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基于PLC技术的矿山开采电气自动化控制技术研究牛玉玲

发表时间：2020/5/15 来源：《基层建设》2020年第3期作者：牛玉玲尹波

[导读] 摘要：随着科学技术的发展，我国的PLC技术有了很大进展，并在矿山开采中得到了广泛的应用。现阶段，人们对于矿产资源的需求不断提高，使得传统的电气设备控制方法很难满足当下需求。

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        摘要：随着科学技术的发展，我国的PLC技术有了很大进展，并在矿山开采中得到了广泛的应用。现阶段，人们对于矿产资源的需求不断提高，使得传统的电气设备控制方法很难满足当下需求。针对这一问题，结合PLC技术，对矿山开采电气自动化控制技术进行研究，通过电气设备控制参数获取、PLC控制当量计算，实现对电气设备的自动化运行控制及远程控制。通过对比实验验证该方法能够有效提高电气设备的运行效率，更适用于实际的矿山开采工作。
        关键词：PLC技术；矿山开采；电气自动化；控制技术
        引言
        随着计算机信息技术以及机械自动化技术领域近年来得到迅猛发展，我国煤矿生产矿山开采技术在自动化信息技术的不断发展下得到快速提升，通过将PLC技术引入到煤矿生产矿山开采环节，使矿山开采机电设备自动化控制水平得到大幅提升，不仅明显提高煤矿开采作业效率，而且取代传统人工煤矿开采作业方式，有效提高矿山生产整体运行的安全性和稳定性，同时保证了煤矿生产质量。
        1.PLC技术原理分析
        PLC技术在本质上是一种带有编程功能的逻辑控制存储器，该技术可以根据用户输入的指令通过对数据进行逻辑运算和机械定时，实现对各种型号机电设备的实时控制。PLC通常由存储器、CPU、I/O、编程器、控制电源这几部分组成。其中，中央处理器CPU是PLC最核心的部件，PLC控制技术功能主要由CPU集成电路板来完成实现，对PLC控制运行起到关键作用。CPU主要由储存器、运算器两部分构成，CPU通过解读用户输入的命令，逐条执行各个不同的指令，并生成各种控制信号，以便快速完成用户发出的各种指令，在执行用户指令过程中，CPU同时会自动读取、分析、处理传入机电设备的各种数据，并对数据进行运算、存储。另外，CPU还具有控制输出状态的功能，实现对机电设备的有效控制。
        2.PLC控制技术的优势
        许多采矿企业的工程实践表明，PLC技术比传统的机电控制技术具有无与伦比的优势。主要包括以下几个方面：①PLC技术的可扩展性非常好，能够按照实际生产需求进行扩展。此外，PLC控制系统还能够按照工艺流程的变化来对设备的启动顺序进行呢优化和调整，并在线进行编辑。②PLC技术的抗干扰能力非常强，能够满足不同工况下的系统控制要求。③PLC技术应用广泛，可大量被使用在电气，航天，医疗，国防等项目中，对环境适应性强。④PLC技术的逻辑控制能力，数据处理能力和模块控制能力能够满足矿山电气自动化控制的各种要求。PLC系统已大量应用在矿山企业的施工阶段中，这不仅为企业创造了非常大的经济利润，而且实现了企业施工的自动化，最大程度地保证了工人的人身和财产安全。
        3.基于PLC技术的矿山开采电气自动化控制技术研究
        3.1电气设备控制参数获取
        电气设备的控制参数获取首先要通过电气设备的实时运行，获取到过程中产生的所有参数信息，从而实现对运行过程的控制监督，实现电气设备自动化。为了保证控制技术的精准控制，在进行控制参数的获取时可通过工业控制设备实现数据采集。工业控制设备具有可靠性高、可扩展能力强等优势。电气设备控制参数主要包括设备的正转运行参数、反转运行参数、故障参数、反馈参数、运行过程中的温度变化情况、运行速率等。
        3.2井下排水系统的改造
        为实现矿山井下水泵无人值守自动排水，减少人工作业环节，对矿井下抽排水系统进行自动化控制改造，以此保证矿井下煤矿生产的安全稳定运行。井下煤矿生产作业排水系统改造主要涉及高压水泵，包括控制闸阀、设备控制柜、排水管安装调试等。

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技术人员通过安装PLC控制柜完成机电线路铺设工作，同时安装调试矿井下真空引水装置、控制闸阀以及水泵排水管等。将PLC自动控制技术应用在井下排水机电设备中，在很大程度上控制井下作业生产成本，不仅提高矿井作业综合排水能力，而且煤矿生产灾害防控水平得到大幅提升，为井下煤矿安全稳定生产作业提供可靠的技术环境，PLC自动化控制技术在井下排水系统改造中具有明显的作用优势。
        3.3实现运行控制及远程控制
        基于PLC技术的矿山开采电气自动化控制技术运行控制实现主要分为三种。运行控制也可以称为就地控制，将控制中心作为主要的操作场地，将获取到的各类电气设备控制参数输入到工业控制设备当中，由相应的监督、控制软件通过不同的传感器、开关信号等进行实时的信息交流，并根据PLC控制算法计算出相应的数值与定量进行比较，判断电气设备的运行情况，是否出现故障情况，是否需要对故障进行处理并发出警报。其次，将实时的环境参数、电气设备参数及运行情况进行处理，并将其传输到控制中心，再通过网络转化成信号的形式呈现到控制人员的计算机当中，各相关管理人员在对矿山开采的当前情况有了足够的了解后，再根据故障的具体原因找出故障位置，并及时作出处理了，减少由于电气设备故障造成的事故发生，减少经济损失，进一步提高工作效率。最后，控制中心的计算机也可作为监控机，将矿山开采现场的参数信息经过处理后传输到其他具有监视权利的计算机上，实现多方位、多角度的控制管理。远程控制是基于稳定、可靠的运行控制提出的，在运行控制的基础上，增加相应的远程控制设备，从而实现矿山开采电气设备的远程控制。主要增设的设备包括通讯设备、远程操作执行装置等，同时沿用运行控制中控制中心的计算机及相应控制设备。考虑到矿山开采现场可能存在强电磁场区域，因此，通讯设备的选择必须具有较强的抗强电场及强磁场的能力。远程操作执行装置选用可以通过监控机发布的相应操作指令完成相应的远程控制操作的设备，并保证每台设备的精确调试。
        3.4 PLC控制系统在带式输送机中的应用
        矿山的生产和运输离不开皮带输送机。旧系统中的逆变器可以进行智能变频，从而在一定程度上提高皮带输送机的运行效率。然而，当带式输送机输送煤石时，设备以全速运行，这仍然造成大量的电力资源浪费。带式输送机中应用的PLC控制系统，可以实现带式输送机的有效控制，减少功率浪费，并可以对变频器进行功率变频，从而最大限度地降低了能耗。功率变频的实现与系统设计，远程通讯，变频器的调整以及磁带机的动态调速密切相关。
        3.5在机电节能控制监控中的具体应用
        PLC技术中的传感器设备不但能完成相关控制工作，还可以实现对机电设备控制状态的有效监控。该应用主要是通过做好传感器信号的动态收集与处理，然后再利用CPU对信号进行分析，最后由专门的显示仪器呈现分析结果，供工作人员掌握PLC控制系统的工作状态，以便及时发现设备控制中存在的问题并解决。可以说，PLC技术不但对矿山机电节能控制进行了改进，也更好地保证了矿山生产作业的安全性与稳定性，延长了各种设备的使用寿命。
        结语
        综上所述，本文基于PLC技术对矿山开采的电气设备的控制技术进行研究，对自动化控制方面进行了优化升级，基本实现了矿山开采的电气设备自动化控制和无人操作，实现了矿山企业机械化生产。在减少人力资源的浪费和降低经济成本的同时，提高矿山开采效率，实现矿山开采的可持续发展。
        参考文献
        [1]王得宏.探究PLC技术在矿山机电自动化控制中的应用研究[J].世界有色金属，2018（9）：241-242.
        [2]李瑞平，陈桂萍，齐广超.PLC技术在矿山机电控制中的应用[J].山东工业技术，2018（4）：166-167.
        [3]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（2）：289-290.