邢台煤矿排水自动化控制系统的应用

摘要：煤矿井下排水水泵是煤矿生产的重要设备之一，实现泵房的监测与远程控制，是综合自动化建设的重要组成部分。这些水泵电机工作电压高、功率大、运行工况复杂，人工很难做到实时监控。另外，水泵启动前的抽真空、水仓水位监测、泵房内设备的运行与管理，采用人工方式过程繁琐、劳动强度大、人为因素多、启泵时间长，已不能适应矿井现代化管理的要求，因此，水泵自动化控制是矿井现代化管理的必然趋势。本文介绍了邢台煤矿排水自动化控制系统的特点、组成、功能、原理和控制方式。

关键词：煤矿 水泵 自动化 控制系统

中图分类号：TD744 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）03-0001-01

1 系统概况

邢台矿排水自动化监控系统，通过PLC、上位机对水泵排水系统中的泵组以及管路阀门进行控制，是集排水控制与电机和阀门管理于一体的机电一体化系统。本系统与旧的排水方式相比，不论是系统的稳定性、可靠性，还是自动化程度都有绝对的优势。

2 系统特点

（1）控制柜采用西门子可编程序控制器，技术先进，性能稳定，故障率低。

（2）PLC控制程序采用模块化结构，系统可按程序模块分段调试，分段运行。该程序结构清晰、易懂，调试简单，运行速度快结构简单，维护方便，可显示系统参数与故障信息。

（3）水位信号是水泵自动化一个重要参数，该系统在水仓配置了超声波水位传感器，传感器精度高，保证系统的可靠运行。

（4）系统根据水仓水位的高度及避峰填谷原则，在条件允许的情况下尽量利用谷时开泵排水，以达节能的目的。

（5）可根据实际情况，实现水泵的不同控制方式切换。

（6）使用轮换工作制，均衡水泵磨损及备用时间。系统根据水泵的开启次数自动循环轮换开启水泵，当所属阀门故障或水泵检修时，该泵自动退出轮换，其余各泵仍按轮换工作制运行。

（7）具有新旧控制系统兼容的特点，即当PLC控制系统故障时，可恢复人工就地控制。

3 系统主要功能及原理

该系统有本安集中控制台和隔爆电源箱以及上位机组成。控制台和隔爆箱放置在泵房控制现场。控制台实现显示与控制，这些功能的实现由PLC采集外部信号及按钮输入信号并通过程序运算来完成。PLC采用西门子公司的S7-300，该系列PLC运算速率高，稳定性良好，便于维护。

3.1 主要功能

（1）通过PLC能够自动采集、显示水泵和闸阀的各项参数。

（2）该系统能够根据水仓水位、转换工作制及负荷情况控制水泵自动工作。

（3）PLC监测水泵现场的各个信号，判断水泵的工作状况。可判断故障并发出报警。

（4）可以自动和手动两种方式控制水泵的启停。

（5）上位机可以完成水泵控制的全部操作，并监控水泵运行参数与闸阀动作状态。

（6）每台水泵都设有就地控制箱，可在检修方式下就地开停水泵以及闸阀。

（7）系统具有现场可编程调试、PLC输入输出点数可扩展、操作方便等特点。

（8）可通过RS485或工业以太网传输接口模块与网络交换机连接。

（9）控制系统具有较强的抗干扰能力，可自动显示故障与系统信息。

（10）系统主要监测信号包括：水泵开停信号；闸阀开关到位信号；水仓水位信号；水泵的负压与正压值；电机及轴承温度等。

（11）系统控制信号包括：主电机的开停控制；闸阀的控制以及射流泵球阀的控制。

3.2 原理

工作原理如图所示。

4 系统控制方式

该系统控制方式分自动p手动两种控制方式。

4.1 自动方式

可根据系统设定、时间p水位以及煤矿用电负荷参数自动开启p停止水泵，实现水泵和闸阀的连锁动作，对运行中的各参数进行实时监控，通过工业以太网传输至上位机。具体操作如下：首先在操作台将水泵工作方式转换开关打至自动方式，禁启按钮旋起；然后由操作人员打开上位机监控界面，观察水泵参数，水仓水位参数，以及压力信号等参数，确定符合自动控制的启动条件，然后选择排水的管路，在上位机控制界面点击自动启动按钮，实时监控水泵以及闸阀的运行参数和水位p管路流量p压力等参数；如果水泵期间出现故障，水泵会依据监测的故障参数自动停止水泵运行，并报警；如监控人员根据现场情况想停止水泵，点击自动停止即可。

4.2 动方式

首先打开将要启动的水泵的禁起旋钮，将工作方式转换开关打至手动方式，选择排水管路，观察水泵的启动条件如水仓水位等，如符合启动条件，先点击球阀开，打开射流泵球阀灌泵，水泵抽真空，当达到规定负压值，点击水泵启动按钮，点下闸阀开，打开水泵上方管路闸阀，观察正压值，并随即关闭射流泵球阀，如闸阀开到位，管路正压值达到合理值，则表示开泵成功，该水泵启动完毕。如需关闭水泵，首先关闭该泵对应管路的闸阀，在关到位的同时按下水泵停止按钮。

5 结语

邢台矿泵房水泵自动化控制系统自安装完毕投入使用以来，经过现场调试和后期数据优化，系统运行正常。该系统投入使用明显提高了煤矿的自动化管理水平，提高了安全可靠性，具有重大的现实意义和推广价值。