黃建強(qiáng)

（大同煤礦集團(tuán)公司同家梁礦，山西 大同 036002）

引言

目前，煤礦井下水含有大量雜質(zhì)，嚴(yán)重地破壞乳化液泵的安全運(yùn)行。國(guó)內(nèi)外對(duì)此方面的研究很多，但都不能很好地解決存在的凈水問(wèn)題。本文以此為研究對(duì)象，采用PLC控制，研制出了凈化水的控制系統(tǒng)，這些工作為這一領(lǐng)域的研究提供一定借鑒［1－2］。

1 乳化液配水凈水器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1 凈水器工作原理

根據(jù)乳化液配水凈水器進(jìn)水口、出水口之間的水位壓力差來(lái)控制乳化液配水凈水器的除雜排污，這就是凈水器的工作原理。

乳化液配水凈水器的控制原理如圖1所示。

污物能否快速有效地排放，這是衡量?jī)羲髟O(shè)計(jì)好壞的前提。本次設(shè)計(jì)的凈水器排污采用兩臺(tái)電機(jī)控制，一臺(tái)用于控制排污閥的開(kāi)關(guān)，另一臺(tái)用于控制凈水器也就是主電機(jī)。所設(shè)計(jì)的濾水器有三個(gè)閥口，分別為排污口、進(jìn)水口及出水口；方式選擇和壓力信號(hào)為系統(tǒng)的兩種輸入方式［3－4］。

1.2 乳化液配水凈水器機(jī)械結(jié)構(gòu)

圖1 乳化液配水凈水器控制原理圖

乳化液配水凈水器主要由細(xì)密網(wǎng)芯、主動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸、定位支桿及外部殼體組成。通常煤礦井下水多為淡水，其中的細(xì)密濾網(wǎng)及主要件都采用不銹鋼壓制而成。網(wǎng)芯中的網(wǎng)孔用沖床一次制成，具有耐腐蝕、不生銹，表面光潔、不易結(jié)垢的特性。

1.3 乳化液配水凈水器電控系統(tǒng)

1.3.1 電路設(shè)計(jì)

下頁(yè)圖2為乳化液配水凈水器控制系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)控制圖。其中，電源總開(kāi)關(guān)為QF，該控制開(kāi)關(guān)使用與維修方便快捷，它的作用不僅可以分?jǐn)嗳嘟涣麟娫?，而且可以?duì)主電路進(jìn)行短路保護(hù)。

對(duì)于該控制電路可通過(guò)以下三點(diǎn)得知：

1）控制電路中液壓泵電機(jī)M2及濾水器電機(jī)M1通過(guò)交流控制器KM1進(jìn)行控制，閥門(mén)的起止通過(guò)交流控制器KM2、KM3控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。

2）交流控制回路和PLC控制回路由熔斷器FU1、FU2進(jìn)行短路保護(hù)，各負(fù)載回路的短路保護(hù)則通過(guò)熔斷器 FU3、FU4、FU5實(shí)現(xiàn)［5－6］。

圖2 凈水器控制系統(tǒng)主電路圖

3）控制電路中的熱繼電器FR1、FR2、FR3實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)M2、M3、M1的過(guò)載保護(hù)。電機(jī)M3控制器內(nèi)裝有常閉熱保護(hù)開(kāi)關(guān)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的雙重保護(hù)。

1.3.2 交流控制電路設(shè)計(jì)

圖3為配水凈水器控制系統(tǒng)的交流控制電路圖。其中，HL為電源指示，隔離變壓器TC用于PLC供電回路，防止電源干擾。對(duì)于該控制電路的詳解可通過(guò)以下四點(diǎn)得知：

圖3 凈水器控制系統(tǒng)交流控制電路圖

1）報(bào)警電鈴HA為AC200V／8W，在出現(xiàn)超高壓差時(shí)進(jìn)行報(bào)警。

2）差壓變送器是差壓自動(dòng)控制的關(guān)鍵傳感器件，輸出為壓差信號(hào)。

3）由于控制電路的指示燈工作電壓為直流24V，所以將220V電源電壓經(jīng)過(guò)變比為8∶1的降壓變壓器進(jìn)行電壓變換得到交流為27.5V的交流電，再經(jīng)過(guò)整流電路、濾波電路得到24V的直流電壓。

4）控制系統(tǒng)的計(jì)數(shù)顯示模塊選用AT89S51單片機(jī)作為控制芯片，單片機(jī)供電電源需要直流5V電壓，要經(jīng)過(guò)變比為20∶1的降壓變壓器進(jìn)行變壓得到交流為11V交流電，并且經(jīng)過(guò)整流電壓變成直流電壓為24V的直流電［7］。

2 PLC控制電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了12個(gè)輸出和15個(gè)輸入。其中，輸出包括220V與24V輸出。電動(dòng)機(jī)控制的接觸器和報(bào)警電鈴為220V輸出；各種指示燈為24V輸出。由于有兩種不同的輸出電壓要求，所以必須提供兩種不同電壓的電源，這兩個(gè)電源由交流控制電路提供。

凈水器控制系統(tǒng)的PLC控制電路如圖4所示。

圖4 PLC控制電路

控制電路圖中PLC輸出回路的24V直流電源用VC24V表示，向電路中的所有指示燈供電，輸出回路COM1接入直流電源的GND端；PLC輸出回路的220V電源用L5表示，分別向輸出回路的220V交流負(fù)載供電，輸出回路COM2接入電源N端。

光電耦合器件為信號(hào)轉(zhuǎn)換器件，將PLC的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能接收的計(jì)數(shù)輸入信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行排污次數(shù)的計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)值通過(guò)8段數(shù)碼管顯示出來(lái)。光電耦合器件的輸入信號(hào)是濾水器電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)行的輸出信號(hào)。

3 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的乳化液配水凈水器能夠較好地對(duì)2cm3以上的漂浮雜物進(jìn)行過(guò)濾除雜，其控制系統(tǒng)合理，過(guò)程控制明確，這些研究過(guò)程可為今后該領(lǐng)域提供有益的借鑒。

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