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[摘 要]PLC是一种重要的自动化控制设备，其采用模块化组合结构、使系统组合十分灵便，并且具有抗干扰能力强、可靠性高，编程语言简易、普及、方便，可以在线进行修改、柔性好等特点。近年来，随着煤矿现代化的发展，矿山机电设备的自动化程度要求越来越高，PLC越来越多的代替传统的继电器控制，并取得了很好的经济效益。简要介绍了PLC技术在矿山机电控制中的应用。
[关键词]矿山设备改造；机电控制；PLC
中图分类号：TD63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）46-0174-01
1 PLC的组成
PLC基本组成包括中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出接口（包括输入接口、输出接口、外部设备接口、扩展接口等）、外部设备编程器及电源模块组成。PLC内部各组成单元之间通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接，外部则根据实际控制对象配置相应设备与控制装置构成PLC控制系统。从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。
2 PLC的优越性
PLC（可编程控制器）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC因其采用模块化组合结构，使系统组合十分灵便，并且具有抗干扰能力强、可靠性强，编程语言简易、普及和编程方便，可以在线进行修改、柔性好等特点，在工业现场已被广泛地应用于各行各业的开关逻辑控制、机械设备的数字控制、机器人和自动装置的控制、闭环过程控制以及多级自动控制系统。近几年来，随着煤矿现代化的发展，矿山机电设备的自动化程度要求越来越高，PLC越来越多的代替传统的继电器控制，并取得了很好的经济效益。
3 PLC技术在矿山机电控制中的应用例举
3.1 采用PLC改造矿山老旧提升机
在保留提升机机械部分和直流主电机的基础上，采用大功率晶闸管变流器和可编程控制器来改造老旧提升机的原继电器控制，是目前对矿山机械改造的一条可行之路。
实施步骤如下：
（1）整体搬移原有操作台，为新操作台安装创造条件，提升机改造期间临时在搬移到一边的原操作台操作，仍以老系统运行。
（2）在电枢回路上安装新旧系统转换刀闸，以便新老系统转换。提升机制动系统润滑油泵控制采取多路航空插头进行新老系统切换，老系统可在新系统调试期间与之并存，互为备用。以后有必要的话可永久保留。
（3）在安裝中严格控制质量，指定将来参与维护的技术熟练人员进行安装，通过全程参与为调试完成后转入正常运行和维护创造条件。
（4）为缩短新系统调试时间，对井筒位置开关、行程、各个机械润滑制动系统的状态等进行电控监测，在传感器安装完后进行在线送电测试，校准每个测量参数，保证与提升系统实际相对应。老系统提升时逐步在计算机中检验每一部分持续的运行过程，保证提升系统能一次性无误地实现切换。
（5）完成装卸载系统在线调试后利用老系统提升，但提升机装卸载站由新系统中可编程控制器系统控制。采用新老系统混合控制的方式，使装卸载及提升信号系统控制能够一次性投入成功，减少了新系统全面调试工作量。
3.2 KZP型盘式可控制动装置在下运胶带机中的应用
KZP系列盘式可控制动装置是机电液一体化设备，由制动装置、液压站以及配套电控系统组成。盘式可控制动装置的制动力矩是由闸瓦与制动盘摩擦而产生的，调节闸瓦对制动盘的正压力即可改变制动力，而制动器的正压力又与液压系统的控制油压成比例。机械设备正常工作时油压达到最大值，此时正压力为0，闸瓦与制动盘之间留有1～1.5mm间隙，即制动闸处于松闸状态。机械设备需要制动时，电液控制系统就会根据工况发出控制的指令，使制动装置按照预定的程序自动减小油压以达到制动的要求。盘式可控制动装置在环境温度为40℃时每小时制动10次，盘面的最高温度远小于150℃，而且无火花产生。与电控装置相互配合，可以使大型机械设备的停车减速度保持在0.05～0.3m/s，在系统突然断电时仍能确保大型机械设备（尤其是带式输送机）平稳地减速停车。其液压控制系统采用双回路结构，两个回路完全对称，可以互为备用。一般依靠蓄能器工作的制动闸就可以实现对下运带式胶带输送机的软制动。
3.3 井下风门实现自动启闭
现在井下使用的风门大多是由人工操作的。由于负压大，开门的操作力相当大，不仅开启、关闭十分不便，而且极其容易损坏风门。通过井下风门的特殊结构，由远红外传感器对来往的车辆进行动态检测，同时利用可编程控制器实现井下风门的自动开启和关闭，保障了车辆和行人的安全，同时节省人力。这项技术的关键在于先开窗口然后开门。风门两侧的空气有着一定的压差，由于风门的面积很大，一般风门的开启压力为30～50kg。但是当风门已经有了比较小的开启时，这个压力就会锐减到5kg以下。为了减小开启的压力，在风门上设置一个窗口，因为窗口的面积比较小，其开启压力只有10kg左右，窗口打开以后，风门内外两侧的压差立刻大为减小，有效地减小了开启机构的强度和汽缸的操作力。
3.4 空气压缩机群组的微机监控系统
以可编程控制器为核心的空气压缩机群组微机监控系统，彻底解决了以单片机或者工业控制机为核心的空气压缩机微机监控系统数据测试不准以及整机抗干扰能力差的问题，完善了空气压缩机在运转过程中的安全保护。
空气压缩机是煤矿生产的重要动力设备之一。国内目前运行的空气压缩机大都是采用一般的继电器控制，其监控与保护的技术水平低下，不能够达到《煤矿安全规程》对空气压缩机运行的规定要求，因而故障率高、维护量大。虽然有些矿井采用了空气压缩机自动控制以及微机控制技术，但由于所选机型或采取的技术措施不能适应煤矿空气压缩机房的特殊生产环境，安装不久就不能正常使用。新研制的空气压缩机群组微机监控系统由温度变送器、压力变送器、断水装置实时采集现场信号，送到可编程控制器各相关模块，由CPU进行处理，经传感器专用数显仪表实时监测、显示设备的工作状态与参数值，具有温度监测与保护、压力监测与保护、断水指示与保护、电参数监测与保护、空气压缩机群组集中控制等功能。
4 结语
综上来看，PLC技术在矿山机电控制中有着非常重要的作用，已经逐渐广泛应用于矿山生产的各个环节，发挥着至关重要的经济价值和社会效益，不仅可以保证相关操作的安全性和准确性，节省一定的成本，同时可以有效提升矿山工作的效率和质量。因此，需要我们在矿山机电控制的应用中，强化对PLC技术的应用，同时对于应用环节进行不断的优化升级和完善创新，全面提高设备在机电控制环节的效率，实现最大化的经济效益。
参考文献
[1] 张建国.PLC在机电设备故障诊断中的应用[J].锦州师范学院学报（自然科学版），2013，（4）：20-22.
[2] 夏克桥.浅谈PLC技术在矿山机电控制中的应用[J].中国新技术新产品，2009，（4）：91.
[关键词]矿山设备改造；机电控制；PLC
中图分类号：TD63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）46-0174-01
1 PLC的组成
PLC基本组成包括中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出接口（包括输入接口、输出接口、外部设备接口、扩展接口等）、外部设备编程器及电源模块组成。PLC内部各组成单元之间通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接，外部则根据实际控制对象配置相应设备与控制装置构成PLC控制系统。从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。
2 PLC的优越性
PLC（可编程控制器）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC因其采用模块化组合结构，使系统组合十分灵便，并且具有抗干扰能力强、可靠性强，编程语言简易、普及和编程方便，可以在线进行修改、柔性好等特点，在工业现场已被广泛地应用于各行各业的开关逻辑控制、机械设备的数字控制、机器人和自动装置的控制、闭环过程控制以及多级自动控制系统。近几年来，随着煤矿现代化的发展，矿山机电设备的自动化程度要求越来越高，PLC越来越多的代替传统的继电器控制，并取得了很好的经济效益。
3 PLC技术在矿山机电控制中的应用例举
3.1 采用PLC改造矿山老旧提升机
在保留提升机机械部分和直流主电机的基础上，采用大功率晶闸管变流器和可编程控制器来改造老旧提升机的原继电器控制，是目前对矿山机械改造的一条可行之路。
实施步骤如下：
（1）整体搬移原有操作台，为新操作台安装创造条件，提升机改造期间临时在搬移到一边的原操作台操作，仍以老系统运行。
（2）在电枢回路上安装新旧系统转换刀闸，以便新老系统转换。提升机制动系统润滑油泵控制采取多路航空插头进行新老系统切换，老系统可在新系统调试期间与之并存，互为备用。以后有必要的话可永久保留。
（3）在安裝中严格控制质量，指定将来参与维护的技术熟练人员进行安装，通过全程参与为调试完成后转入正常运行和维护创造条件。
（4）为缩短新系统调试时间，对井筒位置开关、行程、各个机械润滑制动系统的状态等进行电控监测，在传感器安装完后进行在线送电测试，校准每个测量参数，保证与提升系统实际相对应。老系统提升时逐步在计算机中检验每一部分持续的运行过程，保证提升系统能一次性无误地实现切换。
（5）完成装卸载系统在线调试后利用老系统提升，但提升机装卸载站由新系统中可编程控制器系统控制。采用新老系统混合控制的方式，使装卸载及提升信号系统控制能够一次性投入成功，减少了新系统全面调试工作量。
3.2 KZP型盘式可控制动装置在下运胶带机中的应用
KZP系列盘式可控制动装置是机电液一体化设备，由制动装置、液压站以及配套电控系统组成。盘式可控制动装置的制动力矩是由闸瓦与制动盘摩擦而产生的，调节闸瓦对制动盘的正压力即可改变制动力，而制动器的正压力又与液压系统的控制油压成比例。机械设备正常工作时油压达到最大值，此时正压力为0，闸瓦与制动盘之间留有1～1.5mm间隙，即制动闸处于松闸状态。机械设备需要制动时，电液控制系统就会根据工况发出控制的指令，使制动装置按照预定的程序自动减小油压以达到制动的要求。盘式可控制动装置在环境温度为40℃时每小时制动10次，盘面的最高温度远小于150℃，而且无火花产生。与电控装置相互配合，可以使大型机械设备的停车减速度保持在0.05～0.3m/s，在系统突然断电时仍能确保大型机械设备（尤其是带式输送机）平稳地减速停车。其液压控制系统采用双回路结构，两个回路完全对称，可以互为备用。一般依靠蓄能器工作的制动闸就可以实现对下运带式胶带输送机的软制动。
3.3 井下风门实现自动启闭
现在井下使用的风门大多是由人工操作的。由于负压大，开门的操作力相当大，不仅开启、关闭十分不便，而且极其容易损坏风门。通过井下风门的特殊结构，由远红外传感器对来往的车辆进行动态检测，同时利用可编程控制器实现井下风门的自动开启和关闭，保障了车辆和行人的安全，同时节省人力。这项技术的关键在于先开窗口然后开门。风门两侧的空气有着一定的压差，由于风门的面积很大，一般风门的开启压力为30～50kg。但是当风门已经有了比较小的开启时，这个压力就会锐减到5kg以下。为了减小开启的压力，在风门上设置一个窗口，因为窗口的面积比较小，其开启压力只有10kg左右，窗口打开以后，风门内外两侧的压差立刻大为减小，有效地减小了开启机构的强度和汽缸的操作力。
3.4 空气压缩机群组的微机监控系统
以可编程控制器为核心的空气压缩机群组微机监控系统，彻底解决了以单片机或者工业控制机为核心的空气压缩机微机监控系统数据测试不准以及整机抗干扰能力差的问题，完善了空气压缩机在运转过程中的安全保护。
空气压缩机是煤矿生产的重要动力设备之一。国内目前运行的空气压缩机大都是采用一般的继电器控制，其监控与保护的技术水平低下，不能够达到《煤矿安全规程》对空气压缩机运行的规定要求，因而故障率高、维护量大。虽然有些矿井采用了空气压缩机自动控制以及微机控制技术，但由于所选机型或采取的技术措施不能适应煤矿空气压缩机房的特殊生产环境，安装不久就不能正常使用。新研制的空气压缩机群组微机监控系统由温度变送器、压力变送器、断水装置实时采集现场信号，送到可编程控制器各相关模块，由CPU进行处理，经传感器专用数显仪表实时监测、显示设备的工作状态与参数值，具有温度监测与保护、压力监测与保护、断水指示与保护、电参数监测与保护、空气压缩机群组集中控制等功能。
4 结语
综上来看，PLC技术在矿山机电控制中有着非常重要的作用，已经逐渐广泛应用于矿山生产的各个环节，发挥着至关重要的经济价值和社会效益，不仅可以保证相关操作的安全性和准确性，节省一定的成本，同时可以有效提升矿山工作的效率和质量。因此，需要我们在矿山机电控制的应用中，强化对PLC技术的应用，同时对于应用环节进行不断的优化升级和完善创新，全面提高设备在机电控制环节的效率，实现最大化的经济效益。
参考文献
[1] 张建国.PLC在机电设备故障诊断中的应用[J].锦州师范学院学报（自然科学版），2013，（4）：20-22.
[2] 夏克桥.浅谈PLC技术在矿山机电控制中的应用[J].中国新技术新产品，2009，（4）：91.