矿山机电控制中PLC技术的应用.pdf

第5 期 总第 1 2 9 期 机 械 管 理 开 发 MANAGEME NT AND DEVE L OP MENT 2 0 1 2 年 1 0 月 0c t ．201 2 矿山机电控制中P L C技术的应用 赵 小 军 九江学院 ， 江西九江3 3 2 0 0 5 摘要P L C 的是可编程控制器的简称， 是一种 自 动化控制设备， 有着较高的可靠性和抗干扰能力， 所运用的编程 语言方便、 普及、 简易。文中探讨 了P L Ck L 在矿山机电控制上的应用， 对相关工作人员有一定的借鉴作用。 关键词 矿 山机 电； P L C 技 术 ； 应 用 中图分类号 T D 6 0 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 3 7 7 3 x 2 0 1 2 0 5 一 O 1 1 7 - 0 2 0引 言 随着我国经济技术的不断发展 ， 矿 山机电的 自动 化水平越来越高 ， P L C作为一种优 秀的 自动化控制设 备 ， 正逐渐替代原有的继电器控制 ， 便显 出较好的经济 性 。笔者结合 自己多年从事矿 山机 电控制工作 的经 验 ， 探讨 了P L C技术在矿山机电上的应用 。 1 P L C技术简介 1 ． 1 P L C的主要 构 成 P L C 可编程 控制器 主要构成有 电源模块 、 外部 设备编程器 、 扩展接 口、 外部设备接 口、 输出接 口、 输入 接口、 存储器、 中央处理器等” 。P L C内部的各部分主 要借 助数据 总线 、 地址 总线 、 电源 总线 等进行连 接 ， P L C的外部需要根据所控制对象 的来确定所需要 的控 制装置和设备。P L C 若从结构上分类主要有模块式和 固定式两种 ； 模块式 的P L C主要有机架或底板 、 电源模 块 、 内存 、 I ／ O模块 、 C P U模块， 他们通过一定的规则进行 配置 ； 固定式的P L C主要有电源 、 内存块 、 显示面板 、 I ／ O 板、 C P U 板等， 这些组成部分是不可以进行拆卸的整体。 1 ． 2 P L C技 术 的优 点 P L C技术 的设计 目的是用于工业环境 中 ， 可 以进 行数字运算操作 ， 所用的贮存器是可编程序 的， 可以在 其 内部存储执行的算术运算 、 逻辑运算 、 定时 、 顺序控 制 、 逻辑运算等操作指令 ， 并可 以进行数字形式的输出 和输入， 进而对工业生产的过程和设备进行控制。由 于 P L C所使用 的为模块化 的结构 ， 因而可以很方便地 进行组合， 同时有着较高的可靠性和抗干扰能力， 采用 的编程语言比较容易而且普及率比较高， 并可以对其 进行在线修改。在工业生产中已经被用于多级 自动控 制 、 闭环过程控制 、 自动装置控制 、 机器人控制 、 机械设 备 的数字控制 、 开关逻辑控制等系统 中⋯ 。随着最近 几年矿山机 电对于 自动化控制要求的提高 ， P L C技术 已经被广泛用于矿 山机电控制 中， 而且有逐渐替代继 电器控制的趋势 ， 通过工程应用表明 ， 这种技术具有较 高的经济性 。 2 矿 山机 电控制中 P E G技术应用举例分析 2 ． 1 旧提 升 机 改造 中使 用 P L C技 术 在对老旧提升机进行升级改造 中， 保 留了原有的 直流主电机以及机械部分 ， 使用可编程控制器和大功 率 晶闸管变流器对原有 的控制器进行升级改造 ， 这也 收稿 日期 2 0 1 2 0 4 1 2 ； 修 回日期 2 0 1 2 0 5 1 4 作者简介 赵 小军 1 9 7 5 一 ， 男， 陕西 宝鸡人 ， 讲师 ， 硕士 ， 研 究方向 机械 工程 。 是 目前矿山机电常用的改造办法 。具体的改造过程如 下 1 将原有 的操作 台移走 以便进行新操作 台的安 装 ， 在进行升级改造期间仍然使用移到一边的操作台 进行控制 ， 这时旧有 系统仍处于运行状态 ； 2 进行新 旧系统转化 电闸的安装 ， 以便进行系统 的升级 。对于 提升机制动系统润滑油泵 ， 在进行系统转换时使用多 路航空插头， 而在新系统调试期间旧有系统仍可以运 行 ； 3 对于新 系统 的安装质量要进行严格控制 ， 要求 由以后负责设备维护的人员进行设备的安装， 为以后 正常工作后 的维护与运行做准备 ； 4 为 了能够减少新 控制系统的调试时间 ， 采用电控的方式对机械润滑制 动系统 、 行程 、 井筒位置开关等进行监测 ， 在完成传感 器的安装以后 ， 要进行在线送电测试以便能够对每个 参数都进行校准 ， 确保能够和提升系统相吻合。使用 新 旧系统共同控制 的方法 ， 可以确保装卸载系统能够 避免二次调试， 进而降低对系统进行调试的工作量 。 2 ． 2 自动开启、 关闭井下风 门中的应用 目前， 矿山所使用的风门绝大部分都是由人工进 行开启和关闭 ， 因风门内外压力差较大 ， 开启风门时需 要一定的操作力方能实现， 采用人工的方式操作风门， 不仅关闭和开启不容易进行， 而且在操作过程中易使 风门发生破坏。为此 ， 可 以使用远红外传感器来实现 对进出风 门车辆 的监测 ， 进而利用 P L C技术对风 门进 行自动关闭和开启， 不仅能够大幅度降低劳动力， 而且 能够保障行人和通行车辆的安全。采用 P L C 技术要保 证在开门前窗户已经打开。由于风门的面积较大而且 两侧具有较大的空气压力差 ， 在风门开启时两侧 的压 力差为 5 0 k g 左右 ， 当两侧风门之间已经出现较小的空 隙以后 ， 两侧 的压力差就会降到5 左右。为了能够 有效地降低风门开启时所遇到的压力， 可以现在风门 上方安设小的窗户 ； 在开启风 门前先打开窗户就能够 大幅度降低风门两侧的压力差， 进而明显降低进行风 门开启时需要的汽缸操作力以及机构强度口 。 2 ． 3选煤厂集控 系统中P L C技术的运用 某煤矿选煤厂的所使用 的控制系统 ， 使用上位机 监控与底层的P L C 相互结合的运行模式 ， 主要进行数 据量逻辑控制 ， 并对一些重要参数进行监视和检测 ， 以 便能够确保流程系统运行过程中的连锁控制以及设备 下转第 1 1 9页 11 7 第 5 期 总 第1 2 9 赵海 珍， 等 二 苎 塑 查 笪 竺 兰 兰 2 0 1 2 年1 0 月 W6 M0 5 C r 4 V 2 。切削 用量 为 n 0 ．7 - 1 r ／ mi n ， t - 0 ． 2 ～ 0 ． 5 mm。 留 0 ． 1 ～ 0 ． 1 5 mm余量时 ， 加乳化液或机油来降低 刀片的热量。应注意 ， 在切削过程中， 由于机床刀架及 刀具的刚性不好 ， 有时会发生振动而影响工件的加工 质量。 4 绳槽加工技术改进 以上加下方法费功 、 费时 、 工作效率低 ， 通过再思考研究决定 ， 在不影响卷筒 的技 术要求的情况下 ， 在卷筒的外 圆两端车两个和卷筒绳 槽 尺寸一样的环形进刀槽 ， 在卷筒 的中间位置车一个 环形的退刀槽 ， 改进后加工绳槽切削参数如下 粗 车 刀 尖 圆弧 为 R 6 ， 力 4 - 5 r ／ m i n， S 8 m m， t 3 mi l 1 ． 半 精 车 刀 尖 圆 弧 为 R 6， ／ ／ 2 - 3 r ／ mi n， S 0 ． 5 ～ 1 I n n。 t 1 In n． 采用左 、 右切 削法 ， 用 圆弧样 板测 量控制， 单边留0 ．5 m lT l 精光余量。 精车 妇 0 ． 7 ～ 1 r ／ mi n ， t 0 ． 2 ～ 0 ． 3 mi l l 。 光刀时采用反车光刀法 ， 这样在切削过程中， 消除 了振纹现象 ， 使加工 的绳槽粗糙度降低。 绳槽结构技术改进后 ， 使加TT艺性提 高 ， 使操 作者便于操作 ， 且工作效率大大提高 ， 而最重要的一点 是消除了退 刀时存在 的不安全因素 ， 消除 了废 品的主 要产生因素。 2 ． 4 卷筒密封处外圆的加工 卷筒 密 封 处外 圆直径 1 4 9 0 mm， 粗糙 度要 求 R a 1 ． 6 mm， 硬度 H R C 5 0 ～ 5 5 ， 且所处位置 为槽形 尺寸 ， 给加工带来很大不便 ， 见图 1 。为了减少累积误差 ， 工 艺方案为表淬前粗加工留有一定的加工余量。表淬后 与卷筒轴热装， 再精加工密封面， 精光采用千叶轮抛光 来提高光洁度。 因为结构特殊， 设计了专用千叶轮抛光工具， 其参数 为 电机功率 ， 1 ． 5 k W； 转速， 1 4 0 0 r ／ mi n ； 电压， 3 8 0 V； 千 叶轮直径 ， 5 0 o mm。 3 结束语 通过 3 台 WK 一 5 5 挖掘机提升卷筒加工 ， 且经过装 配检验 ， 现场使用 ， 加工出的卷筒尺寸精度及形位精度 高 ， 能满足设计要求 ， 为我厂新产品的研发试制成功奠 定了基础 ， 积累了经验 。 参考文献 i l l 张启明， 赵兵． 重型机械标准 第 1 卷 【 M 】 ． 北京 中国标 准 出版社 ． 2 0 0 7 4 5 9 4 6 2 ． 【 2 ] 曾志新． 吕明． 机械制造技术基础【 M1 ． 武汉 武汉理工大学 出版社 ， 2 0 0 1 6 4 6 8 ． Th e M a c h i n i n g o f Ho i s t Dr u m f o r W K- 5 5 El e c t r i c Ro p e S h o v e l ZHAO Ha i z h e n ． S HI M i n g x i a T a i y u a n He a v y I n d u s t r y C o ． ， h d ， Mi n i n g o f C o k i n g E q u i p m e n t B r a n c h ， T a i y u a n 0 3 0 0 2 4 ， C h i n a Abs t r ac t W K-55 El e c t r i c r o p e s h ov e l i s t h e l a r g e e x c a v a t i ng e q ui p me nt d e v e l o p e d b y Ta i y ua n He a v y I n du s t r y Co ． ，L t d．I t i s s ui t a b l e f o r o p e n p i t mi n e wi t h a n n u a l p r o d u c t i v i t y o f 2 0 mi l l i o n s MT o r a b o v e ． Th e h o i s t d r u m a d o p t s we l d e d c o n s t ruc t i o n ． T h e l a y o u t o f r o p e c h u t e i s r i g h t a n d l e f t d o u b l e h e a d 。 a n d f o r t h e d rum s e a l i n g s u rf a c e ma c h i n i n g w i t h h i g h q u a l i t y g e o me t r i c t o l e r a n c e ． T h e p a p e r p r e s e n t s t h e r o p e c h u t e ma c h i n i n g ， t h e s e l e c t i o n o f c u t t i n g p a r a me t e r ， a n d ma c h i n i n g me t h o d o f s e a l i n g s u rfa c e p o l i s h i n g ． Ke y wor ds h oi s t dr u m； r o pe c hu t e ma c hi ni ng ； c ut t i ng p ar a me t er ； s e a l i n g S u l a c e po l i s hi ng 上接 第 1 1 7页 的集中启 、 停车控制 ， 而且卡 可以运用闭环控制系统对 生产工艺参 数进行 控制 ， 目前 处于 同行业 的领 先水 平 。该选煤厂过去将 S I MA T I C 7 0 3 0 0 用在配煤系统 中 、 A T I C T I 5 4 5 用在集控系统 中。选煤厂集控 系统 的 框架主要有压滤车间监控系统 、 除木杂系统 、 沉降离心 脱水系统 、 捞坑系统 、 跳汰 水洗 系统 、 储装运系统 、 筛 分系统 、 原煤重介选矸系统 。该系统具有三个控制站 储装运系统 由储运集控室操作 、 筛分系统和重介选矸 系统由原煤集控室操作 、 沉降离心脱水系统和捞坑系 统 、 跳汰 水洗 系统由调度室操作 。 个集控室都有 自己的P L C主机 ， 他们的版本并不相 同， 彼此之间也没 有信 息交 流 。集控系统在升级改造后有着能够将储 运 、 压滤 、 洗煤 系统合为一 台P L C主机 ， 在洗煤厂 的原 煤车间有一 台P L C主机 ， 其余两台主机之间也不直接 进行信息交流 ， 而是通过上位机进行信息互访。采用 施耐德 1 4 0系列 P L C系统 、 P L C主机使用 的C P U1 1 3 0 3 处理单元 ， 有着 MO D B U S P L U S 、 MO D B U S 接 口。 3结束语 从文 中举例可以看 出 ， P L C 可编程控制器 已经 被广泛地运用于矿山机 电的 自动化控制 中， 在 旧有系 统的升级改造中发挥着重要作用 ， 运用 P L C技术对矿 山机 电设备进行升级改造有着非常广阔的市场前景 ， 并能全面提升矿 山生产的 自动化水平。 参考 文献 [ 1 】 吴登尧． P L C技术简介以及前景分析f J 1 ． 价值工程， 2 0 1 0 f 1 0 1 1 6 7 - 1 6 8 ． 【 2 ] 刘福禄． P L C程序设计的选择技巧『 J 1 _ 科学咨询 科技管 理1 ， 2 0 1 0 7 8 7 8 8 ． M i n i n g M a c h i n e r y a n d El e c t r i c a l Co n t r o l o f t h e Ap p l i c a t i o n o f P LC Te c h n o l o g y Z HA O Xi a o - j a n J i u j i a n g C o l l e g e ， C o l l e g e ， J i u j i a n g 3 3 2 0 0 5 ， C h i n a Ab s t r a c t P L C p r o g r a mma b l e c 0 n t r o l l e r “ s r e f e n e d t o ，i s a n a u t o m a t e d c o n t r o l e q u i p me n t ， h a s a h i g h r e l i a b i l i t y a n d a n t i j a m mi n g c a p a b i l i t y ， t h e u s e o f pr o g r a mmi ng l a ng u a ge s ，u n i v e r s a l ，s i mp l e ． T h i s p a p e r d i s c u s s e s t h e a p p l i c a t i o n o f P L C t e c h n o l o g y i n t h e mi n i n g ma c h i n e r y a n d e l e c t r i c a l e o n t r o 1 c e r t a i n r e f e r e n c e t o r e l e v a n t s t a ft ． Ke y wor ds mi ni ng ma ch i ne ry a nd e l e c t r i c a l ； PLC t e c hn o l o g y ；a pp l i c a t i on l 1 9．