煤矿排水系统水泵自动控制设计及应用
发布时间：2021-10-14 19:56
针对现有排水系统水泵控制策略单一、保护措施落后、设备维护困难等问题,基于PLC控制技术设计了排水系统水泵自动控制过程方案。在简要介绍排水系统模型的基础上,对系统的硬件结构、保护措施做了详细分析,并给出水泵自动控制过程的软件设计流程。所设计方案已经完成工业试验。结果表明,该方案能够保证储水仓水位控制在安全水位之下,水泵自动运行安全可靠,达到预期设计目标。
【文章来源】：煤矿机电. 2020,41(04)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
排水系统模型
排水系统水泵自动控制系统的硬件结构如图2所示,主要分为4个模块,即PLC控制模块、开关量处理模块、模拟量处理模块及通信模块[5]。PLC控制模块由PLC控制器和扩展模块(DI/DO/AI/AO及通信扩展模块)组成。在获取用于水泵控制的各个参数后,按照水泵启停自动控制流程对排水水泵进行逻辑控制;同时,将水泵运行时的系统信息、参数信息进行汇总并通过以太网接口上传至HMI人机界面或矿井环网。开关量处理模块用于获取水泵电动机启动/停止控制点,各电动球阀、电磁阀控制点,还包括报警控制、控制方式选择及水泵状态等。模拟量处理模块用于获取出水口压力、入水口真空度、水仓实时水位,以及电动机电流、电压、温度等模拟量信息。水泵电动机在启动时,检查并确认出水口压力、入水口真空度。在水泵工作过程中,依据储水仓水位进行水泵工作状态、工作模式的转换。通信模块用于将排水系统的水泵自动运行状态、参数、报警、故障等信息进行传送,在HMI人机界面或监控平台上显示和控制,并将所有信息传送至矿井工业环网,用于矿井排水系统后期的集中控制。当信息传送时,必须考虑数据的正确性和安全性,可以采用CRC循环冗余校验、奇偶校验、BCC异或校验法及海明码校验等手段保证数据的正确,或者采用DES、AES、RSA、DSA、ECC等非对称加密算法。
图3为用于开关量隔离的光耦隔离栅原理,综合利用本质安全型电源技术和光电隔离技术,将本质安全型电源、开关电源、输入信号、输出信号进行隔离,保证信号的安全性与稳定性。图4为用于模拟量隔离保护的隔离式安全栅原理,将光、电、磁隔离技术融于一体,实现本质安全、非本质安全电路之间电源、输入信号、输出信号的隔离。当有危险电压、电流进入时,实现快速切换功能,并且信号完全浮空,极大提高了信号的抗干扰能力。将网络隔离变压器应用于以太网信号隔离,利用耦合滤波原理实现数据信号的可靠传输[6]。另外,排水系统中的通信线都采用双绞屏蔽线,减少信号干扰。变压器初级、次级间采用屏蔽层隔离,隔离板接地,次级线圈不接地,以减少或消除寄生电容,提高抗共模干扰能力。图4 隔离式安全栅原理
【参考文献】：
期刊论文
[1]以PLC为核心的煤矿自动排水系统设计[J]. 张海峰,罗明华,佘影. 煤炭技术. 2016(04)
[2]基于PLC的矿井供排水网络自动化系统研究[J]. 梁蕾,岳彦博,李鹏,柳立群. 煤矿机械. 2012(11)
[3]浅谈矿井排水自动化监控系统的应用[J]. 赵孟,朱文军,韩小庆. 山东煤炭科技. 2010(05)
[4]模糊控制在煤矿排水系统中的运用[J]. 钱宏琦,周洁. 贵州大学学报(自然科学版). 2010(03)
[5]基于PLC的煤矿主排水泵自动控制系统设计[J]. 于治福,李旭鸣,商德勇,潘越. 煤矿机械. 2010(01)
硕士论文
[1]基于PLC的变频调速恒压供水系统设计与实现[D]. 熊建国.电子科技大学 2013
本文编号：3436747
【文章来源】：煤矿机电. 2020,41(04)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
排水系统模型
排水系统水泵自动控制系统的硬件结构如图2所示,主要分为4个模块,即PLC控制模块、开关量处理模块、模拟量处理模块及通信模块[5]。PLC控制模块由PLC控制器和扩展模块(DI/DO/AI/AO及通信扩展模块)组成。在获取用于水泵控制的各个参数后,按照水泵启停自动控制流程对排水水泵进行逻辑控制;同时,将水泵运行时的系统信息、参数信息进行汇总并通过以太网接口上传至HMI人机界面或矿井环网。开关量处理模块用于获取水泵电动机启动/停止控制点,各电动球阀、电磁阀控制点,还包括报警控制、控制方式选择及水泵状态等。模拟量处理模块用于获取出水口压力、入水口真空度、水仓实时水位,以及电动机电流、电压、温度等模拟量信息。水泵电动机在启动时,检查并确认出水口压力、入水口真空度。在水泵工作过程中,依据储水仓水位进行水泵工作状态、工作模式的转换。通信模块用于将排水系统的水泵自动运行状态、参数、报警、故障等信息进行传送,在HMI人机界面或监控平台上显示和控制,并将所有信息传送至矿井工业环网,用于矿井排水系统后期的集中控制。当信息传送时,必须考虑数据的正确性和安全性,可以采用CRC循环冗余校验、奇偶校验、BCC异或校验法及海明码校验等手段保证数据的正确,或者采用DES、AES、RSA、DSA、ECC等非对称加密算法。
图3为用于开关量隔离的光耦隔离栅原理,综合利用本质安全型电源技术和光电隔离技术,将本质安全型电源、开关电源、输入信号、输出信号进行隔离,保证信号的安全性与稳定性。图4为用于模拟量隔离保护的隔离式安全栅原理,将光、电、磁隔离技术融于一体,实现本质安全、非本质安全电路之间电源、输入信号、输出信号的隔离。当有危险电压、电流进入时,实现快速切换功能,并且信号完全浮空,极大提高了信号的抗干扰能力。将网络隔离变压器应用于以太网信号隔离,利用耦合滤波原理实现数据信号的可靠传输[6]。另外,排水系统中的通信线都采用双绞屏蔽线,减少信号干扰。变压器初级、次级间采用屏蔽层隔离,隔离板接地,次级线圈不接地,以减少或消除寄生电容,提高抗共模干扰能力。图4 隔离式安全栅原理
【参考文献】：
期刊论文
[1]以PLC为核心的煤矿自动排水系统设计[J]. 张海峰,罗明华,佘影. 煤炭技术. 2016(04)
[2]基于PLC的矿井供排水网络自动化系统研究[J]. 梁蕾,岳彦博,李鹏,柳立群. 煤矿机械. 2012(11)
[3]浅谈矿井排水自动化监控系统的应用[J]. 赵孟,朱文军,韩小庆. 山东煤炭科技. 2010(05)
[4]模糊控制在煤矿排水系统中的运用[J]. 钱宏琦,周洁. 贵州大学学报(自然科学版). 2010(03)
[5]基于PLC的煤矿主排水泵自动控制系统设计[J]. 于治福,李旭鸣,商德勇,潘越. 煤矿机械. 2010(01)
硕士论文
[1]基于PLC的变频调速恒压供水系统设计与实现[D]. 熊建国.电子科技大学 2013
本文编号：3436747
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3436747.html
