探討可編程控制器在礦井排水電控系統(tǒng)中的應(yīng)用

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摘要：本系統(tǒng)采用可編程控制器（plc）實時采集井下主排水泵、抽真空系統(tǒng)、管道電動閘閥、電動機、水倉水位等各種運行狀態(tài)及數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送到地面生產(chǎn)調(diào)度中心，動態(tài)顯示，監(jiān)測監(jiān)控水泵運行，故障報警實時顯示。該系統(tǒng)投入使用后可實現(xiàn)主排水泵房無人值守，系統(tǒng)自動根據(jù)礦井涌水量的變化，計算水倉剩余容水量，合理安排5臺水泵的運行時間，在電價低谷段進行排水，節(jié)省水泵的運行費用。 

關(guān)鍵詞：可編程控制器plc排水電控系統(tǒng) 應(yīng)用  1、現(xiàn)狀分析  礦井排水系統(tǒng)承擔(dān)著排出井下部分涌水的重要任務(wù),是保證礦井安全生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。海孜煤礦井下涌水量較大，二水平主排水泵房設(shè)計安裝了5臺md280-43/84×7主排水泵，配套電動機400kw，2趟排水管路。正常涌水時，2臺工作，2臺備用，1臺檢修。現(xiàn)井下主排水系統(tǒng)仍采用繼電器控制，故障率高，水泵的開停及選擇切換均由人工完成，做不到根據(jù)水位或其它參數(shù)自動開停水泵，無法實時監(jiān)測主排水泵各項運行參數(shù)，不能做到無人值守，減員提效。  plc可編程控制系統(tǒng)技術(shù)在自動控制中具有廣泛的應(yīng)用，從影響井下排水自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定的主要因素出發(fā)，提出了抗干擾的措施.鑒于plc的先進性和可靠性，決定對5臺主排水泵及其附屬的抽真空系統(tǒng)與管道電動閥門等裝置實施了plc自動控制改造。  2、plc控制系統(tǒng)功能及優(yōu)點介紹  2.1、plc控制程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)可按程序模塊分段調(diào)試，分段運行。該程序結(jié)構(gòu)具有清晰、簡捷、易懂，便于模擬調(diào)試，運行速度快等特點。  2.2、系統(tǒng)根據(jù)水位和壓力控制原則，自動實現(xiàn)水泵的輪換工作，延長了水泵的使用壽命。  2.3、系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)負荷和供電部門所規(guī)定的平段、谷段、峰段供電電價時間段，以“避峰填谷”原則確定開、停水泵時間，從而合理地利用電網(wǎng)信息，提高礦井的電網(wǎng)運行質(zhì)量。  2.4、plc自動檢測水位信號，計算單位時間內(nèi)不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，自動投入和退出水泵運行臺數(shù)，合理地調(diào)度水泵運行。  2.5、在觸摸屏上動態(tài)監(jiān)控水泵及其附屬設(shè)備的運行狀況。  2.6、系統(tǒng)具有超溫保護、流量保護、電動機故障、電動閘閥故障等保護功能。  3、plc系統(tǒng)的應(yīng)用  海孜煤礦二水平泵房井下主排水泵控制系統(tǒng)由plc控制高爆、軟啟、智能開關(guān)、動態(tài)顯示及故障記錄報警和通訊接口等組成。  3.1數(shù)據(jù)自動采集與檢測  數(shù)據(jù)自動采集與檢測主要分為模擬量數(shù)據(jù)和數(shù)字量數(shù)據(jù)。  模擬量檢測的數(shù)據(jù)主要有：水倉水位、電機工作電流、水泵軸溫、電機溫度、2趟排水管流量；數(shù)字量檢測的數(shù)據(jù)主要有：水泵軟啟動裝置和智能開關(guān)的狀態(tài)、電動閥的工作狀態(tài)與啟閉位置、真空泵工作狀態(tài)、電磁閥狀態(tài)、水泵吸水管真空度及水泵出水口壓力。  數(shù)據(jù)自動采集主要由plc實現(xiàn)，plc模擬量輸入模塊通過傳感器連續(xù)檢測水倉水位，將水位變化信號進行轉(zhuǎn)換處理，計算出單位時間內(nèi)不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，控制排水泵的啟停。電機電流、水泵軸溫、電機溫度、排水管流量等傳感器與變送器，主要用于監(jiān)測水泵、電機的運行狀況，超限報警，以避免水泵和電機損壞。plc的數(shù)字量輸入模塊將各種開關(guān)量信號采集到plc中作為邏輯處理的條件和依據(jù)，控制排水泵的啟停。  3.2系統(tǒng)控制部分  系統(tǒng)控制設(shè)計選用了日本歐姆龍公司c200he型plc為控制主機，該機為模塊化結(jié)構(gòu)，由plc機 架、cpu、數(shù)字量i/o、模擬量輸入、電源、通訊等模塊構(gòu)成。plc自動化控制系統(tǒng)根據(jù)水倉水位的高低、井下用電負荷的高、低峰和供電部門所規(guī)定的平段、谷段、峰段供電電價時間段等因素，建立數(shù)學(xué)模型，合理調(diào)度水泵，自動準(zhǔn)確發(fā)出啟、停水泵的命令，控制5臺水泵運行。  3.3系統(tǒng)的啟動  以1#水泵為例  a、1#水泵真空已經(jīng)排好，具備啟動條件。  b、按系統(tǒng)送電要求送電。  c、把控制箱的軟啟、全壓轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到軟啟位置，控制箱上的軟啟指示燈亮。  d、按1#運行按鈕系統(tǒng)開始啟動并計時300秒，此時智能真空開關(guān)的1#開關(guān)合閘；為軟啟動器供電的qbg-250/6型隔爆高壓真空電磁起動器開始合閘（合閘時間為150ms）。  e、當(dāng)記時到2秒時，有兩種狀態(tài)。  a.此時智能真空開關(guān)的1#開關(guān)合閘反饋和為軟啟動器供電的qbg-250/6型隔爆高壓真空電磁起動器合閘反饋均正常動作，給軟啟動器運行信號（軟啟運行指示燈亮），水泵開始運轉(zhuǎn)，之后達到全壓，旁路吸合。  b.此時智能真空開關(guān)的1#開關(guān)合閘反饋和為軟啟動器供電的qbg-250/6型隔爆高壓真空電磁起動器合閘反饋其中之一沒有正常動作，系統(tǒng)故障。（系統(tǒng)故障指示燈亮，有5次報警音響）系統(tǒng)已經(jīng)合閘的設(shè)備分閘，啟動記時復(fù)位。  f、當(dāng)記時到15秒時，有兩種狀態(tài)  a.此時qbg-180/6000r型軟啟動器旁路反饋正常動作，給軟啟動器全壓信號；1#qbg-250/6型隔爆高壓真空電磁起動器合閘信號，動作后有開關(guān)自保，1#水泵停止指示燈滅，1#水泵運行指示燈亮，開始投入正常運行。  b.此時qbg-180/6000r型軟啟動器旁路反饋沒有正常動作，系統(tǒng)故障（系統(tǒng)故障指示燈亮，有5次報警音響），系統(tǒng)已經(jīng)合閘的設(shè)備分閘，啟動計時復(fù)位。  g、當(dāng)計時到17秒時，有兩種狀態(tài)  a.此時1#qbg-250/6型隔爆高壓真空電磁啟動器合閘反饋正常動作，釋放軟啟動器運行信號（軟啟運行指示燈滅）釋放軟啟動器全壓信號。  b.此時1#qbg-250/6型隔爆高壓真空電磁啟動器合閘反饋沒有正常動作，系統(tǒng)故障（系統(tǒng)故障指示燈亮，有5次報警音響），系統(tǒng)已經(jīng)合閘的設(shè)備分閘，啟動計時復(fù)位。  h、當(dāng)計時到19秒時，有1種狀態(tài):釋放智能真空開關(guān)的1#開關(guān)km1。  i、當(dāng)計時到21秒時，為軟啟動器供電的qbg-250/6型隔爆高壓真空電磁起動器分閘。軟啟動旁路真空開關(guān)釋放。  j、打開水泵閥門，開始排水。  k、按急停（禁起）按鈕，使其他水泵不能事故啟動。  l、當(dāng)計時到300秒時，啟動計時到并復(fù)位，可以進行下一次啟動。  結(jié)束語  改造后的新系統(tǒng)具有可靠性高、操作和調(diào)整方便、控制精度高、便于故障處理等優(yōu)點。合理安排5臺主排水泵的運行時間，在電價低谷段進行排水，節(jié)省水泵的運行費用。同時可使主排水泵房做到無人值守，減員提效。從而實現(xiàn)了礦井對排水系統(tǒng)安全有效地管理,更使礦井排水系統(tǒng)的現(xiàn)代化管理步入一個新的臺階。