李召國(guó)

（源鑫礦業(yè)有限公司，福建南平 353600）

1 礦井情況概述

目前，福建省政和縣源鑫礦業(yè)有限公司（以下簡(jiǎn)稱源鑫公司）采用的礦山井下排水方式主要是兩級(jí)接力排水方式，設(shè)有+30 中段與+369 中段兩級(jí)排水。在控制方面采用傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)控制方式，依靠人工手動(dòng)切換水泵的控制系統(tǒng)。隨著作業(yè)任務(wù)增加，導(dǎo)致公司人手緊張，影響到排水作業(yè)的效率。為滿足礦山井下排水作業(yè)的需求，同時(shí)提高生產(chǎn)作業(yè)的安全要求，滿足節(jié)能減排的總體要求。公司決定采用水泵自動(dòng)化控制運(yùn)行，以保證整體排水系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠，從而達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)無人值守的目的。同時(shí)實(shí)現(xiàn)排水系統(tǒng)水位的自動(dòng)控制以及設(shè)備溫度、振動(dòng)和壓力的自動(dòng)檢測(cè)，保證系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的隱患。

2 PLC 程序控制系統(tǒng)實(shí)施方案

2.1 具體的實(shí)施內(nèi)容

源鑫公司利用PLC 技術(shù)對(duì)排水系統(tǒng)的壓力、液位、振動(dòng)、溫度以及流量等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試控制線纜，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制以及人機(jī)對(duì)話。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵工藝

源鑫公司PLC 程序控制系統(tǒng)分為就地手動(dòng)模式、集中自動(dòng)模式和遠(yuǎn)程控制模式，其中遠(yuǎn)程控制模式是采用自動(dòng)與手動(dòng)相結(jié)合的方式。當(dāng)系統(tǒng)處于集中自動(dòng)模式時(shí)，由PLC 系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)水位、壓力以及相關(guān)信號(hào)，自動(dòng)控制各泵組的運(yùn)行，這樣不需要人工參與；采用遠(yuǎn)程控制工作方式，則是由工作人員選擇某臺(tái)或幾臺(tái)泵組投入到工作中，然后由PLC 系統(tǒng)自動(dòng)完成對(duì)已選泵組的啟停與監(jiān)控工作，而且這種操控方式還擁有一鍵啟停的功能；當(dāng)采用就地手動(dòng)方式時(shí)，一般是進(jìn)行故障檢修或是進(jìn)行手動(dòng)試車的情況。在實(shí)際運(yùn)行中，基于PLC 技術(shù)，當(dāng)某臺(tái)水泵及其附屬設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)控制該泵組退出運(yùn)行狀態(tài)，不影響其他泵組的正常運(yùn)行。此外，PLC 柜上還設(shè)有任何一臺(tái)泵組的禁止啟動(dòng)按鈕，當(dāng)進(jìn)行設(shè)備檢修時(shí)，就可以避免其他工作人員出現(xiàn)誤操作的現(xiàn)象，從而保證整套系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠。技術(shù)路線圖如圖1 所示。

2.3 技術(shù)性能指標(biāo)

公司的PLC 自動(dòng)排水系統(tǒng)采用了國(guó)際上先進(jìn)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，并配設(shè)隔離型輸入輸出通道，具有極強(qiáng)的防塵、抗震和抗干擾能力，且性能十分穩(wěn)定，并具有可擴(kuò)充性。因其強(qiáng)大的抗干擾性能，能使最終的測(cè)量誤差小于2%。具體監(jiān)控項(xiàng)目及參數(shù)量程見表1～表3。

圖1 源鑫礦區(qū)井下PLC 自動(dòng)排水技術(shù)路線圖

表1 主要監(jiān)控項(xiàng)目及參數(shù)量程

表2 主要監(jiān)控項(xiàng)目測(cè)量精度

3 源鑫公司PLC 自動(dòng)排水系統(tǒng)與原有技術(shù)的對(duì)比分析

基于PLC 技術(shù)的先進(jìn)性與可靠性，源鑫公司采用的方案對(duì)于泵站水泵以及附屬設(shè)備和管道液動(dòng)閥門等裝置都安裝了PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，以便于自動(dòng)檢測(cè)運(yùn)行的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示。利用光纜線將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)傳送到地面生產(chǎn)調(diào)度中心，對(duì)水泵排水系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警顯示。在實(shí)際運(yùn)用中，該系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并檢測(cè)水倉的水位以及其他參數(shù)，對(duì)其進(jìn)行智能分析，然后自動(dòng)控制水泵輪流排水作業(yè)，同時(shí)適時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)備用泵，通過這種方式，合理調(diào)度井下水泵的運(yùn)行。

表3 其他監(jiān)控項(xiàng)目及參數(shù)量程

4 PLC 技術(shù)的運(yùn)行方式研究

（1）就地控制。分為就地手動(dòng)控制和就地自動(dòng)控制。其中就地手動(dòng)控制主要是用于系統(tǒng)故障檢修以及手動(dòng)試車的環(huán)節(jié)。由于源鑫公司井下水泵兩級(jí)接力排水+30 水泵房和+369 水泵房都是由2 個(gè)吸水井構(gòu)成，各配備了3 臺(tái)水泵，在實(shí)際工作中，一臺(tái)水泵工作，一臺(tái)備用，另一臺(tái)則是用于檢修。當(dāng)某臺(tái)水泵及其附屬設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將該泵組停止并退出，然后啟用備用水泵。然后就可以采用手動(dòng)模式對(duì)故障泵組進(jìn)行檢修；就地自動(dòng)控制則是該系統(tǒng)監(jiān)測(cè)水倉水位。

（2）遠(yuǎn)程控制。這種方式是由工作人員選擇某一臺(tái)或幾臺(tái)泵組投入運(yùn)行，然后再交由PLC 系統(tǒng)自動(dòng)完成相關(guān)泵組的啟停與監(jiān)控工作。此外，這種運(yùn)行模式還具有一鍵啟停的功能。

（3）緊急停泵操作。在礦山井下排水工作中，經(jīng)常會(huì)遇到各種緊急情況。一旦出現(xiàn)這種情況，工作人員就可以借助“緊急停泵”按鈕，實(shí)現(xiàn)緊急停泵操作，并自動(dòng)關(guān)閉閥門。