淺談煤礦主排水泵自動控制系統(tǒng)中PLC的應用

王琪

摘 要：隨著時代的進步和社會經濟的發(fā)展，我國煤礦事業(yè)發(fā)展迅速；因為煤礦生產的特點，經常會有水涌入到礦井中，給煤礦生產的順利進行造成一定的影響，那么就需要用礦井排水設備將涌入礦井的水及時排除掉。隨著科學技術的發(fā)展，如今煤礦主排水泵自動控制系統(tǒng)得到了較為廣泛的應用，保證了排水泵的安全可靠運行。本文簡要分析了煤礦主排水泵自動控制系統(tǒng)中PLC的應用，希望可以提供一些有價值的參考意見。

關鍵詞：煤礦；自動控制；PLC

中圖分類號：TD679 文獻標識碼：A

通過調查研究發(fā)現(xiàn)，很多礦井下主排水系統(tǒng)依然將人工控制的方式給應用過來，利用人工來完成水泵的開停和選擇切換，那么要求工人具有較高的責任心，但是水位的增長速度還是無法預測，也無法結合水位和其他參數(shù)來對水泵自動的開停，這樣就會對煤礦自動化管理水平和經濟效益造成影響，并且還會有大量的安全隱患出現(xiàn)。

1 控制系統(tǒng)功能設計

一是控制功能：系統(tǒng)設有三種控制方式，分別是手動、半自動和自動，利用就地控制箱來實現(xiàn)手動控制方式，和原來人工控制，有著基本相同的操作方法。也就是在開泵時，首先注水，泵體灌滿水之后，利用真空泵將其抽成一定的真空度，對電機進行啟動，然后將排水閥門逐漸打開，泵組正常工作排水。在停泵時，首先對排水閥門進行關閉，之后將電機停下來。半自動控制方式主要是人工對要開啟的泵以及泵的臺數(shù)進行選擇，結合PLC設定程序來自動完成開泵停泵工序。自動控制方式是結合PLC設定程序來將一系列操作給自動執(zhí)行下去，促使排水工作能夠完成，在這個過程中，不需要人們來進行干涉。

二是保護功能：故障自診斷功能也是系統(tǒng)所具備的，可以監(jiān)測多項參數(shù)，如供電電壓、電機電流、電機軸承溫度以及電機定子溫度等等。如果某項參數(shù)出現(xiàn)了異常情況，或者比設定值要高，那么PLC對故障進行判斷，并且及時發(fā)出報警信息，同時，故障泵組的正常運行也會停止，對于電機和水泵進行有效的保護，這樣可以及時排除掉故障。

三是對參數(shù)信息實時顯示：對于灌泵時水泵腔體的真空度，由西門子人機界面來實時顯示，還可以顯示其他的參數(shù)，如正常運行狀況下單臺水泵的流量、主排水管總流量以及排水管路壓力和軸承溫度、水位等等。如果有故障出現(xiàn)，還可以將報警信息給顯示出來。

2 控制系統(tǒng)結構層次

為了促使設計功能得到實現(xiàn)，自動控制系統(tǒng)可以劃分為監(jiān)控組態(tài)軟件、信號采集裝置、工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)、機房設備和電控設備等諸多部分。整個系統(tǒng)劃分為三個層次；首先是地面監(jiān)控主站層，包括工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)、監(jiān)控組態(tài)軟件、工控機等諸多方面，利用光纜來有效連接井下PLC和防爆型網絡攝像機。借助于組態(tài)軟件，借助于工控機，人們就可以對主排水泵的運行參數(shù)及時掌握，并且存儲采集過來的這些記錄，操作人員對于各個泵組可以非常簡單的控制，只需要對鼠標進行挪動即可。借助于工業(yè)電視和硬盤錄像機，人們就可以對井下狀況實時的掌握。

其次是控制及通訊管理層，包括諸多的組成部分，這樣信號處理、邏輯判斷和故障診斷的功能就可以實現(xiàn)，如數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、電控設備、數(shù)據(jù)交換設備等等。不同的設備有著不同的功能，如數(shù)據(jù)采集模塊的主要作用是采集水位信號，以便對泵確定是否開啟，依據(jù)控制方式，來啟動泵組，然后供電電源、電機和水泵的各項參數(shù)就可以被數(shù)據(jù)采集模塊所采集，如水泵前后軸溫度、電機電子溫度、檢測開關的帶電狀態(tài)等等。在觸摸屏上顯示各個參數(shù)，借助于數(shù)據(jù)交換設備，來向地面監(jiān)控主站傳輸。

最后是機械設備層，電機、水泵、吸水管道等都是煤礦排水系統(tǒng)的主要設備，本控制系統(tǒng)的基礎是原來煤礦排水系統(tǒng)，那么只需要改動一部分內容即可。要改動電機、水泵和管道上的部分機械結構，以便促使傳感器的安裝需求得到滿足，主要是用電動可控閥門來替代原來的排水閥門和注水閥門；加裝為水泵注水的射流泵或為泵抽真空用的真空泵，這樣水泵啟動的需求就可以得到滿足。為了促使其安全得到保證，避免有故障出現(xiàn)于自動控制系統(tǒng)中，無法對泵組正常的啟動，需要對原排水系統(tǒng)結構形式不破壞，將原始人工操作方式給保留下來。

3 控制系統(tǒng)程序設計

一是PLC程序設計：利用STEP 7 軟件來編制PLC程序，通過編制本軟件，可以對數(shù)據(jù)有效的輸入和輸出，將梯形邏輯圖、功能塊圖和語句表應用到程序編制過程中，供電單元和CPU是PLC的主要組成部分，通過程序，PLC就可以有效的編制程序。在編制程序的過程中，硬件組態(tài)是首先要制作的，主要是在本軟件中生成一個系統(tǒng)，它完全相同于實際硬件系統(tǒng)，然后開學的設置各個硬件組成部分的參數(shù)，并且對網絡和網絡中的機架和模塊進行生產。硬件組態(tài)將輸入輸出變量的地址給確定了下來，這樣可以對順序控制程序進行有效的編制。

二是組態(tài)軟件程序設計：借助于組態(tài)軟件編程，可以有人機交互界面生成，這樣實時監(jiān)控要求就可以實現(xiàn)。本系統(tǒng)在程序設計中，將自動化監(jiān)控軟件給應用了過來，可以有標準化輸入/輸出域、棒圖、趨勢圖以及矢量圖等生成，并且具備動態(tài)功能的屬性，將集成的消息和報警系統(tǒng)給提供了出來。編制的人機界面包括諸多狀態(tài)信息，如控制畫面、參數(shù)顯示畫面以及故障報警記錄等等。操作人員要想對系統(tǒng)的控制方式進行選擇，只需要通過觸摸屏就可以實現(xiàn)，并且將相關的檢測參數(shù)給顯示出來，這樣就可以可視化整個控制過程。還可以實現(xiàn)遠程控制和監(jiān)測的目的，只需要借助于通訊同步于地面上位機即可。

結語

通過對上文的敘述分析我們可以得知，在煤礦生產中，主排水泵發(fā)揮著十分重要的作用，為了更好的自動啟動水泵排水，促使人工勞動強度得到降低，井下排水的可靠性得到增加，就需要將PLC技術應用到煤礦主排水泵自動控制系統(tǒng)中。通過實踐研究表明，可以合理調度水泵運行情況，設備利用率得到提升，達到了節(jié)能增效的目的。

參考文獻

[1]于治福，李旭明，潘越.基于PLC的煤礦主排水泵自動控制系統(tǒng)設計[J].煤礦機械，2010，2（01）：123-125.

[2]楊權.PLC在煤礦主排水泵自動控制系統(tǒng)中的應用研究[J].煤炭技術，2013，33（02）：99-101.

[3]楊秀娟.煤礦主排水泵自動控制的設計與PLC應用[J].煤炭技術，2012，31（08）：144-146.