x i 0 3 7 0 2 1 [ Ab s t r a c t ] Th r o u g h t h e a n a l y s i s o f c o a l mi n e e l e c t r o me c h a n i c a l a c c i d e n t r e a s o n ， f r o m a t e c h n i c a l p o i n t o f v i e w， m a n a g e me n t ，p e r s o n n e l q u a l i t y i n ma n y wa y s ，s u c h a s c o a l me c h a n i c a l a n d e l e c t r i c a l a c c i d e n t s a t t h e p r e s e n t s t a g e c a r r i e s o n t h e d e e p a n a l y s i s ，t h i s p a p e r s u mma r i z e s t h e e x p e r i e n c e s a n d l e s s o ns a n d p u t s f o r wa r d s o me c o u n t e r me a s u r e s ． [ K e y wo r d s J c o a l mi n e e l e c t r o me c h a n i c a l e q u i p me n t ； e l e c t r o me c h a n i c a l e q u i p me n t ；t e c h n o l o g y 上 接 第 8 4页 模块 进行处 理 ， 这 样 能够 实现 压力 保 护 与监 理 以 及 集中控制空气压缩机群组等功能 。 2 ． 5 P L C技术 在选煤 厂集控系统 中的应用 选煤厂集控 系统 的应用 在 国内 比较有 代表 性 的为山东兖州矿业 集 团股 份有 限公 司。它 通过 底 层可编程 控制 器系统与上位 机监控 的有机结合 来 实现数量 逻辑 控制 ， 同 时在对 工 艺过 程参 数 的模 拟量检 测监视 的基础上实 现系统设 备的集 中启 停 车控制 、 运行过程 中的连锁控 制 、 工艺过程 参数 的 闭环控制 ， 达到了 当前较为先进 的水平 ] 。 3 结 语 P L C技 术 已被广 泛应 用 于诸 多领 域 ， 并发 挥 着不容忽视 的经 济价 值 和社会 价 值 ， P L C技 术 不 仅可 以保 障操 作 的安 全性 和精 确性 ， 大 大节 省人 力物力 ， 还 能 有效 提 高矿 山生 产 效率 及 质量 。而 只有 不断加强 P L C技术在矿山机 电控制中应 用的 分析和研究 ， 才 能充 分确 保矿产 资源的有效 开发 ， 实现社会经济 的可持续发展 。 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 参 考 文 献 莫 克明． 对 P L C技 术 在 矿 山机 电控 制 中 的应 用 研 究 E J ] ． 科 技创业家 ， 2 0 1 4 3 8 2 ． 王丹丹 ． P L C技 术 在矿 山机 电控 制 中 的应 用研 究 [ J ] ． 科 技 视 界 ， 2 0 1 4 ， 2 9 1 0 ； 2 8 8 ． 杜 玉发． P L C技术 在矿 山机电控制 中应用研究[ J ] ． 黑龙 江科 技信息 ， 2 0 1 3 ， 1 3 5 5 1 ． 编辑 赵琳琳 Appl i c a t i o n o f PLC Te c hn o l o g y i n M i ne El e c t r o me c h a ni c a l Co nt r o l M a Do n g Co a l Cl e a n i n g P l a n t o f Ma j i l i a n g Co a l Mi n e ，Da t o n g Co a l Mi n e Gr o u p ，Da t o n g S h a n x i 0 3 7 0 0 0 [ Ab s t r a c t ] Wi t h t h e d e v e l o p me n t o f t h e c o a l mi n e e n t e r p r i s e a n d t h e p r o g r e s s o f s c i e n c e a n d t e c h n o l o g y ，a u t o ma t i o n t e c h n o l o g y h a s ma d e g r e a t d e v e l o p m e n t ，e s p e c i a l l y t h e PL C t e c h n o l o g y h a s b e e n v e r y wi d e l y u s e d，wh i c h p r o mo t e s t h e mi n e me c h a n i c a l a n d e l e c t r i c a l a u t oma t i on c on t r o l l e ve l a n d p r o mot e s t he r ap i d d e ve l o pme nt of e c on omy i n Chi na ． The r ef or e，t O s t r e ng t he n t h e a pp l i c a t i o n o f PL C t e c hn o l o g y i n mi n e me c h a n i c a l a n d e l e c t r i c a l c o n t r o l i s p a r t i c u l a r l y i mp o r t a n t f o r P LC t e c h n o l o g y a n d t h i s p a p e r ma k e s a d e e p a n a l y s i s a n d r e s e a r c h o f PL C t e c h n o l o g y ，a n d e mp h a t i c a l l y d i s c u s s e s t h e a p p l i c a t i o n o f PL C t e c h n o l o g y i n mi n e e l e c t r o me e h a n i c a l e q u i p me n t c o n t r o 1 ． [ K e y wo r d s ] P L C t e c h n o l o g y ； mi n e e l e c t r o me c h a n i c a l e q u i p me n t ；c o n t r o l ；a p p l i c a t i o n