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矿用隔爆兼本安型可编程控制箱的PLC 模块设计

2021-01-22叶源涛王子懿

科学技术创新 2021年3期
关键词:控制箱球阀显示屏

叶源涛 李 鹏 王子懿

( 安徽理工大学 机械工程学院,安徽 淮南232001)

随着煤矿自动化与信息化水平的提高,建设集约、安全、高效、绿色型矿井,实现减员提效、保障生产安全成了煤炭行业追求的目标[1]。为了实现矿井排水设备的无人值守和智能联动控制,能够在节能减排基础上有效延长机组使用寿命,在减员增效基础上进一步减轻工作人员劳动强度,在安全生产的基础上提高矿井的自动化水平和运营管理水平,基于PLC的矿用隔爆兼本安型隔爆箱就是为了提高这方面的能力而应用的,它是矿井排水系统的核心控制部分。本控制箱可用于煤矿井下或其他周围空气中含有爆炸性气体的工矿企业中[2]。

1 PLC 模块设计

该可编程控制箱的PLC控制模块如图1 所示。

图1 PLC 控制模块

上述PLC控制模块的CPU部分是ST60,SB COM1 信号板,数字量输入模块,EM AE08 模拟量扩展模块,RS485 通信接口等组成。ST60 是晶体管输出模块,其中36 个输入接口,24 个输出接口。该PLC控制部分具有1 路本安直流电源和2 路非安直流电源输出的功能,可用于给外部传感器、小型电动球阀等设备供电使用。该模块具有模拟量采集、开关量输入输出的功能。

其中正压传感器以来实时监测水泵出水口处排水压力,当排水压力不足无法上水时控制箱可发出报警,并在显示屏上显示故障信息[3]。同时负压传感器以来实时监测水泵进水口处的实时负压值,当负压值大于正常排水的压力时控制箱发出报警,并在显示屏上显示故障信息。

液位传感器可以实时监测泵房水仓内实时液位值,当监测到水仓液位大于启泵上限液位时,控制箱可发出启泵信号给用于控制水泵电机的高爆开关或者高压柜。PT100 温度传感器监测电机的温度并实时显示在屏幕上,当监测到的温度值大于设定的温度保护值时。发出报警及停机信号。开关的采集可以采集具有开关量信号输出的传感器或其他控制器等,可用于采集电动闸阀开到位、关到位信号,电动球阀的开到位、关到位信号,电动机启动反馈信号灯。当有报警或需要停止其他电动闸阀、电动球阀、开关启动器、高爆开关、高压柜等设备时可以发出无源开关信号。继电器模块相当于很多对开合触点,它们接收CPU 模块传来的电信号而控制外部设备的启动停止注水排气等动作。

图2 CPU 控制模块

图3 继电器控制模块

图4 隔离栅控制模块

图5 200 SMART 控制程序单台泵

2 PLC 模块连接设计

温度采集模块有四组采集点,将采集到的模拟量通过RS485通信接口传给CPU控制模块,通过CPU的分析最终将信号传递到显示屏上。隔离栅分别感受水箱正压负压,液位的变化,以及外界水阀的震动通过CPU的EM AE08 扩展模块传给CPU,通过CPU 的处理分析最终上传到显示屏。CPU模块将电信号传到继电器上,通过继电器控制电机启动、停止、注水、排气、闸阀开关等动作的实现[4]。DC24V直流稳压模块将外界的大的交变电压转换成24V 直流电压用来给CPU 模块供电,而12V 直流稳压模块把外界大的交变电压转换成12V 直流电压用来供给球阀。其中CPU模块如图2 所示、继电器模块如图3 所示、隔离栅模块如图4 所示。

3 PLC 程序的设计

运用S7 200-smart PLC 软件编写了一个程序控制单台泵的运行。程序如图5 所示。

4 结论

本PLC 控制模块装置设计合理,可实现较多监测控制功能,其应用于的可编程控制箱在矿用排水系统中功能齐全,作用强大。为后续的产品研发与井下应用提供了新的思路和解决方案。

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