王 琪(陜煤集團(tuán)神南產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司,陜西 榆林 719300)
淺談煤礦主排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)中PLC的應(yīng)用
王琪
(陜煤集團(tuán)神南產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司,陜西 榆林 719300)
隨著時(shí)代的進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國煤礦事業(yè)發(fā)展迅速;因?yàn)槊旱V生產(chǎn)的特點(diǎn),經(jīng)常會(huì)有水涌入到礦井中,給煤礦生產(chǎn)的順利進(jìn)行造成一定的影響,那么就需要用礦井排水設(shè)備將涌入礦井的水及時(shí)排除掉。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,如今煤礦主排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)得到了較為廣泛的應(yīng)用,保證了排水泵的安全可靠運(yùn)行。本文簡要分析了煤礦主排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)中PLC的應(yīng)用,希望可以提供一些有價(jià)值的參考意見。
煤礦;自動(dòng)控制;PLC
通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),很多礦井下主排水系統(tǒng)依然將人工控制的方式給應(yīng)用過來,利用人工來完成水泵的開停和選擇切換,那么要求工人具有較高的責(zé)任心,但是水位的增長速度還是無法預(yù)測,也無法結(jié)合水位和其他參數(shù)來對水泵自動(dòng)的開停,這樣就會(huì)對煤礦自動(dòng)化管理水平和經(jīng)濟(jì)效益造成影響,并且還會(huì)有大量的安全隱患出現(xiàn)。
一是控制功能:系統(tǒng)設(shè)有三種控制方式,分別是手動(dòng)﹑半自動(dòng)和自動(dòng),利用就地控制箱來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制方式,和原來人工控制,有著基本相同的操作方法。也就是在開泵時(shí),首先注水,泵體灌滿水之后,利用真空泵將其抽成一定的真空度,對電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng),然后將排水閥門逐漸打開,泵組正常工作排水。在停泵時(shí),首先對排水閥門進(jìn)行關(guān)閉,之后將電機(jī)停下來。半自動(dòng)控制方式主要是人工對要開啟的泵以及泵的臺(tái)數(shù)進(jìn)行選擇,結(jié)合PLC設(shè)定程序來自動(dòng)完成開泵停泵工序。自動(dòng)控制方式是結(jié)合PLC設(shè)定程序來將一系列操作給自動(dòng)執(zhí)行下去,促使排水工作能夠完成,在這個(gè)過程中,不需要人們來進(jìn)行干涉。
二是保護(hù)功能:故障自診斷功能也是系統(tǒng)所具備的,可以監(jiān)測多項(xiàng)參數(shù),如供電電壓﹑電機(jī)電流﹑電機(jī)軸承溫度以及電機(jī)定子溫度等等。如果某項(xiàng)參數(shù)出現(xiàn)了異常情況,或者比設(shè)定值要高,那么PLC對故障進(jìn)行判斷,并且及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息,同時(shí),故障泵組的正常運(yùn)行也會(huì)停止,對于電機(jī)和水泵進(jìn)行有效的保護(hù),這樣可以及時(shí)排除掉故障。
三是對參數(shù)信息實(shí)時(shí)顯示:對于灌泵時(shí)水泵腔體的真空度,由西門子人機(jī)界面來實(shí)時(shí)顯示,還可以顯示其他的參數(shù),如正常運(yùn)行狀況下單臺(tái)水泵的流量﹑主排水管總流量以及排水管路壓力和軸承溫度﹑水位等等。如果有故障出現(xiàn),還可以將報(bào)警信息給顯示出來。
為了促使設(shè)計(jì)功能得到實(shí)現(xiàn),自動(dòng)控制系統(tǒng)可以劃分為監(jiān)控組態(tài)軟件﹑信號采集裝置﹑工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)﹑機(jī)房設(shè)備和電控設(shè)備等諸多部分。整個(gè)系統(tǒng)劃分為三個(gè)層次;首先是地面監(jiān)控主站層,包括工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)﹑監(jiān)控組態(tài)軟件﹑工控機(jī)等諸多方面,利用光纜來有效連接井下PLC和防爆型網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。借助于組態(tài)軟件,借助于工控機(jī),人們就可以對主排水泵的運(yùn)行參數(shù)及時(shí)掌握,并且存儲(chǔ)采集過來的這些記錄,操作人員對于各個(gè)泵組可以非常簡單的控制,只需要對鼠標(biāo)進(jìn)行挪動(dòng)即可。借助于工業(yè)電視和硬盤錄像機(jī),人們就可以對井下狀況實(shí)時(shí)的掌握。
其次是控制及通訊管理層,包括諸多的組成部分,這樣信號處理﹑邏輯判斷和故障診斷的功能就可以實(shí)現(xiàn),如數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)﹑電控設(shè)備﹑數(shù)據(jù)交換設(shè)備等等。不同的設(shè)備有著不同的功能,如數(shù)據(jù)采集模塊的主要作用是采集水位信號,以便對泵確定是否開啟,依據(jù)控制方式,來啟動(dòng)泵組,然后供電電源﹑電機(jī)和水泵的各項(xiàng)參數(shù)就可以被數(shù)據(jù)采集模塊所采集,如水泵前后軸溫度﹑電機(jī)電子溫度﹑檢測開關(guān)的帶電狀態(tài)等等。在觸摸屏上顯示各個(gè)參數(shù),借助于數(shù)據(jù)交換設(shè)備,來向地面監(jiān)控主站傳輸。
最后是機(jī)械設(shè)備層,電機(jī)﹑水泵﹑吸水管道等都是煤礦排水系統(tǒng)的主要設(shè)備,本控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)是原來煤礦排水系統(tǒng),那么只需要改動(dòng)一部分內(nèi)容即可。要改動(dòng)電機(jī)﹑水泵和管道上的部分機(jī)械結(jié)構(gòu),以便促使傳感器的安裝需求得到滿足,主要是用電動(dòng)可控閥門來替代原來的排水閥門和注水閥門;加裝為水泵注水的射流泵或?yàn)楸贸檎婵沼玫恼婵毡?,這樣水泵啟動(dòng)的需求就可以得到滿足。為了促使其安全得到保證,避免有故障出現(xiàn)于自動(dòng)控制系統(tǒng)中,無法對泵組正常的啟動(dòng),需要對原排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式不破壞,將原始人工操作方式給保留下來。
一是PLC程序設(shè)計(jì):利用STEP 7 軟件來編制PLC程序,通過編制本軟件,可以對數(shù)據(jù)有效的輸入和輸出,將梯形邏輯圖﹑功能塊圖和語句表應(yīng)用到程序編制過程中,供電單元和CPU是PLC的主要組成部分,通過程序,PLC就可以有效的編制程序。在編制程序的過程中,硬件組態(tài)是首先要制作的,主要是在本軟件中生成一個(gè)系統(tǒng),它完全相同于實(shí)際硬件系統(tǒng),然后開學(xué)的設(shè)置各個(gè)硬件組成部分的參數(shù),并且對網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)中的機(jī)架和模塊進(jìn)行生產(chǎn)。硬件組態(tài)將輸入輸出變量的地址給確定了下來,這樣可以對順序控制程序進(jìn)行有效的編制。
二是組態(tài)軟件程序設(shè)計(jì):借助于組態(tài)軟件編程,可以有人機(jī)交互界面生成,這樣實(shí)時(shí)監(jiān)控要求就可以實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)在程序設(shè)計(jì)中,將自動(dòng)化監(jiān)控軟件給應(yīng)用了過來,可以有標(biāo)準(zhǔn)化輸入/輸出域﹑棒圖﹑趨勢圖以及矢量圖等生成,并且具備動(dòng)態(tài)功能的屬性,將集成的消息和報(bào)警系統(tǒng)給提供了出來。編制的人機(jī)界面包括諸多狀態(tài)信息,如控制畫面﹑參數(shù)顯示畫面以及故障報(bào)警記錄等等。操作人員要想對系統(tǒng)的控制方式進(jìn)行選擇,只需要通過觸摸屏就可以實(shí)現(xiàn),并且將相關(guān)的檢測參數(shù)給顯示出來,這樣就可以可視化整個(gè)控制過程。還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測的目的,只需要借助于通訊同步于地面上位機(jī)即可。
通過對上文的敘述分析我們可以得知,在煤礦生產(chǎn)中,主排水泵發(fā)揮著十分重要的作用,為了更好的自動(dòng)啟動(dòng)水泵排水,促使人工勞動(dòng)強(qiáng)度得到降低,井下排水的可靠性得到增加,就需要將PLC技術(shù)應(yīng)用到煤礦主排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)中。通過實(shí)踐研究表明,可以合理調(diào)度水泵運(yùn)行情況,設(shè)備利用率得到提升,達(dá)到了節(jié)能增效的目的。
[1]于治福,李旭明,潘越.基于PLC的煤礦主排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械,2010,2(01):123-125.
[2]楊權(quán).PLC在煤礦主排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].煤炭技術(shù),2013,33 (02):99-101.
[3]楊秀娟.煤礦主排水泵自動(dòng)控制的設(shè)計(jì)與PLC應(yīng)用[J].煤炭技術(shù),2012,31(08):144-146.
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