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机电一体化方面论文范文数据库,与可编程控制器(PLC)在煤矿机电一体化中的应用相关论文格式范文
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[摘 要]煤矿机械正处在一个向机电一体化方向发展的时代,本文论述了可编程控制器在煤矿机电一体化中的应用,结合本单位的实际改造工程,对PLC的特点及工作过程、在实际使用过程中的注意事项以及达到的良好效果进行了详细的说明.
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[关 键 词]可编程控制器（PLC）煤矿机电机电一体化应用
中图分类号：TD984文献标识码：A文章编号：1009-914X（2014）13-0271-01
机电一体化又称机械电子工程学,是一门跨学科的综合性高技术,是由微电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术、机械技术、液压技术以及其他技术相互融合而成的一门独立的交叉学科.随着微型计算机及微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术等的发展及其在机械上的应用,极大促进了煤矿机电产品的性能,使煤矿机械进入了一个飞跃的发展时期.以微电脑或微处理器为核心的电子控制系统已成为机械高性能的体现.?目前,我国煤矿企业与时俱进,对煤矿机械性能的要求在不断提高,技术发展方面也由原来的机械和液压技术不断丰富起来,电子控制装置在煤矿机械上的应用已十分广泛,正处在一个向机电一体化方向发展的崭新时代.
煤矿生产中,煤矿机械的性能自动化程度及其经济性等可以说直接影响到生产,也直接影响到煤矿供电、排水、通风、提升等系统的安全运行.而煤矿机械电气与电子控制系统部分质量的好坏与性能的优劣又直接影响到机械的动力性、经济性、可靠性,从而影响施工质量、生产效率及使用寿命等.说到这里我们不得不提到,电子控制系统中最常见也是最核心的部件可编程控制器（PLC）.PLC是专为工业控制而设计的,其结构紧密、坚固、体积小巧,是实现机电一体化的理想控制设备.PLC具有以下特点：
1.体积小、重量轻
超小型的PLC底部尺寸<100mm,重量<150g,其功耗仅为数瓦.由于其体积小,很容易装入机械中,便于机电一体化的实现.
2.实用性普遍
PLC可适用于各种规模的电气控制场合,除了基本的逻辑处理功能之外,当前大多PLC具有数据运算能力,并可应用于数字控制领域中.近年来,PLC的功能日益完善,PLC的应用已经普遍到温度控制、位置控制等多个控制领域.
3.抗干扰能力强
煤矿生产的环境条件远比通用计算机所处的环境差,由于PLC采用了现代化的大规模集成电路技术,在内部电路、生产工艺等方面均采取先进的抗干扰处理技术,具有较高的可靠性,因此能在比较恶劣的运行环境中（如高温、过电压、强电磁干扰和高湿度等）长期可靠地运行.另外,PLC还自备硬件故障自动检测功能,一旦出现故障即可发出警报.在软件应用中,应用者还可编入外围器件的自诊断故障程序,让系统中出了PLC之外的电路与设备也能获得自我保护功能.
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4.使用与维护方便
（1）操作方便：对PLC的操作包括程序输入的操作和程序更改的操作.大多数PLC采用编程器进行程序输入和更改的操作.更改程序的操作也可直接根据所需的地址编号继电器编号或接点号进行搜索或顺序寻找,然后进行更改.
（2）编程方便：PLC有梯形图、布尔助记符、功能表图多种程序控制设计语言可供使用.
（3）维修方便：当系统发生故障时,通过硬件和软件的自诊断,维修人员可根据有关故障信号灯的指示和故障代码的显示,或通过编程器和CRT屏幕的显示,很快地找到故障所在的部位,为迅速排除故障和修复节省了时间.
以下结合南山煤矿动力科空压机自动恒压系统的实际改造工程对PLC在电气控制中的基本工作过程做一个简单陈述：
空压机自动恒压系统由空压机和主控部分组成,主控部分由三菱Q系统PLC组成,通过CCLINK协议与11台空压机联网.
（1）现场信息的输入：在系统软件的控制下,按照顺序对输入点（即11台空压机的运行数据）进行扫描,并读取输入点的状态.
（2）程序的执行：对用户程序中的指令按顺序扫描,并根据输入的状态及指令（供风压力的大小等）进行逻辑性运算.
（3）控制信号的输出：根据以上逻辑运算的结果,输出状态寄存器向各个输出点同时发出相应的信号（自动启停空压机、改变变频空压机的频率）,以实现所需的逻辑控制功能（使空压机的供风压力保持在恒定的压力范围内）.
以上过程完成后,再重新开始,并反复执行,每执行一次即完成一个扫描周期.
另外,利用PLC还可以实现更多的功能如在线监控、自动报警及故障自诊即对煤矿机械的电动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的在线运行状态监控,出现故障能自动报警并准确地指出故障的部位,从而改善操作员的工作条件,提高机器的工作效率,简化设备维护检查工作,降低使用维修费用,缩短停机维修时间,延长设备的使用寿命.例如,南山煤矿动力科在空压机上增加了风包超温保护功能,冷却水温保护盒监视功能,将每台空压机的工作电流、排气温度、风包温度、油
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在煤矿的实际生产中,PLC的身影无处不在.例如胶带输送机、通风机、提升机等,使用变频起动、PLC控制系统,节电量就为30%左右,同时生产效率也大大提高了.
在实际应用中,设备的工作流程基本都可分为一系列不断重复的顺序动作,而PLC的工作程序恰与其相似,因此PLC程序能很好地与机器动作相对应,且程序的编制简单、直观,易于修改,减少了开发软件的费用,并缩短软件开发周期.
PLC在煤矿机电一体化进程中体现了它的重要作用,一般情况下不需要采取什么措施,就可以直接在工业环境中使用,但煤矿的工作环境相对较差,尽管有如上所述的可靠性较高,抗干扰能力较强,但当电磁干扰特别强烈,或安装使用不当,就可能造成程序错误或运算错误,从而产生误输入并引起误输出,这将会造成设备的失控和误动作,从而不能保证PLC的正常运行.因此,我们在实际使用过程中对以下问题要引起注意：
1、温度：PLC要求环境温度在0～55℃,安装时不能放在发热量大的元件下面,四周通风散热的空间应足够大.
2、湿度：为了保证PLC的绝缘性能,空气的相对湿度应小于85%（无凝露）.
3、震动：应使PLC远离强烈的震动源,防止振动频率为10～55Hz的频繁或连续振动.当使用环境不可避免震动时,必须采取减震措施,如采用减震胶等.
4、空气：避免有腐蚀和易燃的气体,例如氯化氢、硫化氢等.对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境,可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中.
5、电源：PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力.在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中,可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器,以减少设备与地之间的干扰.一般PLC都有直流24V输出提供给输入端,当输入端使用外接直流电源时,应选用直流稳压电源.
作者简介
荣华,26岁,女,汉族,出生1988年,毕业于黑龙江科技学院,专业机械设计及其自动化,2009年7月参加工作,单位动力科,职称助理工程师.
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