前进煤矿井水泵无人职守远程控制系统设计方案终-星奥513(2)

前进煤矿井水泵无人职守远程控制系统设计方案终-星奥513(2)内容摘要：

自 动 控 制 程 序 图 41 水泵自动化控制程序系统图 数据采集主要由 PLC 实现， PLC 通过超声波水位计连 续检测汲水小井水位，将水位变化信号进行转换处理，计算出单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，自动投入或退出水泵。 电机电流、水泵轴温、电机温度、排水管流量等传感器，主要用于监测水泵、电机的运行状况，温度超限报警。 PLC 采集各种系统中各个设备状态的开关量信号进行处理，控制每个水泵系统的启停。 水泵自动轮换 为了防止备用泵、电气设备和备用管路长期不用而导致设备受潮或出现其他故障未经及时发现，当工作泵出现紧急故障需投入备用泵时，而不能及时投入以至影响矿井排水安全，本系统程序设计了 3 台泵 自动轮换工作，控制程序将水泵启停次数及运行时间和管路使用次数及流量等参数自动记录累计，系统根据这些运行参数按一定规律自动启停水泵，使各水泵 南阳矿业前进矿井下水泵无人职守远程控制系统设计方案 湖南星奥信息技术有限公司 地址：长沙市张公岭雄天路 1 号隆平高科技园金丹科技大厦 电话： 073188421995 073188421996 13507319065 邮箱： 13 及其管路的使用率分布均匀，当水泵在启动或运行过程中出现故障时，系统自动停止故障水泵、投入新的水泵排水，实现水泵自动轮换工作，同时系统自动发出声光报警，并在操作屏和地面操作站上动态闪烁显示，记录事故，达到有故障早发现、早处理。 自动控制 系统控制设计选用了三菱 FX2N 系列为控制主机，该 PLC 为模块化结构，由数字量 I/O、模拟量输入、通讯口等模块构成。 PLC 自动化控 制系统根据水仓水位的高低或者根据井下用电负荷的高、低峰和供电部门所规定的平段、谷段、峰段供电电价时间段等因素，建立数学模型，合理调度水泵，自动准确发出启、停水泵的命令，控制水泵运行。 为了保证井下安全生产，系统可靠运行，水位信号是水泵自动化一个非常重要的参数，因此，系统设置在不同水舱的两套超声波水位传感器， PLC 将接受到的模拟量水位信号分成若干个水位段，计算出单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，也本系统可以同时检测井下供电电流值，计算用电负荷率，根据矿井涌水量和用电负荷，控制在用电低峰 和一天中电价最低时开启水泵，用电高峰和电价高时停止水泵运行，以达到避峰填谷及节能的目的。 动态显示 就地动态模拟显示选用操作屏，地面操作站系统动态模拟显示采用组态王组态软件开发，系统通过图形动态显示水泵、真空泵、电磁阀和电动闸阀的运行状态，采用改变图形颜色和闪烁功能进行事故报警，直观地显示电磁阀和电动闸阀的开闭位置，实时显示水泵抽真空情况和出水口压力值。 用实时趋势图方式和数字形式准确实时地显示水仓水位，并在启停水泵的水位段发出预告信号和低段、超低段、高段、超高段水位分段报警，用事先录制的语音提 示形式提醒操作人员注意。 采用图形、趋势图和数字形式直观地显示趟管路的瞬时流量及累计流量、水泵轴温、电机温度等动态值，超限报警，自动记录故障类型、时间等历史数据，并通过每台水泵的流量计算出水泵的有效功率，以提醒巡检人员及时检修或更换水泵 系统功能画面参照 图 42 工程案例： 南阳矿业前进矿井下水泵无人职守远程控制系统设计方案 湖南星奥信息技术有限公司 地址：长沙市张公岭雄天路 1 号隆平高科技园金丹科技大厦 电话： 073188421995 073188421996 13507319065 邮箱： 14 250 水泵自动化控制程序系统图 通讯接口 PLC 通过 485 通讯协议与操作屏进行通讯，将水泵机组的工作状态与运行参数传至操作屏，完成各数据的就地动态显示；通过井下光纤，将水泵机组的运行状态、参数传至地面生产指挥调度中心或机 电控制中心，在地面生成图形、趋势图和数字形式等直观的界面信息，开放通讯协议，在地面监控中心有上位机，上位机通过 OPC 接入全矿井安全生产自动化控制网，管理人员在地面即可掌握井下主排水系统设备的所有检测数据及工作状态，又可根据自动化控制信息，实现井下主排水系统的三遥，并为矿领导提供生产决策信息。 操作屏与监测监控站均可动态显示主排水系统运行的模拟图、运行参数图表，记录系统运行和故障数据， 视频监控 在 井下 水泵房和吸水井液位 位置装有摄像头，实时拍摄现场水泵运行状况及吸水井液位变化， 通 过光纤 点对点形式 以图像的形式显示 在上位机界面上，系统配置数字硬盘录像机，能够将各时段的运行录像保存在硬盘里， 监控系统图如下： 南阳矿业前进矿井下水泵无人职守远程控制系统设计方案 湖南星奥信息技术有限公司 地址：长沙市张公岭雄天路 1 号隆平高科技园金丹科技大厦 电话： 073188421995 073188421996 13507319065 邮箱： 15 系统功能及特点 1． PLC 控制程序采用模块化结构，系统可按程序模块分段调试，分段运行。 该程序具有结构清晰、简捷、易懂，便于模拟调试，运行速度快等特点。 、流量、电压、电流等信号发送给 PLC 进行数据处理，计算出水泵运行的实时效率。 3． PLC 自动检测水位信号，计算单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，自动投入和退出水泵运 行台数，合理地调度水泵运行。 4．系统根据水位和压力控制原则，自动实现水泵的轮换工作。 系统运行时对每台泵的运行时间进行累积，每次重新启动泵时，系统优先启动运行时间少的水泵。 5．系统具有通讯接口功能， PLC 可同时与操作屏及地面监测监控主机通讯，传送数据，交换信息，实现水泵自动监控功能。 6．系统可根据投入运行泵组的位置，自动选择启动射流泵，若在程序设定的时间内达不到真空度，便有报警输出。 当射流泵出现故障时，可以投入消防水进行注水。 南阳矿业前进矿井下水泵无人职守远程控制系统设计方案 湖南星奥信息技术有限公司 地址：长沙市张公岭雄天路 1 号隆平高科技园金丹科技大厦 电话： 073188421995 073188421996 13507319065 邮箱： 16 7．在操作屏上动态监控水泵及其 附属设备的运行状况，实时显示水位、流量、压力、温度、电流、电压等参数，超限报警，故障点自动闪烁。 具有故障记录，支持历史数据查询等功能。 9．系统保护功能有以下几种： 超温保护：水泵长期运行，当轴承温度或定子温度超出允许值时，通过温度保护装置及PLC 实现超限报警。 流量保护：当水泵启动后或正常运行时，如流量达不到正常值，通过流量保护装置使本 电动机故障：利用 PLC 及触摸屏监视水泵电机过电流、漏电、低电压等电气故障，并参与控制。 电动闸阀故障：由闸阀的限位、开度指示 检测故障，并参与水泵的联锁控制。 10．系统控制具有自动、半自动和手动检修 3 种工作方式。 自动时，由 PLC 检测水位、压力及有关信号，自动完成各泵组运行，不需人工参与；半自动工作方式时，由工作人员选择某台或几台泵组投入， PLC 自动完成已选泵组的启停和监控工作；手动检修方式为故障检修和手动试车时使用，当某台水泵及其附属设备发生故障时，该泵组将自动退出运行，不影响其它泵组正常运行。 PLC 柜上设有该泵的禁止启动按钮，设备检修时，可防止其他人员误操作，以保证系统安全可靠。 系统可随时转换为自动和半自动工作方式运行。 ，能够远程观察现场各水泵的运行情况， 并保存在数字硬盘。 5. 主要设备技术参数 接入设备的选用要考虑很多的因素，尤其重要的几点包括：标准化、可靠性、可扩展性等。 1. 标准化：接入设备从设计、技术和设备的选择，为确保不同 PLC 厂家设 备、不同应用、不同协议连接，必须在最终接入工业以太网时支持国际标准的网络接口和协议，以提供高度的开放性。 2. 高可靠性：接入设备本身不应对通讯网络（ PLC 总线、工业以太网络）的 可靠性产生影响。 3. 可升级和可扩展性：随着技术不断发展、新的标准和功能不断增加，接入 设备 必须可以进行固件升级，已提供更先进、更多的功能。 南阳矿业前进矿井下水泵无人职守远程控制系统设计方案 湖南星奥信息技术有限公司 地址：长沙市张公岭雄天路 1 号隆平高科技园金丹科技大厦 电话： 073188421995 073188421996 13507319065 邮箱： 17 4. 高性能：接入设备应具备独立的数据处理能力，能够不依赖于现有 PLC 处 理器的处理能力，同时接入设备不应对现有 PLC 系统的性能造成较大的影响，确保控制逻辑的正常处理，确保生产的安全。 5. 接入设备不应造成网络通信的瓶颈，为确保监控的实时性，接入设备与 PLC 设备连接一侧通讯速率应不低于该类 PLC 之间互连所采用总线的最低通信的速率。 控制分站  含 PLC、触摸屏、工业以太网交换机、电源、输入、输出模块、等元器件，判断发出各种控制信号，监控水泵的运行工况。 实现水泵 房的无人值守、远程监控， PLC 的输出信号应用中间继电器隔离；  PLC 的 I/O 接口应有不少于 20%的备用量；  控制柜为矿用一般型， PLC 选用 三菱公司的 FX2N 系列 PLC。 显示器尺寸不小于 10 英寸。 控制柜应外形美观、装配牢固、分区明显、维护方便。 控制柜电源箱内置控制变压器；  为防止凝露现象以及潮湿气流腐蚀内部电器设备， PLC 柜内设置温湿度控制装置，以确保电气设施的干燥；  控制柜可通过以太网模块接入工业以太干网，实现水泵监控子系统与全矿井的监控系统信息共享。 传感器 南阳矿业前进矿井下水泵无人职守远程控制系统设计方案 湖南星奥信息技术有限公司 地址：长沙市张公岭雄天路 1 号隆平高科技园金丹科技大厦 电话： 073188421995 073188421996 13507319065 邮箱： 18 超声波液位计 特点 ● 最大量程可达 40m 固体料位测量可达 25m。 ● 最小分辨率 1mm。 ● LCD/LED 大显示屏。 ● 智能信号处理技术。 ● 全塑料防腐外壳：防护等级 IP67。 ● 专利的换能器结构：小量程物位计法兰安装时，对法兰接管长度无要求。 ● 简单的按键设定参数：无需等待容器排空或加满，无需附加的遥控器。 ● 灵活的安装方式 ：螺纹（法兰）、固定孔（支架）。 ● 探头可加长：适应寒冷地区室外密闭容器安装，防止结霜。 ● 配有高低位双继电器：四线制提供此功能。 ● 家刘和直流供电形式可选：四线制和分体机主机 提供此功能。 南阳矿业前进矿井下水泵无人职守远程控制系统设计方案 湖南星奥信息技术有限公司 地址：长沙市张公岭雄天路 1 号隆平高科技园金丹科技大厦 电话： 073188421995 073188421996 13507319065 邮箱： 19 浮球液位开关 磁钢浮子式水位信号器基本上是由浮子、导管、干簧管以及外管等组成。 干簧管是把两片铁镍合金簧片封闭在玻璃管内 ,常开的舌簧片分别固定在玻璃管的两端 ,在永磁场的作用下 ,簧片被磁化 ,其自由端产生的磁性正好相反 ,利用“异性相吸”的原理 ,克服簧片的作用力矩 ,使簧片动作 ,从而使电路闭合 ,当永磁体远离干簧管时 ,簧片即断开。 浮子是一个内装永磁铁的可浮动的塑料球。 水位的升降使浮子相应地产生变化 ,永久磁铁的磁力使导管内的干簧接点动作 ,发出相应的水面信号。 电动球阀 电动球阀是一种由球体旋转而开闭水路的新型电动阀门 ,其适应的供水压力范围广、不受泥沙、污水影响、供水通径大、工作过程中通电时间短、工作稳定可靠。 主要技术参数 : 南阳矿业前进矿井下水泵无人职守远程控制系统设计方案 湖南星奥信息技术有限公司 地址：长沙市张公岭雄天路 1 号隆平高科技园金丹科技大厦 电话： 073188421995 073188421996 13507319065 邮箱。