基于PLC的控制系统在煤矿排水泵中的应用

总第145期2015年第3期应用技术机械管理开发MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENTTotalof145NO．32015基于PLC的控制系统在煤矿排水泵中的应用王晓峰(阳煤集团三矿机电工区，山西阳泉045000)摘要：介绍了基于PLC控制系统的设计和结构，分析了该系统排水泵自动对水位进行监测、启停水泵等功能，利用该控制系统可达到提高井下排水自动化水平的效果。关键词：排水泵；PLC；自动控制中图分类号：TD636文献标识码：A文章编号：1003．773X(2015)03．0076．02DoI：10．16525／i．cnki．cn14．1134／th．2015．03．027引言在煤矿生产过程中，会有不同来源的水进入到井下，对矿井安全生产形成巨大威胁。井下的排水设备不仅在平时担任着排水的任务，而且在井下发生大规模涌水时担任着抢险排水的任务。因此，保证煤矿井下排水的正常运行对井下安全生产有着重大的意义。1控制系统功能设计目前，井下的排水设备基本上都是靠人工控制，自动化水平较低n]。设计以PLC为基础的自动控制系统，此系统有三种控制方式：手动、半自动和自动。手动方式即通过人工操作来控制各个设备的运行。半自动控制就是按需要通过对运行排水泵的台数及其启停进行设定，此种控制方式主要是根据现场具体情况来满足需求。自动控制方式即通过PLC设定的程序自动完成操作动作，人员只需要通过监测电视来对设备运行情况进行监控_2]。将自动控制系统运用到排水泵自动化控制中，可实现如下功能。1．1保护设备此系统可以对自身进行诊断，对设备电压、电流、温度、水流压力等参数可以实现实时监测。当收稿日期：2015—01—05作者简介：王晓峰(1983一)，男，山西忻州人，毕业于太原电力高等专科学校电气自动化专业，助理工程师。某一参数值异常时，PLC会发出警报并且停止排水泵运行，保护设备。1．2参数信息实时显示水泵真空度、运行水泵数目、排水流量、排水压力、设备温度等各项参数信息通过人机界面实时显示。报警信号也可以在系统发生故障时得到显示。1．3远程监控此系统可以实现远程通讯和监控功能，通过各种信号设备，可以将PLC和地面上的工控机连接，建立自动化监控平台，实现远程控制，显示并且记录设备运行状态。在井下排水设备附近安装摄像机，可以将设备运行的状况以画面形式传输到地面。1．4合理调度系统自动监测水位信息，根据水位信息确定工作的水泵台数，监测水泵运行的时间，替换长时间运行的水泵，防止水泵过度运行。并且可以在井下电力负荷较大时，适当停止水泵运行的台数和时间，在满足排水的要求下尽可能地满足其他设备的用电需求。2系统结构该控制系统主要由监控软件、数据采集及处理系统、通讯网络、机房电控设备、收集信号装置、电视监控设备等组成。此系统可分为机械设备、PLC控制系统和地面监控站三部分。2．1机械设备机械设备主要是指管道、水泵、阀门等。该设备组成与人工控制的排水设备组成大致相同，但需2015年第3期王晓峰：基于PLC的控制系统在煤矿排水泵中的应用要在原设备的基础上进行改动。将上述机械设备进行改动来满足安装传感器的需求，把原有的阀门替换为电动阀门。为了满足水泵启动的要求，在水泵上安装射流泵或者真空泵。为防止发生故障时自动系统不能启动水泵，设置了人工控制方式。2。2PLC控制系统数据采集与处理系统、电控设备、信号收集装置等共同组成了PLC控制系统。PLC可以对信号处理并进行逻辑判断及对故障进行诊断等。数据采集可以收集到水位信息来决定水泵是否开启及开启的台数，然后根据系统设定的程序来完成水泵的启停动作。此时系统可以收集到电机、水泵等的各项参数。2．3地面监测站地面监测站主要由工控机、监测软件及监测电视等组成，通过通讯电缆和PLC等设备连接。工控机可以通过检测软件显示井下PLC收集到的设备运行参数并进行存储，操作人员可以在地面指挥中心直接实现对水泵的控制。监测电视可以实时显示井下设备的情况。3系统程序设计3．1PLC程序设计PLC程序采用西门子生产的S7—300／400型PLC标准软件，使用语句表、逻辑图和功能块图编制程序。此PLC共包括一个CPU、一个供电单元，以及I／O模块(输入输出模块)。编制程序时首先对硬件的各个参数进行设定，为编制控制程序打下基础。整个程序包括供电状态和水位信息检测、启动水泵、参数检测、故障报警、水泵故障停止等。流程图如图1所示。3．2组态软件程序设计组态软件程序设计的功能主要是实现人机交互界面，实现实时监控。此系统使用WINCC型监控软件来进行程序设计，此程序可以产生实时收集和显示设备的各项参数信息，便于控制的实时化和可视化，并且提供报警系统。编制的人机界面包括控制画面、故障报警记录和参数显示画面等信息。工作人员可以使用触摸屏选择控制方式并且了