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PLC技术在矿山机电控制中的应用研究张文平（同煤集团阳方口矿业公司，山西忻州036002）摘要：详细分析PLC技术在矿山机电系统控制中的应用，阐述PLC在提升机、井下风门、煤矿机电远程控制中的应用及在空气压缩机群监控系统中的应用，以期不断完善煤矿机电系统，保证设备正常运行。关键词：PLC技术；煤矿开采；机电设备；应用研究AppliedResearchonPLCTechnologyinMineMechanicalandElectricalControlZHANGWenping(FangkouCoalMiningCompany,DatongCoalMineGroup,Xinzhou036002,Shanxi,China)Abstract:ThispapermadedetailedanalysisofPLCtechnologyintheapplicationofthemineelectromechanicalsystemcontrol,theapplicationofPLCinhoist,downholethrottle,coalmineelectromechanicalremotecontrolandtheapplicationinthecompressedairfleetmonitoringsysteminordertoimprovecoalminemechanicalandelectricalsystemandensurethenormaloperationofequipment.Keywords:PLCtechnology;coalmining;electricalandmechanicalequipment;applicationresearch中图分类号：TD614文献标识码：A文章编号：0引言原有矿山机电设备在运行中存有一定缺陷，主要原因是：网络安全性能差、逻辑处理速率慢、操作灵活度困难及故障维修能力低等，阻碍当代煤矿行业发展[1]。但通过改善现有模式，不但降低了设备故障率，而且还提升了设备的工作效率。1PLC技术特性分析PLC技术具有以下特点：逻辑处理速度快、安全配置高、操作灵活度大及故障维修能力强等，使PLC广泛应用于各个产业，带动经济全面发展。1.1逻辑处理速度快PLC在逻辑处理能力上采用云指令操作平台，操作指令每秒处理的数据信息多大上百条。这样便能在有效的时间内对PLC内的数据信息进行抽样、量化及编码，云计算利用FrameworkScheduler（框架计划程序）应用功能实现终端系统数据库输出，假设终端系统在运行过程中，定时监控数据流量，并且完成数据资源传递，一旦在传输过程中发现数据字段信息丢失或更改，该框架计算程序便会自动切换至重新申请重发模式，保证数据库数据信息的精确性。这种模式主要是在框架程序设计结构中加入了数据报头，报头中含有全部数据编码信息，接收端接收到的数据编码信息与终端信息存有误差时，终端系统便会读取数据报头，数据报头包括：8位生存时间（TTL）、8位协议、3位标志、13位片偏移，这些标志码中含有全部记忆信息，这样便能快速处理云平台系统的数据[2]。1.2安全配置高PLC安全性主要体现在硬件设施与软件设施配置性高，其中在硬件系统中，PLC运行控制电路与内部存储系统（CPU）采用电隔离运行模式，这样CPU在运行过程中不会受到外界电磁信号的干扰。原有结构电路中，由于运行控制电路与CPU在同一个传输信道内，高压线路产生的大功率电磁波便会在一定程度上干扰CPU的运行，造成存储数据信息出现偏差。在机械设计结构上，PLC能够自动调节运行温度，当设备处于大功率运行状态时，内部电路板温度便会上升。当温度超过一定范围时，便会造成终端运行系统处于瘫痪状态。而PLC内部采用温度控制系统，温度超过一定范围时，便会降低终端系统的运行功率，保证温度处于50℃左右。在软件安全配置结构上，利用数据定时监控程序，定时监测数据信息的动态变化。PLC在监控过程中定时了数据信息循环定时器，数据流经时刻为100ms，这样便通过数据时刻进行安全监测。当超过监测定时时间时，PLC则会停止工作。假设数据流经信息时间没有超过监测时刻，则运行系统开启重复起始状态。1.3操作灵活度大PLC能够实现对设备的灵活控制，例如配置、安装、编程等。其中在配置方面主要体现了PLC控制系统的通用性强，PLC系统采用集成电路板、二极管及数据块等都可在厂家订购，完成整个安装配置流程。在系统安装过程中，PLC采用一次性接线模式。原有在线路安装模块中，内外部接线模式中都有接线器，所以在线路安装方式上每个模块配置一个接线器。但现有安装操作流程中，采用共用接线器，这样便能简化操作流程。在编程方式上，采用C语言编程语言方式，该语言能够处理低级存储器，并且不需要外界语言的转换。其中利用C语言编程实现了终端系统远程控制功能，并且兼容性好，能够根据不同的终端端口配置对应数据链接[3]。2PLC技术在煤矿机电系统中的应用2.1PLC在提升机中的应用PLC主要控制运行提升机的运行速率，原有提升机运行负载较大，并且运行速率在2m/s～3m/s，功率处于20kW，这种运行方式使提升机耗能大，设备故障率高。但通过PLC控制技术在提升机的应用，在提升机提升推动系统中添加了重力传感器，传感器控制重力范围在2.3t～3.5t。提升质量小于1t机械设备，提升机处于最高运行速率，始终保持3m/s的提升速率。在重力范围允许的条件下，重力传感器便会根据设备运行功率进行速度控制，保障提升机运行环境。当提升机负载重力超过感应范围时，PLC便会启动推动系统，增大提升机传输运行功率，保证提升的煤矿机械设备处于安全稳定状态。PLC在提升机的另一方面的应用主要体现在设备与齿轮之间的磨合。根据提升机承载重力的不同，从而更换不同直径的齿轮。提升机备用齿轮尺寸包括：10cm、14cm、20cm、25cm及30cm，更换齿轮频率与提升机的提升重力有关，假设提升机提升2t重力煤矿机电设备，运行功率为16kW，则采用10cm的滑动齿轮。由于提升机电重力超过齿轮的运行速率范围，便会造成齿轮与链条之间的摩擦增大，长时间超重运行会损坏提升设备。所以采用PLC应用控制系统，能够保证设备安全稳定运行[4]。2.2PLC在井下风门中的应用PLC技术能掌控井下风门的开关，在原有煤矿开采环境中，井下风门的开关都是依靠人工操作，由于风门内外压强差极大，容易在开关操作流程上加大掌控难度。PLC采用红外线遥感控制技术，该技术能够对进出车辆定性检测，然后开启井下风门。设计原理为首先开启的是窗口，然后开启风门。主要是减少风门在开启时，由于内外太强差较大，造成风门两侧流通气体速率不协调而发生意外事故。PLC在检测车辆完毕后，便会发送井下风门开启信号，信号传达至终端处理器，使之完成启动信号处理。风门接收到开启指令后，井下风门便会开启一个窗口，电磁阀会向内部供应气体，供应气体的主要目的是保证内外不存有较大压强。当气体供应至一定范围后，便会推动机电系统内的活塞，活塞根据传感压力，从而推动井下风门。该运行控制原理依靠内外压强的不同，使其产生压强差，从而推动井下风门的电动开关。当压力逐渐减少时，不能承载推动活塞的助力，此时活塞便会向相反的方向移动，井下风门便会关闭[5]。2.3PLC在煤矿机电远程控制中的应用PLC在煤矿机电远程控制中的应用主要体现在控制设备运行功率及工作运行状态，由于煤矿采用的都为大功率运行设备，在运行时会产生电磁干扰，阻碍功率信号在通信线路中的传输，而PLC在技术应用上能够减少线路中的电磁干扰，主要是降低设备运行功率，以此降低磁感线圈电磁信号的辐射强度。设备在运行过程中由于受到外界信号的干扰，便会产生电磁波，电磁波呈正弦的波动形式，但是由于外界信号波形重叠，电磁波形便会形成加强区与衰减区，原有电磁信号波形最大相位为0.5，但经过外界信号的加强，使其波形信号相位变为1，对设备产生一定的干扰。而PLC能够过滤外界信号，减少外界信号的进入。例如：PLC在煤矿机电设备上增设滤波器，机电设备在运行过程中，滤波器便会过滤不同波长的电磁波，实现终端系统远程控制功能，保证机电设备正常工作。2.4PLC技术在空气压缩机群监控系统中的应用PLC技术在空气压缩机群监控系统中的应用主要体现了PLC网络安全系统的稳定性，PLC技术能够监测压缩机风扇的运转速率、额定功率、运行温度。一般煤矿内的压缩机风扇运转速率为4000r/min，额定功率3kW～4kW，运行控制温度在70℃～85℃。当设备处于长工作运行状态时，运行温度超过额定标准范围，此时监控系统便会发出报警预告，通知管理人员及时做好预备防护工作，防止设备出现损坏[6]。3结语PLC技术不但能够有效掌控煤矿机电设备的运行环境，而且还能提升设备工作效率。PLC在煤矿机电设备中的远程控制、设备监测、网络安全及系统调测方面都具有广泛应用，使其带动矿山行业的经济发展，PLC技术在矿山机电控制中具有十分重要的作用，可以有效保证矿山稳定开采。参考文献：[1]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,2009,43(85):17-18.[2]崔银平.试论矿山机电控制中PLC技术的有效应用[J].湖南农机,2012,39(37):23-24.[3]尹一帆.PLC技术在矿山机电控制中的应用研究[J].自动化控制,2011,14(18):36-37.[4]李冰.浅谈PLC技术在矿山机电控制中的应用[J].商业文化(下半月),2012,47(24):55-56.[5]曹昆.策论PLC技术在矿山机电控制中的应用价值[J].科技与企业,2013,73(15):43-44.[6]柏正果.PLC技术在矿山机电控制中的应用分析[J].科协论坛(下半月),2013,51(36):62-63.作者简介：张文平，1968年生，男，山西忻州人，2014年毕业于大同煤炭职业技术学院矿山机电专业，助理工程师。收稿日期：2015-09-21（责任编辑：季鑫）