煤礦排水監(jiān)控系統(tǒng)基于PLC方案KJ164

一,、概述
  礦井排水系統(tǒng)承擔著排出井下涌水的重要任務，是礦井安全生產(chǎn)的關鍵環(huán)節(jié)，排水系統(tǒng)各種設備能否安全,、可靠、有效的運行,，關系到整個礦井的生產(chǎn)與安全,。排水設備一般功率大，耗電量多,，傳統(tǒng)排水只能靠人工手動控制泵的起停,，無法利用排水設備與倉容，科學,、合理的調(diào)度排水量與排水時間,。因而傳統(tǒng)的礦井排水方式普遍存在能耗大、效率低,、生產(chǎn)成本高的缺點,。
基于以上原因?qū)崿F(xiàn)礦井排水自動化控制和地面遠程監(jiān)控，可依據(jù)水倉水位起停水泵,，提高水泵有效利用率,，大大降低生產(chǎn)成本；可減少看護人員,，相應減少工資投入,，并可充實設備維護檢修隊伍，提高維護質(zhì)量,，減少事故發(fā)生,，變事故發(fā)生后的被動檢修為主動的定期檢修，提高設備的使用率,；可以**安全生產(chǎn),，改善工作環(huán)境，提高勞動生產(chǎn)率,；可有效的保護水泵電機等設備,，延長使用壽命，減少事故停機時間,，提高排水能力,；通過調(diào)整開停時間避開電力負荷高峰期，有效地削峰填谷,，節(jié)約電費開支,。
1.1系統(tǒng)參數(shù)
中央水泵房有三臺水泵,，每臺水泵有三臺閘閥，每臺水泵有一套射流抽真空系統(tǒng),。

二,、系統(tǒng)建設目標
1、節(jié)省傳輸通道（光纖,、通訊設備等）的重復投資費用和維護費用,；
節(jié)省數(shù)據(jù)庫、組態(tài)軟件,、軟件開發(fā)等重復投資費用,；
搭建傳輸平臺、數(shù)據(jù)平臺和監(jiān)控平臺,，一次投資,，長期受益；
2,、在地面集中監(jiān)測監(jiān)控,，井下減員，減少井下人員傷亡的可能性,；
改善工作環(huán)境,，提高安全系數(shù)，保障職工人身安全,；
數(shù)據(jù)共享,，報警聯(lián)動，減少由于礦井災難所造成的損失,；
3,、實現(xiàn)無人值守和定期巡檢，有效降低人員成本,；實現(xiàn)設備自動控制，減少工人勞動強度,；減少崗位用工,，提高全員效率；
4,、減少人工操作失誤,，延長設備使用壽命；
提高對設備的故障分析和判斷能力,，減少停機事故,；
加強對運輸?shù)恼{(diào)度和管理，提高運輸能力,；
5,、為礦井自動化系統(tǒng)提供一個高速,、安全、可靠的管理平臺,；
提高整體集成水平,，發(fā)揮自動化系統(tǒng)的綜合管理效益；
實現(xiàn)煤礦管控一體化,，提高煤礦的安全生產(chǎn)管理調(diào)度水平,。

三、煤礦排水監(jiān)控系統(tǒng)基于PLC方案KJ164用戶需求分析
煤礦井下水泵是煤礦生產(chǎn)的主要設備之一,，實現(xiàn)井下泵房的遠程控制與監(jiān)測,，是綜合自動化建設的重要組成部分。目前,在礦井泵房的排水系統(tǒng)設計中 ,一般設置多臺多級離心水泵 ,一組工作,、一組備用 ,并設置了用于輪換檢修的水泵,。這些水泵電壓高、功率大,、運行工況復雜,，人工很難做到實時監(jiān)控。另外,，對于水泵啟動前吸水管路的充水（射流）,、水倉水位監(jiān)測、泵房內(nèi)設備的運行與管理等工作 ,普遍采用人工操作方式,。傳統(tǒng)模式操作過程繁瑣,、勞動強度大、人為因素多,、啟泵時間長,、自動化程度低，已不能適應現(xiàn)代化礦井管理的要求 ,因此 ,有必要使泵房水泵實現(xiàn)自動化控制,。需對原有水泵進行改造,，需增加相應的設備，實現(xiàn)無人值守?，F(xiàn)對現(xiàn)場設備做如下改造：
1,、增加正壓傳感器套裝、增加負壓傳感器套裝,、液位套裝,。
2、增加電動球閥,，將原先水泵上的手動閘閥改為電動閘閥,。
3、增加礦用隔爆兼本安型PLC控制器,，用于對現(xiàn)場的球閥,、閘閥,、水泵開停控制,，現(xiàn)場的傳感器信號采集,。
4、增加操作臺用于現(xiàn)場的監(jiān)控和數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測,。
5,、增加電參數(shù)采集模塊，用于現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集,。
6,、增加三套1控3的閘閥控制箱。
8,、集控室增加一套工控機用于實現(xiàn)水泵的遠程控制和現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集記錄,。
2.2系統(tǒng)功能及特點
1、實時在線監(jiān)測水倉水位,，當水位達到上能夠報警,，自動開啟水泵；當水位達到下,，發(fā)出聲光信號,，自動停泵；
2,、實時在線監(jiān)測水泵各工況參數(shù),，包括水位、電壓,、電流,、壓力、真空度,、閘閥開啟狀態(tài)等,；
3、當水泵出現(xiàn)故障時,，能夠及時報警,。
4、具有遠程,、就地啟動、停止功能,；
5,、水泵房現(xiàn)場以計算機圖形界面結(jié)合現(xiàn)場操作，**簡化操作與狀態(tài)顯示,；
6,、集中控制器采用西門子公司的S7系列PLC及的過程控制軟件,，實現(xiàn)井下排水監(jiān)控系統(tǒng)的**控制策略；
7,、井下排水監(jiān)控系統(tǒng)的報警,，信息顯示，報表統(tǒng)計處理能夠全部融入整個礦井監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)系統(tǒng),；
8,、具備完善的系統(tǒng)保護功能；
9,、控制系統(tǒng)可以通過以太網(wǎng)接入礦井工業(yè)以太干網(wǎng),，實現(xiàn)水泵監(jiān)控子系統(tǒng)與全礦井的自動化監(jiān)控系統(tǒng)信息共享；
10,、具有較強的兼容性和擴展性,，為下一步綜合自動化集中控制做好擴展接口；
11,、具有實時現(xiàn)場工況監(jiān)控功能,，并能將現(xiàn)場運行狀況數(shù)據(jù)保存，可隨時查看各時間段設備的運行狀況

四,、煤礦排水監(jiān)控系統(tǒng)基于PLC方案KJ164設計原則和依據(jù)
1設計依據(jù)
（1）設計方案根據(jù)安全生產(chǎn)排水監(jiān)控系統(tǒng)實際要求而做出,。
（2）系統(tǒng)設備符合礦生產(chǎn)環(huán)境條件，符合《煤礦安全規(guī)程》相關要求,。
2設計原則
（1）安全可靠性
1）擁有遠端控制及就地控制兩種控制方式,，當集中控制柜與遠端監(jiān)控平臺通訊中斷時，轉(zhuǎn)入就地控制方式,。就地控制方式又可分為就地集中控制及就地手動控制,。
2）全方位監(jiān)控電機、水泵,、啟動柜,、真空系統(tǒng)等各環(huán)節(jié)，對系統(tǒng)出現(xiàn)的異常能夠提前給出預警,。
3）嚴格規(guī)范地按照規(guī)定的程序?qū)λ眠M行自動啟,、停。
4）選用可靠的控制原器件,，控制核心為德國西門子公司的S7系列PLC,，繼電原件選用國產(chǎn)的器件。

（2）性
1）由于采用了光纖環(huán)網(wǎng)通訊傳輸技術(shù)使得數(shù)據(jù)傳輸更加快捷,、可靠,。
2）采用了組態(tài)軟件控制編程技術(shù)，不僅使可靠性大為提高而且使程序更加具有通用性，也使系統(tǒng)的二次開發(fā)及擴容變得更加規(guī)范,、容易,。
3）本系統(tǒng)遵循礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)標準子系統(tǒng)接口規(guī)范使得該系統(tǒng)可以非常容易地并入礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)中，與其它子系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享,。
該控制系統(tǒng)是由地面操作員站,、水泵控制分站二部分組成。
控制系統(tǒng)對泵房內(nèi)排水泵,、射流系統(tǒng),、管道電動閥門等裝置實施了自動控制及運行參數(shù)自動檢測，通過檢測水倉水位,、電機電流,、電機電壓、閘閥開啟狀態(tài),、真空度等參數(shù),，控制水泵工作。

控制系統(tǒng)面板上設有液晶觸摸屏,，就地實時以圖形,、圖像、數(shù)據(jù),、文字等方式,，直觀、形象,、實時地反映系統(tǒng)工作狀態(tài)以及水倉水位,、電機工作電流、水泵真空度等參數(shù),。
通訊管理機將各種數(shù)據(jù)信息傳送到地面生產(chǎn)調(diào)度中心和生產(chǎn)設備控制中心,，地面操作員站進行實時監(jiān)測監(jiān)控及報警顯示、故障歷史查詢,、模擬量曲線顯示和報表打印,。該系統(tǒng)具有運行可靠、操作方便 ,、自動化程度高等特點,。

五、系統(tǒng)總體設計
煤礦排水系統(tǒng)承擔排出井下全部涌水的重要任務,是**礦井安全生產(chǎn)的關鍵環(huán)節(jié),其各種設備的可靠運行,關系到整個礦井的安全,能否達到經(jīng)濟合理運行,關系到礦井的經(jīng)濟效益,。因此,應用現(xiàn)代自動化控制技術(shù),實現(xiàn)煤礦排水系統(tǒng)的自動化控制,**煤礦安全可靠,、經(jīng)濟合理。
本控制系統(tǒng)以PLC作為控制核心,觸摸屏為顯示和主要操作設備,，通過PLC檢測水泵設備和傳感器等的信號,，控制水泵等設備和電動閥門,、電動球閥等執(zhí)行器的開啟與關閉。PLC模擬模塊通過傳感器采集現(xiàn)場壓力,、電壓、電流等信號,，并顯示在上位機上,，系統(tǒng)主要包括控制柜、操作臺,、傳感器和執(zhí)行器等四部分,。