基于本安工業(yè)控制機的排水控制系統(tǒng)的發(fā)展效果

1、基于本安工業(yè)控制機的排水控制系統(tǒng)的發(fā)展效果0 引言根據(jù)礦井涌水量和相關規(guī)定，煤礦井下一般建設兩個相互連通的水倉交替使用。泵房內至少安裝三臺以上大功率電機和離心水泵，其分別作為工作泵、備用泵和檢修泵，同時敷設兩條以上總出水管路以備輪換使用。水泵啟動前泵體內的上引水通常采用射流泵或真空泵抽真空吸引的方式來完成。為達到主排水系統(tǒng)安全可靠運行，系統(tǒng)實現(xiàn)自動化控制是很有必要的。本文介紹一種本安工業(yè)控制機，可以和相關控制器、傳感器組成水泵控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過控制主機和沿線的智能節(jié)點，可以實現(xiàn)水泵的自動控制、遠程控制以及無人值守，有效提高煤礦生產效率。1 控制機原理本安工業(yè)控制機的主要組成部分包括：內部主板

2、、LCD液晶屏、按鈕、送話器、外部接口等，控制機有兩路485接口，一路CAN接口和兩路以太網接口，控制機系統(tǒng)硬件平臺采用Intel公司生產的基于ARM內核的處理器，操作系統(tǒng)選用受到業(yè)內廣泛好評的Windows CE.net平臺。ARM處理器具有體積小、功耗低、性能高等特點， 在工業(yè)控制、無線通信、消費類電子產品等領域得到了廣泛應用。該控制機CPU選用IntelXScale PXA270 微處理器。PXA270 芯片是一款集成了32位XScale處理器核、多通信信道、LCD控制器、增強型存儲控制器和PCMCIA/CF控制器以及通用I/O口的高度集成的應用處理器。控制機電氣原理圖如圖1所示。2 系

3、統(tǒng)總體結構用本安工業(yè)控制機搭建的水泵控制系統(tǒng)主要由以下設備組成：1臺本安型工業(yè)控制計算機、多臺多功能控制驅動器、多臺智能I/O接口及各種傳感器、地面監(jiān)控計算機等。結構如圖2所示。該系統(tǒng)中，配置1臺本安型工業(yè)控制計算機，完成控制現(xiàn)場各傳感器信息的采集與處理，每臺泵組旁邊配置1臺多功能控制驅動器、整個泵房配置若干臺智能I/O接口及各種傳感器，組成排水監(jiān)控系統(tǒng)。圖1 控制機電氣框圖圖2 排水系統(tǒng)結構圖每臺泵附近配置1臺多功能控制驅動器，完成整臺泵電動閘閥、水泵電機、射流泵電動球閥的控制以及采集被控設備的運行狀態(tài)、采集模擬信號（正壓、負壓、水位、流量等），當采集電流型模擬量信號時需要配置電流轉頻率模塊

4、。每臺泵配置1臺負壓傳感器監(jiān)測真空度、1臺正壓傳感器監(jiān)測出水壓力，并配置一臺管道液位傳感器，判斷泵體滿水情況。泵房水倉配置若干臺水位傳感器（每個水倉配置一個，原則上不少于2臺），連續(xù)監(jiān)測水倉水位變化，作為自動起停水泵的關鍵參數(shù)。泵房配置若干臺流量傳感器，實時監(jiān)測每臺泵的出水流量。整個泵房配置若干臺通用I/O接口，接入每臺泵的模擬量參數(shù)（電機溫度等）?？刂葡到y(tǒng)以礦用本安型工業(yè)控制計算機為核心。采用CAN總線傳輸、EVC編程方式、多CPU 并行處理技術、多重抗干擾技術、模塊化結構和高防護等級設計，配以多功能驅動器、通用數(shù)據(jù)采集接口、各種傳感器保護裝置以及與驅動裝置相應的控制設備構成適用于水泵系統(tǒng)的

5、高可靠性監(jiān)控?？梢詫崿F(xiàn)就地手動、自動、無人值守控制控制功能，還可以通過數(shù)據(jù)傳輸，與上位機組網，實現(xiàn)地面集控功能。3 系統(tǒng)控制方式基于本安型工業(yè)控制機的水泵控制系統(tǒng)有4種控制方式：手動、就地自動、無人值守和遠程控制。手動：泵組的電動球閥、電動閘閥、水泵電機等設備的啟動，由多功能驅動器面板上的控制旋鈕開出，在工業(yè)控制計算機面板上可以觀察當前設備的運行狀態(tài)，達到設備檢修目的。就地自動：泵組的電動球閥、電動閘閥、水泵電機等設備的啟動，由本安工業(yè)控制計算機面板上的一鍵啟動按鈕開出，各個設備安既定流程順序啟動，同時在工業(yè)控制計算機面板上可以觀察當前設備的啟動狀態(tài)以及運行狀態(tài)。當任一啟泵條件不具備，本安工業(yè)

6、控制計算機將發(fā)出聲音及文字報警 ，并采取相應的預警措施。無人值守：系統(tǒng)根據(jù)水倉的高低水位實現(xiàn)泵組的起停。高水位啟運行泵組、超高水位啟備用泵組、低水位自動停泵。遠程控制：泵組的啟停由地面工控機完成。4 系統(tǒng)軟件設計4.1 控制機程序設計本系統(tǒng)選用Microsoft Embedded Visual C+作為應用軟件開發(fā)工具。為保證控制的實時性，軟件中的通訊和控制模塊擬采用基于COM的組件服務技術，該技術能有效保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚俸涂煽啃?，COM可以做到完全與語言無關，在不妨礙老客戶的情況下被升級，可以透明地在網絡上被重新分配位置。從用戶界面來看，為保證圖形一定的美感和不消耗系統(tǒng)過多的資源，軟件的圖形

7、模塊擬采用圖形交叉隱現(xiàn)技術，該技術能有效的降低資源消耗并保持相對的圖形效果。4.2 上位機軟件上位機軟件采用了組態(tài)軟件，通過Modbus協(xié)議與上位機進行通訊，主要實現(xiàn)以下功能：（1）實時顯示、監(jiān)測水位數(shù)據(jù)；（2）實時顯示水泵運行狀態(tài)；（3）監(jiān)測各個設備信息，如果有異常進行報警；（4）對井下設備進行控制，控制水泵和閘閥的開停；（5）可查詢水泵運行的歷史記錄、歷史報警查詢等相關參數(shù)；（6）打印報表。5 結語對比目前使用較多的PLC控制系統(tǒng)，這種基于本安工業(yè)控制機的水泵控制系統(tǒng)各傳感器、執(zhí)行器、控制器等全部掛接在總線上，既滿足了控制的靈活性要求又極大的減少了各種線纜的敷設，將來系統(tǒng)進行升級和擴展非常方便。系統(tǒng)自帶多路接口，可以多種通訊協(xié)議并行通訊，聯(lián)網方便快捷，可通過工業(yè)以太環(huán)網、光纜以及電纜與上位機通訊，通過上位機可與信息化平臺共享數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)目前已經在安徽、河南等多處煤礦投入使用，取得了良好的效果，對煤礦實現(xiàn)安全生產和節(jié)能減排具有重要的意義。參考文獻【1】 陳子春，劉向昕.井下中央泵房水泵自動化控制系統(tǒng)的研究與應用.工礦自動化，2007（2）.【2】 Randy Abernethy.COM技術內幕