張文和

（紫金礦業(yè)集團股份有限公司，福建龍巖，364200）

1 PLC 技術(shù)概述

PLC 技術(shù)是由多個控制序列互連的控制網(wǎng)絡(luò)，其主要是利用嵌入式計算機與設(shè)備的繼電器觸點連接[1-3]。這種新的控制方法的出現(xiàn)可在一定程度上有助于電氣自動化的靈活控制，且此方法的可靠性較高，最重要的是，可以實現(xiàn)精確的電氣自動化控制。PLC 技術(shù)不僅可以按照既有程序進行控制，而且可以根據(jù)需要對其進行編程，拓展其功能，實現(xiàn)多功能控制。PLC 的主要結(jié)構(gòu)包括了微處理器、電路模塊、存儲器等，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)傳輸以及執(zhí)行控制等多個功能[4]。在PLC 技術(shù)中，不同的模塊其主要的功能不一樣，比如微處理器，主要是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的收集與處理，是PLC 技術(shù)的主要核心部分，而電路模塊主要負責信息傳輸，是PLC 技術(shù)的連接基礎(chǔ)，存儲器主要負責程序執(zhí)行和存儲，是PLC 的操作部分。由于PLC 的智能性、高效性和穩(wěn)定性，使得其在控制領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。圖1 為PLC 的結(jié)構(gòu)圖。

圖1 PLC 的結(jié)構(gòu)圖

2 PLC 技術(shù)在礦山機電節(jié)能控制中的應(yīng)用優(yōu)勢

通過PLC 技術(shù)控制的機電設(shè)備在工作過程中，操作員不需要對計算機有足夠的了解，只需要對計算機編程有一點了解。開發(fā)過程不會花費很長時間，設(shè)計和調(diào)試過程中的技術(shù)要求也不是很高，這使工作變得更容易，從而顯著提高了整體質(zhì)量和效率[5]。另外，硬件配套設(shè)施可以適應(yīng)不同的情況，系統(tǒng)配置的各種組合形成具有不同功能的控制系統(tǒng)，且維修非常方便，可以在運行過程中執(zhí)行自我診斷，以便及時消除故障。另外，系統(tǒng)本身的故障率不是很高，因此系統(tǒng)在運行中具有巨大的優(yōu)勢。主要有以下優(yōu)勢：

（1）編程簡單、可用性強：PLC 技術(shù)中使用的編程方法是梯形圖。該編程方法使用編程語言來實現(xiàn)各種控制功能，而且梯形圖中的線路也相對清晰。技術(shù)人員和PLC 用戶都可以自己閱讀用戶手冊或簡短的教程可以快速掌握梯形圖編程控制程序，這種簡單易用的編程方法可以滿足不同用戶的需求。

（2）可靠性高，抗干擾能力強：基于PLC 技術(shù)的當前應(yīng)用和生產(chǎn)，大規(guī)模集成電路技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用并且具有相當高的可靠性。PLC 可以實現(xiàn)在線編程，使生產(chǎn)過程發(fā)生了很大的變化，因此被廣泛應(yīng)用于小批量生產(chǎn)和控制各種工業(yè)生產(chǎn)。作為微處理器控制設(shè)備，PLC 在內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計和制造中使用了大量的抗干擾組件，例如軟繼電器，警戒時鐘等軟件和屏蔽、濾波器、隔離等硬件。當工業(yè)設(shè)備發(fā)生故障時，警戒時鐘會及時響應(yīng)異常信息，使員工能夠及時保護和維修故障設(shè)備。

（3）功能完善，適用范圍廣：在PLC 內(nèi)部安裝了各種硬件，以實現(xiàn)邏輯運算、數(shù)據(jù)處理、驅(qū)動程序通信、人機對話、自動記錄和檢測等功能。它把各種簡單和復(fù)雜的功能集成在一起，可以控制生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)過程和生產(chǎn)線以及各種系統(tǒng)。

（4）減少設(shè)計和施工工作量：從PLC 控制器的角度來看，應(yīng)用存儲邏輯將先前的連接邏輯覆蓋。顯著減少了外部設(shè)備的布線，縮短了系統(tǒng)構(gòu)建周期，降低了設(shè)計復(fù)雜性，并簡化了硬件和軟件維護。通過以上改進不僅可以減少硬件安裝工作量，而且可以減少后續(xù)使用期間的檢測。這項工作大大減輕了工作量。

3 PLC 在技術(shù)在機電節(jié)能控制的應(yīng)用基礎(chǔ)

PLC 是一套非常復(fù)雜的系統(tǒng)，其包含了多個學(xué)科領(lǐng)域的知識與應(yīng)用。主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：

（1）PLC 技術(shù)在機電節(jié)能控制的應(yīng)用是基于計算機基礎(chǔ)之上的，因此必須通過本地通信網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)器相互連接，以便為員工提供隨時隨地管理計算機的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。如今，基于客戶端/服務(wù)器和基于瀏覽器/服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)通信模型已廣泛應(yīng)用于所有制造業(yè)，通信模型的特定選擇基于工業(yè)生產(chǎn)中對PLC 技術(shù)在機電節(jié)能控制的需求[6-7]。

（2）在執(zhí)行PLC 技術(shù)在機電節(jié)能控制應(yīng)用程序時對硬件要求的分析：通常有兩個方面的要求，一種是自動控件的安裝和使用，這是對物理數(shù)據(jù)監(jiān)視的最簡單的操作，以使電機保持最佳工作狀態(tài)；另一方面，某些設(shè)備被用作實現(xiàn)電氣自動化應(yīng)用的媒介，如電機通常用于自動控制與電機有關(guān)的所有生產(chǎn)機械和設(shè)備。

（3）PLC 技術(shù)在機電節(jié)能控制中軟件需求的分析和應(yīng)用：要實現(xiàn)自動控制，最重要的是內(nèi)部PLC 技術(shù)在機電節(jié)能控制可以與外部設(shè)備很好地連接。當前，自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用通常包括初始化系統(tǒng)的運行狀態(tài)，創(chuàng)建集中的運行程序庫，使用密碼控制過程，檢測和監(jiān)視設(shè)備狀態(tài)，在設(shè)備出現(xiàn)故障時管理操作以及PLC 主機電機操作系統(tǒng)已連接到控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)確保在獨立執(zhí)行操作的基礎(chǔ)上相互協(xié)調(diào)發(fā)展，并共同促進自動化控制系統(tǒng)的使用和實施。

（4）PLC 技術(shù)在機電節(jié)能控制中變頻調(diào)速系統(tǒng)也很重要。技術(shù)在機電節(jié)能控制的最大目標是在制造過程中隨時隨地根據(jù)電流和電壓的變化來改變機器本身的功能，并改變電壓，這會在整個制造和工業(yè)系統(tǒng)中造成混亂。變頻器速度控制通過全局和局部變量實現(xiàn)與PLC 電機控制的通信。

4 PLC 技術(shù)在礦山機電設(shè)備中的實際應(yīng)用分析

4.1 井下輸送帶的應(yīng)用

帶式輸送機是提供礦山地下運輸所需動力的主要設(shè)備。然而，通過分離驅(qū)動裝置和輸送裝置，被輸送的材料被長距離地輸送，可以有效避免許多問題，例如皮帶打滑。通過將PLC 技術(shù)應(yīng)用于地下輸送設(shè)備，可以實現(xiàn)皮帶的平穩(wěn)啟動，從而確保設(shè)備的安全啟動和工作過程的整體穩(wěn)定運行[8]。另外，PLC 技術(shù)的策略可以將利用率提高到能源利用率的90%。圖2為PLC 技術(shù)在井下輸送帶的應(yīng)用。

圖2 PLC 技術(shù)在井下輸送帶的應(yīng)用

4.2 在流體負荷設(shè)備中的應(yīng)用

PLC 技術(shù)在流體負荷設(shè)備中的應(yīng)用主要有兩個方面，第一是風機中變頻速度的調(diào)節(jié)和泵中變頻速度的調(diào)節(jié)，改進后的風機更適合礦山的特殊條件，礦山開采作業(yè)有效降低了能耗。將PLC 技術(shù)應(yīng)用于泵設(shè)備，不僅可以有效提高給水和礦山流體泵的設(shè)計靈活性，而且可以大大提高產(chǎn)品質(zhì)量。同時，可以通過使用PLC 技術(shù)來實現(xiàn)靈活的控制，例如平穩(wěn)啟動和停止泵，避免了由于頻繁啟動和停止泵而造成的功率損失，并且在一定程度上有效地減少了設(shè)備損耗，從而確保了礦山企業(yè)生產(chǎn)活動的安全性和效率。

4.3 PLC 技術(shù)在空壓機中的應(yīng)用

在空氣壓縮機中使用PLC 技術(shù)可以科學(xué)地控制[9-10]，并避免頻繁更換空氣壓縮機。在使用PLC 技術(shù)的過程中，空壓機設(shè)備的操作相對簡單，精度較高，維護復(fù)雜度較低。在實際操作中，無需手動更換空氣壓縮機。使用頻率可以根據(jù)礦山的不同需求進行預(yù)先設(shè)計。PLC 技術(shù)的使用優(yōu)化和改進了以前控制空氣壓縮機裝卸的方法，并通過調(diào)節(jié)功率消耗來調(diào)節(jié)速度，以確保空氣壓縮機效率更高。

5 將PLC 技術(shù)應(yīng)用于礦山機電控制時需要注意的問題

PLC 技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境應(yīng)保持合適的溫度以確?？刂菩?，通常在0-55℃之間為宜。如果系統(tǒng)環(huán)境溫度過高，則系統(tǒng)故障的可能性會增加，從而影響系統(tǒng)的使用壽命，并且溫度過高會輕易損壞電路。如果溫度太低，模擬電路將運行緩慢，降低安全性，并且在低于0℃的環(huán)境中，整個控制系統(tǒng)很容易崩潰。因此，在PLC 控制系統(tǒng)的應(yīng)用中，應(yīng)將其放置在更合適的溫度下以達到理想的控制效果。在實際操作過程中，如果溫度超過50℃，則必須采取某些通風和冷卻措施[11]。