浅谈煤矿主排水泵自动控制系统中PLC的应用

学术论文 2018-07-11 09:42:51
  通过调查研究发现,很多矿井下主排水系统依然将人工控制的方式给应用过来,利用人工来完成水泵的开停和选择切换,那么要求工人具有较高的责任心,但是水位的增长速度还是无法预测,也无法结合水位和其他参数来对水泵自动的开停,这样就会对煤矿自动化管理水平和经济效益造成影响,并且还会有大量的安全隐患出现。 
  1 控制系统功能设计 
  一是控制功能:系统设有三种控制方式,分别是手动、半自动和自动,利用就地控制箱来实现手动控制方式,和原来人工控制,有着基本相同的操作方法。也就是在开泵时,首先注水,泵体灌满水之后,利用真空泵将其抽成一定的真空度,对电机进行启动,然后将排水阀门逐渐打开,泵组正常工作排水。在停泵时,首先对排水阀门进行关闭,之后将电机停下来。半自动控制方式主要是人工对要开启的泵以及泵的台数进行选择,结合PLC设定程序来自动完成开泵停泵工序。自动控制方式是结合PLC设定程序来将一系列操作给自动执行下去,促使排水工作能够完成,在这个过程中,不需要人们来进行干涉。 
  二是保护功能:故障自诊断功能也是系统所具备的,可以监测多项参数,如供电电压、电机电流、电机轴承温度以及电机定子温度等等。如果某项参数出现了异常情况,或者比设定值要高,那么PLC对故障进行判断,并且及时发出报警信息,同时,故障泵组的正常运行也会停止,对于电机和水泵进行有效的保护,这样可以及时排除掉故障。 
  三是对参数信息实时显示:对于灌泵时水泵腔体的真空度,由西门子人机界面来实时显示,还可以显示其他的参数,如正常运行状况下单台水泵的流量、主排水管总流量以及排水管路压力和轴承温度、水位等等。如果有故障出现,还可以将报警信息给显示出来。 
  2 控制系统结构层次 
  为了促使设计功能得到实现,自动控制系统可以划分为监控组态软件、信号采集装置、工业电视监控系统、机房设备和电控设备等诸多部分。整个系统划分为三个层次;首先是地面监控主站层,包括工业电视监控系统、监控组态软件、工控机等诸多方面,利用光缆来有效连接井下PLC和防爆型网络摄像机。借助于组态软件,借助于工控机,人们就可以对主排水泵的运行参数及时掌握,并且存储采集过来的这些记录,操作人员对于各个泵组可以非常简单的控制,只需要对鼠标进行挪动即可。借助于工业电视和硬盘录像机,人们就可以对井下状况实时的掌握。 
  其次是控制及通讯管理层,包括诸多的组成部分,这样信号处理、逻辑判断和故障诊断的功能就可以实现,如数据处理系统、电控设备、数据交换设备等等。不同的设备有着不同的功能,如数据采集模块的主要作用是采集水位信号,以便对泵确定是否开启,依据控制方式,来启动泵组,然后供电电源、电机和水泵的各项参数就可以被数据采集模块所采集,如水泵前后轴温度、电机电子温度、检测开关的带电状态等等。在触摸屏上显示各个参数,借助于数据交换设备,来向地面监控主站传输。 
  最后是机械设备层,电机、水泵、吸水管道等都是煤矿排水系统的主要设备,本控制系统的基础是原来煤矿排水系统,那么只需要改动一部分内容即可。要改动电机、水泵和管道上的部分机械结构,以便促使传感器的安装需求得到满足,主要是用电动可控阀门来替代原来的排水阀门和注水阀门;加装为水泵注水的射流泵或为泵抽真空用的真空泵,这样水泵启动的需求就可以得到满足。为了促使其安全得到保证,避免有故障出现于自动控制系统中,无法对泵组正常的启动,需要对原排水系统结构形式不破坏,将原始人工操作方式给保留下来。 
  3 控制系统程序设计 
  一是PLC程序设计:利用STEP 7 软件来编制PLC程序,通过编制本软件,可以对数据有效的输入和输出,将梯形逻辑图、功能块图和语句表应用到程序编制过程中,供电单元和CPU是PLC的主要组成部分,通过程序,PLC就可以有效的编制程序。在编制程序的过程中,硬件组态是首先要制作的,主要是在本软件中生成一个系统,它完全相同于实际硬件系统,然后开学的设置各个硬件组成部分的参数,并且对网络和网络中的机架和模块进行生产。硬件组态将输入输出变量的地址给确定了下来,这样可以对顺序控制程序进行有效的编制。 
  二是组态软件程序设计:借助于组态软件编程,可以有人机交互界面生成,这样实时监控要求就可以实现。本系统在程序设计中,将自动化监控软件给应用了过来,可以有标准化输入/输出域、棒图、趋势图以及矢量图等生成,并且具备动态功能的属性,将集成的消息和报警系统给提供了出来。编制的人机界面包括诸多状态信息,如控制画面、参数显示画面以及故障报警记录等等。操作人员要想对系统的控制方式进行选择,只需要通过触摸屏就可以实现,并且将相关的检测参数给显示出来,这样就可以可视化整个控制过程。还可以实现远程控制和监测的目的,只需要借助于通讯同步于地面上位机即可。 
  结语 
  通过对上文的叙述分析我们可以得知,在煤矿生产中,主排水泵发挥着十分重要的作用,为了更好的自动启动水泵排水,促使人工劳动强度得到降低,井下排水的可靠性得到增加,就需要将PLC技术应用到煤矿主排水泵自动控制系统中。通过实践研究表明,可以合理调度水泵运行情况,设备利用率得到提升,达到了节能增效的目的。 
上一篇论铁路运输机务系统中的调车作业.. 下一篇普通车床上高效、高质量蜗杆加工法
[责任编辑:花间一壶酒]