煤矿井下主排水泵自动控制系统的应用与研究.pdf

第 3期( 总 第 1 6 6期 ) 2 0 1 1年 6月 机 械工 程 与自 动 化 MECHANI CAL ENGI NEERl NG ＆ AUT0MAT1 0N No ． 3 J u n． 文章 编 号 ： 1 6 7 2 — 6 4 1 3 ( 2 0 1 1 ) 0 3 — 0 1 5 1 — 0 2 煤 矿井下主排水 泵 自动控制 系统 的应用 与研 究 赵 利 起 (山 西省 晋城 媒 业 集 团 ， 山西 晋城0 4 8 0 0 6) 摘要 ：煤矿 井下主排水 泵 自动控制系统是通过 自动检 测水仓水位及 相关 参数，能够 自动控制水 泵适 时启动 、 停止 ，合理调度轮换 工作。该 系统的成功应用实现 了煤矿 主排水泵 的 自动化控制 ，最终达到减人提效 、无人 值 守 的 目的 。 关键 词 ：主排水泵： 自动控制 系统 ；应用与研 究 中 图 分 类 号 ：T P 2 7 3 ： T H3 文 献 标 识 码 ：A 1概 述 晋煤集团赵庄二号井是一座年产 9 0万吨煤 的现 代化矿井 ，矿井 主 排水 泵 房 安装 有 5台 MD 1 5 5— 6 7 9 型主排 水泵 ，配 套 电机 功 率 为 4 5 0 k W，电 压等 级 为 1 0 k V。选 用 Q J G 1 —2 0 0 ／ 1 0型 高压 磁 力启 动 器 ， 采用 P L C控制 技 术 自动 监 测 水 仓 水 位 ， 自动 控 制 水 泵适 时启 动 、停止 ，合理 调度 轮换 工作 ，实 现 了水泵 的 自动控 制 。 2系统 组成 2 ． 1 系统 网络 结构 图 主 排水泵 自动控 制 系统 网络结 构 图见 图 1 。 2 ． 2 系统采 集的监控 信 号 ( 1 )开关量输 人信号有 ：水 泵 的开停 状态、故 障状态 、远控 状态 ；每个 阀 的开状 态 、关 状态 、过扭 矩 、故 障状态 、远 控状 态 ；真 空 泵的运 行状 态 、故 障 状态；操作人员的控制指令、检修指令 、测量液位的 报 警状态 。 ( 2 ) 开关 量 输 出信 号 有 ：控 制 水 泵 电 机 的 启 、 停信 号 ；控 制 电动 闸 阀的开 、停信 号 ；控制 电动球 阀 的开、停信号 ；控制真空泵的开、停信号。 ( 3 )模 拟 量 输 入 信 号 有 ：水 仓 水 位 ；水 泵 抽 水 真 空度 负压和 管 网压力 ；电机 轴 承温度 ；水泵轴 承 温 度 ；管 网排水 流量 。 2 ． 3 系统的基 本特 点 系统 的基 本 特 点 如 下 ：① 选 用 先进 的 P L C控 制 器 ，并 配 以以太 网通讯模 块 ，实 时性好 ，数据处 理 速 度 快 ；② 能够 通过 检测 水仓水 位 和其他 工况 设 置 ， 自 动 控制水 泵轮 换工作 与适 时启 动 备用 泵 ，使 各水 泵及 其 管路 的使用 率分 布均 匀 ，减 少 了故 障率 ；③具 有 多 收稿日期 ：2 0 1 o 一 1 1 — 1 1 ：修回 日期：2 0 1 1 ． 0 2 ． 1 6 作 者简介 ：赵利起( 1 9 7 9 一 ) ， 男 ， 河北张家 口人 ， 助理 工程师， 本科 。 重 可靠 性 措 施 ，设 置 了系 统 故 障 联 锁 状 态 及应 急 预 案，维护量非常少 ，能够达到减人提效 、无人值守的 目的；④可扩展性强，可随时增加节点 。 高压 开关 上位机 工业 以太 网 T CP ／ I P 兰圈 水 泵 电 机 l I 真 空 泵 l { 电 动 闸 阀 就 地 控 制 按 钮 l I 图 l 主 排 水 泵 自动 控 制 系统 网络 结 构 图 3 系统功 能 3 ． 1 自动 控制 功 能 ( 1 )通 过 自动 检 测 水 仓 水 位 及 相 关 参 数 ，达 到 了 自动控制 水 泵适 时启 动 、合 理调 度轮 换工作 、及 时 报警 的 目的 。 ( 2 )采 用 超 声 波 水 位 仪 和 投 人 式 水 位 传 感 器 两 套设备同时工作、互为参考 ，编制逻辑选择程序 ，避 免水位传感器故障造成的严重后果，并实时报警 ，实 现 了水位 的 自动监 测 。 ( 3 ) 实现 了水 泵 自动 运 行 。水 泵 运 行 前 需 要 进 行水 位检 测 、供 电参数 检测 、水 泵循环 使用 记录 及管 网 压力检测 、负压 检测 等工 作 ，全部符 合要求 时 才会 对水 泵进行 运行 控 制 。 ( 4 ) 自动 监视 水 仓 水 位 的 变 化 ，在 高 水 位 开 启 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 5 2 机 械 工 程 与自 动 化 2 0 1 1 年第 3期 一 台水泵 排水 ，当水 位达 到上 限时陆 续启 动多 台水 泵 排水 ，低限时陆续停泵 ，实现了水泵 自动开停控制。 ( 5 )控 制 程 序将 水 泵 启 停 次 数 及 运 行 时 间 和停 车时间等参数 自动记录并累计 ，根据这些运行参数按 照一定 顺序 自动启 、停 水泵 ，使 各水 泵 的使用率 分 布 均匀 。 同时将 故障泵 自动退 出轮换 工作 ，其余 各泵继 续按一定顺序 自动轮换 ，达到了有故障早发现、早处 理 ，以免影 响矿井安 全 生产 。 ( 6 ) 当系统设备 出现故 障时，通过上位监控画 面及时向工作人员提供声光报警 ，以便及 时采取措 施 。 3 ． 2 半 自动控制 功能 根据实 际需要 可 以切换 到半 自动控制 方式 。在此 方式下 ，操 作人员 可 以在 上位操 作员 站手 动启停水 泵 及 相关 设备 。 3 ． 3就 地控制 功能 当各设备工作方式切换到就地位置时，可以人工 就地控 制设备 的启停 ，该功 能可用 于设备 的检修 。 3 ． 4保 护 功 能 ( 1 )超温保 护：当水泵 、电机轴承及定子温度 超过警 戒值时 ，可提供 超限报警 。 ( 2 ) 电机保 护 ：通 过 监 测 电 机 电流 和 电 压 、水 仓水 位 等参数进行 电机保 护。 ( 3 ) 电动阀门保护：检测 电动阀门的故障信号， 并参 与水泵 的联锁控 制。 4 经 济效益 与社会效 益 安装 该 系 统 后 ，每 天 每 班 可 减 少 水 泵 房 司机 2 人 ，每工 按 1 0 0元计 算 ，每 年 可节 约用 工 资金 3 6 5 2 X 3 x 1 0 0：2 1 ． 9万 元 。 系统保 护齐全 ，运行安全 可靠 ，减少 了事 故的发 生 ，同时降 低 了 水 泵 工 的劳 动 强 度 ，改 善 了工 作 条 件，使水泵工的工作由重体力劳动向轻体力、脑力劳 动转 变 。 Ap p l i c a t i o n a n d Re s e a r c h o n M a i n Dr a i n a g e Pu mp Au t o m a t i c Co nt r o l S y s t e m i n Un d e r g r o u n d Co a l M i n e ZHAO Li — q i ( S h a n x i J i n c h e n g C o a t Mi n i n g G r o u p ， J i n e h e n g 0 4 8 0 0 6 ，C h in a ) Abs t r a c t ：Th e c o a l mi n e ma i n d r a i n a g e pu mp a u t oma t i c c o nt r o l s y s t e m c a n c o n t r o l t he pu mp s t o s t a r t a nd s t o p a u t o ma t i c a l l y i n t i me by d e i c e — rin g t h e wa t e r l e v e l a n d wa t e r s t o r a g e pa r a me t e r s ，a n d ma k e t h e p u mp s b e s c h e d u l e d p r o p e r l y ． Th e a p p l i c a t i o n o f t h e s y s t e m i n t h e ma i n d r a i n a g e p u mp s t a t i o n h a s r e a l i z e d t h e a u t o ma t i c c o n t r o l o f mi n e d r a i n a g e p u mp s ，a n d r e a c h e d t h e a i m o f r e d u c i n g ma n p o w e r a n d r a i s i n g t h e e ffic i e n cy an d e v e n I 1 0 一ma n c o n t r o 1 ． Ke y wor d s：ma i n d r a i n a g e p u mp；a u t o ma t i c c o n t r o l s y s t e m ；a pp l i c a t i o n a nd r e s e a r c h l⋯l⋯⋯⋯，⋯I l，l 2 1 Pm’．1 ，，，， ，mm，，， ，， m’，，， ， ， ，lm， ’m，ll， ’m’mm’m．1l --，， ，，，l l ( 上 接第 1 5 0页 ) 3结束 语 图 4送料 机械 手控 制系统界面圈 送料机 械手属 于 工控 领 域 中 的小 型机 械 手 ， 本文 介绍 了送 料 机 械手 的 液压 系 统 和 P L C控 制系 统 以及 控制界 面触摸 屏 的界面设 计 与仿 真 。该机 械手 具有 5 个 自由度 ， 功能更加完善， 结构更加合理， 控制更加灵 活 、 方便 ， 在柔性 生产线 上将会有 很大 的发展 空间 和广 阔的应 用前景 。 参考 文献 ： [ 1 ] 曾实现 ， 薛蕊 ， F X 2 N系列 P L C实现机械 手的设计 [ J ] ． 工 程技 术， 2 0 0 9 ( 1 ) ： 4 5 — 4 6 ． [ 2 ] 刘瑞 ．触 摸屏 技术 及 其性 能分 析 [ J ] ． 装备 制 造技术 ， 2 0 1 0( 2)： 6 9 — 7 6 ． [ 3 ] 王世红， 徐世许 ， 张传林 ．送料 机定长送料的伺服控制系 统设计 [ J ] ． 机械工程与 自动化 ， 2 0 1 0 ( 1 ) ： 1 5 2 — 1 5 3 ． De s i g n o f Fe e d i n g M a n i p u l a t o r Co n t r o l S y s t e m Ba s e d o n P LC f o r Fl e x i b l e Pr o d u c t i o n Li n e HU Yun- t an g ( S c h o o l o f M e c h a n i c a l ＆Ma t e r i a ls E n g i n e e r i n g ．J i u j i a n g U n i v e r s i t y ． J i u j i a n g 3 3 2 0 0 5 ．C h i n a ) Abs t r a c t ：Th i s p a pe r a c c o mp l i s h e d t h e de s i g n a n d s i m u l a t i o n o f t h e h y d r a u l i c s y s t e m ，PLC c o nt r o l s y s t e m ，t o u c h i n g s c r e e n c o nt r o l i nt e r f a c e o f a f e e d i ng ma n i p u l a t o r f o r fle x i b l e p r o d u c t i o n l i n e．P r a c t i c e S H O WS t h a t t h e de s i g n i s r e a s o n a b l e，t h e p e r f o r ma n c e i s r e l i a b l e ， a n d t h e d e — s i r e d r e s ul t i s r e a c h e d． Ke y wo r ds ：fle x i bl e p r o d uc t i on l i n e；ma ni p ul a t o r；c o nt r o l s y s t e m；f e e di n g 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m