浅谈plc技术在井下自动化排水监控系统中应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com第2期水力采煤与管道运输No．22014年6月HYDRAULICCOALMINING＆PIPELINETRANSPORTATIONJun．2014浅谈PLC技术在井下自动化排水监控系统中的应用程茂林王臣王振学(吉煤集团通化矿业(集团)公司道清煤矿吉林白山134300)摘要：针对道清煤矿井下排水情况，以实际应用为出发点，采用先进的PLC控制理论，配合数十年积累的水文地质信息和各类精确传感器的技术，对井下涌水和排水系统运行状况进行精确地实时监控，实现井下排水系统无人值守，完

2、成了井下排水系统的自动化改造。关键词：PLC排水监控系统泵房传感器中图分类号：TD636文献标识码：B文章编号：1006—0898(2014)02—0053—031引言2泵房自动化控制系统随着国家数字化矿山进程的不断推进、国家泵房自动化控制系统主要包括排水管线系对煤矿安全生产、节能减排的重视、煤矿自动化统上各种阀门及传感器、主控制器三菱FX2N的发展，实现煤炭生产与辅助生产的自动控制成PLC、工业以太网、上位机远程监控软件等。见图为现在煤炭生产发展的主要方向。矿井排水系1。统承担着排出井下涌水的重要任务，

3、是矿井安全生产的关键环节，排水系统各种设备能否安全、可靠、有效的运行，关系到整个矿井的生产与安全。排水设备一般功率大，耗电多，传统排水只能靠人工手动控制泵的起停，无法利用排水设备与仓容，科学、合理地调度排水量与排水时间，因而普遍存在能耗大、效率低、生产成本高的缺点。针对通化矿业公司道清煤矿井下排水系统的硬件条件和自然条件，采用PLC技术和人机界面显示系统相结合来实现井下排水自动控制。道清煤矿一200水平水泵房有3台多级耐磨泵(型号：MD360—93x9)进行排水，水泵启动方式为真空泵启动与射流启动，此种方

4、式抽真空用图1泵房自动化控制系统框图时较短，效率更高，更能保证可靠上水。由于该单台水泵管路系统如图2所示。水泵运行原水平采用水力采煤，加之自然涌水，井下涌水情理：采用水位传感器检测水位，为了安全可靠，通况复杂，因此，设计采用两套液位传感器对水仓常采用模拟量和开关量两种传感器同时对水位水位进行准确监控判断。检测，当水位高出设定值时开泵抽水。开泵抽水为此，推荐一种PLC自动控制理论为基础的前需要对水泵抽真空，泵体内真空度由负压压力井下排水控制系统。该系统以对井下涌水环境表检测，当真空度达到设定值时控制泵电机运

5、行中各因素的模糊动态最优化调整来提供井下水开始抽水，同时检测泵体出水口水压，为了防止仓水位的最佳检测为依据，从而提高水位的监测排水管道中的积水倒流，只有当出水口压力达到精度。联合地面上位机界面监控装置对水位进设定值时才可以打开电动阀排水。行数据采集、分析、处理、计算，实时对排水系统各部分传感器(包括温度、正压、负压等)进行数3FX2NPLC自动排水设计据分析，从而提高井下排水系统的智能化、安全按照要求煤矿泵房至少需要1台水泵处于检性和稳定性，提高了经济效益和社会效益。修，1台备用，1套或多套运行。如何使各

6、台水泵53学兔兔www.xuetutu.com2014年6月水力采煤与管道运输第2期过PLC开关量模块采集到控制器中，同时数字量输出各种开关状态控制电磁阀、电动阀等动作。FX2NPLC模块化设计使系统设计变得非常自由，可根据实际需求选择各种输入输出模块。各PLC之间采用MODBUS通讯。泵房主要控制程序流程图如图3所示。1一水仓水位；2一水泵；3一电动阀；4一逆止阀；5一射流泵电磁阀；6一射流管；7一真空泵电磁阀；8一泵电机；9一射流泵图2水泵管路系统图能按照设定自动运行是当今泵房建设和改造的趋势。基于工

7、业控制器PLC的设计方案，因其性能可靠、性价比高等特点被广泛应用。以三菱FX2NPLC为例，说明泵房自动化控制的原理。泵房系统的控制方式可以分为就地控制和咖白动}皂接亭I墨I远程控制。其中就地控制即通过井下泵房中触摸屏直接对水泵进行控制；远程控制为通过井上上位机监控软件控制。其中就地控制的优先级大于远程控制。泵房系统的控制状态可分为手动控制、单台泵控制和自动轮换控制。手动控制时只能手动操作各台泵上的开关对泵控制，触摸屏和上位机控制自动闭锁。单台泵控制是通过触摸屏或远程监控对每台泵的启停分别控制，不考虑其工

8、作时间因素。自动轮换控制是PLC根据各台泵运行时间自动停止1台连续工作时间最长且达到设定值的水泵，然后开启1台备用中累计运行时间最短的投入运行。通常白天电价比晚上高，为经济效益考虑，泵房通常采用“避峰填谷”运行模式。采用设定f套粟辐_胡序溉程fjfl不同开停泵抽水水位值实现，设定A、B、c、D4个水位，其中A>B>C>D。当电费低时段，水图3主要控制程序流程图位达A点时开泵抽水，到水位降低到D点时才停4就地控制触摸屏设计止抽水