基于PLC的控制系统在煤矿排水泵中的应用.pdf

在煤矿生产中，水的问题是安全生产的最大挑战之一。来自不同来源的水进入井下，会对矿井的安全生产构成严重威胁。因此，确保煤矿井下排水设备的正常运行对于井下生产安全至关重要。在传统的排水系统中，排水设备大多依赖人工控制，自动化水平较低。为了解决这一问题，近年来，基于可编程逻辑控制器（PLC）的控制系统已经被广泛应用于煤矿排水泵，大大提高了井下排水的自动化水平。 PLC控制系统在煤矿排水泵中的应用，主要体现在以下几个方面： 1. 控制系统功能设计 控制系统设计有三种模式：手动、半自动和自动。手动控制方式通过人工操作控制各个设备的运行；半自动控制方式根据实际需求设定运行排水泵的台数和启停；自动控制方式则根据PLC程序设定，自动完成操作动作，人员只需通过监测电视监控设备运行情况。通过PLC自动控制系统的应用，可以实现排水泵自动对水位进行监测、启停水泵、保护设备、实时显示参数信息、远程监控以及合理调度水泵工作。 2. 系统结构 整个PLC控制系统主要由监控软件、数据采集及处理系统、通讯网络、机房电控设备、收集信号装置、电视监控设备等组成。系统结构可以分为机械设备、PLC控制系统和地面监控站三个部分。机械设备包括管道、水泵、阀门等，需要在原有的基础上进行改动，以满足安装传感器的需求，并将原有的阀门替换为电动阀门。PLC控制系统则由数据采集与处理系统、电控设备、信号收集装置组成，能对信号进行处理并进行逻辑判断和故障诊断。地面监控站包括工控机、监测软件及监测电视，可以连接通讯电缆和PLC设备，实现在地面指挥中心对水泵的直接控制和设备运行状态的实时显示。 3. 系统程序设计 系统程序设计采用西门子生产的S7-300/400型PLC标准软件，包括语句表、逻辑图和功能块图进行程序编制。整个程序包括供电状态和水位信息检测、启动水泵、参数检测、故障报警、水泵故障停等模块，确保了排水泵的自动控制与监测。 在煤矿排水泵的PLC控制系统中，具备自我诊断功能，能够实时监测设备电压、电流、温度、水流压力等参数，一旦参数值异常，PLC会发出警报并停止水泵运行以保护设备。此外，PLC控制系统还能将实时监测到的水泵真空度、运行水泵数目、排水流量、排水压力、设备温度等参数信息通过人机界面实时显示，并在系统发生故障时显示报警信号。 除了现场监控外，PLC控制系统还具备远程监控功能，通过远程通讯和监控功能，可以建立自动化监控平台，实现远程控制并记录设备运行状态。在井下排水设备附近安装摄像机，可以将设备运行情况实时传输到地面。 合理调度也是PLC控制系统的一项重要功能，它能自动监测水位信息，根据水位信息决定工作水泵的台数和监测水泵运行时间，替换长时间运行的水泵，防止水泵过度运行。此外，系统还可以在井下电力负荷较大时，适当减少水泵运行的台数和时间，满足排水要求的同时尽量减少对其他设备用电需求的影响。 PLC控制系统在煤矿排水泵中的应用，通过智能化的自动控制提高了井下排水的安全性、可靠性和效率，降低了人工操作的风险和劳动强度，对煤矿安全生产起到了至关重要的作用。通过技术的不断进步和应用，未来PLC控制系统在矿业领域的应用将会更加广泛和深入。