PLC技術(shù)論文機(jī)電控制論文

1、PLC技術(shù)論文機(jī)電控制論文PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中應(yīng)用研究摘要：PLC （可編程序控制器）是一種重要的自動(dòng)化控制設(shè)備，其采 用模塊化組合結(jié)構(gòu)、使系統(tǒng)組合十分靈便，并且具有抗干擾能力強(qiáng)、 可靠性高，編程語言簡(jiǎn)易、普及、方便，可以在線進(jìn)行修改、柔性好 等特點(diǎn)。近年來，隨著煤礦現(xiàn)代化的發(fā)展，礦山機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化程 度要求越來越高，PLC越來越多的代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制，并取得 了很好的經(jīng)濟(jì)效益。簡(jiǎn)要介紹了 PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：礦山設(shè)備改造；機(jī)電控制；PLC1 PLC的組成PLC基本組成包括中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口（包 括輸入接口、輸出接口、外部設(shè)備接口、擴(kuò)展

2、接口等）、外部設(shè)備編程器及電源模塊組成。PLC內(nèi)部各組成單元之間通過電源總線、控 制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接，外部則根據(jù)實(shí)際控制對(duì)象配置相 應(yīng)設(shè)備與控制裝置構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)。從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定 式和組合式（模塊式）兩種。固定式 PLC包括CPU板、I/O板、顯 示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模 塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架， 這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。2 PLC的優(yōu)越性PLC （可編程控制器）是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在 工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存 貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順

3、序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令， 并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC因其采用模塊化組合結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合十分靈便，并且具 有抗干擾能力強(qiáng)、可靠性強(qiáng)，編程語言簡(jiǎn)易、普及和編程方便，可以 在線進(jìn)行修改、柔性好等特點(diǎn)，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)已被廣泛地應(yīng)用于各行各 業(yè)的開關(guān)邏輯控制、機(jī)械設(shè)備的數(shù)字控制、機(jī)器人和自動(dòng)裝置的控制、 閉環(huán)過程控制以及多級(jí)自動(dòng)控制系統(tǒng)。 近幾年來，隨著煤礦現(xiàn)代化的 發(fā)展，礦山機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化程度要求越來越高，PLC越來越多的代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制，并取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。3 PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用例舉3.1采用PLC改造礦山老舊提升機(jī)在保

4、留提升機(jī)機(jī)械部分和直流主電機(jī)的基礎(chǔ)上， 米用大功率晶閘 管變流器和可編程控制器來改造老舊提升機(jī)的原繼電器控制， 是目前 對(duì)礦山機(jī)械改造的一條可行之路。實(shí)施步驟如下：(1) 整體搬移原有操作臺(tái)，為新操作臺(tái)安裝創(chuàng)造條件，提升機(jī)改 造期間臨時(shí)在搬移到一邊的原操作臺(tái)操作，仍以老系統(tǒng)運(yùn)行。(2) 在電樞回路上安裝新舊系統(tǒng)轉(zhuǎn)換刀閘，以便新老系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。 提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)潤(rùn)滑油泵控制采取多路航空插頭進(jìn)行新老系統(tǒng)切換， 老系統(tǒng)可在新系統(tǒng)調(diào)試期間與之并存， 互為備用。以后有必要的話可 永久保留。(3) 在安裝中嚴(yán)格控制質(zhì)量，指定將來參與維護(hù)的技術(shù)熟練人員 進(jìn)行安裝，通過全程參與為調(diào)試完成后轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行和維護(hù)創(chuàng)造條

5、件。(4) 為縮短新系統(tǒng)調(diào)試時(shí)間，對(duì)井筒位置開關(guān)、行程、各個(gè)機(jī)械 潤(rùn)滑制動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)等進(jìn)行電控監(jiān)測(cè)，在傳感器安裝完后進(jìn)行在線送 電測(cè)試，校準(zhǔn)每個(gè)測(cè)量參數(shù)，保證與提升系統(tǒng)實(shí)際相對(duì)應(yīng)。老系統(tǒng)提 升時(shí)逐步在計(jì)算機(jī)中檢驗(yàn)每一部分持續(xù)的運(yùn)行過程，保證提升系統(tǒng)能 一次性無誤地實(shí)現(xiàn)切換。(5) 完成裝卸載系統(tǒng)在線調(diào)試后利用老系統(tǒng)提升，但提升機(jī)裝卸載站由新系統(tǒng)中可編程控制器系統(tǒng)控制。 采用新老系統(tǒng)混合控制的方 式，使裝卸載及提升信號(hào)系統(tǒng)控制能夠一次性投入成功，減少了新系統(tǒng)全面調(diào)試工作量。(6) 在傳動(dòng)回路中，電流閉環(huán)和速度、位置閉環(huán)是最關(guān)鍵的部分，其正確與否直接關(guān)系和影響到閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。利用每天兩個(gè)小時(shí)的

6、日檢修時(shí)間對(duì)這些環(huán)節(jié)進(jìn)行編碼器輸出試驗(yàn)和電樞回路電流環(huán)控 制的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，確定系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)各參數(shù)，為全系統(tǒng)空載和重載測(cè) 試運(yùn)行創(chuàng)造條件。(7) 利用全礦井機(jī)電設(shè)備停產(chǎn)兩天的檢修時(shí)間直接一次性進(jìn)行全 系統(tǒng)空載試運(yùn)行，經(jīng)過數(shù)次提速后達(dá)到設(shè)計(jì)運(yùn)行速度。 系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn) 和準(zhǔn)確后再進(jìn)行裝煤重載運(yùn)行試驗(yàn)，最后實(shí)現(xiàn)全載全自動(dòng)方式的提升。3.2 KZP型盤式可控制動(dòng)裝置在下運(yùn)膠帶機(jī)中的應(yīng)用KZP系列盤式可控制動(dòng)裝置是機(jī)電液一體化設(shè)備，由制動(dòng)裝置、 液壓站以及配套電控系統(tǒng)組成。盤式可控制動(dòng)裝置的制動(dòng)力矩是由閘 瓦與制動(dòng)盤摩擦而產(chǎn)生的，調(diào)節(jié)閘瓦對(duì)制動(dòng)盤的正壓力即可改變制動(dòng) 力，而制動(dòng)器的正壓力又與液壓系統(tǒng)的控制油

7、壓成比例。機(jī)械設(shè)備正 常工作時(shí)油壓達(dá)到最大值，此時(shí)正壓力為 0,閘瓦與制動(dòng)盤之間留有 1 1.5mm間隙，即制動(dòng)閘處于松閘狀態(tài)。機(jī)械設(shè)備需要制動(dòng)時(shí)，電 液控制系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)工況發(fā)出控制的指令， 使制動(dòng)裝置按照預(yù)定的程 序自動(dòng)減小油壓以達(dá)到制動(dòng)的要求。盤式可控制動(dòng)裝置在環(huán)境溫度為 40 C時(shí)每小時(shí)制動(dòng)10次，盤面的最高溫度遠(yuǎn)小于150 C,而且無火花 產(chǎn)生。與電控裝置相互配合，可以使大型機(jī)械設(shè)備的停車減速度保持 在0.050.3m/s ,在系統(tǒng)突然斷電時(shí)仍能確保大型機(jī)械設(shè)備 （尤其是 帶式輸送機(jī)）平穩(wěn)地減速停車。其液壓控制系統(tǒng)采用雙回路結(jié)構(gòu)，兩 個(gè)回路完全對(duì)稱，可以互為備用。一般依靠蓄能器工作的制

8、動(dòng)閘就可 以實(shí)現(xiàn)對(duì)下運(yùn)帶式膠帶輸送機(jī)的軟制動(dòng)。KZP系列盤式可控制動(dòng)裝置的主要特點(diǎn)體現(xiàn)在 可控”上。通過主 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的輸出軸以及膠帶輸送機(jī)上的速度傳感器來讀取電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速及膠帶速度。重載時(shí)下運(yùn)膠帶有時(shí)會(huì)出現(xiàn)飛車”的現(xiàn)象，這個(gè)時(shí)候就要由可編程控制器監(jiān)測(cè)速度傳感器的數(shù)據(jù)。當(dāng)?shù)玫降乃俣却笥谡?常運(yùn)行設(shè)定值時(shí)，由可編程控制器減小制動(dòng)閘電液比例閥的供電電流，從而減小制動(dòng)系統(tǒng)的油壓，制動(dòng)系統(tǒng)施閘使得制動(dòng)閘瓦貼近制動(dòng) 閘盤為膠帶減速。當(dāng)膠帶速度降至正常值以下時(shí)，可編程控制器再按 照預(yù)先編制的程序增大制動(dòng)閘電液比例閥的電流，使得閘瓦打開，實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)閘的動(dòng)態(tài)可控運(yùn)行，保障了膠帶輸送機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。3.3井下風(fēng)門

9、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟閉現(xiàn)在井下使用的風(fēng)門大多是由人工操作的。由于負(fù)壓大，開門的操作力相當(dāng)大，不僅開啟、關(guān)閉十分不便，而且極其容易損壞風(fēng)門。 通過井下風(fēng)門的特殊結(jié)構(gòu)，由遠(yuǎn)紅外傳感器對(duì)來往的車輛進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢 測(cè)，同時(shí)利用可編程控制器實(shí)現(xiàn)井下風(fēng)門的自動(dòng)開啟和關(guān)閉，保障了車輛和行人的安全，同時(shí)節(jié)省人力。這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵在于先開窗口然 后開門。風(fēng)門兩側(cè)的空氣有著一定的壓差，由于風(fēng)門的面積很大，一 般風(fēng)門的開啟壓力為3050kg。但是當(dāng)風(fēng)門已經(jīng)有了比較小的開啟 時(shí)，這個(gè)壓力就會(huì)銳減到5kg以下。為了減小開啟的壓力，在風(fēng)門上 設(shè)置一個(gè)窗口，因?yàn)榇翱诘拿娣e比較小，其開啟壓力只有10kg左右, 窗口打開以后，風(fēng)門內(nèi)外兩側(cè)的壓

10、差立刻大為減小， 有效地減小了開 啟機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度和汽缸的操作力。此項(xiàng)技術(shù)工作原理如下：當(dāng)風(fēng)門需要開啟時(shí)，控制信號(hào)傳送給了 二位五通雙控電磁閥，電磁閥打到供氣位置，汽缸的活塞帶動(dòng)行走部 分向外運(yùn)動(dòng)，隨即打開設(shè)在風(fēng)門上的小窗。當(dāng)小窗開啟到與風(fēng)門夾角 成30 °寸，小窗就會(huì)被固定銷擋住，無法繼續(xù)打開，而行走支點(diǎn)繼續(xù) 向前移動(dòng)，從而帶動(dòng)風(fēng)門開啟。由于風(fēng)門上的小窗已經(jīng)打開，風(fēng)門內(nèi) 外的壓差基本消失，所以風(fēng)門很容易就可以開啟。當(dāng)風(fēng)門開啟角達(dá)到 90 °寸自動(dòng)停止動(dòng)作，車輛和行人可以通行。當(dāng)風(fēng)門需要關(guān)閉時(shí)，控 制信號(hào)傳輸?shù)蕉晃逋p控電磁閥使其換向， 控制壓氣進(jìn)入汽缸的另 一端，汽缸的活塞

11、帶動(dòng)行走部分向回移動(dòng)，先是小窗被關(guān)嚴(yán)，然后帶 動(dòng)風(fēng)門轉(zhuǎn)動(dòng)，直到風(fēng)門完全被關(guān)嚴(yán)為止。3.4空氣壓縮機(jī)群組的微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)以可編程控制器為核心的空氣壓縮機(jī)群組微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，徹底解決了以單片機(jī)或者工業(yè)控制機(jī)為核心的空氣壓縮機(jī)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù) 據(jù)測(cè)試不準(zhǔn)以及整機(jī)抗干擾能力差的問題， 完善了空氣壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn) 過程中的安全保護(hù)?？諝鈮嚎s機(jī)是煤礦生產(chǎn)的重要?jiǎng)恿υO(shè)備之一。國(guó)內(nèi)目前運(yùn)行的空氣壓縮機(jī)大都是采用一般的繼電器控制，其監(jiān)控與保護(hù)的技術(shù)水平低 下，不能夠達(dá)到煤礦安全規(guī)程對(duì)空氣壓縮機(jī)運(yùn)行的規(guī)定要求，因 而故障率高、維護(hù)量大。雖然有些礦井采用了空氣壓縮機(jī)自動(dòng)控制以 及微機(jī)控制技術(shù)，但由于所選機(jī)型或采取的技術(shù)措施不

12、能適應(yīng)煤礦空 氣壓縮機(jī)房的特殊生產(chǎn)環(huán)境，安裝不久就不能正常使用。新研制的空 氣壓縮機(jī)群組微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由溫度變送器、壓力變送器、斷水裝置實(shí) 時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，送到可編程控制器各相關(guān)模塊，由CPU進(jìn)行處理， 經(jīng)傳感器專用數(shù)顯儀表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、 顯示設(shè)備的工作狀態(tài)與參數(shù)值，具 有溫度監(jiān)測(cè)與保護(hù)、壓力監(jiān)測(cè)與保護(hù)、斷水指示與保護(hù)、電參數(shù)監(jiān)測(cè) 與保護(hù)、空氣壓縮機(jī)群組集中控制等功能3.5 PLC在選煤廠集控系統(tǒng)中的應(yīng)用兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司鮑店煤礦選煤廠的控制系統(tǒng)采用底層可編 程控制器系統(tǒng)與上位機(jī)監(jiān)控相結(jié)合的模式，以數(shù)據(jù)量邏輯控制為主， 配以少量工藝過程參數(shù)的模擬量檢測(cè)監(jiān)視，用于實(shí)現(xiàn)工藝流程系統(tǒng)設(shè) 備的集中啟、停車

13、控制和運(yùn)行過程中的連鎖控制， 并且具有工藝過程 參數(shù)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，達(dá)到國(guó)內(nèi)同行業(yè)中的先進(jìn)水平。該廠原先的集控系統(tǒng)采用SIMATIC TI545、配煤系統(tǒng)采用SIMATIC S70-300。集控系統(tǒng)的整體框架分為原煤重介選矸系統(tǒng)、篩分系統(tǒng)、儲(chǔ)裝運(yùn)系統(tǒng)、跳汰（水洗）系統(tǒng)、撈坑系統(tǒng)、沉降離心脫水系 統(tǒng)、除木雜系統(tǒng)及壓濾車間監(jiān)控系統(tǒng)。集控系統(tǒng)有三個(gè)操作站：調(diào)度 室操作洗煤系統(tǒng)的跳汰（水洗）系統(tǒng)；撈坑系統(tǒng)和沉降離心脫水系統(tǒng)； 原煤集控室操作原煤系統(tǒng)的重介選矸系統(tǒng)和篩分系統(tǒng)；儲(chǔ)運(yùn)集控室操作儲(chǔ)裝運(yùn)系統(tǒng)；壓濾車間設(shè)備僅在模擬盤上顯示。 三個(gè)集控室有各自 的可編程控制器主機(jī)，互不通訊，版本不一。改造后的新集控

14、系統(tǒng)將 洗煤、壓濾與儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)合為一臺(tái)可編程控制器主機(jī)，原煤車間單獨(dú)一臺(tái)可編程控制器主機(jī)；兩臺(tái)主機(jī)不直接通訊，系統(tǒng)通過上位機(jī)通訊互 訪?？刂品桨高x用施耐德140系列PLC系統(tǒng)，主機(jī)選用CPU11303 中央處理單元，具有512K字節(jié)RAM，MODBUS、MODBUS PLUS 接口。與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)及控制電路相連的部分采用MODBUSPLUS工業(yè)總線結(jié)構(gòu)的分布式控制系統(tǒng)，在廠調(diào)度室和原煤車間分別設(shè)置獨(dú)立的可編程控制器主機(jī)站，在主廠房洗煤車間9PD、10PD 禾口5PD-1配電室、原煤車間3PD、重介二樓配電室、重介三樓配電室、 篩分車間配電室、原煤1#變電所、儲(chǔ)運(yùn)集控5PD-1、原煤2#變電所、 塊煤倉下、原煤倉下和壓濾車間配電室設(shè)置分布站，除了原煤車間3PD、重介二樓配電室、重介三樓配電室、篩分車間配電室和原煤1# 變電所分布站由