PLC技术在矿山机电控制中的应用研究

 PLC技术在矿山机电控制中的应用研究

史国庆

黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司富力煤矿    黑龙江省鹤岗市  154100

摘要：近年来随着我国矿山开采机械化程度越来越高，煤矿开采技术已经得到显著提升，但是全社会对煤矿资源开采的需求量也在逐年升高，人们对煤矿生产领域矿山开采的需求度也越来越高。现阶段如何应用矿山开采机电设备，提高煤矿生产的机械化、自动化程度，提高煤矿资源开发质量和开采效率是煤矿生产领域需要面临的一个重要问题。本文通过简要阐述PLC技术，分析PLC技术在矿山机电控制中的技术优势，并进一步探讨PLC技术在矿山机电控制方面的技术应用，为煤矿开采领域取得新的技术性突破提供技术支持。

关键词：PLC技术；矿山机电；机电控制

1 PLC技术的含义

目前国际上对PLC技术的定义众说纷纭，根据矿山开采行业的特点可以进行如下描述：PLC技术指的是在工业环境中使用的能够操作数字运算系统与编程的控制器。在PLC技术的应用中可编程存储器是最重要的元件，通过算术、计时、排序控制及逻辑控制等指令对矿山开采过程中涉及的多种机电设备进行控制调整，有助于提高机电设备的使用效率，促进矿山开采行业的进一步发展。根据PLC的结构可将其分为两类，其一是组合式，就是将机架、底板、电源模块、内存、CPU模块等按照相关规定要求组合在一起。其二是固定式，这一种PLC结构中的电源、内存块、显示面板、CPU板具有一体化不可拆分的特点。总之，PLC技术的组合方便灵巧，在矿山机电控制中具有良好的应用价值，对开采过程的效率与安全性有着重要影响。

2 PLC技术应用的优势

矿山开采大多是在井下作业，而井下作业环境复杂，温度高，有害气体会对人体健康构成威胁。如果操作人员在井下作业时发生失误，就可能会引起爆炸等事故。此外，机电控制又包含着复杂的操作控制流程和环节，需进行各种技术操作，而在传统机电控制操作下，矿山机电设备安全性能不稳定，通常需要人工操作，成本较高，耗能大。而PLC技术在机电控制中的应用可突出该技术独特的应用优势。首先PLC技术能实现在各种工业环境下运作，采用屏蔽和稳压的方式有效减弱了对内部电源的干扰，抗干扰性强，能有效提高PLC的运行效率和稳定性，降低故障发生的概率。此外，PLC技术具有很强的可操作性，使用方便，能通过逻辑图或梯形图来表达。因此，为了应对井下作业复杂的环境，需借助自动化技术提高井下机电控制的安全性。

3 PLC技术在矿山机电控制中的应用

3.1在矿山机电系统提升机中的应用

PLC主要是调节矿机机电控制中提升机的工作速度，当传统的机电提升机的工作速度达到2到3m/s，功率会高达20kW，这样的操作形式会造成提升机消耗大量的电量，而且还会出现高频率的故障。PLC技术的主要目的是就是在提升机的提升和牵引系统中增加重力传感器，该重力传感器可以实时监控2.3—3.5吨的重力范围。在提升机起重物品重量小于1吨时，提升机具有最高的运行速度，始终保持在3m/s的提升速度。在提升机的提升力所允许的范围内，重力传感器会根据设备的特性主动地调整提升速度，以确保提升机的运行状况保持正常。当提升机起重载荷的重力超过了设备的检测范围时，PLC起动器驱动系统会自动提高提升机的传递功率。此外，PLC还能够根据物体的重量来更换提升机的齿轮大小，主要常见的备用尺寸有：10cm、14cm、20cm、25cm和30cm，从而有效地改变提升机的动力。假设提升机举起2吨的煤矿的机电设备，并且工作功率为16kW，将使用10cm的滑动齿轮来进行操作。当提升机的重力超过了一定的速度范围时，齿轮与链条之间的摩擦力会急剧增加，长时间的超重操作对于提升机而言会出现非常严重的损耗。PLC应用的自动化控制系统可以确保设备的正常安全、稳定运行。

3.2 PLC技术在胶带机中的应用

PLC技术在矿山机电控制中的应用在一定程度上降低了我们对于人工操作的依赖，这大大提高了工作的效率和质量。矿山机电控制系统之中的KZP系列盘式可以控制动装置的应用从而对整个设备进行监控，然后将监测得到的结果转化为数据的形式进行展示，工作系统可以根据这些数据对其下达准确的指令。在监测的时候得出的数据是比设定值小的，PLC技术会使得电流增大来提高胶带的运转速度，如果监测的时候得到的数据比设定值大则相反，这可以保障胶带运送机处于正常的运行状态之中。

3.3 PLC技术在风门中的应用

在井下作业过程中，PLC技术在风门中也有广泛应用。传统井下风门的开闭采用人工作业的方式，不仅作业效率低下，而且需要耗费大量的人力资源。人工作业井下风门的开闭，不仅操作难度系数极高，而且存在较大的安全风险，对工人的人身安全以及风门等设备的威胁都极大。

而新型井下风门开闭环节采用自动化控制技术，以电液推杆为驱动装置，在井下风门的整体架构中，在砌墙上固定门体，两门的联动借助于以平行四边形为组合要形式的连杆机构实现。红红外检测机关发射人车信号至接收设备，当无车且无人时，风门关闭；当有人或有车时，电液推杆动作，风门打开。风门控制系统采用连杆机构实现风门的联动。当对风门控制系统的安全性能以及抗干扰性能有更高要求时，可以应用联锁、滤波等技术。新兴技术的应用使得风门开闭的难度有了大幅度降低，矿山开采系统的生产效率以及开采效率也有了极大的提升，人力成本得到了有效控制。现阶段采用了自动化控制技术的井下风门开闭环节提升了矿山开采活动的安全指数，为矿山开采活动提供了安全保障。

3.4 PLC技术在螺杆空压机中的应用

在矿山机电控制中，传统的空压机性能较差，螺杆式空压机在引入PLC自动化控制技术后因其可靠性高、实用性强等优点，逐渐取代了传统空压机，并得到了广泛的应用推广。螺杆式空压机运行过程主要包括吸气、密封和输送、压缩、排气4个环节。工作原理是当螺杆在空压机内部转动时，螺杆和壳体的齿沟相互啮合，空气和机油从进气口吸入到空压机。在齿沟啮合面不断转动的过程中，螺杆式空压机将吸入的空气和机油进行密封并输送到排气口，由于齿沟啮合面变小，机油和空气便被压缩，当齿沟啮合面转动到排气口时，就会将压缩的机油和空气排出螺杆式空压机之外。为了有效控制排气量，需对螺杆转动速度进行控制，所以在螺杆式空压机中设置变频器，当排气量超出正常范围，螺杆式空压机便会通过该变频器对螺杆转动速度进行调控，从而使空压机排气量回到正常范围内，达到保持排气压力稳定及节约能源的目的。

结语：

近年来，我国矿山开采行业的竞争越来越激烈，开采企业要想在激烈的市场竞争中占据有利地位就需要不断提高开采作业的效率与安全性。PLC作为自动化控制领域中的重要设备，在矿山机电设备的控制系统中有着举足轻重的作用。PLC技术的使用解决了矿山机电控制中存在的漏洞，提高了矿山机电的自动化、智能化控制水平，实现了矿山开采作业的现代化管理，因此，矿山开采企业应对PLC技术予以重视，通过深入的研究与探讨，提高PLC技术的应用质量与效率。

参考文献：

[1]宋雪峰．矿山机电控制中PLC技术的应用研究[J]．矿业装备，2019(02):46-47．

[2]闫志敏．PLC技术在矿山机电控制中的应用研究[J]．机械管理开发，2017，32(12):127-128+138．

[3]王敬文．PLC技术在机械电气控制装置中的应用探讨[J]．科学技术创新，2018，(016):194-195．

[4]冯文君．PLC技术在矿山机电控制中应用研究[J]．科技创新导报，2017，14(18):114-115．