李美霞

摘要：煤礦排水泵承擔(dān)排出井下全部涌水的重要任務(wù)，是保障煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，同時又消耗大量電能。為了保證其可靠而經(jīng)濟地運行，準(zhǔn)確、及時地了解水泵的運行情況，采用微機監(jiān)控操作是十分有效的手段。本文分別運用PLC和單片機技術(shù)對排水泵自動控制系統(tǒng)進行設(shè)計。

關(guān)鍵詞：排水泵自動控制PLC單片機

0引言

在煤礦排水泵站中，一般有一個由多臺排水泵組成的較大的泵站，它在整個排水系統(tǒng)中起著很重要的作用。尤其在出現(xiàn)透水的情況下，顯得尤為重要。由于積水受環(huán)境的影響很大，因而排水泵的運行臺數(shù)也會因此有較大的變化，如果控制系統(tǒng)設(shè)計不當(dāng)，就會造成排水泵的頻繁啟制動，或各臺電機運行時間長短相差過分懸殊，這樣會加重泵的磨損、縮短泵的壽命，同時會造成對電網(wǎng)的頻繁沖擊，增加電能的損耗。

1排水泵自動控制系統(tǒng)設(shè)計——單片機自動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)

1.1控制系統(tǒng)的構(gòu)成單片機水泵控制系統(tǒng)分為井上和井下2個主要部分，采用微型機和單片機來實現(xiàn)分布式實時控制，兩者通過調(diào)制解調(diào)器及2條電話線實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。

上位機是設(shè)在中央變電所主控制室的80486DX4-S微型機，其作用是接收并貯存下位機發(fā)來的數(shù)據(jù)，輸出各種報表及匯總數(shù)據(jù)。并向單片機發(fā)出各種控制命令，實現(xiàn)遠程控制。單片機的作用是完成水泵的定時啟動，低水位停機，測控水泵及電機的軸承溫度、填料溫度、定子溫度，監(jiān)視電壓、電流、功率等參數(shù)，并接收上位機發(fā)來的控制信息、自動切換故障機組，對現(xiàn)場進行實時控制。并配打印機、軟盤驅(qū)動器、顯示器和調(diào)制解調(diào)器。

下位機由MCS-51系列8031單片機構(gòu)成，應(yīng)用8255A作并行I/O。擴展接口芯片，應(yīng)用EPROM2764固化主控程序，6116RAM程序數(shù)據(jù)存儲芯片。水位、電量、溫度和流量等參數(shù)通過相應(yīng)的傳感器經(jīng)過放大濾波、多路開關(guān)和采樣保持器送入數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC0809。數(shù)據(jù)通訊采用半雙工方式，通過RS－232標(biāo)準(zhǔn)接口與調(diào)制解調(diào)器相連，數(shù)據(jù)傳輸率為300bps。

1.2控制系統(tǒng)軟件設(shè)計與程序流程上位機程序包括系統(tǒng)命令程序和數(shù)據(jù)處理程序，系統(tǒng)命令程序是向單片機發(fā)送控制命令。打印運行記錄和匯總，查看數(shù)據(jù)等；數(shù)據(jù)處理程序負(fù)責(zé)建立數(shù)據(jù)文件，打印故障狀態(tài)，打印運行日志，并存儲60天內(nèi)的運行參數(shù)。單片機的程序采用模塊式結(jié)構(gòu)，包括主程序、子程序和中斷服務(wù)程序等。主程序的作用是對系統(tǒng)進行初始化、測量各種參數(shù)和控制系統(tǒng)運轉(zhuǎn)。子程序主要分為數(shù)據(jù)采集、標(biāo)度變換、故障處理、數(shù)據(jù)傳送和顯示子程序。中斷服務(wù)程序主要有時鐘服務(wù)程序等。

開機后系統(tǒng)首先檢測水位，如水位高于危險水位，則優(yōu)先啟動水泵，否則就要看是否到達啟動水泵的時間，如時間已到達，還要檢測電網(wǎng)的負(fù)荷情況。若電網(wǎng)負(fù)荷不高，立即啟動水泵。在開泵時間不到的情況下，若上位機輸入啟動命令，且電網(wǎng)負(fù)荷不高，也立即啟動水泵。在啟動條件滿足后，打開電磁閥，啟動水泵。系統(tǒng)按水泵編號順序依次啟動。如某臺水泵封鎖，則跳過，啟動下一臺。

CPU在輸出打開電磁閥的指令后，水泵的射流系統(tǒng)開始抽真空，然后系統(tǒng)判斷是否達到真空度。按照規(guī)定，水泵應(yīng)在300s內(nèi)完成啟動，因此，達到真空度的同時，還有一定的時間限制，該時間定為255so若在255s內(nèi)有真空度信號，則合上真空開關(guān)電磁閥，開啟電動閥門。電動閥門開啟10s后，系統(tǒng)置水泵為運轉(zhuǎn)狀態(tài)，開始測量機組運行參數(shù)及壓力。如果水泵不能上水，說明此時壓力降低。當(dāng)壓力低于3.9Pa時，系統(tǒng)自動停止水泵運轉(zhuǎn)。

各個執(zhí)行機構(gòu)動作后，都有一個相應(yīng)的表示設(shè)備狀態(tài)的開關(guān)信號返回。在某一執(zhí)行機構(gòu)動作后，便檢查該執(zhí)行機構(gòu)的返回信號。如果沒有返回信號，說明此機構(gòu)出現(xiàn)問題，就換另一機構(gòu)啟動，并顯示故障位置，使已經(jīng)動作的各執(zhí)行機構(gòu)恢復(fù)初始狀態(tài)，置該機組為封鎖狀態(tài)，并由上位機打印出故障現(xiàn)象。水泵運行后，系統(tǒng)便檢測電壓、電流、功率、電機定子、軸承的溫度、泵體填料以及其它參數(shù)，并送到LED數(shù)碼管顯示，每點顯示2s。

對于上位機，通電后通訊接口立即被初始化，控制命令裝入內(nèi)存，顯示一組菜單，可以按照菜單進行操作。將這些命令通過數(shù)據(jù)發(fā)送程序，送往單片機；對于單片機送來的數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)接收程序接收，再由數(shù)據(jù)處理程序進行處理。上位機接收到的數(shù)據(jù)分為2類，即查看數(shù)據(jù)和記錄類數(shù)據(jù)。前者由上位機從單片機調(diào)用出來，只顯示數(shù)據(jù)并不作記錄，后者是單片機主動發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，進行存盤和打印記錄，作為運行日志或故障記錄。

2結(jié)束語

自動控制系統(tǒng)不需要人員參與，依靠PLC與各傳感器的工作或單片機控制即可完成，并且單片機水泵控制系統(tǒng)具有組態(tài)靈活、實時操作與監(jiān)控、運行可靠、保護完備、通訊靈活方便、應(yīng)用范圍廣等特點，既可用于水泵自動控制系統(tǒng)，也可以作為其他機電設(shè)備的控制裝置。