基于三菱PLC的煤矿矿井自动排水系统的设计与实现.pdf

霉 一 ⋯ 中 国 麴 楚 瓤 昂 ⋯ 2 0 1⋯ 7一 ⋯N 0 二 0⋯ 3一 ⋯T ⋯ 高新技术 基于三菱P L C的煤矿矿井自动排水系统的 设计与实现 郑德生’蒲 创。代雪峰 朱承杰 1 ． 新疆维吾尔自治区煤炭科学研究所，新疆 鸟鲁木齐 8 3 0 0 9 1 ； 2 ． 成都理工大学核技术与自动化工程学院，四川 成都 6 1 0 0 5 9 摘 要目前，如何提高矿井中排水系统的使用效率以及提高排水设备的稳定性方面做 出了大量的研究。随着对于 矿山井下安全生产要求的提高，对于井下排水系统的安全性与可靠的重视程度也得到了提高。本文针对井下排水 系统人工管理的不当之处，提 出了基于三菱P L C的煤矿矿井井下排水系统。本文描述了系统的组网结构、硬件组 成和基本功能，从硬件软件两方面详细论述了排水系统引水方式、水位监测、控制功能、报警与故障保护功能等 关键要素的设计思路和实现方法。 关键词 P L C；煤矿矿 井； 自动排水 中图分类号 T H 1 3 9 文献标识码A 0 ． 引言 新疆地形特殊 ，干旱少雨 ，矿井开采深度较浅井型 较小且涌水量少 ，新疆矿井排水时间及排水量远远低于内 地 ，使内地智能排水控制系统很难符合新疆矿井排水系统 要求 ，故设计出符合新疆矿井特点的智能排水控制系统具 有重大意义。 目前随着计算机技术和 自动控制技术的发展 ，P L C 技 术与变频技术被广泛应用于各个领域，煤矿 自动排水系统 也多以P L C 作为控制核心，通过P L C 采集外围传感器和水泵 的运行状态和参数，对水泵中的设备进行合理地调度和控 制 ，并且通过现场总线技术 ，实现对于水泵房的 “ 遥测、 遥信、遥控、遥调”的目的。 本文采用三菱P L C 作为主控制器，采用变频器作为控 制水泵 的核心设备，采用数字式的流量计与数字式液位传 感器 ，数字式流量传感器作为传感采集单元 ，通过对水位 的观察与观测，获取相关的信息，达到多级响应控制的方 法 。 1 ． 系统硬件结构及设计 矿井下主排水系统的主设计图采用 了双排水管系统 。 系统中设计了排水和排空两套管路，其中排水管路分为1 主排水管路和2 副排水管路。由于一般情况下，矿井下的 环境相对比较复杂，为了确保系统的稳定性， 采用了3 台水泵作为排水设备。正常情况下一 台工作，一台备用，一台检修 。此外 ，为保证 水泵中形成足够的负压，采用 了止回阀阻止水 泵腔体中流回到水仓中，也能够有效防止水锤 现象 。 如图1 所示为系统 的功能模块 图，其中采 用的主控制器为F X 3 U 一 4 8 M R 作为主控制器 ， 采用F X 3 U 一 4 8 5 一 B D 作为P L C 与多个传感器之 间的联系的方法。而传感器均选用具有R S 4 8 5 收发功能的传感器。压力传感器主要是作为测量水位的传 感器 ，其中选用为星仪公 司的C Y Y Z 1 1 压力传感器 ，可以 根据当前水位的变化，选择合适的量程 ，其精度范围一般 为0 ． 5 ％。功率传感器选用的是浙江立新公司的多功能电度 表。该功能模块具备 良好的特性 ，器功耗仅仅为1 W，测量 范围为3 2 A，7 0 0 0 W，能满足小型系统的基本需求。流量模 块采用的是威尔太生产的L WG Y 脉冲信号输出 智能涡轮 流量传感器和上海威尔太仪表wL L K 8 0 1 智能五位流量积算 仪。流量积算仪可以作为现场设备 ，能在现场显示出流量 的大小 ，而智能涡轮流量传感器能比较快地反应出现场流 量的变化 。变频器采用的是模拟量输入的方法 ，该方法建 档方便，只需要进行基本的设定，就能开始工作。 2 ． 系统功能设计 系统不仅需要完成相应的功能 ，而且需要保证系统 工作在合理的范围内，确保整个系统耗费的功耗最低，这 是满足当前节能的国情的。本系统以研究泵效最优问题为 目标 ，构建相应的方案 ，即系统在运行后 ，根据水位的情 况，从而进行相应的响应流程，如图2 所示。 对于水泵功率的控制的方法一般采用的有两种 ，一种 是变阀门的，一种是变水泵速度的方法 ，本项 目选定了变 速度的方法，作为控制的手段。根据泵效的公式 图 1系统的功能模块 基金项目 新疆自治区科研机构创新发展专项资金项目 2 0 1 5 0 1 3 0 ； 新疆 自治区基本科研业务费专项资金资助项目 k y g y 2 0 1 6 2 2 3 。 一 1 6 高新技 术 2 0⋯ 1⋯7 ⋯ ⋯N ⋯O O⋯ 3 一 上 ⋯ 中国 新搏 颠 邑⋯ 城市配电自动化关键技术探析 傅 帅’高 毅 1 ． 国网葫芦岛供电公司，辽宁 葫芦岛 1 2 5 1 0 0 ； 2 ． 国网辽宁省电力有限公 司丹东 供 电 公 司变电 检修室，辽宁 丹东 1 1 8 0 0 0 摘 要近年来，在社会各界的共同努力下，我国的社会经济取得 了极大的发展 ，城市现代化进程逐年加快，城市 用电负荷变得严峻 ，各地提 高配电效率和用电质量的呼声越来越高。在这样的背景下，我国电力工作者通过不懈 努力和创新，大体实现了城市配电 自动化。 目前我国城市配电自动化的关键技术主要有F T u技术、DMS 系统和配 电主站技术等。下一阶段我国的城市配电自动化还将朝着优化配电网络、智能分布式F A和配电实时信 E - 引擎机制 等方向发展 ，以进一步提升城市配电自动化程度。 关键词配电自动化 ；城市配电网络；关键技术 中图分类号T M7 6 r 文献标识码A 0 ． 引言 近年来 ，随着我国社会经济技术的不断发展 ，各地的 城镇化建设步伐也逐步加快 ， 很多城市面临着越来越严重的 用电负荷。为满足居民生产和生活用电的需求 ，国家电力部 门通过不懈努力，不断完善城镇电网的硬件和软件设施。而 配电 自动化技术正是在这样的背景下应运而生 ，并不断发展 起来的一项现代化配电技术。和其他领域的自动化技术相类 似，配电 自动化技术也是一门集电力工程、自动化、监控技 术 、信息传输等多种技术为一体的现代化技术 ，能够方便 地实现对配电信息的控制、监测和保护 ，极大程度地提升配 电服务水平、降低传统配电过程中人工工作量、提高配电效 率。在这样的背景下 ，本文拟通过理论分析，并结合工作实 践 ，谈谈我国配电自动化关键技术和发展趋势。 1 ． 我国城市配电自动化应用现状 近年来 随着 自动化技术在我国配电系统的不断应用和 新技术的不断革新 ，我国的城市配电自动化由原来仅具备 采集数据和对电网运行情况进行监管的传统配电自动化技 术转变为集数据采集、状态监控、系统管理和地理信息等 图2泵效的寻优算法 7 Pe ／ P 其中助 泵的功率通常指输入功率 ，即原动机传到泵轴 上的功率，故又称轴功率 ，P e g 有效功率 ，即泵的扬程和质 量流量及重力加速度的乘积。 P e - p g Q H w 或P e Q H／ I O 0 0 k W 但是考虑到现实的情况 ，本 系统 中，考虑泵效的最 优 ，考虑的时候泵的控制系统所占的功耗。系统中在变频 器前安装了功率测量仪 ，作为变频器和水泵的总功效。于 是对于本系统有 “r／ P e ／ P p g Q n／ vc 此 时 PC 为测量 的功率 。由于抽的是水 ，为1 ． 0 1 0 k g ／ m ，重力加速度g 也为定值。其H在固定水位的时候 ， 高度不变 ，只有在水位发送变化的时候，水位有所改变 ， 为此 ，本系统主要测量流量Q 与丑乘积与功率之间的比值 ， 就可以获得其效率的最大值。 结语 煤矿 自动排水系统 以P L C 控制器为核心 、RS 4 8 5 总线 作为数据传输的平台，配置带有RS 4 8 5 协议格式 的流量传 感器、水位传感器以及功率传感器和电动阀门为探测执行 器，采用 自动控制技术和H M1 人机界面技术对煤矿井下排水 系统进行实时监测与控制，可实现井下排水的无人值守和 自动运行 ，有效降低排水系统运行成本，减轻工作人员劳 动强度，提高煤矿自动化水平和运营管理水平。 参考文献 [ 1 】 张喜萍，谭一川 程玉龙 ． 煤矿排水自动控制系统的设计 与研究 m． 自动化仪表，2 0 1 3 6 4 5 4 7 ． [ 2 ] 植海深，卢德明，张应红，等 ． 矿井自动排水系统综述 Ⅱ ] ． 大众科技 。2 0 1 2 6 1 2 0 - 1 2 2 ． 一1 7