高建強(qiáng)

摘 要：隨著煤礦自動(dòng)化、信息化建設(shè)和發(fā)展，先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)不斷在煤礦得到應(yīng)用和推廣。煤礦井下使用的小排水泵多而散，管理起來相對(duì)難度較大，水泵的操作與維護(hù)浪費(fèi)大量的人力資源。建立一套簡(jiǎn)單實(shí)用的簡(jiǎn)易水泵遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)就顯得尤為重要。

關(guān)鍵詞：水泵遠(yuǎn)程；自動(dòng)控制；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.139

1 概述

隨著煤炭開采技術(shù)的進(jìn)步，煤礦逐漸形成完善的礦井綜合信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全礦井生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的過程控制自動(dòng)化、生產(chǎn)綜合調(diào)度指揮和業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)化，從而保證對(duì)全礦井安全狀況和生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、監(jiān)視、控制和調(diào)度管理，使礦井高效集中生產(chǎn)，達(dá)到減員增效、降低成本，提高礦井整體生產(chǎn)水平的目的。煤礦井下使用的小排水泵多而散，管理起來相對(duì)難度較大，水泵的操作與維護(hù)浪費(fèi)大量的人力資源。建立一套簡(jiǎn)單實(shí)用的簡(jiǎn)易水泵遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)就顯得尤為重要。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的

（1）減少煤礦井下作業(yè)人員，提高礦井安全管理水平。

（2）提高煤礦人力資源利用效率，有效降低管理成本。

（3）對(duì)井下多部設(shè)備集中協(xié)調(diào)管理，降低設(shè)備運(yùn)行成本，提高設(shè)備運(yùn)行效率。

（4）實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的就地人工操作、現(xiàn)場(chǎng)無人化自動(dòng)運(yùn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程自動(dòng)化集中監(jiān)控。

3 系統(tǒng)的組成

3.1 設(shè)備主要組成

簡(jiǎn)易水泵遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)由地面控制軟件部分、通信網(wǎng)絡(luò)和井下現(xiàn)場(chǎng)控制單元等組成。地面控制部分主要是在操作員站上進(jìn)行軟件開發(fā)，完成數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控畫面制作；通信網(wǎng)絡(luò)利用井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)進(jìn)行傳輸；井下控制設(shè)備完成水泵的就地控制、并負(fù)責(zé)將采集的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)接口送至地面監(jiān)控中心，并能接受上位機(jī)控制命令，實(shí)現(xiàn)水泵的起停。在地面監(jiān)控中心能實(shí)現(xiàn)對(duì)井下水泵的遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)水泵的無人值守運(yùn)行。

水泵遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由JDQ-008 網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)繼電器控制器、浮球開關(guān)式液位控制器、電子式液位繼電器、電接點(diǎn)壓力表、真空磁助式電接點(diǎn)壓力表、開關(guān)電源等設(shè)備組成，通過網(wǎng)絡(luò)控制井下現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)控制器，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行控制。網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)控制器可以采集到遠(yuǎn)方被控制設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、水位、水泵進(jìn)、出水口壓力等信號(hào)（開關(guān)量信號(hào)），并將采集到的信號(hào)狀態(tài)實(shí)時(shí)的傳遞給顯示終端（監(jiān)控計(jì)算機(jī)），顯示終端計(jì)算機(jī)通過軟件可以實(shí)時(shí)顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并可以進(jìn)行控制。

（1）JDQ-008 網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)繼電器控制器。JDQ-008是一款集成網(wǎng)絡(luò)控制和485總線控制的4路輸入輸出工業(yè)級(jí)控制設(shè)備。模塊內(nèi)部集成了硬件TCP/IP協(xié)議棧、socket編程實(shí)現(xiàn)，附帶4路開關(guān)量輸入口，可檢測(cè)外部信號(hào)，主機(jī)可隨時(shí)讀開關(guān)量的狀態(tài)，可直接接控制開關(guān)等開關(guān)量輸出型的傳感器，開關(guān)量信號(hào)。

（2）浮球開關(guān)式液位控制器。浮球開關(guān)式液位控制器性能穩(wěn)定可靠，不會(huì)因液面的波動(dòng)而引起誤動(dòng)作）?？膳c各種泵配套，廣泛用于給水、排水及含腐蝕性液體的液位自動(dòng)控制。

（3）電子式液位繼電器。電子式液位繼電器采用JYB-714排水型，可對(duì)被測(cè)（控）液位實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和報(bào)警的目的。

（4）監(jiān)控軟件。系統(tǒng)監(jiān)控軟件兼容Windows系統(tǒng)PC及android移動(dòng)客戶端遠(yuǎn)程異地控制功能。固定IP遠(yuǎn)程控制，能顯示設(shè)備運(yùn)行，返回監(jiān)控狀態(tài)。

3.2 系統(tǒng)工作原理

在井下水泵房安裝網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)繼電器控制器，將浮球開關(guān)式液位控制器、電子式液位繼電器、電接點(diǎn)壓力表開關(guān)量信號(hào)，水泵控制開關(guān)的狀態(tài)信號(hào)接入網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)繼電器控制器IO接口。網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)繼電器控制器可以將現(xiàn)場(chǎng)采集到的水位、壓力、水泵運(yùn)行狀態(tài)信息傳遞給上位機(jī)，上位機(jī)軟件可以直觀的顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。將水泵控制開關(guān)的啟動(dòng)、停止控制接入網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)繼電器控制器相應(yīng)的DO控制接口，就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方對(duì)井下水泵及相關(guān)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。

3.3 實(shí)現(xiàn)功能

通過網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)繼電器控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)井下設(shè)備的運(yùn)程控制，地面監(jiān)控人員可以通過計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控井下水泵的運(yùn)行狀態(tài)，浮球開關(guān)式液位控制器、電子式液位繼電器可以檢測(cè)到水倉(cāng)水位的變化情況，電接點(diǎn)壓力表、開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)可以清晰的反映出水泵的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控。也可以通過浮球開關(guān)式液位控制器、電子式液位繼電器直接控制網(wǎng)繼電器控制器，實(shí)現(xiàn)水泵的自動(dòng)運(yùn)行。通過計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行過程進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制，使設(shè)備達(dá)到最佳工作狀態(tài)，從而達(dá)到有效地節(jié)約能源、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度、降低運(yùn)行成本和延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命等目的。

4 使用、操作方法

井下水泵即可以采用現(xiàn)場(chǎng)人工操作開停設(shè)備、也可以采用自動(dòng)運(yùn)行模式運(yùn)行、也可以采用遠(yuǎn)程操作模式運(yùn)行?，F(xiàn)場(chǎng)人員可以根據(jù)水倉(cāng)水位隨時(shí)開啟或停止水泵，與傳統(tǒng)水泵操作模式一樣?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)水位傳感器設(shè)置水倉(cāng)水位上、下限，當(dāng)水倉(cāng)水位達(dá)到上限時(shí)水泵將自動(dòng)開啟，將水倉(cāng)水位排至水位下限，水泵將自動(dòng)停止運(yùn)行。遠(yuǎn)程監(jiān)控模式下，地面井控人員可以根據(jù)需要在地面監(jiān)控室，根據(jù)需求對(duì)水泵進(jìn)行開停操作。不論采用哪一種運(yùn)行模式水位傳感器都會(huì)對(duì)水泵進(jìn)行保護(hù)，保障水位上限開泵或報(bào)警，水位下限停止水泵的運(yùn)行。

5 效益評(píng)價(jià)

以前井下水泵采用司機(jī)現(xiàn)場(chǎng)開泵方式，每班至少需要安排水泵司機(jī)井下現(xiàn)場(chǎng)開泵，以井下輔助工按每班100元工資計(jì)算，每年可以節(jié)約人員工資100元×3班×30天×12月=108000元。系統(tǒng)投資?。ㄒ粋€(gè)月就可以收回安裝成本）、見效快、安裝簡(jiǎn)單、維護(hù)方便（一般煤礦電工就可以安裝和維護(hù)），多臺(tái)設(shè)備遠(yuǎn)程集中控制使用效果精會(huì)更加明顯。同時(shí)也減少了井下作業(yè)人員，提升礦井現(xiàn)代化裝備水平，有效提高礦井的安全管理水平。

6 結(jié)束語

通過技術(shù)論證、探討及深入實(shí)際的研究，從而設(shè)計(jì)出我礦簡(jiǎn)易水泵遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的整套詳細(xì)方案。該系統(tǒng)綜合了工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)和現(xiàn)代軟件技術(shù)，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，并可通過組態(tài)軟件與煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行融合，作為煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)。無人值守泵房工作狀態(tài)模擬圖、水泵及電機(jī)的各種運(yùn)行參數(shù)同時(shí)可經(jīng)礦井綜合自動(dòng)化WEB發(fā)布服務(wù)器進(jìn)入局域網(wǎng)信息共享，從而實(shí)現(xiàn)全礦井管理的科學(xué)化、現(xiàn)代化要求。綜合自動(dòng)化技術(shù)在煤礦企業(yè)中的應(yīng)用，必將為企業(yè)的信息化、多元化的快速發(fā)展提供可靠的技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。