基于分布式控制的煤矿多级排水监控系统.pdf
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1、 152 ELECTRONICS WORLD技术交流 基于分布式控制的煤矿多级排水监控系统 天地(常州)自动化股份有限公司 蒋 伟 【摘要】介绍了一种基于分布式控制的煤矿多级排水监控系统,给出系统架构、控制原理。该系统已在某些矿山得到应用,结果表明其明显 提升了多级泵房排水控制水平,运行效率高,取得了良好效果。 【关键词】分布式控制;多级排水;监控系统 0 引言 排水系统是煤矿生产的重要保障,它是矿井安全生产必不可少的 一项重要装置,这就要求排水装置必须能够安全可靠地运行1。有些 煤矿采用多水平开采,在各个水平都有排水泵房,采用多水平联合排 水,这种排水方式和一般的直排方式相比具有更高的控制难
2、度,容易 造成邻级泵房的空吸或者淹巷,给煤矿生产带来不安全隐患。 针对这种现象,笔者设计了一套基于分布式控制的多级排水监控 系统,在原有的排水系统基础上,实现各级泵房之间的信息共享,采 用更加智能的控制策略,减少排水系统操作人员工作量,降低劳动强 度,结合各水平水仓水位变化充分提高矿井排水系统效率,使水泵排 水系统能够安全可靠、节能高效、经济合理的优化运行。 1 分布式系统简介 分布式控制系统(distributed control systems,简称DCS),又称 为分散控制系统,分散型控制系统,集散控制系统。其基本思想是 分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便,分布式控 制系统
3、具有可靠性高、开放性好、应用灵活、易于维护、方便协 调、控制功能齐全等优势。 煤矿井下的分散型控制系统是以控制分站为基础,以危险分散 控制,操作和管理集中为特性的新型控制系统。它摆脱了传统点对 点连接的束缚,打破了控制系统在空间位置上的限制,拓宽了控制 活动的场所,降低了系统连接的复杂性,减少系统的重量和体积, 能够增强系统的灵活性和可靠性2。 图1 控制系统架构示意图 2 系统组成 2.1 系统架构 系统基本架构如图1所示,主控器放置在集中控制室中,负责 整个系统若干个泵房的的排水管理和调度任务。每个水平排水泵房 设置控制机,分别完成各个相关工艺设备的集中控制任务。 系统控制采用三层网络结构
4、体系,即信息层、控制层、设备层。 信息层在控制室组成局域网,监控主机通过以太网卡与各泵房 PLC主机连接数据交换。 控制层通过PLC实现集中控制室对各系统设备的集中监测控制。 设备层各参控设备通过控制电缆与本地IO模块连接实现各离散 信号及模拟信号的监控。 2.2 各水平控制站组成 各个水平设置独立的控制站如图2所示,控制站中已PLC可编 程控制器为核心,包含排水相关的传感器、控制器、保护器等,每 个控制站可以单独控制本级泵房中的所有排水设备,同时将重要的 系统信息(如水仓水位、涌水量、排水能力)上传到主控器,为主 控器协调运行各级水平的控制设备提供判断依据。 图2 各水平控制站示意图 3 联
5、合排水控制逻辑 为了达到协调各水平泵房联合运行的目标,系统在联合排水的 运行逻辑上做了针对性的设计。 首先,制定排水控制基本策略表,判断本水平的当前水位状 态,结合相邻上水平和下水平的水位状态,做出判断。例如,在本 水平高水位时,上水平在高水位,下水平在低水位时,应当增加本 水平、上水平排水能力,同时减少下水平排水能力。 其次,基本策略表中存在不能直接给出判断的情况,如本水平 和相邻水平都是高水位状态,这时需要根据其他因素进行综合风险 评估,例如各水平的水位相对偏差程度、涌水量变化、排水能力、 发生涌水后产生的影响等综合考虑,确定当前的排水策略。 再次,在已有的策略基础上,系统借助于神经网络训
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