基于PLC的控制系统在煤矿排水泵中的应用.pdf
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1、总第 1 4 5 期 2 0 1 5年第 3期 应 用技术 机械管理开发 M ECHANI CAL M ANAGEM ENT AND DEVELOPM ENT To t a l o f 1 4 5 NO 3 2 0 1 5 基于 P L C的控制系统 在煤矿 排水泵中的应 用 王 晓峰 ( 阳煤集 团三矿 机 电工 区 ,山西阳泉0 4 5 0 0 0 ) 摘要 :介 绍 了基 于 P LC控 制 系统 的设 计 和 结构 ,分析 了该 系统 排 水 泵 自动 对 水位 进 行监 测 、 启停 水 泵等功 能 ,利 用该控 制 系统 可达 到提 高井 下排 水 自动化水 平 的效果 。 关键词
2、 :排 水 泵 ;P LC;自动控 制 中图分 类 号 : T D 6 3 6 文献标 识码 : A 文章 编号 : 1 0 0 3 7 7 3 X( 2 0 1 5 ) 0 3 0 0 7 6 0 2 D oI : 1 0 1 6 5 2 5 i c n k i c n 1 4 1 1 3 4 t h 2 0 1 5 0 3 0 2 7 引言 在煤矿生产 过程 中, 会 有不 同来 源 的水 进 入 到井下 , 对矿 井安 全生 产形 成 巨 大威 胁 。井下 的 排水设备不 仅在 平 时担任 着排 水 的任务 , 而且 在 井下发生大 规模 涌水 时担 任 着抢 险排水 的任务 。 因此
3、, 保证 煤矿 井下 排水 的 正常运 行 对井 下安 全 生 产 有 着 重 大 的 意 义 。 1 控 制 系统 功 能设 计 目前 , 井下 的排 水 设备 基本 上 都是 靠 人工 控 制 , 自动化水 平较低n 。设计 以 P L C为基础 的 自 动控制系统 , 此 系统 有 三种 控制 方式 : 手动 、 半 自 动和 自动 。手动方式 即通 过人工操 作来控制 各个 设备 的运行 。半 自动控制 就是按需 要通过对 运行 排水泵 的台数 及其 启停 进行 设定 , 此 种控 制方 式 主要是根据现场具体 情况来满 足需求 。 自动控制 方式 即通过 P L C设定 的程序 自动
4、完成 操作动 作 , 人 员只需要通过监测 电视来对设备运 行情况进行 监控 _ 2 。将 自动控制 系 统运 用 到排 水泵 自动化 控制 中, 可实现如下功能 。 1 1 保护设备 此 系统可 以对 自身进行诊 断 , 对设 备 电压 、 电 流、 温度 、 水流压力 等参数可 以实现实 时监测 。当 收稿 日期 :2 0 1 5 0 1 0 5 作 者 简介 :王 晓 峰( 1 9 8 3 一 ) , 男 , 山 西 忻 州 人 , 毕 业 于 太原 电力 高等 专科 学校 电气 自动 化 专 业 ,助 理 工 程 师 。 某一参数值 异 常时 , P L C会发 出警 报并 且停 止
5、排 水泵运行 , 保护设备 。 1 2 参数信息 实时显示 水泵真空度、 运行水泵数 目、 排 水流量、 排水压 力、 设备温度 等各项 参数信息通过人机界面实时显 示。报警信号也可以在系统发生故障时得到显示。 1 3 远 程 监 控 此系统可以实现远程通讯 和监 控功能 , 通过各 种信号设备 , 可 以将 P L C和地 面上 的工控机连接 , 建立 自动化监控平 台, 实现远程控制 , 显示并且记 录 设备运行状态 。在井 下排水设备 附近安装摄像机 , 可以将设备运行的状况以画面形式传输到地面。 1 4 合 理 调 度 系统 自动监 测水 位 信息 , 根 据 水位 信 息确 定 工作
6、 的水泵台数 , 监测水 泵运行 的时 间, 替换长 时 间运行的水 泵 , 防 止水 泵过 度运 行 。并 且 可 以在 井下 电力 负荷较 大 时 , 适 当停 止水 泵 运行 的 台数 和时 间, 在 满足 排水 的要 求 下尽 可能地 满 足其 他 设备的用电需求 。 2 系统结构 该控制系统 主要 由监控 软件 、 数据 采集 及 处 理系统 、 通讯 网络 、 机房 电控 设备 、 收集信 号装置 、 电视监控设 备 等组 成 。此 系统 可分 为机 械 设备 、 P L C控制 系统 和地 面监控站三部分 。 2 1 机 械设 备 机械设 备主要 是指管 道、 水 泵、 阀门等
7、。该设 备组成与人工控制的排水设 备组成大致相 同, 但需 2 0 1 5年第 3期 王晓峰 : 基 于 P L C的控制系统在煤矿排水泵 中的应 用 要在原设备的基础上进行改动。将上述机械设备进 行改动来满足安装传感器的需求 , 把原有的阀门替换 为电动阀门。为了满足水泵启动的要求 , 在水泵上安 装射流泵或者真空泵 。为防止发生故障时 自动系统 不能启动水泵 , 设置了人工控制方式。 2 。 2 P L C控 制系统 数据采集与处理 系统 、 电控设 备 、 信 号 收集装 置等共 同组 成 了 P L C控 制 系统 。P L C可 以对 信 号处理并进行逻辑 判断及 对故 障进行诊 断
8、等 。数 据采集 可 以收集 到水 位信息来 决定水泵是 否开启 及开启 的台数 , 然 后根 据 系统设 定 的 程序 来完 成 水泵的启 停 动作 。此 时 系统 可 以收 集 到 电机 、 水 泵等 的各项参数 。 2 3 地 面 监 测 站 地面监测 站 主要 由工 控 机 、 监 测 软件 及 监测 电视等组 成 , 通 过 通讯 电缆 和 P L C等设 备 连 接 。 工控机可 以通过检测 软件显示井下 P L C收集 到的 设 备运行参 数并 进 行存 储 , 操 作人 员 可 以在地 面 指挥 中心直接实现 对水泵 的控制 。监 测 电视 可 以 实时显示井下设备 的情况 。
9、 3 系统程序设计 3 1 P L C程序设计 P L C程 序 采 用 西 门子 生 产 的 S 7 3 0 0 4 0 0型 P L C标准软件 , 使用语句 表 、 逻辑 图和功 能块 图编 制程序 。此 P L C共 包 括 一 个 C P U、 一个 供 电单 元 , 以及 I O模 块 ( 输入输 出模 块 ) 。编 制程 序 时 首先对硬 件 的各个 参数 进 行设 定 , 为 编制 控 制程 序打下基础 。整个 程序包 括供 电状 态和水 位信 息 检测 、 启动水泵 、 参 数检测 、 故 障报警 、 水泵 故 障停 止等 。流程 图如 图 1所示 。 3 2 组态软件程序设
10、计 组态 软件程序设 计 的功能主要是 实现 人机交 互界面 , 实现实时监控 。此系统使用 WI NC C型监 控软件来 进行 程序 设计 , 此程 序 可 以产 生实 时 收 集和显示 设备 的各项 参数 信 息 , 便于 控 制 的实 时 化 和可视 化 , 并且提供报警 系统 。 编制的人机 界 面包 括控 制 画 面 、 故 障报 警 记 录和参数显示 画面等信 息 。工作人 员可 以使用 触 摸屏选择 控 制方 式并 且 了解 到 系统 的各 个参 数 , 实现控 制过程 可视化 。组 态软件 可 以与地 面上 位 1控制方式选择 自动、半自动 I 调试、维修、人工 ; 正常启动
11、泵组 故障报警 故障停泵 7 7 图 1 程序 流程 图 机 同步 , 实现远程监控 。 4 结 语 以 $ 7 - 3 0 0型 P L C作 为水泵控制 系统 的核心 , 通过对程序 进 行合 理设 计 , 实 现对 水位 的 自动 监 测 , 根据水位 情况 调 整水 泵运 行 的 台数和 对水 泵 的启停进 行 控制 , 提 高排 水 的安 全 性 。同时 也可 对水泵 的运行 进行 合理 调度 , 设备 利用 率 得 到提 高 , 实现节能的 目的 。 此 自动 控 制 系统 使 用 技术 可 靠 的 S 7 3 0 0型 P L C, 可靠性高 、 故 障率 低 , 且 具有设 备
12、诊 断功 能 可通过手动来实现 正常启 动水泵 。通 过触摸屏 可 实现控制 方式 转换 、 故 障 复位 、 系统 巡查 等 功 能 。 此外 , 系统通讯功能 实现 了远 程监控 。总之 , 此 系 统的设计 对 提高煤 矿井 下 排水 的 可靠 性 、 安 全性 具 有 重 要 意 义 , 应 用 前 景 巨 大 。 参考文献 1 胡奇 芸 , 于岩 , 于卉 基 于带式 输送机 电控 系统设 计及 应用 E J 3 矿 山机械 , 2 0 0 9 ( 3 ) : l l 4 1 1 6 2 乔东凯 P L C和变频器在 电厂控 制系统中 的应 用 J 矿 山 机 械 , 2 0 0 9
13、 ( 2 ): 1 5 7 - 1 5 9 3 陈远 立 电气控制与 可编 程控 制器E M 广 州 : 华南理 工大学出版社 , 2 0 0 4 ( 编辑 : 赵婧) ( 下转 第 8 4页 ) 一 一 、 、 一 8 4 机械管理开发 j x g l k f b j b 1 2 6 c o rn 第 3 0卷 E 3 3 S c h a l l h e i m J ,We l l s K,Wh i t b y R D o L e a s e s E x D a n d 参考文 献D e b t C a p a c i t y - R Wo r k i n g P a p e r , 2 0
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