矿山水泵自动排水控制系统研究

张国勇，沈 印

(1.四川化工职业技术学院，四川 泸州 646005;2.四川化工职业技术学院，四川 泸州 646005)

矿山水泵自动排水控制系统研究

张国勇1，沈 印2

(1.四川化工职业技术学院，四川 泸州 646005;2.四川化工职业技术学院，四川 泸州 646005)

随着矿山行业的不断发展，国家越来越重视矿山的安全和生产，同时，PLC技术的迅猛发展并逐步取代传统继电器控制，开始广泛应用于矿山自动化控制领域。本文对矿山水泵自动排水系统较好的运用PLC技术和太网网络交换技术，大大提高工作效率以及企业经济效益。

可编程控制器;监控主机;系统仪表;显示控制台

引言

PLC自动排水系统简述：井下原有1口主水井和1口副水井，两个水井下面相互贯通，每个水井中配备两台潜水泵，2趟排水管路。即4台水泵均配备独立的4趟排水管路。由于两口水井底部相互贯通，泵房有三台水泵，一台为运行，另外两台为备用，正常涌水时，主水井中1台水泵工作，1台备用。当1台水泵在工作时，仍不能满足排水要求而使水井水位超高限时，PLC自动控制启动另一台备用水泵。此时如果仍然不能满足排水要求，PLC自动控制启动副井中的水泵。当水井水位下降到最低水位时，PLC自动控制水泵停止运行。各水井及水泵运行参数自动检测，动态显示，并将数据传送到地面生产调度中心，进行实时监测及报警显示。

1.PLC自动排水控制系统系统介绍

井下主排水集控系统是煤矿综合自动化系统的一个子系统。

系统设计对主排水泵及其附属的抽真空系统与管道电动阀门等装置实施了PLC自动控制及运行参数自动检测，动态显示，并将数据传送到地面生产调度中心，进行实时监测及报警显示。

2.PLC排水自动控制系统组成及结构

2.1 系统组成

PLC自动控制系统主要由以下设备组成：

1.KXJ0.25/660/380/127矿用隔爆兼本安型可编程控制器：西门子S7 300 PLC核心，支持模块化结构，工业以太网接口(100M)，现场总线 DP接口(12M)、梯形图编程语言，远程/就地编程，相比较单片机分站系统，系统造价较高，但是设备的安全性、稳定性、可靠性，通用性(支持各种传感器的介接入)是单片机分站不可比拟的。

2.KXH0.4/18显示控制台：矿用隔爆兼本安型可编程控制器通信，作为系统就地显示、控制、程序和参数修改平台。

3.监控主机：IFix4.0组态开发平台、强大的过程数据库(数据交换及发布)、人性化的操作界面、简洁美观且易于修改图符和系统维护。

4.就地控制箱：实现设备的就地开停、集控/就地转换。

5.系统仪表：系统底层数据采集设备。

2.2 系统结构

系统依托矿井工业以太网作为通信基础，上下位机采用标准的TCP/IP协议实现监测数据上传，控制指令下达、控制程序的修改下载;

结合图2、图5、图6可以看出，沉管周围尤其底板处海床循环剪应力比较大，这也解释了沉管近、远场海床液化发展规律的差异。

如系统采用多台控制分站，监控分站之间及就地显示控制箱通过Profibus－DP总线方式通信。

3.矿山排水系统实施

系统监测数据主要有：水仓水位、电机工作电流、电机工作电压、水泵轴温、电机温度、排水管流量、水泵高压启动电抗器柜真空接触器的状态、电动阀的工作状态与开关位置、真空泵工作状态、电磁阀状态、水泵吸水管真空度及水泵出水口压力、系统集控/就地/检修/工作模式。

系统控制数据主要有：主排水泵电机的开停，真空泵电机开停，电动闸阀的打开与闭合。

实施过程控制系统中电动闸阀和真空泵的配电控制回路;各台排水泵及所对应的电动闸阀的配电控制回路应相互独立。

井下中央变电所内的低压组合开关，为电动闸阀以及真空泵配电、在每台主水泵前放置1台控制箱，控制对应的主水泵以及配套的电动闸阀的运行;在真空泵附近放置控制箱，控制真空泵的运行。

系统控制柜采用防爆型配以本安操作箱，实现对水泵的自动控制，就地设防爆紧停按钮(非自复位)。

在水仓分别设水位传感器，以监测水仓水位。

4.排水自动控制系统功能

4.1 自动控制功能

系统根据工况设定，以及时间、水位、煤矿用电负荷等参数自动开启、停止水泵的运转、并能实现泵阀的联锁起动，对运行中的各种参数进行实时控制，通过接口向上传送数据。

每台水泵设置运行、备用和检修三种工作方式，该方式可以在本机上设定或地面主机设定。当水位达到高位或不在高位而处在用电低谷时间内，将自动启动运行泵。当水位达到高位或不在高位而处在用电高峰时间时自动停泵。当水位到上限水位时，自动”运行泵“及备用泵”，直到水位低于高位时停止“备用泵”只运行“运行泵”，当达到低于或不在高位而处于用电高峰时间内时自动停泵。

4.2 手动控制功能

根据实际需要也可以从自动控制方式切换到手动控制方式。系统采用手动操作时，由工作人员根据生产需要以及设备状况操作控制箱上的按钮完成设备的启动、停止。

4.3 单机自动控制

地面监控主机将工作方式切转到单机自动时，可在地面监控主机上单独控制系统中的设备。此时各分站仍处于自动状态，当保护信号动作时仍报警停机。

4.4 就地紧停功能

不论在何种控制方式下，均可在通过紧停按钮来停止运行该设备。

总结：本自动控制系统较好的运用了PLC技术和以太网网络交换技术，在排水过程中，能自动的根据实际情况进行自动排水，不仅省时省力，更节约了企业的生产成本，应该说井下自动排水是越来越多的矿类企业首先的排水方式。

［1］《安全生产、劳动保护政策法规系列专辑》编委会.煤矿安全规程［M］.北京：中国劳动社会保障出版社，2003

［2］中国冶金建设协会编.工业电视系统工程设计规范.GB 50115－2009［M］.北京：人民出版社，2010

［3］人力资源和社会保障部教材办公室组织编.煤矿供电［M］.北京：中国劳动社会保障出版社，2009

Mine Drainage Pump Automatic Control System Research

ZHANG Guo－yong1，SHEN Yin2

(1.Sichuan College of Chemical Technology，Luzhou 646005，China;2.Sichuan College of Chemical Technology，Luzhou 646005，China)

Along with the development of the mining industry，countries pay more and more attention to the mine safety and production，and at the same time，the PLC technology is rapidly developingt，and gradually replacing traditional relay control，are widely used in mine automation control fields.Mine draignge pump automatic control system adopts PLC technology and Ethernet network interface technology can greatly enhance efficiency of laborers and the economic efficiency of enterprises.

PLC(programmable logic controller);monitoring host;systematic meter;display console

TD442+.2 < class="emphasis_bold">文献标识码：A

A

1671－3974(2011)04－0053－02

2011－09－06

张国勇(1981年－)，男，工学学士，四川化工职业技术学院讲师，主要从事机电领域科研与教学工作。