淺析PLC在煤礦排水系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、    淺析plc在煤礦排水系統(tǒng)中的應(yīng)用    胡化舉摘要：隨著計算機控制技術(shù)的迅速發(fā)展，以微處理器為核心的可編程序控制器(plc)控制已逐步取代繼電器控制，普遍應(yīng)用于各行各業(yè)的自動化控制領(lǐng)域。利用plc自動檢測水倉水位和其它參數(shù)，根據(jù)水倉水位的高低、礦井用電信息等因素，建立數(shù)學(xué)模型，合理調(diào)度水泵運行，可以達到避峰填谷及節(jié)能的目的。關(guān)鍵詞：plc排水控制系統(tǒng)0引言可編程序控制器(plc)控制普遍應(yīng)用于各行各業(yè)的自動化控制領(lǐng)域，煤炭行業(yè)也不例外，但目前煤礦井下排水系統(tǒng)仍多采用繼電器控制，水泵的開停及選擇切換均由人工完成，還做不到根據(jù)水位或其它參數(shù)自動開停水

2、泵，這將嚴重影響井下排水泵房的管理水平和經(jīng)濟效益的提高。隨著煤礦生產(chǎn)的發(fā)展和技術(shù)進步，plc控制系統(tǒng)必將逐步取代老式的繼電器控制系統(tǒng)，使電氣控制系統(tǒng)工作更可靠，更容易維修，更能適應(yīng)經(jīng)常改造的工藝條件。plc是當(dāng)代工業(yè)自動化可選的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。1系統(tǒng)功能plc控制程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)可按程序模塊分段調(diào)試，分段運行。系統(tǒng)根據(jù)水位和壓力控制原則，自動實現(xiàn)水泵的輪換工作，延長了水泵的使用壽命。系統(tǒng)可根據(jù)投入運行泵組的位置，自動選擇啟動就近的真空泵，若在程序設(shè)定的時間內(nèi)達不到真空度，便自動啟動備用真空泵。系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)負荷和供電部門所規(guī)定的平段、谷段、峰段供電電價時間段，以“避峰填谷”原則確定開、停水泵時

3、間，從而合理地利用電網(wǎng)信息，提高礦井的電網(wǎng)運行質(zhì)量。plc自動檢測水位信號，計算單位時間內(nèi)不同水位段水位的上升速率。從而判斷礦井的涌水量，自動投入和退出水泵運行臺數(shù)，合理地調(diào)度水泵運行。具有故障記錄，歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。系統(tǒng)具有通訊接口功能，實現(xiàn)遙測遙控功能。系統(tǒng)保護功能有：超溫保護、流量保護、電動機故障、電動閘閥故障。2系統(tǒng)構(gòu)成整個自動控制系統(tǒng)由數(shù)據(jù)自動控制、數(shù)據(jù)采集、通訊接口、自動輪換工作、動態(tài)顯示及故障記錄報警構(gòu)成。2.1自動控制系統(tǒng)控制設(shè)計由plc機架、cpu、數(shù)字量l，o、模擬量輸入、電源、通訊等模塊構(gòu)成。plc自動化控制系統(tǒng)根據(jù)水倉水位的高低、井下用電負荷的高、低峰和供電部門所規(guī)定

4、的平段、谷段、峰段供電電價時間段(時間段可根據(jù)實際情況隨時在觸摸屏上進行調(diào)整和設(shè)置)等因素，建立數(shù)學(xué)模型，合理調(diào)度水泵，自動準(zhǔn)確發(fā)出啟、停水泵的命令，控制5臺水泵運行。為了保證井下安全生產(chǎn)，系統(tǒng)可靠運行，水位信號是水泵自動化一個非常重要的參數(shù)，因此，系統(tǒng)設(shè)置了兩套水位傳感器，模擬量和開關(guān)量傳感器，兩套傳感器均設(shè)于水倉的排水配水倉內(nèi)，plc將接受到的模擬量水位信號分成若干個水位段，計算出單位時間內(nèi)不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，同時檢測井下供電電流值。計算用電負荷率，根據(jù)礦井涌水量和用電負荷，控制在用電低峰和一天中電價最低時開啟水泵，用電高峰和電價高時停止水泵運行，以達到避峰填谷

5、及節(jié)能的目的。2.2數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)自動采集與檢測主要分為兩類：模擬量數(shù)據(jù)和數(shù)宇量數(shù)據(jù)。模擬量檢測的數(shù)據(jù)主要有：水倉水位、電機工作電流、水泵軸溫、電機溫度、3趟排水管流量；數(shù)字量檢測的數(shù)據(jù)主要有：水泵高壓啟動柜真空斷路器和電抗器柜真空接觸器的狀態(tài)、電動閥的工作狀態(tài)與啟閉位置、真空泵工作狀態(tài)、電磁閥狀態(tài)、水泵吸水管真空度及水泵出水口壓力。數(shù)據(jù)自動采集主要由plc實現(xiàn)，plc模擬量輸入模塊通過傳感器連續(xù)檢測水倉水位，將水位變化信號進行轉(zhuǎn)換處理，計算出單位時間內(nèi)不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，控制排水泵的啟停。電機電流、水泵軸溫、電機溫度、排水管流量等傳感器與變送器，主要用于監(jiān)測水泵、電

6、機的運行狀況，超限報警，以避免水泵和電機損壞。plc的數(shù)字量輸入模塊將各種開關(guān)量信號采集到plc中作為邏輯處理的條件和依據(jù)，控制排水泵的啟停。在數(shù)據(jù)采集過程中，模擬量信號的處理是將模擬信號變換成數(shù)字信號(a，d轉(zhuǎn)換)，其變換速度由采樣定律確定。2.3通訊接口plc通過通訊接口和通訊協(xié)議，與觸摸屏進行全雙工通訊，將水泵機組的工作狀態(tài)與運行參數(shù)傳至觸摸屏，完成各數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示：同時，操作人員也可利用觸摸屏將操作指令傳至plc，控制水泵運行。plc同時將水泵機組的運行狀態(tài)與參數(shù)經(jīng)安全生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)分站傳至地面生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控中心主機，與全礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，管理人員在地面即可掌握井下排水系統(tǒng)設(shè)備的所

7、有檢測數(shù)據(jù)及工作狀態(tài)，又可根據(jù)自動化控制信息，實現(xiàn)井下排水系統(tǒng)的遙測、遙控，并為礦領(lǐng)導(dǎo)提供生產(chǎn)決策信息。觸摸屏與監(jiān)測監(jiān)控主機均可動態(tài)顯示排水系統(tǒng)運行的模擬圖、運行參數(shù)圖表，記錄系統(tǒng)運行和故障數(shù)據(jù)，并顯示故障點以提醒操作人員注意。2.4輪換工作為了防止因備用泵及其電氣設(shè)備或備用管路長期不用而使電機和電氣設(shè)備受潮或其他故障未經(jīng)及時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)工作泵出現(xiàn)緊急故障需投入備用泵時，而不能及時投入以至影響礦井安全，系統(tǒng)程序設(shè)計了5臺泵自動輪換工作控制，控制程序?qū)⑺脝⑼４螖?shù)及運行時間和管路使用次數(shù)及流量等參數(shù)自動記錄并累計，系統(tǒng)根據(jù)這些運行參數(shù)按一定順序自動啟停水泵和相應(yīng)管路，使各水泵及其管路的使用率分布均勻

8、，當(dāng)某臺泵或所屬閥門故障、某趟管路漏水時，系統(tǒng)自動發(fā)出聲光報警，并在觸摸屏上動態(tài)閃爍顯示，記錄事故，同時將故障泵或管路自動退出輪換工作，其余各泵和管路繼續(xù)按一定順序自動輪換工作，以達到有故障早發(fā)現(xiàn)、早處理，以免影響礦井安全生產(chǎn)的目的。2.5動態(tài)顯示系統(tǒng)通過圖形動態(tài)顯示水泵、真空泵、電磁閥和電動閥的運行狀態(tài)，采用改變圖形顏色和閃爍功能進行事故報警。直觀地顯示電磁閥和電動閥的開閉位置，實時顯示水泵抽真空情況和壓力值。用圖形填充以及趨勢圖、棒狀圖方式和數(shù)字形式準(zhǔn)確實時地顯示水倉水位，并在啟停水泵的水位段發(fā)出預(yù)告信號和低段、超低段、高段、超高段水位分段報警，用不同音響形式提醒工作人員注意并及時檢修，避免水泵和電機損壞。3結(jié)束語利用plc自動控制及運行參數(shù)自動檢測，動態(tài)顯示，并將數(shù)據(jù)傳送到地面生產(chǎn)調(diào)度中心，進行實時監(jiān)測及報警顯示。系統(tǒng)通過觸摸屏以圖形、圖像、數(shù)據(jù)、