可編程控制器在礦井主排水控制系統(tǒng)的應(yīng)用
| 1、概述 隨著計算機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，以微處理器為核心的可編程序控制器（PLC）控制已逐步 取代繼電器控制，普遍應(yīng)用于各行各業(yè)的自動化控制領(lǐng)域。煤炭行業(yè)也不例外，但目前煤礦 井下主排水系統(tǒng)仍多采用繼電器控制，水泵的開停及選擇切換均由人工完成，還做不到根據(jù)水位或其它參數(shù)自動開停水泵，這將嚴(yán)重影響井下主排水泵房的管理水平和經(jīng)濟(jì)效益的提高 。 岱莊煤礦是1999年設(shè)計竣工的生產(chǎn)能力為1.8Mt／a的現(xiàn)代化礦井，井下涌水量較大，中央泵 設(shè)計安裝了5臺MD500-57×9主排水泵，配套電動機(jī)1250kW，3趟排水管路。正常涌水時，2 臺工作，2臺備用，1臺檢修。鑒于PLC的先進(jìn)性和可靠性，煤炭工業(yè)邯鄲設(shè)計院對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自動控制及運(yùn)行參數(shù)自動檢測，動態(tài)顯示，并將數(shù)據(jù)傳送到地面生產(chǎn)調(diào)度中心，進(jìn)行實時監(jiān)測及報警顯示。 系統(tǒng)通過檢測水倉水位和其它參數(shù)，控制水泵輪流工作與適時啟動備用泵，合理調(diào) 度5臺水泵運(yùn)行。系統(tǒng)通過觸摸屏以圖形、圖像、數(shù)據(jù)、文字等方式，直觀、形象、實時地 反映系統(tǒng)工作狀態(tài)以及水倉水位、電機(jī)工作電流、電機(jī)溫度、軸承溫度、3趟排水管流量等 參數(shù)，并通過通訊模塊與綜合監(jiān)測監(jiān)控主機(jī)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。該系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠、操作方便 、自動化程度高等特點，并可節(jié)省水泵的運(yùn)行費(fèi)用。 2、 系統(tǒng)組成 岱莊煤礦中央泵房井下主排水泵自動化控制系統(tǒng)圖如圖1所示，整個自動控制系統(tǒng)由數(shù)據(jù)自 動采集、自動輪換工作、自動控制、動態(tài)顯示及故障記錄報警和通訊接口等5個部分組成。 2、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兩類：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(jī)工作電流、水泵軸溫、電機(jī)溫度、3趟排水管流量；數(shù)字量檢測的數(shù)據(jù)主要有：水泵高壓啟動柜真空斷路器和電抗器柜真空接觸器的狀態(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(jìn)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(jī)電流、水泵軸溫、電機(jī)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(jī)的運(yùn)行狀況，超限報警，以避免水泵和電機(jī)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。 在數(shù)據(jù)采集過程中，模擬量信號的處理是將模擬信號變換成數(shù)字信號（A/D轉(zhuǎn)換），其變換速度由采樣定律確定。一般情況下，采樣頻率應(yīng)為模擬信號中最高頻率成分的2倍以上，這樣經(jīng)A/D變換的精度可完全恢復(fù)到原來的模擬信號精度。A/D變換的精度取決于A/D變換器的位數(shù)。如5V電壓要求以5mV精度變換時，精度為5mV/5V=0.1%,即1/1000十進(jìn)制的1000用二進(jìn) 制表示時要求為10位,而本系統(tǒng)所采用的A/D模塊分辨率為16bit,其精度在±0.05%以上，該精度等級足以滿足控制系統(tǒng)要求。同時，PLC所采用的A/D模塊均以積分方式變換，可使輸入信號的尖峰噪音和感應(yīng)噪聲平均化，適用于噪音嚴(yán)重的工業(yè)場所。 圖1 岱莊煤礦井下主排水泵自動化監(jiān)控系統(tǒng)圖（略） 2、2 自動輪換工作 為了防止因備用泵及其電氣設(shè)備或備用管路長期不用而使電機(jī)和電氣設(shè)備受潮或其他故障未 經(jīng)及時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)工作泵出現(xiàn)緊急故障需投入備用泵時，而不能及時投入以至影響礦井安全，本系統(tǒng)程序設(shè)計了5臺泵自動輪換工作控制，控制程序將水泵啟停次數(shù)及運(yùn)行時間和管路使 用次數(shù)及 |
