基于PLC和工控机的高矿化度矿井水深度处理自控系统.pdf

第 6 期 2 0 0 8年 1 2 月 工矿 自 动化 I nd us t r y a n d M i ne Au t oma t i on NO ． 6 De c ． 2 0 0 8 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 0 8 0 6 0 0 5 9 0 2 基于P L C和工控机’的高矿化度矿井水 深度处理自控系统* 崔 东锋 ， 周如禄 ， 朱 留生 煤炭科学研究总院杭州环境保护研究所 ， 浙江 杭州 3 1 1 2 0 1 摘要 根据某矿矿井水深度处理 工艺 系统需要 配备相应的 自动控制 系统的要求， 文章提 出了一种基于 P L C和工控机的高矿化度矿井水深度处理 自控 系统的设计方案 ， 详细介 绍了系统硬件组成及软件设计， 并 给 出了系统 实现的主要功能。实际运行表 明， 该系统运行稳定、 可靠、 维护容易。 关键词 矿 井水 ；高矿化 度 ；水 处理 ；自控 系统 ； P L C 中图分 类号 T D 7 4 文献标 识码 B 0 引言 煤矿矿井水是伴随煤炭生产过程 中排放的废 水， 高矿化度矿井水是其中一种 ， 矿井水混凝沉淀后 必须再进 行 深 度 处 理 才 能 满 足 生 活用 水 的水 质 要 求。某煤矿根据原水水质条件及对处理后水质的要 求， 采用电渗析深度处理工艺系统。由于该工艺系 统需要配备相应的自动控制系统， 因此 ， 笔者设计 了 一 种基 于P L C 和 上位机 工控机 的高矿化度矿井 收稿 日期 2 0 0 8 0 7 1 4 *基金项目 煤炭科学研究总院青年创新基金 2 0 0 6 QN3 o 作者简介 崔东锋 1 9 8 2 一 ， 男 ， 助理 工 程 师， 2 0 0 4年 毕业 于 西安建筑科技大学 电气工程及 其 自动化专业 ， 现 主要从事矿 井水处 理 自动 控 制 系统 的 研 究 设 计 工 作 。T e l 1 3 9 5 7 1 6 7 4 5 1 ， E ma i l c d f l 9 8 2 1 2 6 ． c o m 水深度处理 自控系统， 该系统 由 P L C、 上位机、 组态 软 件组成 水处 理监 控 系 统 ， 实 现 了机 械 过 滤 器 自动 过滤反冲洗、 自动加药、 自动调节 电渗析器 电流、 自 动频繁倒极和工艺过程的全面 自动监控等功能 。 1 工艺 流程 高矿化度矿井水经净化处理后进人原水池 ， 由 原水泵提升并投加药剂， 经过活性炭过滤器进入精 密过滤器 ， 经过滤后的出水进入 电渗析系统 ， 淡化出 水流人淡水池 ， 并在淡水池进 I I 处加氯消毒， 经消毒 处理后的淡化水 由供水泵供给用户 ， 其工艺 流程如 图 1所示 。 2系统硬 件 组成 该 系统主要 由上位机 、 P L C、 二次仪表 、 气动阀、 据 稳定传 输 的有 效距 离达 1 6 0 m。 6结语 本文 介绍 了一种 基于无 线射频 芯 片和单 片机 的 具有无线数据传输功能 的多功能报警矿灯 ， 提供了 一 种无线 监测 瓦斯 的方 式 ， 把 矿 工 的 移动 性 和 矿井 瓦斯监测相结合 ， 弥补 了定点瓦斯监测的不足， 并为 消除矿工在瓦斯超限情况下仍违规作业的问题提供 了保 障。 参 考文献 [ 1 ] 谷守碌． 我国瓦斯报警矿 灯的现状及 其发 展方 向的探 讨 [ J ] ． 煤炭科学技术 ， 1 9 9 6 4 ． [ 2 ] 李祥和 ， 陈小 文 ， 陈再 明． K D J 一4型 瓦斯报 警矿 灯 的 研制[ J ] ．矿业安全与环保 ， 2 0 0 0 增刊 ． [ 3 ] 刘海军． 甲烷 报警矿灯 的应用实践[ J ] ． 煤 ， 2 0 0 6 4 ． [ 4 ] 煤炭工业部安全司． 矿井安全监控原 理与应用[ M] ． 北 京 中国矿业 大学 出版社 ， 1 9 9 5 1 5 ～2 1 ． [ 5 ] 黄智伟． 无线 通信集成 电路 [ M] ． 北京 北 京航 空航 天 大学 出版社 ， 2 0 0 5 9 9 ～1 0 4 ． [ 6 ] 黄智伟． 9 1 5 MHz 射频无线收发 电路 [ J ] ． 2 1 世 纪元器 件 ， 2 0 0 1 1 2 4 7 ～4 9 ． [ 7 ] 孙继平． 矿井 无线传输通 用截止 频率 的研究 [ J ] ． 煤 矿 自动化 ， 1 9 9 8 4 ． [ 8 ] 石庆东． 矿井无 线传 输特性研 究 [ D] ． 北 京 中 国矿 业 大 学 ， 2 0 0 0 ． [ 9 ] 孙继平． 矿井无线传输 的特点[ J ] ． 煤矿设计 ， 1 9 9 9 4 ． 6 0 工矿 自动化 2 0 0 8年 I 2月 净化 出水 圆 圆 加药 加 药 叵 面 图 1 矿 井 水深 度 处 理 工 艺 流 程 图 电磁阀、 水泵、 动力柜、 变频器柜、 控制柜、 液位计、 压 力变送器 、 差压变送器 、 流量变送器 、 电导率分析仪、 P H分析仪等组成， 如图 2所示。 ． I 竺 ． ． ． 夜 位信号 五力信号 窥 量信 号 电导率 P H信号 ] l 广上_ ] 睦盟 __J f _ 1 豳困 } _ _ ] 、 图 2 高矿化度矿井水 深度处理 自控系统组成框图 上位 机采用研华 工业控 制计算 机， 主要 实现 整个系统的数据监视 、 设备控制 和参数设定功能。 下位机 采用 欧姆 龙 公 司 的 C 2 0 0 H 系 列 P L C ， 主 要 实现数据采集 、 逻辑顺序控制和数据运算功能。变 频器采 用 施 耐 德 公 司 的 ATV3 1系 列 变 频 器 。液 位、 压力、 流量、 电导率、 P H值等信号 的测量选用进 口专用水处理测量仪表 ， 将所有 的工艺参数测量值 统一转 化为 4 ～2 0 mA 的标 准 电流 信号， 传 送 到 二次仪表 ， 将其转化为相应的实际工艺参数值进行 显示 ， 并设 置报警 范 围和极 限。 3系统软 件设计 1 画面组 态 系统组态软件采用组态王设计 ， 画面形象逼真 、 运行 可靠 、 操作方 便 ， 运行 于 Mi c r o s o f t 的 Wi n d o ws 平台上， 通过对现场数据的采集处理 ， 以动画显示 、 报警处理 、 流程控制和报表输出等多种方式 向用户 提供实际应用方案。 2 P L C程 序 P L C程序采用 C XP r o g r a mme r 6 ． 0编程。该 矿井水深度处理 系统的 P L C程序分 为 4个子处理 系统 ， 分别为加药系统子程序 、 过滤反冲洗系统子程 序、 电渗析系统子程序 、 模拟量处理系统子程序。 3 通信 上位机 与P L C 之 间的通信通过R S 2 3 2 电缆 完 成 ， RS 2 3 2电缆 将 C P U4 2的编 程 口与计 算机 的 R S 2 3 2口相连。通信 电缆的两端采用光电隔离 ， 以 提高抗干扰能力。 4系统主 要功能 1 显示功 能 用 图形实 时显 示 工艺 流程 、 工艺 参数值 、 设备运行状态 、 操作模式、 报警等信息。 2 报警功能 当某一模拟量 如流量 、 电导率 、 液位等 测量值超过给定范围或某一开关量 如电动 机故障、 阀门开关 发生变位 时， 可根据不同的需要 发出不同等级的报警 ， 并记录报警发生时间、 故障内 容等信息 ， 同时对报警信息进行管理。 3 报表 功 能 对 系统 的工 艺 参 数值 进 行 定 时 自动记录、 自动存储 ， 系统输出实时报表， 并可查询 历 史报表 。 4 历史 趋 势功 能 对 现场 的液 位 、 压 力 、 流量 、 电导率、 P H值等以实时曲线显示 ， 并具有历史曲线 查 询功 能 。 5 系统参数的修改功能 可修改系统的控制 参数设定值。 6 管理权限 实现不同操作人员对应不同的 系统管理权限， 操作人员可以选择操作模式 ， 查看报 表 、 趋势图、 控制设备 ； 管理人员可 以修改系统的控 制参数 。 7 控制操作 在水处理控制室可对现场大型 设 备进行 实 时控制 。 8 手 ／ 自动 切换 功能 在 电气控 制部 分 实现 手 动和 自动 2 种 控制 方 式 ， 该 系 统 在 自动 方式 下 能 通 过上位机的软切换功能实现半 自动和全 自动操作模 式 之 间的切换 。 5 结语 本 文介 绍 的基 于 P L C和 工 控 机 的 高矿 化 度 矿 井水深度处理 自控系统运行稳定 、 可靠 、 维护容易， 极大地提高 了劳动生产率 ， 减少了生产过程 中的人 工干预， 减少 了工人的劳动强度 ， 达到了节能、 降耗 的 目的 。 参考文献 [ 1 ] 徐春艳 ， 华 钢 ， 刘 晓东 ， 等． 基 于 MC G S组态 软件 的 煤矿监 控 系 统 的研 究 [ J ] ． 工 矿 自动 化 ， 2 0 0 5 5 2 8～ 3 O． [ 2 ] 于红 ， 孙振亚 ， 余 建洋 ， 等． 自组装技术在水处理 中的 应用[ J ] ． 武汉理工大学学报 ， 2 0 0 6 9 ． 一一一一一ll一一一