煤矿主排水泵计算机远程监控系统设计
矿山排水泵PLC自动控制系统设计
矿山排水泵PLC自动控制系统设计矿山是开采和生产重要矿产资源的地方，但在矿山生产中，排水问题一直是一个重要的环境和安全挑战。
为了解决这一问题，矿山排水泵PLC自动控制系统被设计和应用。
本文将介绍矿山排水泵PLC自动控制系统设计的原理、功能和优势。
一、系统设计原理矿山排水泵PLC自动控制系统是利用PLC控制器与各个排水泵进行连接，通过传感器采集水位和压力等信息，实现对排水泵的自动监测和控制。
系统设计原理包括以下几个方面：1. 传感器采集数据：系统中设置水位和压力传感器，用于实时采集井下水位和管道压力等数据，将数据传输到PLC控制器。
2. PLC控制器：PLC控制器是系统的核心部分，负责接收传感器采集的数据，根据预设的控制逻辑进行数据处理和决策，并控制排水泵的启停和运行状态。
3. 排水泵控制：通过PLC控制器，可以实现对排水泵的启停、调速和自动切换等控制，根据实时水位和压力变化进行智能调节。
4. 监控和报警：系统还具有监控和报警功能，对排水泵的运行状态进行实时监测，一旦出现异常情况，系统会自动发出警报并采取相应的措施。
二、系统功能1. 智能控制：系统能够根据实时的水位和压力数据，实现对排水泵的智能控制，确保排水泵的运行状态始终处于最佳状态，实现节能和高效。
2. 自动调节：系统能够根据矿井内部水位和压力的变化，自动进行排水泵的调节，保证矿井排水系统稳定运行，避免因水位变化而带来的问题。
3. 远程监控：系统还支持远程监控功能，通过互联网连接，可以实现对矿山排水泵的远程监控和管理，方便实时了解设备运行状态。
4. 故障诊断：系统还具有故障诊断功能，能够实时监测设备的运行状态，对设备故障进行及时诊断和报警，为设备的维护和保养提供便利。
三、系统优势1. 提高工作效率：矿山排水泵PLC自动控制系统能够实现智能化的排水泵控制和运行，自动调节和监控排水泵的运行状态，提高了排水系统的工作效率和稳定性。
2. 减少人工操作：系统实现了对排水泵的自动控制，减少了人工操作的频率，降低了人工成本，同时也减少了人为操作带来的安全隐患。
矿山排水泵PLC自动控制系统设计
矿山排水泵PLC自动控制系统设计
矿山排水泵PLC自动控制系统主要用于控制矿山排水泵的开启、停止和运行状态监测
等功能。
在设计该系统时，需要考虑矿山排水泵的工作环境和特殊要求，使得系统能够稳
定可靠地工作。
该系统的核心是PLC（可编程逻辑控制器），它是一种先进的自动化控制设备，具有可编程的特点，能够根据事先设定的逻辑程序来控制运行。
PLC可以根据矿山排水泵的运行
状态监测数据，对泵进行自动控制，并能够与其他设备进行通信和数据交换。
系统的硬件部分包括：PLC控制器、电磁起动器、传感器、按钮开关、继电器、断路器、电源等。
PLC控制器是系统的核心部件，它负责接收传感器采集的泵的运行状态数据，根据设定的逻辑程序进行系统控制。
传感器主要用于对矿山排水泵的运行状态进行监测，常用的传感器有压力传感器、流
量传感器、温度传感器等。
这些传感器将采集到的数据传输给PLC控制器，以便进行控制
和决策。
按钮开关用于手动控制矿山排水泵的开关、停止和运行状态的切换。
继电器用于控制
电源的通断，保证系统的安全运行。
电源为系统提供电能支持，断路器用于系统的过载保护。
在软件部分的设计中，需要先确定矿山排水泵的工作逻辑和控制规则。
根据系统的需求，编写逻辑程序，包括开启、停止、泵的运行状态监测等功能。
可以采用Ladder图、ST 图等编程语言进行编写。
设计完成后，通过调试和测试，确保系统的稳定性和可靠性。
可以通过监控显示器来
实时显示矿山排水泵的工作状态，也可以通过远程监控的方式对系统进行监控和控制。
矿山排水泵PLC自动控制系统设计
矿山排水泵PLC自动控制系统设计矿山排水泵是矿山排水系统中不可缺少的设备，在矿山生产过程中起到重要的作用，为矿山生产安全和稳定提供保障。
随着科技的不断发展，矿山排水泵的自动控制系统已经成为矿山生产自动化的重要组成部分。
本文将对矿山排水泵PLC自动控制系统的设计进行详细介绍。
一、系统功能矿山排水泵PLC自动控制系统主要分为三大功能模块：自动调节模块、告警处理模块、数据采集模块。
1. 自动调节模块系统的自动调节模块能够根据水位高低自动控制矿山排水泵的启停及转速，实现对矿山排水泵的自动化控制。
同时，自动调节模块还可以根据矿山排水泵的运行状态进行调节，确保系统运行稳定。
2. 告警处理模块系统的告警处理模块能够实时监测矿山排水泵的运行状态和异常情况，并及时发出告警信息，防止设备发生损坏或停机。
告警处理模块还可以在设备发生异常时，通过语音或短信等方式向用户发送警报信息，以便及时处理故障情况。
3. 数据采集模块系统的数据采集模块能够实时采集矿山排水泵的运行数据，包括流量、压力、电流等参数，并通过系统平台进行实时监测和分析处理，为系统的运行管理提供数据支持。
二、系统设计1. 系统结构本系统采用PLC（可编程逻辑控制器）作为控制核心，通过与液位传感器、电流传感器、压力传感器等设备连接，实时采集运行数据，并根据采集的数据信息进行控制策略调节，实现对矿山排水泵的自动化控制。
2. 系统实现系统采用传统的双机热备模式，主控制器和备用控制器通过以太网和交换机进行连接，实现实时通讯。
系统通过PLC编程对设备进行管控，包括对矿山排水泵的启停控制、电机转速调节、矿山排水泵运行状态的监测等，同时还实现了对系统数据的采集和处理、数据存储等功能。
在系统的编程设计中，采取了多种保护措施，保证系统的安全稳定性，防止异常情况的发生，同时还实现了对系统的远程监测和控制，实现了对系统的远程维护和优化。
基于PLC的煤矿水泵控制系统设计设计
毕业设计任务书专业年级学号学生姓名任务下达日期：年月日毕业设计日期：年月日至年月日毕业设计题目：基于PLC的煤矿水泵控制系统设计毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：1、熟悉煤矿水泵系统的工作方式和控制要求，了解PLC在工业过程控制的一般方法；2、熟悉S7-200系列PLC的硬件模块，学习并掌握编程监控软件的使用及控制软件的编制；3、完成煤矿中央泵房系统就地控制系统PLC模块的配置，模块硬件连接图，编制控制程序；4、翻译近5年的相关英文资料（或论文）一篇，中文字数不少于3000汉字；5、完成毕业设计论文的撰写。
指导教师签字：郑重声明本人所呈交的毕业设计，是在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。
所有数据、图片资料真实可靠。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业设计的研究成果不包含他人享有著作权的内容。
对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。
本论文属于原创。
本毕业设计的知识产权归属于培养单位。
本人签名：日期：摘要排水设备在煤矿生产建设中是必不可少的大型固定设备。
一个煤矿排水泵站，一般来说，由多台排水泵组成，它贯穿整个排水系统起着非常重要的作用。
因为积水受环境的影响比较大，所以排水泵的运行数量也要做相对的变化。
现在以微处理器为核心的可编程控制器(PLC)已逐步取代了继电器控制，广泛应用于各行各业的自动控制领域。
本文结合当前控制技术，设计了自动控制系统在矿井排水系统中的应用。
以西门子S7-200系列PLC作为中心控制单元，并扩展了必要的数字量输入模块，模拟输入模块和通信模块。
设计了自动和手动控制两种控制模式，可以根据不同情况选择控制方式。
自动模式下，实时测量水仓的水位，根据水位的变化和水仓水位变化速度，并充分考虑“避峰就谷”的原则，自动决定开启水泵的时间和台数，保证安全的基础上，尽可能降低电力消耗成本，来实现经济高效的煤矿生产。
关键词：井下排水系统； PLC；自动控制ABSTRACTPumping equipment in coal mine production is indispensable in the construction of large fixed equipment. A coal mine drainage pump station, in general, there are composed of many sets of drainage pumps, it runs through the drainage system plays a very important role. Because water is affected by environment is larger, so the operation of the drainage pump number also should make relative changes.Now with microprocessor as the core programmable controller (PLC) has gradually replaced the relay control, automatic control field is widely used in all walks of life. Combining with the current control technology, automatic control system is developed in our country, the application of the mine drainage system. With Siemens S7-200 series PLC as central control unit, and expanded the necessary digital quantity input module, analog input module and communication module.Designed for automatic and manual control two kinds of control mode, can choose according to different situation control mode. Automatic mode, the real-time measurement of water warehouse water level, according to the change of water level and water warehouse water level change speed, and give full consideration to the principle of "peak to valley", automatically determines the time of open the pump and the Numbers, ensure safety, on the basis of as much as possible, reduce the power consumption cost, to achieve economic efficiency of coal mine production.Key words: Underground drainage system ;PLC ; automatic control目录1 绪论 (6)1.1 煤矿井下排水重要性 (6)1.1.1 矿井水的来源 (6)1.1.2排水重要性 (6)1.2国内外研究状况 (7)1.2.1 国内研究状况 (7)1.2.2 国外研究状况 (7)1.3本课题研究的主要内容 (8)1.4小结 (8)2煤矿泵房自动控制系统 (9)2.1 可编程控制器技术概况 (9)2.1.1 可编程控制器的产生和发展 (9)2.1.2PLC的系统组成 (10)2.1.3PLC的工作原理 (11)2.1.4 PLC的功能特点 (13)2.2主排水控制系统 (16)2.2.1排水系统原理 (16)2.2.2系统组成 (17)2.3离心式水泵排水系统 (18)2.3.1 离心泵排水系统组成部分 (18)2.3.2 射流泵的工作原理 (19)2.3.3射流泵的特点 (20)2.4离心式水泵的启停过程 (20)2.4.1 启动过程 (20)2.4.2 停机过程 (21)2.5小结 (21)3主排水自动控制系统的硬件设计 (22)3.1主排水自控系统主要设备选型 (22)3.1.1主要硬件选型 (22)3.1.2 PLC 的选型 (23)3.2各模块地址分配 (27)3.3排水自动控制系统硬件连接 (30)3.4 小结 (36)4 自动控制系统的程序设计 04.1主程序的编程 04.2水位判断 (2)4.3 水泵轮换工作 (3)4.4 模拟量采集 (5)4.5 避峰就谷原则 (7)4.6 自动控制 (9)4.7小结 (10)5 PLC控制系统的可靠性设计 (11)5.1 PLC控制系统的干扰因素 (11)5.1.1电源引入的干扰 (11)5.1.2 I/0信号线引入的干扰 (11)5.1.3接地线引入的干扰 (11)5.2 PLC控制系统的抗干扰措施 (12)5.2.1电源系统的抗干扰措施 (12)5.2.2 I/0通道的抗干扰措施 (12)5.3 小结 (12)总结 (13)1 绪论1.1 煤矿井下排水重要性1.1.1 矿井水的来源矿井水的形成一般是由于巷道揭露和采空区塌陷波及到水源所致，其水源主要是含水层水、采空区老塘水、地表水、大气降水和断层水。
矿井排水泵自动化智能化控制系统的设计
矿井排水泵自动化智能化控制系统的设计摘要：本文介绍了一种矿井排水泵自动化智能化控制系统的设计，旨在提高矿井排水过程的效率、安全性和可靠性。
该系统利用传感器、自动化控制器和智能算法，实现了对矿井排水泵的远程监测、控制和优化。
文章详细描述了系统的硬件和软件架构，以及其在实际矿井排水中的应用。
实验结果表明，该系统能够显著减少运营成本，提高设备利用率，并降低了事故风险，为矿业行业的可持续发展做出了贡献。
关键词：矿井排水泵；自动化智能化；系统设计；引言：矿井排水是矿业生产中至关重要的环节之一，它关系到矿井工作面的安全和正常生产。
传统的矿井排水操作通常依赖于人工干预，这可能导致效率低下、运行不稳定和安全隐患。
因此，设计一种自动化智能化的矿井排水泵控制系统具有重要意义，它可以提高排水过程的效率和安全性。
一、系统架构1.1传感器子系统：传感器子系统是该控制系统的基础，负责实时监测和采集与矿井排水相关的各种数据。
这包括水位传感器，用于测量水位深度；压力传感器，用于监测排水压力；温度传感器，用于测量液体温度等。
这些传感器通过将物理参数转换为电子信号，将关键数据引入系统。
1.2控制器子系统：控制器子系统是系统的大脑，它接收传感器子系统采集到的数据并作出相应的决策。
这包括自动控制器、PLC（可编程逻辑控制器）或微控制器等。
通过与传感器和执行器（排水泵）的连接，控制器实现对排水泵的启停、调速和运行状态的实时控制。
同时，控制器还包括处理器和存储器，以便执行智能算法和存储历史数据。
1.3数据通信子系统：数据通信子系统负责将从传感器子系统和控制器子系统收集到的数据传输到远程监控中心。
这通常涉及到使用网络通信技术，例如以太网、Wi-Fi、无线传感器网络等。
数据通信子系统的设计需要确保数据的安全性和稳定性，以保障远程监测的可靠性。
1.4数据存储和处理子系统：数据存储和处理子系统负责接收、存储和分析传感器数据以及系统运行日志。
这部分数据对于系统的长期性能监测、问题分析和优化至关重要。
煤矿主排水泵计算机远程监控系统设计
煤矿主排水泵计算机远程监控系统设计第一篇：煤矿主排水泵计算机远程监控系统设计煤矿主排水泵计算机远程监控系统设计摘要: 针对煤矿主排水泵的特点和当前测控技术发展,本文介绍了一种基于模块化的煤矿井下主排水系统计算机监控系统。
该系统实时采集水泵系统的运行参数自动控制水泵的启、停和切换故障机组,具有语音报警、报表输出及水泵性能测试等功能,对实现煤矿主排水泵的自动化管理具有参考价值。
关键词: 煤矿;主排水泵;计算机监控针对煤矿主排水泵的特点和当前测控技术发展,本文介绍了一种基于模块化的煤矿井下主排水系统计算机监控系统。
该系统实时采集水泵系统的运行参数自动控制水泵的启、停和切换故障机组,具有语音报警、报表输出及水泵性能测试等功能,对实现煤矿主排水泵的自动化管理具有参考价值。
煤矿井下排水系统是煤矿生产中的主要工作系统之一,它承担排出井下全部涌水的重要任务,是保证煤矿安全生产的关键设备。
排水系统是煤矿生产的耗电大户,占全部生产用电的13 %～18 %。
因此有效地控制排水系统,使其高效低耗、经济可靠地运行对煤矿安全生产意义重大,也是降低煤炭生产成本的有效途径。
本文设计了一套主排水泵计算机远程监控系统,采用先进的测控技术和设备,实时监测排水系统各项运行参数,计算排水系统的运行效率是否达要求,判断设备检修质量是否符合标准,根据用电的波峰时段自动控制排水泵的运行。
对保证设备的安全、经济运行有重大意义。
1 监控系统对象和主要功能(1)监控对象: 本系统的监控对象为5台HDM420X8分段式多级离心泵, 其中1#、2#、3#泵安装在外仓，4#、5#泵安装在中仓。
拖动电机功率为1400kW、电压为10KV,型号为YB 710M2的隔爆型三相异步电动机，启动时由井下中央变电所高压柜直接起动。
各水泵吸水管独立,离心泵的出口设有4趟管路，每台泵具体使用哪趟管路由设在4趟管路上的20个液压阀控制，液压系统由1个液压站（液压站设有2台油泵，油泵所配电机为YBX160M1-4 11KW 660V）和20个液压阀组成。
矿山排水泵PLC自动控制系统设计
矿山排水泵PLC自动控制系统设计矿山排水泵PLC自动控制系统是一种利用PLC技术对矿山排水泵进行自动控制的系统，可以实现对排水泵的启停、运行状态监测、故障检测等功能。
本文将详细介绍矿山排水泵PLC自动控制系统的设计。
矿山排水泵PLC自动控制系统的设计主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
硬件设计主要包括PLC选择、输入输出模块选型以及电气连接等方面；软件设计主要包括PLC程序设计和人机界面设计两个方面。
在硬件设计方面，首先需要选择适合的PLC。
常见的PLC品牌有西门子、台达、施耐德等。
在选择时需要考虑其性能、可靠性以及后期维护等因素。
根据实际需要选择相应的输入输出模块，用于接收传感器信号和控制执行器。
还需设计合理的电气连接方式，确保信号的传输和控制的可靠性。
在软件设计方面，首先需要根据实际需求编写PLC程序。
程序包括初始化程序、控制程序以及报警程序等各个部分。
初始化程序主要用于对输入输出模块进行初始化设置，确保各个模块正常工作。
控制程序用于实现矿山排水泵的启停和运行状态监测等功能。
报警程序用于检测故障并进行相应的报警处理。
还需编写人机界面程序，用于人机交互和操作控制。
人机界面可以使用触摸屏或者计算机等设备进行显示和操作。
矿山排水泵PLC自动控制系统设计包括硬件设计和软件设计两个方面。
在硬件设计方面，需要选择合适的PLC和输入输出模块，并进行电气连接设计。
在软件设计方面，需要编写PLC程序和人机界面程序，并分别实现启停、运行状态监测和故障检测等功能。
通过PLC自动控制系统的设计和实施，可以提高矿山排水泵的运行效率和可靠性，减少人力资源的浪费，并确保工作环境的安全。
矿井主排水泵远程自动监控系统的设计及应用
矿井主排水泵远程自动监控系统的设计及应用摘要：煤矿排水监控系统适用于煤矿井下，可对矿井排水系统进行集中监测和控制，并能接入全矿井综合自动化系统。
该系统以工业控制计算机或防爆PLC 为控制核心，通过各种先进可靠的传感器、保护装置、电动执行器等监测煤矿井下排水系统各设备的工作状态、实现井下水泵排水系统的自动控制，使水泵排水系统安全可靠、节能高效、经济合理地运行，从而实现了减人增效、安全生产的目的。
关键词：主排水泵；自动监控；原理；设计原则1概述国家能源集团国神公司准东二矿中央水泵房主排水系统自动化改造。
改造包括手动闸阀更换电动闸阀、手动球阀更换电动球阀、取消原有喂水泵更改为采用真空泵抽真空+采用ZPBG型射流泵方式；增加PLC集中控制柜、嵌入式控制箱、各种传感器安装调试，实现中央水泵房主排水系统无人值守。
2 自动监控系统的要求建设基于压力、液位、流量、温度等监测传感器和电动阀的智能排水系统，实现主排水系统设备的智能运行，智能排水系统可按照水量实现排水用电自动削峰填谷，智能优化排水方式，实现能耗自评估和故障自诊断，具备智能报警、智能统计分析排水量等功能。
水泵房设备运行实现在线监控，自动、手动控制水泵的启停及闸阀的开、关，并具有自诊断功能。
水泵房具备自动防灭火功能。
具备设备集中润滑、多水平阶梯式联合排水监控、管网监测、离散排水点监控等功能3 设计原理以PLC控制为核心，实现水泵房各种配套设备远程集控监控。
通过采用各种数学模型及各种运算规则进行数据处理，实现站内各台排水泵的自动控制、远程控制以及根据水仓水位的高低或井下用电负荷的高、低峰和供电部门所规定的平段、谷段、峰段供电电价时间段、水泵累计运行时间及轮换次序等因素，合理调度水泵，自动准确发出启、停水泵的命令，控制水泵运行。
4设计原则4.1先进性以促进工作安全发展为指导原则，确保系统成熟稳定的同时放眼未来迎合发展。
4.2兼容性系统平台为开放式、标准化平台，满足现在，未来子系统的接入。
矿山排水泵PLC自动控制系统设计
矿山排水泵PLC自动控制系统设计矿山是指进行开采、采掘以及提取自然资源、矿物质等的地方，对矿山的水资源应用有很高的需求，因此矿山排水成为了一个非常重要的环节。
在矿山排水的过程中，排水泵是主要设备之一，其起到的作用是将矿山水资源从地下抽取到地面，同时保持地下水位的稳定。
然而，传统的排水泵需要人工控制和维护，工作效率和稳定性都较低。
为此，我们提出了一种矿山排水泵PLC自动控制系统设计，以提高矿山排水效率和减少人工成本。
一、概述本次设计以PLC为控制核心，采用传感器控制、监测矿山水位的变化，通过PLC的程序控制排水泵的启停，从而实现对矿山排水泵的自动控制。
同时，系统具有报警提示功能，当排水泵出现故障时，系统能够及时发送警报信息，提醒工作人员进行维修。
二、系统设计系统由传感器、PLC、电机和配电装置组成。
其中，传感器用于检测矿山的水位变化，PLC用于控制排水泵的启停，并根据实时监测数据进行自动控制和报警提示；电机则是执行排水泵的启停运行；配电装置用于为各个设备提供电源。
1. 传感器传感器采用超声波水位传感器，安装在矿山的水位测量管内，从而可以准确地检测到水位的变化。
当水位上升到一定程度时，传感器会向PLC发送控制信号，PLC会根据控制程序进行自动控制。
2. PLCPLC采用全套进口可编程控制器，可实现远程监测、自动控制、数据采集和存储等功能。
当传感器检测到矿山水位上升时，PLC会自动启动排水泵，当水位降低到预设值时，PLC会自动停止排水泵。
同时，PLC还会根据实时监测数据判断排水泵运行状态，当出现异常情况时，PLC会及时发送警报信息，提醒人员进行维修。
3. 排水泵排水泵采用液下式排水泵，具有自吸能力，适用于各种矿山水位的排水。
同时，排水泵还配备有保护装置，当温度过高或者电流过大时，会自动断电，保护电机的安全运行。
4. 配电装置配电装置主要是用于为各个设备提供电源，其中，PLC使用24V DC供电，排水泵使用380V三相交流供电，通过配电装置进行调节和控制。
矿山中央排水泵房远程测控系统的设计
矿山中央排水泵房远程测控系统的设计根据《金属非金属矿山安全规程》要求，井下主要排水设备，至少应由同类型的3台泵组成。
工作水泵应能在20h内排出一昼夜的正常涌水量；除检修泵外，其他水泵应能应能在20h内排完一昼夜的最大涌水量[1]。
水泵通常功率达，电压高，操作比较繁琐，需要根据涌水量的变化，随时启动备用水泵，工人劳动强度大，自动化控制水平有待提高。
主排水泵房设备是否正常运行，直接影响着矿山的正常开采、财产及人员生命安全，因此加强对水泵房的远程监控，提高排水系统安全水平，对矿山安全生产起着重要作用，也是矿山企业亟待解决的问题[2][3]。
以某铁锌矿的中央水泵房为例，共设4台水泵，每台水泵配1台6kV/280kW电机，设计采用远程测控系统，通过光纤与地面监控中心系统通讯，实现对井下中央水泵房的远程监控。
1系统工作原理通过现场PLC控制可以实现水泵房系统的现场近控和网络远控两种控制方式的转换，通过以太网接口接入矿山信息化系统。
采用网络远控控制方式时，通过传输线路接收地面控制中心的控制指令，自动启动或停止各台水泵。
采用现场近控控制方式时，通过现场开停指令输入，自动启动或停止各台水泵。
水泵启动、停止由PLC完成、PLC自动巡检。
可对每台水泵进行单台就地控制，完成开、停水泵工作[4]。
本文从管道系统设计、硬件系统设计和软件系统设计三个方面进行论述。
2 管道系统为了减小启动时“水锤”对管路的冲击和突然增大的电流对电网的冲击，在泵启动前，需先将排水闸阀关闭，待泵体内充满水后，再缓慢开启排水闸阀；同样，在关闭泵之前，需将排水闸阀逐渐关闭，然后在关闭电源。
本次考虑到自动化控制的实现，引入了射流泵和电磁液动缓闭闸阀。
泵启动时，用射流泵抽走泵体及吸水管内的空气，使泵内充满水；电磁液动缓闭闸阀，启动泵时“先慢后快”，停止泵时“先快后慢”，能有效地减少“水锤”的冲击。
具体布置如图1所示。
1-离心泵 2-电机 3-射流泵 4-过滤网 5-压力表 6-电磁液动缓闭闸阀 7-逆止阀 8-真空仪 9-电磁阀图1 管道系统布置Fig.1 Piping system arrangement3 硬件系统设计3.1 系统拓扑结构测控系统共有三层结构：底层测控网络、现场监控平台和井上监控中心。
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煤矿主排水泵计算机远程监控系统设计摘要: 针对煤矿主排水泵的特点和当前测控技术发展,本文介绍了一种基于模块化的煤矿井下主排水系统计算机监控系统。
该系统实时采集水泵系统的运行参数自动控制水泵的启、停和切换故障机组,具有语音报警、报表输出及水泵性能测试等功能,对实现煤矿主排水泵的自动化管理具有参考价值。
关键词: 煤矿;主排水泵;计算机监控针对煤矿主排水泵的特点和当前测控技术发展,本文介绍了一种基于模块化的煤矿井下主排水系统计算机监控系统。
该系统实时采集水泵系统的运行参数自动控制水泵的启、停和切换故障机组,具有语音报警、报表输出及水泵性能测试等功能,对实现煤矿主排水泵的自动化管理具有参考价值。
煤矿井下排水系统是煤矿生产中的主要工作系统之一,它承担排出井下全部涌水的重要任务,是保证煤矿安全生产的关键设备。
排水系统是煤矿生产的耗电大户,占全部生产用电的13 %～18 %。
因此有效地控制排水系统,使其高效低耗、经济可靠地运行对煤矿安全生产意义重大,也是降低煤炭生产成本的有效途径。
本文设计了一套主排水泵计算机远程监控系统,采用先进的测控技术和设备,实时监测排水系统各项运行参数,计算排水系统的运行效率是否达要求,判断设备检修质量是否符合标准,根据用电的波峰时段自动控制排水泵的运行。
对保证设备的安全、经济运行有重大意义。
1 监控系统对象和主要功能(1)监控对象:本系统的监控对象为5台HDM420X8分段式多级离心泵, 其中1#、2#、3#泵安装在外仓，4#、5#泵安装在中仓。
拖动电机功率为1400kW、电压为10KV,型号为YB 710M2的隔爆型三相异步电动机，启动时由井下中央变电所高压柜直接起动。
各水泵吸水管独立,离心泵的出口设有4趟管路，每台泵具体使用哪趟管路由设在4趟管路上的20个液压阀控制，液压系统由1个液压站（液压站设有2台油泵，油泵所配电机为YBX160M1-4 11KW 660V）和20个液压阀组成。
除此之外泵房还安装了两台型号为2BE1-103水环式真空泵（一用一备，拖动电机型号为YB2-160M-4）为离心泵抽真空。
排水系统的效率是由水泵、电动机、管路传动效率综合决定的,实际运行中电动机、传动效率比较稳定,而水泵、管路效率则是影响排水系统工作效率的主要因素。
因此,本系统需要监测的主排水泵和电机的主要工作参数为:水泵的流量、出口压力、入口真空度,电机的电压、电流和功率等。
(2) 主要功能1) 实时检测各水泵的入口流量q v (m3/ s) ,入口真空度P1 (KPa) ,出水口压力P0 (MPa) 。
2) 实时检测各水仓水位h c (m) ,在水位高、低限及增长速度过快时报警。
3) 实时检测各电机的电压、电流、有功功率P dr (kW) 、电动机轴承温度和定子温度。
4) 根据各检测参数和输入参数,计算出排水系统的管路效率ηg 、水泵效率η和排水系统效率ηx及吨水百米电耗W t. 100等数据。
5) 定时记录各项数据,能自动生成日报表、月报表和年报表。
6) 满足离心式水泵性能测定要求,自动生成水泵性能测试报告和有关性能曲线。
7) 根据定时设置自动启动/ 停止水泵,自动切除故障机组;实现远程控制功能,调度人员在地面上可以远程控制各水泵的运行,实现无人值守,达到管控一体化。
2 监控系统硬件组成本系统由现场检测仪表和远程监控单元组成。
由于煤矿井下情况复杂,条件恶劣,要求系统可靠性高、抗干扰能力强及维护简单,故现场测控单元专门选择了西门子公司的S7-300系列PLC,采用远程I/O 扩展模块方式;远程监控计算机可以根据需要安装在井下中央变电所、地面运转工区或调度室,由工业控制计算机和联网设备组成。
整个系统的网络结构如图1 所示。
图11)PLC监控模块a.CPU为性价比较高的CPU313C-2DP，本CPU带有一个MPI接口和一个Profibus－DP接口，128KB RAM存储器；DI/DO为16384，集中配置为1024；AI/AO为1024。
b.模拟量输入模块AI：选用6ES7331-7KF02-0AB0模块，其技术参数为：8点（4～20mA）／4点（热电阻）／可组态／最大输入电流40 mA／可对二线制变送器供电／分辨率14位＋符号位。
2) 信号采集传感器a. 智能电量采集模块本系统对各电动机的三相电压、电流和有功功率等电量参数的检测选用长江斯菲尔公司的JDS194-BS4P/Q4T型智能电量变送器。
该变送器输出4-20mA模拟量信号,实现对电压、电流、功率、及功率因数等电量进行高精度的测量;能有效克服共模干扰,不受谐波成分的影响,适于复杂环境电量测量。
b. 超声波流量计: 外夹式超声波流量计系列测量满管的液体流量计，选择隔爆兼本质安全型，隔爆等级Exd[ib]ⅡBT6，并可选择本质安全型遥控器，防爆等级ExibⅡBT6，能够完成固定和移动测量。
采用专用耦合剂（室温固化的硅橡胶或高温长链聚合油脂）安装，安装时不损坏管路。
c. 超声波液位计防爆超声波液位计内置温度补偿，功率自适应，可拥有信号处理技术等，提高了仪表的测量精度。
对干扰回波有明显得抑制功能。
爆超声波液位计采用金属铝合金压铸外壳，外观漂亮，并有很好的防护能力。
仪表采用工业隔离电源，所有的输入、输出线上都有防雷、过压、过流保护电路。
爆超声波液位计是一种非接触式仪表，不跟液体直接接触，故障率较低。
同时仪表安装时，不需要清罐、不影响生产的正常运行。
仪表提供多种安装方式，用户完全可以通过本手册进行仪表的标定。
所有的输入、输出线均具有防雷、过流、过压的保护功能。
d. 压力传感器CYT-102防爆压力传感器选用高精度、高稳定性的并集成数字化调理芯片，对传感器的偏移、灵敏度、温漂进行数字补偿，将被测介质的压力转换成标准电信号。
高质量传感器芯体、精湛的封装技术、成熟完善的装配工艺确保了压力变送器的高质量和优异性能本产品提供多种螺纹接口形式和引线方法，能够最大限度的满足客户的需求。
扩散硅充油芯体，带隔离膜片它采用了本公司的电子束焊接技术，将O E M硅压阻式充油芯体与不锈钢外壳焊接为一体。
3) 触摸屏单元选用西门子MP-277触摸屏作为显示终端，安装在本质安全型电源控制箱的门上。
其技术参数为：显示：彩色液晶显示尺寸（宽x高）：12.1/246 x 185分辨率[像素]/颜色：800 x 600/256色背光管无故障工作时间：60,000小时操作系统：Microsoft Windows接口：RS232、RS485CF卡存储卡（用于存档、配方、备份/恢复）USB，串口（RS 232），网络（Ethernet）连接至控制器的接口：SIMATIC S7（MPI），通过PROFIBUS-DP（集成）连接至SIMATIC S7电源：24VDC组态软件：SIMATIC ProTool或SIMATIC ProTool/Pro4) 远程监控单元远程监控计算机选择研华公司的IPC610 工业控制计算机,配置为PCA-6010VG /CORE 双核2.8/2GDDR/160GHDD/DVD,联网设备为光纤收发器,通过光纤和现场测控单元通讯。
监控软件选用西门子公司的WINCC6.0 ,实时处理、显示并定时记录现场测控单元转发的数据；定时记录各项数据,并能够自动生成日报表、月报表和年报表;满足离心式水泵性能测定要求,自动生成水泵性能测试报告和有关性能曲线;当现场设备出现故障时能够自动弹出报警画面并语音提示;实现远程控制功能,调度人员在紧急情况下可以用自己的操作密码远程控制各水泵的运行。
3 监控系统的软件设计监控系统的软件包括远程监控计算机监控系统软件设计和现场PLC控制模块的软件设计。
程序框图如图2 所示。
系统软件设计主要以WINCC6.0 组态软件为平台编制监控软件。
编写监控软件的主要工作是对采集的数据处理方法,并将这些数据以各种需要的形式(如表格、曲线) 显示并打印出来。
本系统主要完成水泵的自动控制功能.图2 测控单元程序流程对于水泵的轮值,为了延长水泵的使用寿命,在多台水泵控制系统中一般要求,当一台水泵工作一段时间后能自动被另一台工作时间相对短的水泵所取代或者当满足一定启泵条件时要起动累计运行时间最短的水泵。
本系统中五台水泵最多启动三台,一台备用,一台检修。
也就是说当水位达到某一值时启动水泵工作。
这样就有三个启动水位,一个是启动一台泵水位, 一个是启动二台泵水位, 一个是启动三台泵水位。
同样停泵也有三个水位点。
为了防止启停泵时的冲击,要求启动或者停止时必须有一定的间隔,不能同时起或者同时停。
同时还要求起动当前不在工作的余下的泵中运行时间最短的一台,停止要求先停运行时间最长的一台。
同时检测井下供电电流值，计算用电负荷率；根据矿井涌水量和用电负荷率，将水泵控制在用电低峰和一天中电价最低时开启运行，而在用电高峰和电价高时停止运行，以达到避峰填谷和节能的目的。
譬如：在用电低谷时，当水位达到高位1值时，便立即起动1台泵；当水位继续上升至高位2值时，起动第2台泵，若水位继续上升到高位3值时，则起动第3台泵，同时，发出报警信号。
但在用电高峰时，当水位上升至高位2值时，才起动1台泵。
即当水位升至高位2值时，则不论电网负荷如何，必须起动水泵。
要实现以上流程,首先判断当前要不要启停泵,如果达到了启停泵的条件,再把各台泵当前运行的时间进行排序,得到泵的运行时间排序后就可以控制泵的启动和停止,即启动时运行时间短的泵先启动,停止时运行时间长的泵先停止。
同时需要注意的是,为了避免对电网的冲击,在需要启动或停止多台水泵时,每启动或停止两台水泵必须要有一定的时间间隔。
4 结束语煤矿主排水泵计算机远程监控系统经实践证明设计合理,软硬件选型正确,设备运行稳定可靠,其模块化设计易于扩展、维护简单方便;系统检测数据准确,输出报表完整,符合主排水泵性能测试要求,为排水系统的及时检修提供了数据依据,提高了排水系统的运行效率和自动化管理水平。