基于plc的煤矿降尘监控系统的设计

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时间:2018-06-11

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1、基于PLC的煤矿降尘监控系统的设计摘要:为了实现煤矿井下煤尘的实时监测,达到自动降尘的要求。应用西门子S7-300型PLC对矿井的煤尘进行降尘自动控制,并能与上位机进行通讯,实现远程监控、无人值守,提高了矿井生产的安全性和自动化程度,减低了运行成本,具有较好的经济效益和实用价值。关键词:降尘;可编程控制器PLC;自动控制中图分类号:TD76文献标识码:A文章编号:1674-7712(2014)12-0000-01在井下煤矿生产过程中,采煤、掘进、放煤、运输、转载等环节都会产生大量的粉尘。并且随着煤矿开采强度和机械化水平的不断提高,粉尘量越来越大。一方面粉尘污染严重危

2、害工人的身体健康;另一方面粉尘浓度过高使机械磨损,甚至会有潜伏爆炸的危险。因此,煤矿降尘自动控制系统是煤矿建设和生产中不可缺少的,这对保证矿井安全生产起着非常重要的作用。5目前,煤矿降尘检测主要采用人工检测和自动检测两种方法,人工检测完全依赖于工人的对降尘设备进行开停或者[1],自动检测监控系统存在可靠性低和报警信号不明显等缺点。本文设计了一种煤尘实时检测控制系统。该系统具有以下特点:煤尘浓度实时在线检测与显示,降尘设备自动启动与停止;喷洒水雾时提前对正在操作面的工人提前预警,避免喷洒到身上;自动控制喷洒的水量与矿井监控系统联网;实现煤尘浓度的控制,实现远程监控、无

3、人化值守,大大提高矿井生产的安全性和自动化程度,降低煤矿安全事故。一、降尘监控系统的设计降尘系统主要有高压水泵,电动机,启动设备,仪表,管路及其管路附件组成。系统采用降尘效率高的高压喷雾方法,主要是由于雾粒速度快,雾粒粒径小[2]。降尘效果特别明显。图1PLC降尘监控系统降尘监控系统如图1,主要传感器,防爆电动闸阀,防爆闸阀控制箱,喷雾泵,现场监控站(从站),井下监控主站(防爆PLC箱),地面监控中心等。粉尘浓度传感器测量综采面、运输巷道和回风巷道的粉尘浓度,送给检测系统处理。如果浓度超过设定值,经过PLC的中央处理器模块处理后,发出指令信号,开启高压喷雾并报警。采

4、用热释电红外传感器感知是否有人员经过。5从井下PLC到地面控制中心,系统采用了以太网与光线传输技术实现监控终端之间的通信,电信号与光信号的相互转化通过以太网-光线收发器实现,不仅能增加抗干扰性能,而且大大提高了数据信号传输速率。本系统设置了两台工业计算机,两台计算机采用冗余技术,互为备用,以防数据意外丢失。监控系统所有的功能可在上位机完成操作。主站采用西门子S7-300PLC来控制。主站和远程控制站之间采用西门子Profibus总线通信,既可提高系统的可靠性,又可减少系统布线,方便维护。(1)地面监控中心。地面监控中心可以对井下降尘装置进行集中监控,通过丰富的监控画

5、面监控井下煤尘检测设备和降尘设备的运行状况、控制降尘设备的启停、参数设置和井下降尘控制系统数据库的存储和管理等;(2)井下监控主站。井下监控主站是整个系统的控制核心,它由可编程控制器,中间继电器,本安电源和隔离模块等组成防爆PLC箱。主要完成对信号的接受、变换、放大,并由PLC判断发出各种控制信号。监测系统的运行工况实现矿井降尘的自动控制。主站负责设置工作方式。管理各个分站的运行;主站配置液晶显示屏,能清晰明确地显示水泵电控系统各设备运行状况、工艺流程、系统参数,并具有汉字显示功能。PLC控制箱具备工业以太网接口模式,可通过以太网模块接入工业以太网,实现煤尘自动降尘

6、自动控制系统和全矿井的监控系统信息共享[3];(3)现场控制站(PLC从站)。负责井下每个区域检测信息,主要包括粉尘浓度的检测,水箱的水位和压力,喷雾泵的喷雾流量;喷雾泵的电动机电流、电压和轴间温度,喷洒水雾时有无人员等。二、上位机监控软件设计5系统采用国际上著名Wonderware公司的组态软件Intouch进行上位机监控系统开发应用。它具有世界领先的HMI(人机接口界面)和面向对象的图像开发环境,便于高效、快捷地配置用户的应用程序组态软件。Intouch程序设计首先根据PLC点表建立标记名字典,然后设置通信参数以及建立InSQL数据库等。PLC系统同上位机组态软

7、件之间是通过OPC服务器实现通讯[4]。上位机监控主要有主监控界面,运行数据,通信网络和参数设置等界面组成。在地面监控中心用户需要登录后才可以进行系统操作,主监控界面可以实时显示各个设备的运行状态,当发生故障时实时报警,保证了系统运行的可靠性;运行数据界面对高压水泵的流量以及运行状态等进行监控,还可对报警事件和操作事件查询等;参数设置功能主要是对系统设备参数以及运行参数的设置,满足现场不同的需求。三、结束语以西门子S7-300PLC为核心的煤矿降尘自动控制系统。通过合理设计,实现根据煤尘的浓度变化,系统自动启动喷雾泵进行降尘。减少工人的劳动强度,提高井下降尘系统

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