当前位置:主页 > 科技论文 > 自动化论文 >

基于PLC矿井排水系统远程自动化控制

发布时间:2016-11-27 19:26

  本文关键词:基于PLC矿井排水系统远程自动化控制,由笔耕文化传播整理发布。


当前位置:首页 >> 交通运输 >> 基于PLC矿井排水系统远程自动化控制


88

基于 PLC 矿井排水系统远程自动化控制

基于 PLC 矿井排水系统远程自动化控制
余婷婷 1 胡 杰 1,2 (1 淮南矿业集团潘北矿,安徽 淮南 232096;
2 安徽理工大学电气与信息工程学院,安徽 淮南 232001 )
摘 要

近年来,我国矿井在优化排水方案、改造排水

系统及提高排水设备稳定性方面也做了大量的研究。 随着煤矿安全生产 要求的提高,井下排水系统的安全性与可靠性要求也随之提高。 目前井下水的排放主要的人工管理的方式,具有安全无保 证、设备运行经济性差以及人为不当操作造成设备损耗等弊端。 因此,采用自动控制系统具有重要的意义。 关键词:矿井排水,自动控制
Abstract In recent years,China's mines in optimal drainage plan,the transformation drainage systems and improve drainage equipment stability areas have done a lot of research.With the improvement of coal mine safety production requirements,underground drainage system security and reliability requirement increases.Underground water discharge current main artificially management way,have safety equipment,no running economy caused by improper operation poor and artificial equipment loss disadvantages.Therefore,adopts the automatic control system has important significance.

1

矿井排水系统的重要性 矿井水的形成一般是由于巷道揭露和采空区塌陷波及到水

4)为使矿井排水系统实现远程控制,PLC 控制系统应能在尽
可能使用现有设备的情况下与矿井综合自动化系统的衔接。

源所致,水源主要是大气降水、地表水、断层水、含水层水、采空区 水及开采作业用水。 在我国煤矿的原煤开采中,平均每年将有 20~ 40 亿 m3 的地下水需要由排水设备抽排到地面。 数据显示,在发生 的煤矿安全事故中,以瓦斯爆炸和水灾最为频繁和严重,矿井排水 系统如果不能将矿井水及时排出矿井,不仅制约矿井开采,更会造 成人员伤亡、设备财产损失、矿井坍塌等灾难性的后果。

3

主排水系统控制功能的实现

潘 北 矿 主 排 水 泵 控 制 系 统 主 控 设 备 选 用 西 门 子 S7-300 PLC 进行控制,由于 PLC 具有可靠性高、耗电量小、编程简单和 带载能力强等特点 , 且具备多机联网 和 易 于 实 现 全 矿 井 的 生 产 调度自动化等功能, 后期改造实现主排水泵的地面远程控制系 统也是基于本套系统构建的。 (1 )准确的水位监测装置 由于 PLC 的输入信号可以是开关量、 数字量和模 拟 量 ,所 以水位检测装置的设计比较简单 , 有 多 种 型 式 的 传 感 器 可 供 选 择 , 只 要 满 足 煤 矿 井 下 工 作 环 境 如 防 爆 、防 潮 等 特 殊 要 求 ,且 具 备工作安全可靠、性能稳定即可,我 矿 选 择 的 是 PROBE 超 声 波 液位计,测量范围 0~5m 。 (2 )可靠的起动和运行控制功能 在选定排水泵、排水管路后,首先由 PLC 对排水泵的 状 态 、 供电开关状态、 各传感器到位反馈进行检测, 如果满足启泵条 件 ,则 起 动 真 空 泵 、打 开 电 磁 阀 进 行 抽 真 空 ;当 真 空 度 满 足 起 动 水泵要求后,给排水泵主电动机开关发出信号启动主电动机,当 电动机电流接近额定电流且水泵出水口的压力达到工作压力时 (认为水泵工作正常), 电流检测装置和带电触点的压力表将分 别发出信号,起动液压站电机,打开选定排水管路上的液动阀门 至设定位置,实现排水泵正常排水。 起动过程中如有任一环节不 满足起动排水泵要求,系统将停止起动过程,并发出故障报警。 对排水泵的运行状态实时监测。 若排水泵在运行中出现电 流、 压力异常等现象时, 可发出故障报警信号并使该排水泵停 运, 工作人员根据排水需要起动备用排水泵或将所有备用排水 泵的选择开关按下由系统依次选择。 排水泵起动和运行期间, 主电动机的店里参数监测和保护 功能实现由高压供电开关完成。 (3 )排水系统中的排水闸阀、配水闸阀 为液压控制且由开、关位置的传感器向 PLC 提供“打开到 (下转第 91 页)

2

矿井排水控制系统的要求 淮南矿业集团潘北矿井于 2004 年 12 月 26 日 正 式 开 工 建

设,设计生产能力 240 万 t / a ,井田面积 15 平方公里,2008 年 3 月 5 日联合试运转。 目前矿井正常涌水量为 80m3 / h ,最大涌水 量 100m3 / h 。 地质报告资料涌水量矿井中央区涌水量为:正常涌 水量 540m3 / h ,最大涌水量 690m3 / h 。 矿 井 在 -650m 水 平 设 置 主排水泵房,直接将矿井水全部排至地面水处理厂。 目前,主排 水泵房内共安装 HDM420×9 型离心水泵 5 台,单台水泵额定流 量 为 420m3 / h ,扬 程 838.3m ,配 套 电 机 YB710M2-4 (1500kW ,

10kV )。 正常涌水量时 2 台工作,2 台备用 ,1 台 检 修 ;最 大 涌 水 量时 3 台工作,1 台备用,1 台检修。
作为特大型现代化矿井, 排水系统的安全性和可靠性就显 得尤为重要, 而稳定可靠的控制系统正是实现这一目标的重要 保证。 综合矿井排水系统的特点及功能要求,一套完善的控制系 统应具有以下功能:

1 )可 靠 的 水 位 监 测 系 统 ,根 据 警 戒 水 位 的 到 达 和 系 统 故 障
类型及时发出报警和自动启动排水泵, 传感器应具备工作安全 可靠、性能稳定等特点。

2 )控制系统应能对水泵的起动和运行状态进行实时监测和
控制。 若水泵在起动或运行中出现电流、压力、温度异常等现象 时,可发出故障报警信号并使该水泵停止,根据排水需要启动另 外的水泵。

3 )控制系统应能可靠控制排水闸阀、配水闸阀(选择水仓)、 电 磁 阀 、液 压 站 等 排 水 辅 助 设 备 ;各 部 位 传 感 器 应 能 向 PLC 准
确传送有效信号,使控制系统对排水泵进行适时控制和保护。

《工业控制计算机》2011 年第 24 卷第 2 期 比较器 CP0 不发生翻转(保持高电平)。 断路故障的工作时序如 图 5 所示。 对断路故障的检测只需 在 MCU 输 出 驱 动 方 波 后 延 时一定时间检测 CP_Peak 的状态,如为高则为断路故障。

91
主要决定因素;PWM 脉冲频率影响电流的稳定性。 在仿真的基础 上经过大量的试验验证并最终确定电磁阀的驱动参数。

4

驱动模块软件设计 驱动模块软件主要包括主程序、 驱动

3

仿真及驱动参数的确定

触发脉冲中断 子 程 序 、比 较 器 CP1 中 断 子 程序和定时器 T0 中断子程序等。 各程序流 程如图 7~ 图 10 所示。

5

结束语

图6

电磁阀 PWM 驱动方式仿真模型

所设计的高速开关电磁阀智能驱动 模块在包装盒电控喷胶系统中得到了可 图 10 CP1 中断子程序 靠 应 用 ,实 测 驱 动 曲 线 可 知 :电 磁 阀 打 开 时 间 约 为 0.6ms ,关 闭 时 间 约 为 0.5ms ,实 现 了 电 磁 阀 的 快 速 驱 动 ;同 时 ,,驱 动 模 块 故 障检测快速、准确,满足了智能驱动的要求。 此外,该驱动模块通 过修改其驱动参数, 也可适用于其它多种高速电磁阀的快速智 能驱动。 参考文献
[1 ]陈 维 龙 ,王 辉 . 高 速 电 磁 阀 的 驱 动 方 式 探 讨 [J ]. 中 国 机 电 工 业 ,2001 (22 ) [2 ] 黄 向 东 , 丁 凡 . 直 流 螺 管 式 电 磁 铁 的 动 特 性 研 究 [J ]. 机 床 与 液 压 ,

为确定电磁阀的驱动参数,可利用 Matlab Simulink 软件对 高速电磁阀的 PWM 驱动方式进行建模仿真,以分析各驱动参数 对电磁阀驱动性能的影响,仿真模型如图 6 所示。 通过仿真可知: 增大线圈电压可提高电磁阀开启速度;合适的开启脉冲可保证快 速响应性而不至于使线圈电流过大;PWM 占空比是维持电流的

1997
[3 ]刘少军 . 高速开关电磁阀的现状及应用[J ]. 机床与液压,1995 (6 ) [4 ]童长飞 .C8051F 系列单片机开发与 C 语言编程[M ]. 北京:北京航空 航天大学出版社,2005 [5 ]C8051F0×× DATA SHEET ,Silicon Laboratories INC ,2003 图7 主程序 图8

T0 中断子程序

图9

驱动触发 中断子程序

[收稿日期:2010.12.6 ]

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
(上接第 88 页)

图2 图1

控制界面

PLC 检测排水泵起动条件程序

(由用户程序块调用)。 因此控制系统与矿井综合自动化系统的 衔接是比较简单的, 实现自动化排水所必须增加的只是与上位 机联络的通信电缆及井下分站等设备。 潘北矿井后期增加的矿井综合自动化系统已实现对井下主 排水泵的远程自动控制功能。

位 ”和 “关 闭 到 位 ”两 个 信 号 ,电 磁 阀 、液 压 站 电 机 等 排 水 辅 助 设 备均有自动和手动控制功能, 使控制系统对排水泵进行适时控 制和保护。 (4 )PLC 控制系统与矿井综合自动化系统的衔接 实现矿井排水自动化的目的是保证矿井安全生产的进行, 同时也要考虑经济性,即以最小的投入获得最大的效益。 因此, 在进行自动化排水设计时应尽可能地利用原有的控制设备,

4

结束语 矿井排水系统自动化控制是现代化矿井安全生产的一个重

要组成部分,这一先进技术不仅可以为企业带来经济效益,而且 可减少人为的误判断和操作, 实现矿井多台排水泵的集中和自 动控制; 同时地面矿井调度中心可直接了解井下各排水泵的工 作状况,尤其是在矿井发生突发灾害需撤离人员时,可使用远程 控制功能起动矿井排水系统。
[收稿日期:2010.12.15 ]

S7-300 有 很 强 的 通 信 功 能 ,CPU 模 块 集 成 有 MPI 和 DP 通 信 接口,有 Profibus-DP 和工业以太网的通信模块,以及点对点通 信模块。 通过 Profibus-DP 或 AS-i 现场总线,CPU 与分布式 I / O 模块之间可周期性的自动交换数据(过程映像数据交换)。 在 自 动 化 系 统 之 间 ,PLC 与 计 算 机 和 HMI (人 机 接 口 )站 之 间 ,均
可以交换数据。 数据通信可周期性的自动进行,或基于事件驱动



  本文关键词:基于PLC矿井排水系统远程自动化控制,由笔耕文化传播整理发布。



本文编号:196169

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/196169.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户dac1d***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com