PLC控制在井下排水系统中的研究与应用

2011年第7期中州煤炭总第187期PLC控制在井下排水系统中的研究与应用章立(平煤股份五矿，河南平项山467091)摘要：平煤股份五矿井下涌水量大，合理有效地排放矿井涌水，对保障煤矿安全生产意义重大。将SIMATIC$7-200系统作为井下排水系统的中心控制单元，并扩展了其他必要的控制模块，使排水系统能够根据井下水仓水位自动启动水泵并判定唐动水泵的台数，另外，该系统还具备故障监测和保护功能，提高了系统可靠性。关键词：PLC；排水系统；自动控制中图分类号：TD744文献标识码：B文章编号：1003—0506f2011)07—0030—02平煤股份五矿是设计生产能力200万t／a的现代化矿井，井下涌水量较大，中央泵房设计安装12台MD450-60／84×7型高效耐磨离心式水泵，流量为450nl／h，扬程420m；水泵配用的电机型号为YB630S2，额定功率900kW，额定电流105．4A，转速为1487r／min。通过该泵房敷设7趟排水管路。正常涌水时，5台工作，5台备用，2台检修。鉴于PLC的先进性和可靠性，对12台主排水泵及其附属的抽真空系统及管道电动阀门等装置实施PLC自动控制，运行参数自动检测并动态显示⋯，实现了井下水泵根据水位自动启停及实时监测等功能。1系统总体方案设计1．1系统概述系统通过检测水仓水位和其他参数，设计了12台泵自动轮换工作控制，控制程序自动记录并累计水泵启停次数、运行时间，管路使用次数、流量等参数，并根据这些运行参数按一定顺序自动启停水泵和相应管路，使各水泵及其管路的使用率分布均匀。系统通过触摸屏，以图形、图像、数据、文字等方式，直观、形象、实时地反映系统工作状态以及水仓水位、电机工作电流、电机温度、轴承温度、7趟排水管流量等参数，并通过通信模块与综合监测监控主机实现数据交换。1．2水泵控制流程1．2．1启动过程收稿日期：2011一O3—28作者简介：章立(1966一)，男，安徽淮南人，工程师，1987年毕业于徐州煤炭工业学校，现任平煤股份五矿副总工程师。·30·当水位传感器在线检测到水位的高度，即将数据传送到中央处理单元PLC，中央处理单元PLC通过与预先设定值进行对比、判断。当水位达到或者高于预先设定的高度时，PLC接通控制射流泵的电磁阀的线圈，使其开启为离心式水泵进行注水。当水泵入口处的真空度增加到一定的数值，中央处理单元PLC会接收到安装在水泵入口处的真空传感器反馈的信号，当真空度的数值达到预先设定的值，PLC通过继电器和接触器接通水泵电动机的常开触点使其运行；在电动机启动的过程中，水泵的出口处的压力会逐渐增加，最后达到某一数值而不再增加；水泵出口压力通过压力传感器和变送器反馈给PLC。PLC将这个反馈回来的数值(电流信号)与预先设定的压力值进行比较，当满足条件时，开启该水泵出口处的电动闸阀，水泵机组进行排水；同时，关闭射流泵，停止为其引水；水泵运行过程中，PLC装置会监控水泵机组的各个参数的变化过程是否符合要求。1．2．2停机过程在水泵的作用下水位逐渐下降，直到达到需要关闭水泵的水位，这时应关闭排水管的电动闸阀，随后关闭水泵电机，使其停止工作。2传感器选型系统运行过程中，不仅要对矿井水位进行检测，还要对诸如真空度、压力等启动用参数和管路流量、系统压力、电机温度等系统安全保障参数进行检测，-才能使系统在自动运行过程中选择正确的控制策略，并在元件发生故障时发出报警信号。2．1超声波水位传感器2011年第7期章立：PLC控制在井下排水系统中的研究与应用总第187期由于水位检测在煤矿井下的排水系统中具有重要地位，采用2套传感器相结合的方法来检测水位。该系统采用超声波液位仪测量水仓水位，其频率高、波长短、绕射现象小，且方向性好，能够以射线形式定向传播。2．2流量检测传感器’系统采用LD系列大口径电磁流量计检测流量。该流量计采用全数字量处理，抗干扰能力强，测量可靠，精度高；没有附加压力损失。可根据用户实际需要在线修改量程。高清晰度背光LCD显示，全中文菜单操作，使用方便，操作简单，易学易懂。采用16位嵌入式微处理器，运算速度快，精度高，采用可编程频率低频矩形波励磁方式，提高了流量测量的稳定性，同时它的功耗也比较低。2．3水泵压力传感器系统采用HS．956系列薄膜压力变送器采集水泵压力信号。HS．956系列薄膜压力变送器由高性能的薄膜压力传感器与信号调理电路组成。该系列产品技术独特、性能优越，具有体积小、质量小、安装简便、能在恶劣环境长期稳定工作的特点，特别适合频繁冲击压力的测量，是目前理想的流体压力测量仪表。2．4电机及水泵温度检测系统选择PT100温度传感器检测电机及水泵温度，它的热响应时间短，可弯曲安装使用。2节式结构适用于各种流速，并能抵御各种冲击力，保护测温元件正常工作，当需要检修或更换时不需停