试论PLC技术对矿山机电设备的影响

内容摘要 PLC作为一种重要的控制设备，在自动化控制领域已经发挥出了自身的重要作用。随着煤矿现代化发展，矿山对矿山设备的要求越来越高。从近几年的发展情况来看，越来越多设备都采用了PLC技术，并取得了很好的经济效益。本文从PLC的定义、构成着手分析，探讨了PLC技术如何提升矿山设备的控制水平。

关键词 PLC技术 矿山机电设备

中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914x（2013）38-01-01

一、PLC简介

（一）PLC的定义

PLC的定义有很多种，国际电工委员会（IEC）为PLC下的定义为：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，是专门为在工业环境下应用而设计的。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。可编程序控制器及其有关设备，都按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC具有通用性强、适应面广、使用方便、可靠性高等特点。

（二）PLC的构成

从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC主要包括CPU板、I/O板、内存块、显示面板、电源模块、机架，这些模块是按照一定规则组合配置。

（三）PLC故障处理

如果PLC停止在某些输出被激励的地方，一般是处于中间状态，就应该去查找引起下一步操作发生的信号，其中包含输入、定时器、线川、鼓轮控制器等。编程器会显示那个信号的ON/OFF状态。如果输入信号，将编程器显示的状态与输入模块的LED指示作比较，结果不一致，则更换输入模块。入发现在扩展框架上有多个模块要更换，那么，在您更换模块之前，应先检查I/O扩展电缆和它的连接情况。如果输入状态及输入模块的LED指示是一致的，那么就可以对比下发光二极管与输入装置的状态。对比后，如果发现这二者之间存在明显的不同，那么还可以测量一下输入模块，检查发现问题后，需更换I/O装置及输入模块。

如信号是线川，没有输出或输出与线川的状态不同，就得用编程器检查输出的驱动逻辑，并检查程序清单。注意在检查时要从左进行，先找出第一个不接通的触点，如没有通的那个是输入，就按第二和第三步检查该输入点，如是线川，就按第四步和第五步检查。如果将信号作为定时器，并且始终是停在小于999.9的非零值上，那么就要更换CPU模块。

二、PLC技术提升了矿山设备的控制水平

（一）数控提升机可以编程控制器的可靠性研究

一般来说，可编程控制器系统故障主要有：外部设备故障、系统故障、硬件故障和软件故障。

1、安装及布线方面，要确保可编程控制器远离大功率的可控硅装置、高频电焊机和大型的动力设备等干扰源；在电缆沟内把动力线与控制线分别敷设在电缆沟的两侧，测温电缆时要采用屏蔽线，而且要求接地良好。

2、可编程控制器与其它设备分别使用自己的接地装置，也可采用公用接地线，不可采用串联接地的方式，如果使用采取这种方式，那么将会在设备间产生电位差。

3、当输入端或输出端均接有感性负载元件时，可以在两端并联续流二极管或阻容电路，在一定程度上可抑制电路断开时所产生的电弧对可编程控制器的影响；当井筒接近开关、光电开关等两线式传感器的漏电流比较大时，可能出现故障的输入信号，可在输入端并联旁路电阻，以减少输入电阻。

4、供电部分应考虑几个因素：输入交流电断电时，不可破坏控制器的程序和数据；输入电源的电压在一定允许范围之内变化；在控制系统不允许断电的场合，要考虑供电电源的冗余；要考虑到电源系统的抗干扰措施。

（二）KZP型盘式可控制动装置在下运胶带机的应用

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。

在机械设备正常工作时，油压能达到最大值，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。需要制动机械设备时，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。在环境温度为40℃时，盘式可控制动装置每小时制动可达到10次，最高温度小于150℃。

KZP系列盘式可控制动装置的主要特点体现在“可控”上。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电动机转速及胶带速度。重载时下运胶带有时会出现“飞车”的现象，这个时候就要由可编程控制器监测速度传感器的数据来决定。当所得到的速度大于正常运行设定值时，由可编程控制器减小制动闸电液比例阀的供电电流，从而减小制动系统的油压，制动系统施闸使得制动闸瓦贴近制动闸盘为胶带减速。当胶带速度降至正常值以下时，可编程控制器再按照预先编制的程序增大制动闸电液比例阀的电流，同时也实现了制动闸的动态可控运行，继而保障了胶带输送机的正常运转。

（三）采用可编程控制器改造矿山老旧提升机

1、整体搬移原有操作台，为新操作台的安装创造有利条件，在提升机改造期间临时在搬移到一边的原操作台操作，但仍以老系统运行。

2、在安装中严格质量控制，指定将来参与维护的技术熟练人员进行安装，通过全程参与可以为调试完成后转入正常运行和维护创造条件。

3、在电枢回路上应该安装一个新旧系统转换刀闸，更方便于新老系统的转换。取多路航空插头进行新老系统切换，达到提升机制动系统油泵控制的目的。在新系统调试期间，老系统与之并存，互为备用。

4、利用全矿井机电设备停产两天的检修时间直接一次性进行全系统空载试运行，在经过了数次提速后便可以达到设计运行速度。系统运行平稳和准确后再进行装煤重载运行试验，最后实现全载全自动方式的提升。

（四）提高PLC控制系统可靠性的对策

1、设计完善的故障报警系统

在自动控制系统中，我们要设计出三级故障报警系统。一级设置在控制现场的各种控制面板上，用指示灯指示设备的正常运行和故障情况；二级故障则显示在中心的控制大屏幕监视器上，设备出现故障时有文字显示故障类型，工艺流程图上对应设备闪烁；三级故障显示在中心控制室信号箱内，出现故障时信号箱声光报警，提示应及时处理。

2、在一定程度上提高了输入信号的可靠性

第一、硬件。为了防止因各种原因引起的传送线路短路、断路或接触不良，可以选用可靠性较高的变送器和开关。

第二、软件。在程序设计中增加输入信号的可靠性；现场输入触点还应加一个定时器，时间结合着触点抖动情况和系统要求及相应速度确定；程序设计时可利用信号间关系判断信号可靠程度。

3、安装、布线采取抗干扰

一般来说，LC的电源、I/O电源一般所采用的是不带屏蔽层的隔离变压器供电，在较强干扰源环境中，使用时接地截面积不小于2，接地电阻不大于100kΩ；可编程控制器电源线、输入信号线、I/O电源线、交流线应该尽量分开布线。

三、参考文献

1、王荣华、张燕斌《PLC技术在矿山机电控制中的应用研究》[J]，《现代商贸工业》2011年06期。

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年04期。