基于组态监控和plc技术构建下的煤矿排水系统设计刍议

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1、基于组态监控和PLC技术构建下的煤矿排水系统设计刍议【摘要】随着社会经济的快速发展，科学技术水平的不断提高，PLC控制系统以运行安全可靠、易维修、适应性强等优势，在煤矿生产过程中得到了广泛的应用，尤其是在煤矿排水系统设计中。本文主要对煤矿排水系统设计构成、工作原理、硬件设计、软件设计、监控设计进行分析，实现煤矿排水系统的自动化、安全化、高效化，进而有效提高煤矿生产效率。【关键词】组态监控；PLC技术；煤矿排水系统；硬件；软件在煤矿生产过程中，排水系统是非常重要的组成部分，也是保证煤矿安全生产的主要内容。现阶段，大部分均是采用继电器控制完成煤矿排水系统的控制，并

2、且需要人工操作水泵的开停以及选择切换，无法实现水位或者其它参数的自动开停与水泵调节，在一定程度上，影响了煤矿排水系统的运行效率，进而降低的煤矿生产的经济效益。所以，一定要加强组态监控、PLC技术的运用，促进煤矿排水系统的高效运行，实现煤矿生产效益的提高。一、煤矿排水系统设计的构成与工作原理（一）系统设计构成9系统主要是由PLC、两台大功率三相水泵、变频器、一台压力变送器与其它控制设施共同构成，其中变频器主要就是对三相水泵进行软启动，以及实现变频调速，水位传感器主要就是将当前的水位信号转变成标准电流信号，大概在4-20毫安之间，利用A/D转换模块将这些电流信号输

3、送至PLC中，在此过程中实现水位信号的测量，并且对水位信号进行相应的对比，之后进行逻辑运算，最后将运算得到的结果输送至变频器，变频器再结合结果进行相应的数据输出，进而实现对水泵转速的调节。与此同时，在测得水位信号之后，也可以通过PLC输送至上位机，利用组态软件展开动态测试；而上位机通过向PLC输出控制信号的方式，对水泵起停、速度切换等进行有效的控制。（二）工作原理9在设计排水系统的时候，一定要使其具备相应的自动化，进而需要采用连续闭环的PID控制系统，结合既定水位值与实际水位值的对比，根据PLC系统的PID逻辑运算进行相应的计算，之后向系统输出调节信号，实现对

4、变频器输出频率的控制，并且加强对水泵电动机组的有效控制，进而实现对排水系统排水量的有效调节。在排水系统进行作业的时候，可以将其工作原理抽象为连续单闭环的PID控制系统。当系统进行正常作业的时候，水位传感器就会将煤矿中的水位信号转变为相应的电流信号，大概在4-20毫安之间，之后输送至PLC的PID调节器当中，在此过程中，对既定水位值与实际水位值进行对比，得到相应的规律，进而予以相应的处理，通常情况下，可以将PID调节器规律设置为比例（P）、积分（I）、微分（D），之后结合使用人员设置的P、I、D参数进行相应的计算，进而输出相应的信号，对变频器作业频率进行有效的控

5、制与调节，进而实现水泵电动机组转速与自动排水流量的有效控制与调节，促进煤矿生产的正常进行。实际工作原理：水位传感器会对煤矿实际水位值进行测量，之后经过相应的反馈，输送至比较器输入端，进而与既定水位值展开相应的对比，当煤矿实际水位值比较大的时候，通过参数的相关计算，对PID参数进行有效的调节，逐渐增加变频器的作业频率，进而实现水泵转速的不断加大，增加排水量，进一步降低煤矿中的实际水位。反之，如果煤矿实际水位值比较小的时候，可以通过参数的计算，调节PID参数，逐渐降低变频器的作业频率，减小水泵的工作转速，降低排水量，实现煤矿实际水位的稳定下降，保证煤矿生产的可持续

6、发展。9在此排水系统中，一般均需要设计两台常用水泵，当煤矿中积水比较少的时候，就可以利用变频器对一号水泵进行控制，实现煤矿水位的降低，当煤矿积水量不断增加的时候，一定要加强一号水泵工作的频率，而当一号水泵工作的频率达到最高的时候，煤矿积水水位依然没有达到设计要求时，就需要把一号水泵切换至工频电源上，实现电量供应。在二号水泵展开有关积水排除作业的时候，一定要利用变频器将其切换至二号水泵之后，才可以进行有效的作业。当二号水泵工作的频率降低至0以后，随着排水量的逐渐降低，其频率也就随之变化。此时，需要在排水量比较大时，及时关掉工频电源供应的一号水泵，保证二号水泵的正

7、常运行，并且进行一定的提速，促进煤矿生产的正常进行。二、煤矿排水系统硬件设计在此排水系统中，PLC选用的一般均为施奈德TWIDO系列，型号是TWDLAFAODRF的一体型PLC，其主要就是24路输入，14路继电器输出，2路晶体管输出，并且具有支持以太网通讯、以太网RJ-45口、PID运算等功能。当选用施奈德ATV31型号变频器尽心作业的时候，其模拟量扩展模块需要使用两入一出的TIVDAMM3I-IT型号。其中要求变频器与模拟量模块进行直接连接，保证模拟量输入信号为2路，第1路为水位传感器输送的电流信号，传达至IN0；第2路为变频器输出的频率信号，直接反馈至IN

8、1。针对变频器A11端而言，可以直接利