智慧矿山电气自动化控制中的PLC技术的应用探讨.pdf
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1、冶金与材料第 44 卷智慧矿山电气自动化控制中的 PLC 技术的应用探讨陈光磊(临沂会宝岭铁矿有限公司,山东 临沂277700)冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 44 卷 第 3 期2024 年 3 月Vol.44 No.3Mar.2024摘要:智能技术发展速度持续加快,矿山企业追求高质量发展目标的需求越来越迫切。矿山企业通过增加智能化建设方面的投入,能够达到减人提效、科技创效、提质增效、降本促效的发展目标。矿山企业在优化电气自动化控制系统时,PLC 技术能够提供开关量控制、模拟量控制、运动控制、数据处理等功能。文章首先对 PLC 技术的优点进行简要介绍,而
2、后从电气自动化控制的角度,探讨了 PLC 技术在智能矿山的运输设备、掘进设备、排水设备、通风设备自动化控制中的应用情况,以此为矿山企业推进电气化升级改造提供参考思路。关键词:智慧矿山;PLC;电气自动化控制作者简介:陈光磊(1988),男,山东曲阜人,主要研究方向:矿山机电、自动化。随着云计算、人工智能、5G 等信息技术不断成熟并与矿山行业实现深度融合,国家持续通过政策引导矿山行业加快智能化发展速度,加大对机器人、智能装备的运用力度,构建无人或者少人开采模式,以科技创新来促进矿山生产与管理水平的有效提升。电气自动化是推进矿山智能化升级的重要基础,其能够促进矿山开采作业效率稳定提升,同时还有助于
3、减少作业人员工作量,增强作业环境的安全性。PLC 是当前矿业自动化生产活动中不可或缺的主控制器,现基于智慧矿山发展现状,探讨 PLC 技术在矿山电气自动化控制中的应用情况。1PLC 在智慧矿山电气自动化控制中的主要优势1.1灵活性PLC 能够借助编程的方式来形成多种差异化的控制逻辑,从而满足矿山各类机电设备的控制需求,并提供灵活化的控制方法,适应多种不同的控制条件,还可结合矿山各个环节的生产需求展开定制设计。1.2高可靠性PLC 主要采用模块化设计方式,其凭借先进的电子技术能够保持良好的稳定性。内部所用的元器件具有较强的抗干扰能力,拥有自动处理异常与纠正错误的功能,硬件部分可实现冗余配置,即使
4、处于矿山的恶劣复杂条件下也能够正常运行。1.3高效节能PLC 能够支持矿山对电气自动化系统实施精确控制,从而缩减设备运行期间产生的能耗,使各个机电设备维持较高的运行效率,符合“双碳”政策下的节能政策要求,有助于推进绿色、节能矿山建设工作。1.4操作方法简单,易于维护PLC 系统为用户提供图形化的编程界面,使用者通过连接、拖拽等简单操作,即可编写程序,还能够进行实时监控与在线调试。由于系统运用了模块化的设计模式,结构并不复杂,因此排查故障以及日常升级维护工作都较为容易完成,以此有利于缩减自动化控制系统维护工作量与经济成本咱1暂。2PLC 技术在智慧矿山电气自动化控制中的应用2.1皮带输送机2.1
5、.1控制需求皮带输送机是矿山运输环节中的重要设备,能够在最短时间内将开采后处于破碎状态的矿料运输到工作面之外的区域。随着掘进作业的持续推进,仅通过一台输送机很难对较长距离的运输需求进行满足,所以矿山企业常常会对多台输送机进行组合使用,以此实现长距离运输。比如串联 4 个输送机,打造多级运输模式。但在运输期间,皮带可能会出现断轴、断裂、异常噪声、打滑、撒料以及跑偏等问题,给输送机的安全使用带来风险。所以,对皮带运输系统进行集中化控制极为重要。2.1.2主要设备矿山企业可借助 PLC 数据传感器,传输设备故障信息。确保出现异常状况时,主控制装置能够第一时间获取信息,借助集控系统完成调控工作。所用的
6、硬件设备包括纵撕传感装置、跑偏传感装置、烟雾传感装置、速度传感装置、远程控制箱、控制器与电源箱。2.1.3主要功能其一,监控功能。矿山企业需要预先确定监测区112第 3 期域,通过编程设定停机与报警规则。若 PLC 系统通过传感器识别输送机出现堆料、跑偏、超速、超温、打滑、纵撕、烟雾、洒水等异常情况,矿料堆起超出预设高度或者时间,或者出现大块矸石、钢板以及锚杆等异物,同时停留时间超出预设时间,系统将会向值班人员发送警报信息,停机信号也将被传送到现场控制系统中,快速完成自动停机操作咱2暂。其二,数据处理功能。以 PLC 为基础的输送机自动控制系统能够向矿山地面调度中心与作业面集控中心实时传送工作
7、面传感检测数据、运输设备状态信息、运输重量信息等。集控中心围绕数据实施集成处理,为操作人员提供可视化的模拟动画与直观图表,供操作人员对运输设备展开远程控制。其三,抗干扰设计。矿山运输环境相对特殊,要求PLC 控制系统具备良好的抗干扰能力。因此,在选取设备时,应重点关注其抵抗外部干扰能力、电磁兼容性等特性,确认相应元件、设备的耐压能力、差模抑制比以及共模抑制比等参数。同时还可通过屏蔽技术来减轻空间辐射对于 PLC 系统与外引线的影响;分层布置动力电缆;正确选取接地装置与接地点。2.2掘进设备2.2.1控制需求其一,矿山所用掘进设备采取手动与自动组合的综合控制模式,其应按照系统预设技术参数,利用控
8、制程序来推进自动化掘进作业,同时结合接收的运行参数信息,调整掘进姿态与动作。并且能够无扰动地向手动模式切换,以此使操作人员借助操作台来人工操纵掘进设备。其二,控制系统应当具备实时获取掘进设备的各项运行参数的功能,同时提供管理与分析参数数据的服务。其三,控制系统应当能够利用现场视频装置完成监控任务,监控内容主要有凿岩机位置与设备运行姿态咱3暂。确保作业人员能够以现场工况信息为依据,正确调整设备的姿态、位置与动作。其四,控制系统还应提供保护与故障示警的功能,如过负荷保护、电机过流保护、监测油路压力、监测油温等。2.2.2系统架构软件界面与显示器构成的上位机与 PLC 等组成的下位机是掘进设备智能控
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