高宁
山东唐口煤业有限公司
摘要：PLC技术是当前工业自动化领域一种重要的工具，特别是在当前智慧化矿山建设中，PLC技术应用将得到进一步加强。分析PLC技术情况，列举了部分应用案例，并对PLC技术在智慧化矿山的应用进行展望，为智慧化矿山建设提供一定的技术支持。
关键词：智慧化矿山；PLC技术；应用
0 引言
为推动煤矿企业安全生产和高质量发展，当前，部分煤矿企业已大力开展智慧化矿山建设，大量自动化、智能化设备在矿井生产中得到应用，如打造智慧工作面实现"无人驾驶"、安全心智体检模式等，这些新产品、新技术的应用有效提高了矿井安全生产作业，在智慧化矿山建设中，PLC技术得到极大应用，起到了极其关键的作用，并会在矿井高质量发展中占据愈加重要的位置。
1 PLC技术概述
1.1 PLC系统构成
PLC可起到工业计算机的作用，主要由中央处理单元、存储器、输入/输出部件、通信接口、电源和编程器等部件组成，可实现继电器输出、晶闸管输出等，最终实现弱电控制强电的目的。
1.2 PLC的技术特点
1.2.1 可编程
以PLC为核心构成的控制系统，其逻辑关系不取决于硬件电路，而是取决于软件系统，以S7-200为例，可以通过编程，实现定时、计数、中断等功能，使系统运行达到生产要求。
1.2.2 可靠性高，抗干扰能力强
PLC采用大规模集成电路计数，内部电路采用了先进的抗干扰计数，如硬件采用光电隔离、电磁屏蔽、I/O线路滤波、电源后备和冗余计数等，具有很高的可靠性。
1.2.3 功能完善，适用性强
PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，特别是PLC的各种功能单元的应用，使PLC具有更加强大的数据运算能力，可以进行位置控制、温度控制等各种工业控制中。
1.3 PLC技术的工作原理
PLC控制是继电-接触器控制的继承和发展，可以等效为输入部分、内部控制电路及输出部分，采用周期性循环扫描工作方式，工作过程分为输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。以s7-300为例，具体过程是：PLC在输入采样阶段，首先扫描所有输入端子，并将各输入端子状态存入内存中各对应的输入映像寄存器，在程序执行阶段，PLC按照先左后右、先上后下的顺序对每条指令进行扫描，最后在输出刷新阶段，在所有指令执行完毕后，输出映像寄存器中所有输出继电器的状态在输出刷新阶段转存到输出锁存寄存器中，通过一定方式输出，驱动外部负载。
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2 PLC技术在智慧矿山建设中的应用
2.1 PLC技术控制思路
a）被控对象的分析与描述
分析被控对象，就要详细分析被控对象的工艺流程，掌握系统规模、硬件配置、软件配置等，并与客户实际交流，了解客户其它控制需求，最终准确绘制出工艺流程图。
b）系统总体设计
系统总体设计要可靠、准确，要进一步确定系统是用PLC单机控制，还是PLC联网控制，是采用远程I/O还是本地I/O，是否需要与其他部分通信，是否需要冗余备份系统等。
c）硬件设计
系统硬件主要有传感器与执行器的确定、PLC控制系统模块的选择、控制柜设计。传感器相当于整个系统的"眼睛"，执行器相当于整个系统的"手臂"，它们的确定对系统有着至关重要的作用。
d）软件设计
控制软件的设计按照正确性、可靠性、可调整性和可读性原则进行设计；监控软件设计一般包括工艺流程界面、操作控制界面、趋势曲线界面、历史数据归档、报警信息提示、相关参数设置等。
e）系统调试
系统调试可以分为模拟调试和现场调试。模拟调试是利用计算机软件，对程序和硬件进行调试；在完成模拟调试后，将PLC安装在控制现场进行联机调试，进一步处理系统传感器、执行器和硬件接线等方面存在的问题。
2.2 PLC技术应用案例
本文以山东唐口煤业有限公司为例，PLC技术已经广泛应用于矿井排水、工作面联机控制、地面锚索切割等方面，如自动锚索切割机，锚索在矿井内应用量比较大，是一种重要的支护材料， 以前人工切割，费时费力，通过改造，利用PLC技术，当锚索到达指定位置后，自动切割锚索，实现上料、加工、成品的系统控制过程，极大提高了劳动效率。
2.3 PLC技术应用展望
近几年，我国与德国相继提出了"中国制造2025"及"工业4.0"的概念，自动化应用技术将会得到进一步强化，伴随我国新旧动能转换和供给侧结构改革的不断推进，各行业发展已进入智能化新时代，在智慧化矿山建设领域，PLC技术主要有以下几方面应用展望：一是实现自动化设备的进一步应用，通过自动化设备的应用，逐步实现机器换人，提高矿井安全生产能力。二是实现各生产系统集中控制，如当前正在开展的无人工作面生产等，操作人员利用手动或自动控制，可以实现各生产系统的运转。三是实现整个生产系统的自动化控制，当前，随着PLC技术通信能力和运算能力的增强，可以将各个生产系统进行组网，实现数据共享和集中控制，实现矿井整个生产系统现场无人化，革新矿山开采模式、减少井下工作人员，真正实现矿井安全发展、高质量发展。
3 结语
PLC技术发展和应用是社会经济发展趋势，在国家严抓安全的整个形势下，利用PLC技术实现自动化生产，降低危险作业下的人工，将会有效降低事故发生率。本文通过系统介绍PLC的有关技术特点和应用能力，以及与煤矿安全生产的相关性，说明PLC技术能够为煤矿企业高质量发展和智慧化矿山建设中起到重要支撑作用。
参考文献：
【1】 张喜军.基于PLC技术的煤矿机电控制系统应用研究【J】.华东科技：学术版，2014（1）
【2】 姜建芳.电气控制与s7-300 PLC工程应用技术.机械工业出版社
论文作者:高宁
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/26
标签：系统论文; 技术论文; 矿山论文; 矿井论文; 智慧论文; 阶段论文; 硬件论文; 《中国西部科技》2019年第22期论文;