浅谈煤矿主排水泵自动控制系统中PLC的应用

王琪

摘 要：随着时代的进步和社会经济的发展，我国煤矿事业发展迅速；因为煤矿生产的特点，经常会有水涌入到矿井中，给煤矿生产的顺利进行造成一定的影响，那么就需要用矿井排水设备将涌入矿井的水及时排除掉。随着科学技术的发展，如今煤矿主排水泵自动控制系统得到了较为广泛的应用，保证了排水泵的安全可靠运行。本文简要分析了煤矿主排水泵自动控制系统中PLC的应用，希望可以提供一些有价值的参考意见。

关键词：煤矿；自动控制；PLC

中图分类号：TD679 文献标识码：A

通过调查研究发现，很多矿井下主排水系统依然将人工控制的方式给应用过来，利用人工来完成水泵的开停和选择切换，那么要求工人具有较高的责任心，但是水位的增长速度还是无法预测，也无法结合水位和其他参数来对水泵自动的开停，这样就会对煤矿自动化管理水平和经济效益造成影响，并且还会有大量的安全隐患出现。

1 控制系统功能设计

一是控制功能：系统设有三种控制方式，分别是手动、半自动和自动，利用就地控制箱来实现手动控制方式，和原来人工控制，有着基本相同的操作方法。也就是在开泵时，首先注水，泵体灌满水之后，利用真空泵将其抽成一定的真空度，对电机进行启动，然后将排水阀门逐渐打开，泵组正常工作排水。在停泵时，首先对排水阀门进行关闭，之后将电机停下来。半自动控制方式主要是人工对要开启的泵以及泵的台数进行选择，结合PLC设定程序来自动完成开泵停泵工序。自动控制方式是结合PLC设定程序来将一系列操作给自动执行下去，促使排水工作能够完成，在这个过程中，不需要人们来进行干涉。

二是保护功能：故障自诊断功能也是系统所具备的，可以监测多项参数，如供电电压、电机电流、电机轴承温度以及电机定子温度等等。如果某项参数出现了异常情况，或者比设定值要高，那么PLC对故障进行判断，并且及时发出报警信息，同时，故障泵组的正常运行也会停止，对于电机和水泵进行有效的保护，这样可以及时排除掉故障。

三是对参数信息实时显示：对于灌泵时水泵腔体的真空度，由西门子人机界面来实时显示，还可以显示其他的参数，如正常运行状况下单台水泵的流量、主排水管总流量以及排水管路压力和轴承温度、水位等等。如果有故障出现，还可以将报警信息给显示出来。

2 控制系统结构层次

为了促使设计功能得到实现，自动控制系统可以划分为监控组态软件、信号采集装置、工业电视监控系统、机房设备和电控设备等诸多部分。整个系统划分为三个层次；首先是地面监控主站层，包括工业电视监控系统、监控组态软件、工控机等诸多方面，利用光缆来有效连接井下PLC和防爆型网络摄像机。借助于组态软件，借助于工控机，人们就可以对主排水泵的运行参数及时掌握，并且存储采集过来的这些记录，操作人员对于各个泵组可以非常简单的控制，只需要对鼠标进行挪动即可。借助于工业电视和硬盘录像机，人们就可以对井下状况实时的掌握。

其次是控制及通讯管理层，包括诸多的组成部分，这样信号处理、逻辑判断和故障诊断的功能就可以实现，如数据处理系统、电控设备、数据交换设备等等。不同的设备有着不同的功能，如数据采集模块的主要作用是采集水位信号，以便对泵确定是否开启，依据控制方式，来启动泵组，然后供电电源、电机和水泵的各项参数就可以被数据采集模块所采集，如水泵前后轴温度、电机电子温度、检测开关的带电状态等等。在触摸屏上显示各个参数，借助于数据交换设备，来向地面监控主站传输。

最后是机械设备层，电机、水泵、吸水管道等都是煤矿排水系统的主要设备，本控制系统的基础是原来煤矿排水系统，那么只需要改动一部分内容即可。要改动电机、水泵和管道上的部分机械结构，以便促使传感器的安装需求得到满足，主要是用电动可控阀门来替代原来的排水阀门和注水阀门；加装为水泵注水的射流泵或为泵抽真空用的真空泵，这样水泵启动的需求就可以得到满足。为了促使其安全得到保证，避免有故障出现于自动控制系统中，无法对泵组正常的启动，需要对原排水系统结构形式不破坏，将原始人工操作方式给保留下来。

3 控制系统程序设计

一是PLC程序设计：利用STEP 7 软件来编制PLC程序，通过编制本软件，可以对数据有效的输入和输出，将梯形逻辑图、功能块图和语句表应用到程序编制过程中，供电单元和CPU是PLC的主要组成部分，通过程序，PLC就可以有效的编制程序。在编制程序的过程中，硬件组态是首先要制作的，主要是在本软件中生成一个系统，它完全相同于实际硬件系统，然后开学的设置各个硬件组成部分的参数，并且对网络和网络中的机架和模块进行生产。硬件组态将输入输出变量的地址给确定了下来，这样可以对顺序控制程序进行有效的编制。

二是组态软件程序设计：借助于组态软件编程，可以有人机交互界面生成，这样实时监控要求就可以实现。本系统在程序设计中，将自动化监控软件给应用了过来，可以有标准化输入/输出域、棒图、趋势图以及矢量图等生成，并且具备动态功能的属性，将集成的消息和报警系统给提供了出来。编制的人机界面包括诸多状态信息，如控制画面、参数显示画面以及故障报警记录等等。操作人员要想对系统的控制方式进行选择，只需要通过触摸屏就可以实现，并且将相关的检测参数给显示出来，这样就可以可视化整个控制过程。还可以实现远程控制和监测的目的，只需要借助于通讯同步于地面上位机即可。

结语

通过对上文的叙述分析我们可以得知，在煤矿生产中，主排水泵发挥着十分重要的作用，为了更好的自动启动水泵排水，促使人工劳动强度得到降低，井下排水的可靠性得到增加，就需要将PLC技术应用到煤矿主排水泵自动控制系统中。通过实践研究表明，可以合理调度水泵运行情况，设备利用率得到提升，达到了节能增效的目的。

参考文献

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