矿井自动化排水的PLC实现.pdf

矿井 自动化排水的P I E 高润平 柳林县大庄煤矿有限责任公司， 山西 吕梁 0 3 3 3 0 0 实现 摘要 矿井排水系统的稳定性直接影响井下作业安全， 因此， 实现矿井自动化排水对采矿工程的安全具有重要意 义。本文介绍了采用可编程逻辑控制器 P L C实现矿井自动化排水原理， 排水系统中各环节信号传输流程以及设计整体控 制系统方案编写相关控制程序 ， 最终成功控制水泵运行， 实现矿井自动化排水的功能， 保证井下排水系统的安全运行。 关键词 采矿 ； 自动化； 排水系统； P L C控制 中图分类号 F 4 0 6 ． 3 ； T D 7 4 4 文献标志码 B 文章编号 - 1 0 0 8 0 1 5 5 2 0 1 7 2 1 0 0 4 3 0 2 煤矿开采过程中 ， 矿井水主要是指地表水 、 地 下水 、 断层 水等渗入矿井 中的积水 。通过矿井内 部敷设的排水管道 ， 矿井排水 系统将渗入矿井中 的积水及时排 出。目前 ， 矿井排 水系统多采用人 工控制水泵的启停切换 ， 凭借人 工经验管理 矿井 水位， 容易造成矿井事故， 甚至威胁矿井的安全生 产。随着我围信息化建设的不断加强 ， 煤 炭行 业 的信息 自动化建设也不断向前推进 ， 越来越 多的 矿井排水系统中使用更加高级的信息 自动化控制 器 P L C代替人工继 电器控制， 逐步实现无人值守 的矿井 自动化排 水系统 ， 不仅提高 了矿井排水 系 统运行的可靠性， 同时提升了煤炭行业整体的自 动化水平， 保障了井下作业的安全和矿井的安全 生产。根据 P L C控制原理， 设计安全可靠、 自动化 程度高、 经济性好的矿井 自动排水系统具有重大 的工程应用价值。 l 矿井 自动化排水的系统要求 矿井安全生产的首要问题就是解决好矿井排 水， 同时矿井排水系统将实现全系 统 自动化无 人 看守， 保证该排水系统运行时 自动检测矿井中的 水位。当该系统检测到矿井中的水位低于矿井水 仓安全水位设定值时 ， P L C关 闭水泵保持待机 ， 而 当水位高于矿井水仓安全水位设定值时， 自动开 启水泵及时排 出矿井积水。同时， 该系统还将设 置报警系统 ， 在水 位超过矿 井水仓警报水位 时报 警系统启动并开肩备 用水泵 ， 加大排水系统排水 量使积水及时排出。矿井 自动化排水系统对煤矿 井下电力系统和排水器控制也有相应要求。同 时 ， 该系统需要相应的水泵控制程序 ， 对水泵的运 行状态进行控制 ， 满足水泵 运行时间和矿井水仓 水位的控制要求。 2矿井自动化排水的 P L C设计与实现 可编程逻辑控制器 P L C具有运行安全可靠 、 驱动程序编写较为简单、 自动化执行能力强等特 点 ， 充分满足矿井 自动化排 水系统对排水水泵的 控制要求 ， 是矿井排水系统的理 想控 制装置。加 入 P L C控制器的矿井 自动化排水系统 ， 将复杂的 继电器控制系统优化整合成 自动化程度较高 的 自 动控制系统 ， 在矿井 自动化排 水方面的应用具有 广阔的前景， 矿井 自动化排水系统的结构示意图 如图 1 所示。 抽 水 水泵 图 l 矿井 自动化排水系统示意图 2 ． 1整体 架构 矿井 自动化排水系统设计时需要从系统层次 设计、 P L C软件层次设计、 硬件层次设计三个方面 对该系统进行整体架构设计。该自动化排水系统 抽 水 水裂 备用 由地面控制系统和地下排水系统构成 ， 地面控制 系统根据地下水位情况做 出相应控 制反应 ， 驱动 调节地下水泵实时控制井下积水水位 。通过可编 程逻辑控制器 P L C进行软件层次设计 ， 实现地下 收稿日期 2 0 1 7 0 9一l 5 作者简介 高润平 1 9 7 4一 ， 男 ， 毕业于太原理工大学采矿工程专业， 工程师 ， 现在柳林县大庄煤矿有限责任公司工作。 43 排水设备与地面控制设备的控制连接 ， 基于设置 好的硬件设备和通信模块， 实时传输井下水位信 号以及地面控制信号， 最终实现矿井排水系统的 自动化运行。 2 ． 2硬 件设 置 矿井自动化排水系统也需要对硬件进行相应 的设置， 硬件设计是矿井排水系统的核心部分， 更 是系统稳定运行的基本保障。硬件设置需要根据 井下积水的实际排水量配置排水泵数量， 并根据 井下实际情况配置相关电控设备。同时， 应布置 相应的井下水位传感器采集井下水位信息， 在选 择传感器时需要选择符合矿井环境的设备， 如宽 电压设备、 多接口、 高传输性能的设备以应对井下 潮湿环境以及应对电压不稳定等突发事件。井下 控制设备需采用 P L C控制箱接受传感信号， 便于 在需要时及时启停水泵。 3功能实现与评价 矿井 自动化排水系统需要有稳定的监视系 统， 对井下设备进行实时信息监控 ， 显示水泵系统 控制箱的指示灯、 高压闸开度、 电动阀开度等实时 数据监控信息。同时， 还需要稳定的控制系统满 足矿井排水系统的实时检测与控制， P L C控制器 需要与井下配套阀门驱动设备进行有效的信号连 接。连锁保护系统则是保证矿井排水 自动控制的 重要手段， 通过连锁保护系统对井下突发的电流 电压、 温度异常等状况进行及时的保护处理 ， 紧急 停止排水泵运行并及时启动备用水泵。矿井 自动 化排水系统需从安全可靠性、 先进性、 经济性等方 面对该系统进行整体评价。 4结语 矿井排水系统是井下作业安全进行的重要保 障。我国目前的矿井排水系统大部分使用人工控 制继电器的方式对水泵进行启停， 随着我国现代 化的不断推进， 煤矿企业开始大规模使用基于 P L C的矿井自动化排水系统。基于可编程逻辑控 制器 P L C的控制原理设计矿井 自动化排水系统， 从系统层次设计、 P L C软件层次设计、 硬件层次设 计方面对该系统进行整体架构， 设计相应的监控 系统、 控制系统、 连锁保护系统， 保证井下作业的 安全进行。充分说明了根据 P L C控制原理， 设计 的矿井 自 动排水系统具有安全可靠、 自动化程度 高、 经济性好的特点， 有重要的工程应用价值。 参考文献 [ 1 ] 宋阳． 基于 P L C矿井主排水 自动控制系统的设计 [ J ] ． 制造业自动化， 2 0 1 2 ， 3 4 1 7 1 2 0 1 2 3 ． [ 2 ] 卢 恩贵 ， 赵冬梅． 矿井 自动化排 水的 P L C实现 [ J ] ． 工矿 自动化， 2 0 0 6 ， 2 3 3 3 5 ． [ 3 ] 余婷婷 ， 胡杰． 基于 P L C矿井排水系统远程 自动 化控制[ J ] ． 工业控制计算机 ， 2 0 1 1 ， 2 4 2 8 8 ． [ 4 ] 高大平． P L C技术在矿井排水系统全 自动控制中 的应用[ J ] ． 中国高新技术企业， 2 0 1 5 ， 9 6 1 6 2 ． [ 5 ] 于啸峰． 浅谈煤矿井下二水平 自动控制排水系统 中P L C技术的应用[ J ] ． 中国科技投资， 2 0 1 3， A 2 8 7 9 8 0 ． 责任编辑 陈凌霄 上接第 2 3页l 图 1 连续测量式相 关活化测井方法原理示意 图 3 ． 4未封闭钻孔导水性勘探 未封闭钻孔导水性勘探技术方法是根据矿区 的具体特点， 进行深入研究、 反复对比， 创造的勘 探技术方法。它具有一定的独特性、 综合性和创 新性， 将瞬变电磁、 水文钻探、 水文测井、 对比抽水 试验多种勘探技术手段相结合， 充分利用各手段 的长处、 专项优势特点， 充分结合达到最合理勘探 效果。通过井下开采， 对未封闭钻孔导水性评价 的准确性进行实际验证 。这种新 的综合勘探方法 在矿井未封闭钻孔导水性评价领域里是首创， 也 是非常实用和有效的， 即节约了资金、 又达到了预 期效果， 为煤矿安全生产提供了有效保证， 值得推 广使用。 4小 结 煤矿水文地质勘探技术对于煤矿开发十分重 要， 煤矿生产效率的优劣和勘探工作能否顺利进 行有着非常密切的联系。我国土地辽阔， 各地区 之间的水文地质情况千差万别， 为此， 选取合适的 勘探技术和方法对于提升煤矿的工作效率便显得 非常必要。 参考文献 [ 1 ] 史鹏月． 煤矿水文地质勘探现状及新的勘探技术 研究[ J ] ． 工程技术 ， 2 0 1 5 ， 4 6 ． 3 7 ． [ 2 ] 刘飞虎． 煤矿水文地质勘探现状及新的勘探技术 分析[ J ] ． 内蒙古煤炭经济， 2 0 1 2 ， 1 2 2 0 ． [ 3 ] 罗岚． 浅谈矿区水文地质勘探的技术要求[ J ] ． 安 徽地质， 2 0 1 1 ， 2 1 4 2 9 6 2 9 8 ． 责任编辑 陈凌霄