基于网络技术的煤矿排水系统研究

第1期(总第131期)No．1(SUMNo．131)机械管理开发MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENT2013年2月Feb．20】3基于网络技术的煤矿排水系统研究杨中政(晋城无烟煤矿业集团有限责任公司，山西晋城048205)摘要：以煤矿排水系统为研究对象，在分析系统特点的基础上，研究了下位机之间的RS485通信及上位机与下位机之间的以太网通信系统，最终设计了基于网络的煤矿自动排水系统。关键词：排水系统：RS485；以太网中图分类号：TD744文献标识码：A文章编号：1003—773X(2013)O1—0138—030引言矿井水的形成机理复杂，其水源来源于降水、地表水、断层水、含水层水和采空区水。大气降水除了一部份被蒸发和随河流流走以外，另一部分则沿岩石的孔隙和裂隙进人地下，或直接进入矿井。。大气降水在不同地区、不同季节、不同开采深度对矿井水的影响也不相同。在降雨量少的西北地区，矿井涌水量就小，在降雨量多的南方地区，矿井涌水量就大，即使在同一地区，由于大气降雨量随季节的变化，矿井涌水量也随着发生周期性变化，同时由于矿井开采深度不同，矿井涌水量也随着发生相应变化。一般而言，矿井涌水量随开采深度增加而增加，开采上山水平矿井涌水量较小，开采下山水平矿井涌水量较大u～I。煤矿排水系统就是将煤矿生产过程中涌出水汇集起来集中排出去，围绕煤矿主排水自动化的研究成果很多，但仅实现了主水仓的自动化控制，并没有对数量众多的小水仓实现自动化。巷道排水是一个困扰安全生产的技术难题，具有分布分散、情况各异、变化复杂的特点。巷道内的局部移动式排水设备布置地点分散、人员巡检不足，启动和停止都需巡检人员操作等，因此造成了设备故障，影响生产，目前完全依靠人工监测与手动控制，依赖于工人的责任心，无法及时准确了解各水位点的水位值及水位的变化情况、无预警装置。这样对井下工作人员的安全构成潜在威胁，而且无法根据水位和其他参数自动开停水泵p。通过设计矿井水位监测与控制系统力图解决上述问题。通过研究煤矿巷道内积水分布规律以及造成的问题，设计一套专门用于矿井巷道水参数监测、故障及危险预警及自动控制的装置。研究按照分站组网及主站集中监控的方式实现上述目的，分站具有模拟量采集、数字量控制及通讯联网功能。1总体技术方案目前矿井水管理逐渐有向全矿井综合自动化系统平台并人的趋势，即建立冗余业以太网，实现井上、下自动化控制网络平台，整合矿井的所有与水控制和管理有关的设备，通过防火墙与矿级管理系统组成高速、统一的整体网络结构，实现全矿井的管控一体化。整个系统分为“信息层”、“控制层”和“设备层”三层体系结构。控制层采用工业以太环网，设备层采用现场总线，保证了现场子系统的实时性，实现了矿井水管理系统状况的实时监测和集中、远程控制，有效地提高了矿井生产自动化和管理现代化水平。通过研究目前煤矿巷道内积水分布规律以及造成的问题，设计一套专门用于矿井巷道水参数监测、故障及危险预警及自动控制的装置。研究按照分站组网及主站集中监控的方式实现上述目的，分站具有模拟量采集、数字量控制及通讯联网功能。分站之间采用RS485方式通信，系统与地面监控中心采用以太网接口方式联结，也可以单独架设通讯线路与地面系统联结。研究在单巷道内布置十套分站与一套主站对2000m范围内巷道水进行集中监控，研究实现沿程报警、主机状态集中显示、点位编号及状态识别、故障查询、自动排水、备用电源自动投入及设备防水设计等。本系统的关键技术是实现沿线报警，即能将各分站信息集中到主机，主机识别后传输相应指令到分站，实现一点发生异常，沿线各点均能实时报警及显示报警点位；实现不同制式信号的传输与控制，即分站与主机之间的通信；现场设备实现后备电源保护；主机软件系统应有智能化功能，即能根据各传感器的融合信息实现现场设备控制与故障自适应识别。2通信设计2．1可编程控制器PLC$7-200CPU226井下监控分站主要由可编程控制器S7—200CPU226、通讯隔离模块RS一485、以太网模块CP243—1、光纤模块、人机收稿日期：2012-08—06作者简介：杨中政(1977一)，男，山西长子人，助理工程师，本科，从事技术管理工作。·138·图1S7—200CPU226通信端口连接示意图第1期(总第131期)杨中政：基于网络技术的煤矿排水系统研究界面HMI、本安电源、开关电源等构成。其中，可编程控制器S7一-200CPU226是井下监控单元的核心，它负责联网及控制。其通信结构，如图1所示。2．2RS485通信RS一485接口是一种EIA标准串行接口，采用9针连接器，利用平衡差分方式进行驱动。s7一．200CPU226的通信物理层都是RS一485通信，而且采用的都是相同的通信线缆和专用网络接头。在本设计中，未采用PC／PPI电缆