王　琪（陜煤集團(tuán)神南產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司，陜西 榆林 719300）

淺談煤礦主排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)中PLC的應(yīng)用

王琪
（陜煤集團(tuán)神南產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司，陜西 榆林 719300）

隨著時(shí)代的進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)煤礦事業(yè)發(fā)展迅速；因?yàn)槊旱V生產(chǎn)的特點(diǎn)，經(jīng)常會(huì)有水涌入到礦井中，給煤礦生產(chǎn)的順利進(jìn)行造成一定的影響，那么就需要用礦井排水設(shè)備將涌入礦井的水及時(shí)排除掉。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，如今煤礦主排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)得到了較為廣泛的應(yīng)用，保證了排水泵的安全可靠運(yùn)行。本文簡(jiǎn)要分析了煤礦主排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)中PLC的應(yīng)用，希望可以提供一些有價(jià)值的參考意見(jiàn)。

煤礦；自動(dòng)控制；PLC

通過(guò)調(diào)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(yīng)用過(guò)來(lái)，利用人工來(lái)完成水泵的開(kāi)停和選擇切換，那么要求工人具有較高的責(zé)任心，但是水位的增長(zhǎng)速度還是無(wú)法預(yù)測(cè)，也無(wú)法結(jié)合水位和其他參數(shù)來(lái)對(duì)水泵自動(dòng)的開(kāi)停，這樣就會(huì)對(duì)煤礦自動(dòng)化管理水平和經(jīng)濟(jì)效益造成影響，并且還會(huì)有大量的安全隱患出現(xiàn)。

1 控制系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

一是控制功能：系統(tǒng)設(shè)有三種控制方式，分別是手動(dòng)﹑半自動(dòng)和自動(dòng)，利用就地控制箱來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制方式，和原來(lái)人工控制，有著基本相同的操作方法。也就是在開(kāi)泵時(shí)，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(duì)電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)，然后將排水閥門逐漸打開(kāi)，泵組正常工作排水。在停泵時(shí)，首先對(duì)排水閥門進(jìn)行關(guān)閉，之后將電機(jī)停下來(lái)。半自動(dòng)控制方式主要是人工對(duì)要開(kāi)啟的泵以及泵的臺(tái)數(shù)進(jìn)行選擇，結(jié)合PLC設(shè)定程序來(lái)自動(dòng)完成開(kāi)泵停泵工序。自動(dòng)控制方式是結(jié)合PLC設(shè)定程序來(lái)將一系列操作給自動(dòng)執(zhí)行下去，促使排水工作能夠完成，在這個(gè)過(guò)程中，不需要人們來(lái)進(jìn)行干涉。

二是保護(hù)功能：故障自診斷功能也是系統(tǒng)所具備的，可以監(jiān)測(cè)多項(xiàng)參數(shù)，如供電電壓﹑電機(jī)電流﹑電機(jī)軸承溫度以及電機(jī)定子溫度等等。如果某項(xiàng)參數(shù)出現(xiàn)了異常情況，或者比設(shè)定值要高，那么PLC對(duì)故障進(jìn)行判斷，并且及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，同時(shí)，故障泵組的正常運(yùn)行也會(huì)停止，對(duì)于電機(jī)和水泵進(jìn)行有效的保護(hù)，這樣可以及時(shí)排除掉故障。

三是對(duì)參數(shù)信息實(shí)時(shí)顯示：對(duì)于灌泵時(shí)水泵腔體的真空度，由西門子人機(jī)界面來(lái)實(shí)時(shí)顯示，還可以顯示其他的參數(shù)，如正常運(yùn)行狀況下單臺(tái)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(bào)警信息給顯示出來(lái)。

2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次

為了促使設(shè)計(jì)功能得到實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)控制系統(tǒng)可以劃分為監(jiān)控組態(tài)軟件﹑信號(hào)采集裝置﹑工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)﹑機(jī)房設(shè)備和電控設(shè)備等諸多部分。整個(gè)系統(tǒng)劃分為三個(gè)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(jī)等諸多方面，利用光纜來(lái)有效連接井下PLC和防爆型網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。借助于組態(tài)軟件，借助于工控機(jī)，人們就可以對(duì)主排水泵的運(yùn)行參數(shù)及時(shí)掌握，并且存儲(chǔ)采集過(guò)來(lái)的這些記錄，操作人員對(duì)于各個(gè)泵組可以非常簡(jiǎn)單的控制，只需要對(duì)鼠標(biāo)進(jìn)行挪動(dòng)即可。借助于工業(yè)電視和硬盤(pán)錄像機(jī)，人們就可以對(duì)井下?tīng)顩r實(shí)時(shí)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(hào)處理﹑邏輯判斷和故障診斷的功能就可以實(shí)現(xiàn)，如數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)﹑電控設(shè)備﹑數(shù)據(jù)交換設(shè)備等等。不同的設(shè)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(hào)，以便對(duì)泵確定是否開(kāi)啟，依據(jù)控制方式，來(lái)啟動(dòng)泵組，然后供電電源﹑電機(jī)和水泵的各項(xiàng)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(jī)電子溫度﹑檢測(cè)開(kāi)關(guān)的帶電狀態(tài)等等。在觸摸屏上顯示各個(gè)參數(shù)，借助于數(shù)據(jù)交換設(shè)備，來(lái)向地面監(jiān)控主站傳輸。

最后是機(jī)械設(shè)備層，電機(jī)﹑水泵﹑吸水管道等都是煤礦排水系統(tǒng)的主要設(shè)備，本控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)是原來(lái)煤礦排水系統(tǒng)，那么只需要改動(dòng)一部分內(nèi)容即可。要改動(dòng)電機(jī)﹑水泵和管道上的部分機(jī)械結(jié)構(gòu)，以便促使傳感器的安裝需求得到滿足，主要是用電動(dòng)可控閥門來(lái)替代原來(lái)的排水閥門和注水閥門；加裝為水泵注水的射流泵或?yàn)楸贸檎婵沼玫恼婵毡?，這樣水泵啟動(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng)中，無(wú)法對(duì)泵組正常的啟動(dòng)，需要對(duì)原排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式不破壞，將原始人工操作方式給保留下來(lái)。

3 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

一是PLC程序設(shè)計(jì)：利用STEP 7 軟件來(lái)編制PLC程序，通過(guò)編制本軟件，可以對(duì)數(shù)據(jù)有效的輸入和輸出，將梯形邏輯圖﹑功能塊圖和語(yǔ)句表應(yīng)用到程序編制過(guò)程中，供電單元和CPU是PLC的主要組成部分，通過(guò)程序，PLC就可以有效的編制程序。在編制程序的過(guò)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(gè)系統(tǒng)，它完全相同于實(shí)際硬件系統(tǒng)，然后開(kāi)學(xué)的設(shè)置各個(gè)硬件組成部分的參數(shù)，并且對(duì)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)中的機(jī)架和模塊進(jìn)行生產(chǎn)。硬件組態(tài)將輸入輸出變量的地址給確定了下來(lái)，這樣可以對(duì)順序控制程序進(jìn)行有效的編制。

二是組態(tài)軟件程序設(shè)計(jì)：借助于組態(tài)軟件編程，可以有人機(jī)交互界面生成，這樣實(shí)時(shí)監(jiān)控要求就可以實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)在程序設(shè)計(jì)中，將自動(dòng)化監(jiān)控軟件給應(yīng)用了過(guò)來(lái)，可以有標(biāo)準(zhǔn)化輸入/輸出域﹑棒圖﹑趨勢(shì)圖以及矢量圖等生成，并且具備動(dòng)態(tài)功能的屬性，將集成的消息和報(bào)警系統(tǒng)給提供了出來(lái)。編制的人機(jī)界面包括諸多狀態(tài)信息，如控制畫(huà)面﹑參數(shù)顯示畫(huà)面以及故障報(bào)警記錄等等。操作人員要想對(duì)系統(tǒng)的控制方式進(jìn)行選擇，只需要通過(guò)觸摸屏就可以實(shí)現(xiàn)，并且將相關(guān)的檢測(cè)參數(shù)給顯示出來(lái)，這樣就可以可視化整個(gè)控制過(guò)程。還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)的目的，只需要借助于通訊同步于地面上位機(jī)即可。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)上文的敘述分析我們可以得知，在煤礦生產(chǎn)中，主排水泵發(fā)揮著十分重要的作用，為了更好的自動(dòng)啟動(dòng)水泵排水，促使人工勞動(dòng)強(qiáng)度得到降低，井下排水的可靠性得到增加，就需要將PLC技術(shù)應(yīng)用到煤礦主排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)中。通過(guò)實(shí)踐研究表明，可以合理調(diào)度水泵運(yùn)行情況，設(shè)備利用率得到提升，達(dá)到了節(jié)能增效的目的。

[1]于治福，李旭明，潘越．基于PLC的煤礦主排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．煤礦機(jī)械，2010，2（01）：123-125．

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

[3]楊秀娟．煤礦主排水泵自動(dòng)控制的設(shè)計(jì)與PLC應(yīng)用[J]．煤炭技術(shù)，2012，31（08）：144-146．

TD679

A