煤矿自动化系统（精选12篇）
煤矿自动化系统 篇1
社会无时无刻不在进步, 而我们的资源却在减少, 尤其是煤矿资源, 是一种不可再生资源, 因此我们再使用时要注意节约在开采时要提高生产效率和产量, 为了适应现代的生活节奏, 很多煤矿企业引进了电液控制系统。而在煤矿产业中, 先进技术的引用是需要及时的, 而目前在液压支架方面最先进的系统莫过于液压支架电液控制系统了, 它由于集合了很多技术 (如:液压、计算机、电子及通信网络) 而导致技术含量相对较高, 难度也比一般系统大, 但这却是一项应用于井下作业的高新技术产品。它实现了自动控制液压支架和架邻或远程控制液压支架的动作, 而且还可以监控工作面液压支架, 使各设备相互配合, 让采煤工作更加的高效。
液压支架的应用可以说使煤矿产业的采煤工作发生了根本性的转变, 它的应用使井下采煤从人工劳动的水平上升到了机械化生产的水平。综合机械化采煤技术的应用提高了煤矿生产的技术水平和生产效率, 使我国的技术水平跻身于世界先进水平之列。随着计算机技术和自动化技术的发展, 煤矿产业向自动化发展的目标也逐步实现, 而电液控制系统的应用实现了这个变革, 使机械化的井下采煤方式转变成了自动化的方式。电液控制系统是检测系统与控制系统的结合体, 它在地面、在顺槽就可以自动控制和监测工作面设备的运作状况和工况, 这在生产和管理方面也是一项跨越, 同时更是煤矿产业的高新技术。
1 讨论电液控制系统的发展
电液控制系统从出现到现在, 一直受到各国煤矿企业的广发关注, 而且在很多国家该系统已经得到了使用。在我国, 第一套电液控制系统的应用是在兖州兴隆庄煤矿井, 但是由于综采液压支架电液控制系统的价格问题, 其使用规模在我国一直受到限制, 因此煤炭科学研究总院与德国玛珂系统分析与开发有限公司为了进一步降低成本, 使该系统在中国能够找到市场, 其在北京成立了合资公司, 该公司引进国外先进的技术, 生产大部分电液控制系统系统的原件, 大大降低了系统的生产成本。煤炭科学研究总院专门从事煤炭科技和设备的开发, 多年的生产经验使其具有一支技术高超的研究队伍。而德国玛珂系统分析与开发公司专门从事这种系统的开发与设备的生产, 其企业的销售情况也是吸引人的。两家企业联手生产符合中国煤矿产业的电液控制系统, 其价格也大大降低了, 同时服务质量也提高了, 更加保证了产品的质量和供货能力。该公司的成立加速了我国煤矿产业自动化水平的提高, 为我国煤矿产业做出了很大的贡献。
2 讨论电液控制系统的控制功能
电液控制系统使井下作业的自动控制的想法成为了现实, 它将传统的人工控制的操作转变为由计算机程序控制的电子信号操作, 这是通过电液阀实现的, 这也是该系统的技术核心所在。在液压支架的不同位置都有传递信号的传感器, 计算机就是根据传感器传递不同的信号和不同工艺的要求发出不同的控制信号给电液阀, 以实现自动控制工作面设备的目的。而从目前的技术水平可以看出, 综采液压支架电液控制系统已经达到了以下几种控制功能的水平。
2.1 在工作面顺槽进行控制
这是通过对井下工作面顺槽的主控计算机的控制来实现的, 其可以同时监测和控制井下工作面的工作状况, 而且它还可以根据各种不同的需要而实现不同的控制功能, 如:与其他设备的联合控制、跟机自动控制等。
2.2 在工作面实行自动控制
这是通过在支架上安装一些设备来达到所要的目的的, 它可以实现成组或单价控制的功能, 比如安装压力传感器、行程传感器、PM31控制器、电压控制阀等, 这样可以实现液压支架自动的移架、放煤推溜和喷雾等功能。当然也可以通过应用一些技术实现控制支架的单个功能的想法。
2.3 在地面对工作面设备进行控制
在地面上的控制主与井下控制中心的主机是相互有联系的, 两者之间可以进行通信, 当然这种通信是需要媒介的即通过光纤或者MODEM实现, 当然工作人员也就可以在地面对工作面设备进行控制了。
3 讨论电压控制系统的使用效果
3.1 使井下工人的工作条件得到改善, 使煤矿产业井下作业的生产效益得到很大提高
电液控制系统将传统的人工控制过程中的辅助时间取消了, 使反应速度相对提高了不少, 大大节缩短了时间。我们也可以通过利用计算机功能来实现对采煤的工序的合理安排, 使机械设备充分的发挥出其设计时的工作能力;也可以对支架的运行程序进行重新的编组, 实现多个支架同时运行的功能。这些方法都可以使采煤设备的生产效率和利用率得到最大限度的提高。电液控制系统使井下采煤工作的跟机推溜和自动移架工作得以实现, 在薄煤层刨煤机工作面也不例外;而要真正的达到井下无人工作面的目的, 还是需要依靠对工作面顺槽的远程控制, 这样既使薄煤层自动化开采的问题得到解决, 更使井下工人的工作条件得到了很大的改善。
3.2 使工作面的顶板支柱状况得到改善, 提高了安全指数
要降低工作过程中的危险系数, 首先要使工作面液压支架的初撑力满足要求, 其次就是保证带压擦顶移架。而由于电液控制系统是监测系统和控制系统的结合体, 所以其很好的解决了这两个问题, 有利于工作面顶板的维护工作的进行, 也有效的减少了顶板事故的发生。不仅如此电液控制系统的使用更保证了工作人员的人身安全, 这是因为工作人员可以通过邻架控制和远离工作面控制两种方式丢设备进行控制, 既避免了矿井内的跟中灾害的袭扰, 更为实现井下无人作业的目的提供了有利的条件, 为我国的煤矿产业实现自动化提供了很有利的条件。
社会的经济水平在日益的提高, 人民的需求也在日益提高, 煤矿产业的发展也需要跟上时代的步伐, 这就需要及时引进新技术, 使用先进的设备, 而综采液压支架电液控制系统在煤矿产业是一项新的技术, 其大大的提高了采煤效率和采煤产量, 提高了矿井下无人作业的可能性, 同时这项新技术也会使煤矿产业迈上另一个发展平台, 更会给投资者和国家带来很好的利润,
摘要：随着煤矿产业的迅速发展, 矿井也越来越深, 所需要的技术和设备就要更加先进, 更能适跟上现在煤矿产业的发展脚步, 而液压支架电液控制系统的应用不仅使安全指数提高了, 而且还走在了先进技术水平的前端。本文简要介绍了液压支架电液控制系统的发展状况, 详细阐述了其控制功能及其使用效果。
关键词：煤矿产业,液压支架,综采,电液控制系统。
参考文献
[1]郭立华.简析煤矿综采液压支架电液控制系统的应用[J].中小企业管理与科技, 2009 (22) .
[2]赵志勇.综采液压支架电液控制系统[J].中小企业管理与科技, 2008 (35) .
[3]毛青春.泵控液压马达的性能研究与仿真[J].华北水利水电学院, 2007.
煤矿自动化系统 篇2
煤矿企业在实际的生产过程中，高安全性能、高效率的煤矿圣生产需要大量的数据资料和模型量的监控设备来完成，例如：计算瓦斯含量，检测实际通风情况，控制矿井水泵的开合等。而基于PCL嵌入型电气自动化监控系统可以适应复杂的工作环境，也能够实现煤矿电气设备的自动化监控。但是在构建煤矿电气自动化系统的过程中，如何优化设计，如何降低煤矿电气自动化控制系统的构建成本，如何提升监控系统的稳定性是煤矿企业目前面临的主要问题。笔者针对煤矿企业电气自动化控制系统中机械设备的优化选型和结构优化进行研究。
1.优化煤矿电气自动化控制系统中机械设备的选型
1.1确定煤矿电气自动化监控系统规模
按照煤矿实际规模和煤矿自动化监控系统规模来决定PLC机械设备的选型。例如：西门子公司生产的PLC产品，假设只需要对瓦斯浓度的检测过程进行控制，可选择SIEMENSS7-200等机械设备。假设需要结合煤矿井的水位变化情况来决定水泵机房的具体工作情况，这主要包括了复杂的逻辑型控制和闭环型控制，这就需要选择SIEMENSS7-300等机械设备;而结合矿井下的瓦斯浓度和其他参数对井下工作人员进行科学化的管理，这会涉及到通信、智能化检测和控制，这需要选择大型的`PLC产品。
1.2明确I/O点的种类
按照煤矿电气自动化控制的具体要求和被监控对象的复杂情况，对机械设备的I/O点的种类和数量进行详细的统计，并列出清单;再通过估计系统的监控内容容量来明确需要保留软件和硬件资源的余量，同时需要充分注意不能过度浪费资源。此外，还需要按照煤矿实际供电情况来明确机械设备输出点的具体动作频率，进而判断出输出端口是采用继电器输出或是利用晶体管来完成输出工作。
1.3选择适合的软件编程工具
从目前情况来看，煤矿电气自动化控制系统的软件编程工具包括了手持编程工具、计算机加PLC包、图形编程工具等主要方式。
(一)手持编程工具只适用于厂家明文规定的语句表的编程中，这种工具的工作效率较低，只能用在小规模的PLC的编程中。
(二)计算机加PLC包属于效率最高的编程方式，但这种编程方式的单价较高，并不适用于操作现场调试。通常情况下在大型或中型煤矿电气自动化控制系统中进行软件编程和硬件组态工作，为进一步提升机械设备的自动化控制效率，要求结合具体情况，选择是适合的软件编程工具。
2.优化煤矿电气自动化控制系统的结构
2.1硬件结构设计的优化
硬件结构作为整个煤矿电子自动化控制系统的核心部件，对整个煤矿电气自动化控制系统的安全、稳定运动起着直接的影响。所以需要对硬件结构设计进行优化。因为使用要求的不同，所使用的硬件也会出现一定的差异，而本文针对所有控制系统需要高度关注的输出电路、输入电路和系统抗干扰部件等进行研究。
(一)针对系统输出电路进行优化。对于系统的输出电路进行优化，需要结合煤矿生产的具体要求，对所有指示标志与调速设备等均需要利用晶体管来完成输出工作，使得它能够负荷高频率的动作，并提升了响应的速度。例如：煤矿水泵机房电气自动化控制系统中的PLC系统输出率假设控制在5次/min以下，能够利用继电器进行输出，这种设计方式可以保证电路的简单化，并能够提高抗干扰能力和带负载能力。但是假设PLC系统输出带电磁线圈在断电时，可能会出现浪涌电流，使得PLC芯片受到损坏。
所以为防止这种问题的发生，能够在其他的电路盘并能连接流二极管，使得它能够吸收浪涌电流，并对PLC芯片起到很好的保护。假设PLC系统动作频率控制在6次/min到10次/min之间，也可以利用继电器来完成输出工作，但是通常情况下利用固态型继电器或中间式继电器有效控制水泵房的开合。
(二)针对系统输入电路进行优化。对于系统的输入电路进行优化，重点考虑PLC系统供电电源，通常情况下，是控制在交流90到250V之间，这具备了加强的宽幅适用性能。但是因为矿井下工作环境较为复杂、恶劣，且我国现阶段供电的不稳定，所以为了实现抗干扰目的，保障系统的安全运行，要求在输入电路部件中安装电源净化设备，例如：安装电源滤波器、隔离变压器等。
(三)抗干扰的优化设计。系统的抗干扰设计是所有煤矿电气自动化控制系统需要引起高度关注的问题。而对抗干扰进行优化设计可以从二点出入：其一，利用隔离变压器进行抗干扰优设计。电网中存在高频率干扰主要是由于原副边绕组间的分布式电容耦合形成，因此要求利用超隔离变压器，并把中性点通过电容和地面连接起来。其二，优化布线。利用强点动力线路或是弱电信号线方式分开走线，并保证这之间有一定的间距，从而起到较好的抗干扰效果。
2.2软件结构的优化设计
软件结构的优化设计可以与硬件结构设计一同进行，其关键工作在于按照煤矿电气自动化控制系统送的基本步骤，把软件结构设计转化成梯形图，这也属于PLC系统在电气自动化控制系统的具体应用中出现的主要问题。对软件结构进行优化设计主要从两点出发：
其一，对软件程序设计过程进行优化，而这关键在于对I/O点的优化。按照煤矿电气自动化控制喜用的具体要求分配I/O点，最大限度地实现I/O信号的集中编制，进而全面提高系统的维护质量。
其二，对软件结构进行优化设计，包括了对基础程序与模块的优化设计。在实际的煤矿生产过程中，把煤矿电气自动化控制系统的控制对象分为数个模块，再对其进行调试与编写，最后把它们组合成一个完成的软件程序。对于模块的优化设计使得煤矿电气自动化控制系统调整起来更加方便。
3.结语
煤矿供电系统自动化控制设计 篇3
实：实现供电系统的自动化控制不但能够降低各类系统事故的发生
率、降低停电范围，避免大面积的停电事故，同时还能够防止在供电系统出现事故的情况又合并产生通信阻塞的问题，提高对相关事故的处理质量与效率。为此，本文以煤矿供电系统自动化控制设计为研究对象，就供电系统自动化控制的实现功能、基本结构、以及硬软件设计这几个方面的问题展开了深入研究探讨，望能够为实践工作提供一定指导。
关键词：煤矿企业 供电系统 自动化控制 设计
在城市化建设规模持续扩大，全球经济一体化建设进程不断发展的背景之下，煤炭行业在整个国民经济建设发展体系中所占据的地位不断凸显。而在煤矿企业展开开采等相关工作的过程当中，供电系统可为各项作业的开展提供必要的电力支持与保障，因而极为关键。同时，实践研究结果同时证实：通过实现煤矿企业供电系统自动化控制的方式，能够极大的提高整个供电系统作业的可靠性，并且最大限度的防止越级跳闸、或者是大面积停电事故的发生。更加关键的一点是：煤矿供电系统的自动化控制能够充分与煤矿企业变电所的无人值守工作模式相适应，对于提升电网运行管理水平而言同样有深远意义。为此，本文重点研究了在煤矿供电系统自动化控制设计中的主要问题，以期为实践工作提供指导。
1 煤矿供电系统自动化控制功能
通过设计的方式，需要使煤矿供电系统自动化控制具备如下几个方面的功能：
①在系统配置状态下，能够对整个煤矿供电系统所涉及到的相关设备的运行状态有全面且直观的认识。
②能够在一次接线图状态下，对煤矿供电系统变电站系统接线方案下，各相关控制对象的实时运行状态进行跟踪记录并评估。
③能够在数据采集与数据处理状态下，对煤矿供电系统运行过程中所涉及到的开关量信息、外部数据讯号数据等进行全面的采集，并在网络平台作用下，将这部分信息传递至监督控制系统当中进行数据处理。处理后的数据需要输入数据库当中进行更新，同时显示在人机交互操作界面当中，将其作为供电系统其它相关功能实现的基本依据。
④在运行监视状态下，能够将系统运行所必须的各项安全监控信息通过图像、文字、以及表格等多种方式呈现出来，从而实现对系统整体运行状态的合理判定。
⑤在报警状态下，系统支持在出现异常运行的情况下（包括异常跳闸、断路器错位、继电保护模拟量高出整定数值、变压器保护动作失效等问题在内），自动切换保护动作，并通过人机交互界面发送相应的报警信号。
⑥在事件记录状态下，能够针对供电系统运行状态下所涉及到的全部动作事件，以自动打印并存盘的方式得到有效管理与储存。
⑦在操作闭锁状态下，供电系统支持对系统所涉及到全部相关操作对象闭锁功能的设定。通过此种方式，可最大限度的避免在供电系统运行中，出现操作人员操作失误的问题。
2 煤矿供电系统自动化控制结构
在当前技术条件支持下，整个煤矿供电自动化系统主要是由以下四个部分所构成的：
①地面集控中心部分。
②工业以太网部分。
③自动化监控分站部分。
④现场智能测控单元部分。其他相关分站的下属网络结构均建立在RS 485信号并联网络的基础之上实现综合自动化控制与运行。
具体而言，可以做如下分析：
①在地面集控中心部分当中，将其直接设置于煤矿生产指挥控制中心当中，在系统主站支持下，实现对煤矿生产作业现场相关高压馈电设备的集中性监视与控制。从结构组织的角度上来说，此部分主要配置了两台独立运行的工控机、监督控制软件以及UPS电源装置。
②在工业以太网部分当中，其主要实现的是煤矿供电系统自动化控制系统主站与监控分站之间的连接、完成对相关信息的传递。在自动化控制系统的设计过程当中，主要应用到的技术为网络冗余技术。该项技术的应用可显著提高供电系统网络通信的可靠性。同时，基于对煤矿井下工作环境防爆性的特殊要求，以及传输的远距离实现，采用光纤作为了网络系统的传输介质。从组织结构的角度上来说，此部分主要配置了光纤线路、光电转换器设备。以及以太网网关。
③在自动化监控分站当中，主要实现的是现场监控单元与循环地之间的数据传递。所获取的相关信息需要在经过自动化监控分站处理的基础之上，传递给系统主站。同时，自动化监控分站还需要对主站所发出的控制指令加以接受，将其传递给相对应的现场监控单元，以此种方式实现操作的远程性。从组织结构的角度上来说，此部分主要配置了嵌入式计算机设备、通信协议转化器设备、以及相关的外围设备与装置。
④在现场测控单元当中，主要实现的是针对供电系统下属相关设备以及线路运行状态的监督、控制、与保护。同时，监测设备的运行工况还可以通过数据的方式，自现场测控单元传递至自动化分站当中，并接收遥控指令，保障对各项控制操作动作能够得到有效的执行。
3 煤矿供电系统自动化控制设计方案
供电系统自动化控制设计需要解决的最主要问题在于监控分站的设计方式。当中，从硬件设计的角度上来说，监控分站主要由光电转换器设备、嵌入式计算机设备、通信协议转化器设备以及相关的外围设备与装置所组成。监控分站需要对现场监控单元中的相关数据与信息进行循环性的采集与处理，并将这部分数据转化成为OPC服务器可识别的数据格式。进而，在OPC服务器作用之下，完成相对于主站信息的传递与接收。
在监控分站的软件设计方面，供电自动化控制系统中，监控分站所选取的操作系统为稳定性较好的Windows XP操作系统。同时对于开发软件的选取，是建立在VC++6.0工具基础之上，联合OPC同台链接库以及Active X通信控件所实现的。在实际应用过程当中，以COM口为载体，能够实现分站监控程序与现场测控单元循环地在数据信息方面的传递。同时，COM口还可支持对系统主站的数据传递。在此基础之上，现场测控单元与分站之间的数据通信是监理在Active X串行通信控件技术之上所完成的。最后，在引入OPC Server软件库的条件下，可通过对应用程序接口标准化的转换，达到简化数据转换与集成的目的。
4 结束语
伴随着现代科学技术的持续发展与经济社会现代化建设进程的日益完善，社会大众的物质生活水平以及精神生活水平均得到了显著的发展与提升。各行业领域对于煤炭能源的需求也在不断的提升。对于从事煤炭能源开采开发工作的煤矿企业而言，除关注对煤矿开采质量的提升工作以外，还需要特别重视在煤矿生产作业全过程中安全性以及经济性方面的保障。而供电系统的自动化控制也正是实现上述发展目标的关键问题之一。总而言之，本文針对有关煤矿供电系统自动化控制设计过程中所涉及到的相关问题做出了简要分析与说明，希望能够为后续研究与实践工作的开展提供一定的参考与帮助，望能够引起各方特别关注与重视。
参考文献：
[1]卢喜山，张祖涛，李卫涛等.煤矿供电系统基于纵联差动保护原理的防越级跳闸技术研究[J].煤矿机械，2011，32（4）：71-73.
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[3]杨珊珊，高湛，潘贞存等.煤矿供电系统继电保护的优化整定方案[C].//中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十三届学术
年会论文汇编.2007.
作者简介：
煤矿井下排水系统自动化分析 篇4
关键词：煤矿,井下排水,自动化
煤矿井下排水系统非常复杂, 结合井下排水的需求, 设计具有自动控制功能的排水方案, 在PLC技术的干预下, 实现自动化控制。井下排水系统自动化中需要深化软件控制, 实时监控井下排水状态, 提供有效实现控制自动化, 保障井下排水系统控制的准确度, 保障排水系统的稳定运行, 以免过度浪费煤矿井下的用水资源, 体现排水系统的节约特性。
1 煤矿井下排水系统自动化的设计方案
煤矿井下排水系统自动化的设计方案, 主要包括中央泵房设计、自动监控系统及排水系统的自动监控三个方面的内容。
1.1 中央泵房设计
中央泵房是煤矿井下排水系统的核心, 提供排水动力[1]。中央泵房内的各项设备处于配合工作的状态, 目的是达到自动控制的状态, 排水系统自动化的中央泵房设计中, 比较常用的是单台水泵工作, 以某煤矿井下排水系统为例, 分析自动化控制下中央泵房的设计: (1) 止水阀应该稳定的安装到排水管上, 闸阀、电动装置等都要安装到位, 支持中央泵房设计的手动和电动部分; (2) 水泵出口处需要安装压力监测装置, 如压力表, 监控并传送水泵出口的压力, 保障排水系统自动化的安全运行; (3) 严格控制中央泵房各项设备的型号, 不同型号的设备或装置, 对应了不同的功能, 中央泵房设计的过程中, 还要着重审核设备型号, 以免出现型号不匹配的情况, 进而完善中央泵房的运行。
1.2 自动监控系统的组成
煤矿井下排水系统自动化的重点是监控系统。监控系统的中心是CPU模块、PLC控制柜以及远程系统。
自动监控系统由9个部分组成, 全面监控排水系统的自动化运行。自动监控系统的组成部分主要包括: (1) 水位监控:水位监控模块用于监控吸水井的水位, 利用超声波液位仪收集吸水井的信号, 实时反馈吸水井的水位变化; (2) 开关柜监控, 水泵启动时, 开关柜内各项参数都会发生变化, 参数信号由RS485传输到PLC控制柜, 此时自动监控系统需要识别PLC控制柜内接收的信息, 判断开关柜的运行是否正常; (3) 闸位置监控, 自动监控系统在闸门处安装了行程开关, 行程开关会提供开关信号, 同样传输到PLC控制柜内执行逻辑判断; (4) 球阀阀位监控, 其与阀位置监控的方式相同; (5) 温度监控, 排水系统内安装了温度探头, 用于感应偏离正常温度的系统位置, 如果系统潜在高温危害, 温度探头会将此信息传递到自动监控系统内, 提示温度过高并采取保护措施; (6) 信号监控, 自动监控系统以压力、负压为主, 识别排水系统自动化运行的状态; (7) 故障监控, 此部分是自动监控系统的重点, PLC控制柜不断收集现场排水的信息, 分析现场信息的状态, 找出异常的参数, 明确引起参数异常的故障; (8) 水泵启停监控, 井下排水系统的水泵, 按照指令实现自动化启停, 自动监控系统需监督水泵启停, 防止出现不准确的启停操作; (9) 停泵监控, 供电高峰期间, 煤矿井下排水系统需停止运行, 此时自动监控系统需发送停泵指令。
1.3 排水系统的自动监控
煤矿井下排水系统自动化的运行, 必须通过PLC实现监控。排水系统自动监控的方式主要有三类[2]。第一是全自动控制, 完全由PLC控制柜控制, 实现排水系统的自动化运行和自动监控, 整个监控过程不需要人为参与;第二是就地控制, 便于维护排水系统自动化的安全状态, 保障各项排水设备的准确运行, 其可规范排水设备的状态, 不会发生误动的情况;第三是半自动控制, 其可分为半自动调度室集控和半自动触摸屏集控两类, 通过对应的端口完成对排水系统的监控操作。
2 煤矿井下排水系统自动化的软件设计
煤矿井下排水系统自动化的软件主要是指PLC的软件设计, 因为PLC是可编程序的控制器, 所以PLC的软件设计可以执行编译命令, 对排水系统的自动化进行控制。
2.1 设计操作方式
煤矿井下排水系统的自动化, 对PLC软件设计的操作方式有一定的要求。PLC软件设计中的操作方式, 必须符合排水系统自动化的状态, 保障操作方式的准确切换, PLC软件设计时, 需要感应操作方式的状态, 只有在停泵的状态下, 才能进行操作方式的转化, 如果水泵没有停止就执行切换, PLC会发出警报, 提示操作人员误动。
2.2 设计水泵启停
水泵与煤矿井下排水系统自动化的安全存在直接的联系, 煤矿企业非常注重水泵的启停控制, 确保其出于安全的运行状态, 避免影响排水系统自动化的运行状态[3]。PLC软件设计中, 深化了水泵启停的设计, 运用自动控制的方式, 维持水泵安全启停的状态。水泵启停的设计内容有: (1) PLC软件接入地面监控中心, 实时传送水泵的运行信息, 远程监控水泵的启停工作; (2) 保留PLC软件设计中的手动功能, 作为水泵启停控制的备用; (3) PLC软件设计中引入就地自排的思想, 监控水泵在排水自动化中的运行方式。
2.3 设计水泵台数
煤矿井下的排水量是一个不确定的数值, 存在很大的变动特性[4]。PLC软件设计时需要监控井下排水量, 根据井下排水量设计水泵的台数, 还要考虑井下排水的用电时段, 尽量降低用电高峰期的水泵台数。
3 煤矿井下排水系统自动化的硬件设计
煤矿井下排水系统自动化的硬件设计, 相对软件设计要简单。硬件设计的内容体现在以下三个方面。
第一, 是PLC选型的应用。PLC内存在可编写的程序, 而PLC是一项硬件装置, 需要根据煤矿井下排水系统自动化的需求, 选择合适的PLC, 通过PLC硬件装置, 提升排水系统的控制能力, 还要保障排水系统的安全性。
第二, 是传感器分配的应用。井下排水系统的传感器类型较多, 如:液位传感器、压力传感器、温度传感器等, 传感器负责传输排水系统自动化的状态参数, 降低排水系统监督的难度, 保障自动监控系统的准确运行。
第三, 是电动球阀的应用。煤矿井下排水系统自动化的规模较大, 由此硬件设计中将电动球阀的选用归属为技术领域, 致力于通过设计电动球阀, 强化排水系统的密封性, 进而加强排水系统自动化的控制能力, 准确应用电动球阀, 完善排水系统自动化的监控与运行。
4 结束语
煤矿井下排水对自动化水平的要求比较高, 传统的排水方式存在严重的缺陷, 严重浪费排水资源, 不利于煤矿整个排水系统的运行, 所以煤矿企业针对井下排水系统实行自动化的设计, 运用PLC、自动控制的理念, 强化井下排水系统的自动化, 一方面优化排水系统的自动化运行, 另一方面监控排水状态, 促使井下排水的状态达到最佳, 最大程度的控制排水效益。
参考文献
[1]李强.煤矿主排水监控系统的设计及应用[D].太原理工大学, 2010.
[2]赫飞, 张鹏, 汪玉凤.基于PLC的煤矿井下排水系统的设计[C].全国冶金自动化信息网, 《冶金自动化》杂志社.
[3]自动化技术与冶金流程节能减排——全国冶金自动化信息网2008年会论文集[C].全国冶金自动化信息网, 《冶金自动化》杂志社, 2008:3.
[4]李宁, 魏传勇.煤矿井下排水自动控制系统关键技术分析[J].现代商贸工业, 2010, 3:318.
煤矿工作面自动化控制系统探讨 篇5
关键词：综采工作面;自动化;成套设备;远程监控
1概述
煤矿自动化系统 篇6
关键词：电气自动化 控制系统 设计 优化方案
0 引言
要使煤矿生产过程能够满足高效、安全，煤矿的生产全过程就必然要运用自动化控制装置，在实际生产过程中会涉及到计算瓦斯含量以及检测矿井通风等工作。在实际施工过程中PLC嵌入式系统能够轻松应对各种复杂的施工环境，因此现今煤矿中对这一系列工作解决的最好方式便是普及PLC技术。现今优化煤矿自动化控制系统之后，能够明显减少煤矿生产过程中的控制成本，在生产过程中自动化系统也能够更加稳定，使煤矿的产量显著增加，而自动化系统在优化的过程中必然会面临诸多的问题。
1 优化设备选型
现今市面上有很多关于PLC的产品，就其生产的厂商的知名程度来看也有很多，其中包括了LG、和力时、研华等。各种品牌的产品对同一情况解决的过程中会使用到诸多的不同方案，各方案之间也存在明显的差别，如下几个方面是设备在选择过程中应该作为重点考虑的。
1.1 在选择之前对系统的规模进行仔细的分析
PLC设备在选型之前，要对自身系统的规模进行仔细的分析，以此能够将设备的选择范围尽可能的缩小，因为各种PLC产品适用于不同规模的系统。其中将西门子PLC设备作为选择实例进行分析，若PLC设备的选择仅仅只是为了对瓦斯浓度进行检测，一般选取微型设备便可以实现对瓦斯浓度的检测。而水泵机房要能够根据矿井内变化的水位更改工作方式和状态，对PLC设备在逻辑以及闭环上的控制就有了更高的要求，因此最好的选择便是中等PLC设备。要对矿井中所有工人的安全进行实时监控，首先要能够对井下的通信和控制进行实时检测，要实现全过程的监控必然会使监控任务更加繁琐，微型和中型PLC设备是不能够满足监控要求的，此时只能够选择大型PLC设备。
1.2 I/O点类型的确定
电气自动化在控制的过程中就有诸多的需求，这些要求很大程度是预计监控对象自身的规模拟定的，在实施监控之前要及时统计好设备I/O点的数量，在统计过程中将其进行类别上的划分，并且在统计过程中制作出相应的统计清单，将对系统控制容量的估计作为依据，以此使软硬件的资源余量有充足的保证，并且不会有浪费资源的现象出现。在确定设备输出点输出频率的过程中要对矿井自身的供电情况进行仔细的分析，以此快速确定输出端的输出方式，一般输出端的输出方式都采用晶体管和继电器进行输出。
1.3 对编程工具的选择
现今手持、图形以及运用PLC和计算机结合的三种编程器，是煤矿电气自动化控制系统中应用最为普遍的编程工具。对商家定制语言的变程是收集编辑器的唯一作用，手持编辑器自身的编程效率较为低下，仅针对于小规模的PLC设备编程，一般梯形编程是图形编程器在编程过程中运用的主要编程方式，这种编辑方式非常简洁，对于中型PLC编程非常实用。为了对大型PLC设备的编程能够更加高效，一般都使用计算机和PLC软件包对大型PLC进行编程，但是这种编程方式在开发的过程中会消耗大量资金，在对现场进行调试的过程中也非常不方便，一般只针对于大型煤矿自动化控制系统编程使用。煤矿电气自动化系统要将自身的控制效率迅速提高，首先要根据系统的规模确定适合自身系统的编程工具，以此保障系统的编程能够更加迅速高效。
2 对系统构架的优化
2.1 对硬件的优化设计
硬件的构架在整个控制系统中都相当重要，控制系统的运行能否稳定和硬件的构架有直接的关联，科学合理的硬件构架能够使系统在运行过程中更具安全性和可靠性。因此系统硬件构架的优化相当重要。因为不同的煤矿工程在使用过程中也会对自动化控制系统有不同的要求，因此，系统中应用的硬件也有不同的差别，下文主要分析了输出、输出电路以及抗干扰系统。
2.1.1 优化输入电路设计。在对输入电路的设计进行优化的过程中，要首先对PLC供电电源的电压范围进行仔细考虑，一般都在85V至240V之间，整个电源电压有较宽的幅度。但是因为实际作业过程中会面临各种恶劣的作业环境，加上现今我国供电自身就存在诸多的不稳定性，所以必需在输入电路中安装净化电源的设备，以此应对各种干扰。在安装了净化电源的设备之后，系统在运行过程中也能够更具安全和稳定的保障，其中安装最为普遍的便是滤波器以及隔离变压器等设备。要使输入电路的设计能够得到优化，首先要保证PLC输入电源能够保持24V恒定的直流电源，在对其自身的负载的调整过程中必须要将电源自身的容量作为重要依据，并且及时完善周边其余电路，以此避免在操作过程中有短路的情况出现。系统运行过程中能否具有稳定的保障都取决于上述的工作是否落实。若因为操作不当出现过载以及电路短路的情况，PLC芯片有可能因为这些严重性失误被损毁，导致系统不能够正常运行。所以，对输入电路的优化还应该将质量合格的保险丝及时安装到电源的各个支路中，以此保证运行过程中不会因为短路现象导致系统受损。
2.1.2 优化输出电路设计。在对输出电路设计进行优化之前要结合煤矿在生产过程中的实际要求，对于各种指示标志以及调速装置输出方式的选择，都应该选择晶体管输出作为输出的基本方式，以此保证在输出的过程中能够尽可能适应频率较高的动作，同时响应速度也能够得到显著的提高。要使输出电路能够尽可能的简化一般都采用继电保护方式作为基本输出方式，继电保护输出方式自身也具有较强的抗干扰能力和带负载的能力。但PLC在输出过程中若带有电磁线圈，PLC芯片极有可能在断电的过程中受到严重的损坏。所以，为了尽可能避免PLC芯片受到损坏，一般都将续流二极管并联到电路盘中，在电炉盘并联了续流二极管之后能够很好的吸收浪涌电流，最大限度的保护了PLC芯片。
2.2 对软件设计的优化
整个系统运行的核心便是系统中的软件，系统软件在进行优化之后能够使系统在运行过程中的效率显著提升。软件的优化应该和硬件优化同步，优化软件的过程其实就是将先前的软件设备通过处理之后转化成清楚明白的梯形图，这一过程成了现今PLC系统在应用过程中所面临最困难的问题。软件的优化设计和硬件优化设计相类似，首先应该从结构着手，在设计的过程中要结合系统自身的规模进行，以此通过优化结构之后使系统在实际调整的过程中能够更加迅速，也能够和实际的生产情况更贴近。
3 结束语
随着国民经济的不断发展，我国现代煤矿技术也加快了自身的发展速度，在煤矿行业中大量使用了电气自动化控制技术，使煤矿产量和生产效率得到了显著的提高，现今在煤矿中应用最为普遍的便是PLC电气自动化控制。对煤矿电气自动化控制系统进行优化设计，创新系统的设计方式，是提升煤矿电气自动化控制系统工作效率，节约成本的必然。
参考文献：
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[6]罗剑.基于煤矿应用的电气自动化技术专业人才培养模式探索[J].价值工程，2012，31（15）：276.
煤矿综采自动化系统工程的探讨 篇7
1、煤矿综采自动化工作原理
煤矿综采工作面自动化系统由采煤机远程监控系统、液压支架远程监控系统及刮板输远程监控系统等构成。采煤机远程监控系统的研发及工业化应用已在中平能化集团和内蒙古碾盘梁煤矿已进入全面推广阶段。液压支架无线远程控制系统通过已成功应用的采煤工作面无线局域网系统, 将各液压支架的数据传输全部实现了无线化。在基于人工免疫理论的基础上, 通过3DVR操作系统, 实现了对液压支架所有姿态以三维立体兼数据形式真实再现, 并实时进行数据的分析和优化, 使得降架、移架、升架更加合理, 从而达成了液压支架可靠远程控制的目标。刮板输送机无线远程控制系统的研发是与液压支架无线远程控制系统同步进行的。该系统可使刮板运输机的起停、移动速度、位置及倾角也都通过3DVR进行真实再现, 同时, 利用采煤机上的本安型物位传感器对刮板机上的集煤情况进行分析和处理, 对刮板运输机起停指令和传送速度做出智能判断, 从而达成了刮板输送机的智能化可靠远程控制目标。
实现煤矿自动化综采工作面自动化的关键就是对综采工作面设备进行可靠的故障预测预报以及远程监控, 实现少人值守, 一旦事故发生时, 最大限度地减少人员伤亡。因此, 及时掌握综采工作面设备的运行状态, 避免事故发生、降低事故危害和实时生产调度是煤矿安全生产的重要保障。为了顺利达到安全、高效、高产、低耗的综采多目标效果, 必须对煤矿综采工作面关键设备 (采煤机、刮板输送机、液压支架等) 进行可靠的远程监控与调度。
在采煤机、液压支架和刮板输送机的工作过程中, 采煤机上装配有红外发射装置, 每个液压支架上装配一个红外接收装置。在采煤机割煤过程中, 接收到红外信号的液压支架收互帮板, 前滚筒采过之后的液压支架降架→液压千斤顶推溜→刮板输送机移动→液压支架移动→液压支架升架→支护新暴露的顶板;后滚筒采过之后的一组液压支架按照一定的曲线将刮板输送机推向煤壁。由此可见, 采煤机的可靠远程监控是实现“三机协调”可靠远程控制的基础, 也是实现“少人工作面”的必要条件。
2、自动化综采工作面控制系统的功能
综采自动化控制系统有主要功能有:建立工作面生产调度指挥中心, 通过无线覆盖, 传输语音和视频信号, 实现工作面集中自动化控制;在监控中心实现对液压支架电液控制跟机自动化及远程遥控;采煤机自动记忆切割远程监控, 集成供液压系统智能化中支架自动定位、推移, 对工作面泵站、过滤系统集中自动化控制, 视频监视自动跟踪, 将工人从工作面解放出来;实现三机监视、通信、控制集成自动联机为一体, 打破一机多系统同时存在;并在监控中心对工作面运输机、转载机、破碎机集中自动化控制;实现工作面数据集成、控制、通讯、音频、视频等集成为一体, 用一条主干线横穿工作面, 大大简化工作面布置和投入;全系统安全化设计, 具有高度防护可靠性;实现工作面工业以太网及无线覆盖;全工作面视频监控及采煤机全景动态监控;实现工作面模拟和数字双通道语音通信:喊话、预警、广播、工作面沿线保护及闭锁;工作面自动化系统集成及数据上传。
3、综采自动化控制系统构成
综采自动化将多种跨学科技术 (如控制、以太网、无线、视频、音频、通信等) 应用于综采工作面, 实现在工作面监控中心对综采设备进行自动化控制, 确保各设备协调、连续、高效、安全运行。综采自动化主要由监控中心、综合接入器、光电转换器、路由交换机、摄像仪、视频监视器、操作台、8c型护套连接器、光缆及安装附件等组成。其中综采自动化工作面的无线远程视频监控系统在煤矿井下已经得到广泛的应用, 但是综采、综掘工作面的视频监控系统一直没有得到大规模的推广应用, 其主要原因在于采掘设备的移动性, 在液压支架或者采掘设备移动中线缆不好处理。在采掘工作面液压支架中部、顺槽过渡支架及顺槽中部控制中心安装无线工业以太网交换机和低照度摄像头, 通过无线通讯方式将视频信号传输到隔爆显示器上, 可就地观察采煤机等的运行位置及工作面的事实情况, 并可通过工业以太网将图像传到地面。为煤矿安全生产、调度和决策指挥提供直观、可靠的观察手段。
摘要：综采工作面自动化的关键就是综采工作面机电设备要具有较高的自动化水平, 进而实现综采工作面的机电自动化和少人化, 一旦事故发生时, 最大限度地减少人员伤亡。自动化综采工作面控制系统主要是建立工作面控制中心, 通过无线覆盖, 传输语音和视频信号, 实现工作面的控制, 采煤机自动记忆切割, 液压支架自动定位、推移, 三机自动联动, 皮带系统及泵站的自动控制, 视频监视自动跟踪, 从而实现采掘生产量的提高与煤矿安全管理。
某煤矿主运系统自动化改造技术 篇8
某煤矿井下皮带主运输线共有9条皮带,分别为总回一部、二部皮带,三采区一部、二部皮带,东翼一部、二部皮带,四采区一部、二部、三部皮带。
本技术方案结合井下皮带运输线现场实际情况,基于工业以太网通讯,运用SDCS分布式智能监控技术和在线监测技术,以SDCS主站为控制执行核心,各子功能模块分布式安装方式,在预留大量可扩展接口的的基础上通过模块总线进行信号传输,实现井下皮带运输线的运行监测、智能控制、远程监控、运行管理等功能,达到井下皮带运输线的高效运行和远程自动控制的目的,提高整个矿井的自动化程度和生产效率,提升矿井的现代化管理水平。
1改造方案
本系统采用SDCS分布式智能监控技术和在线监测技术,以KJD127矿用隔爆兼本安型计算机为控制执行核心,对皮带的各项运行参数和电气参数进行实时监测和分析,监测皮带的运行工况,对可能发生的故障进行预警,控制皮带按预定控制程序自动完成皮带的定时启动、停车、试验等操作程序,具有就地、集控、自动控制方式,并提供各种技术性能资料、统计管理报表、运行趋势曲线等管理功能,实现皮带的在线监测、故障预警、自动化操作控制和运行管理,使皮带始终处于安全、高效、经济的运行状态。
SDCS智能分布式智能监控系统(Smart Configure Distributed Control System)是一种基于现场设备、现场总线、现场控制、局域网的智能化监控系统,它以现场设备层为核心,实现由小及大,自下而上的监控系统,将现场设备与智能模块相结合,现场智能控制与系统联网控制相结合,以太网络和现场总线相结合,实现现场设备和传感器的智能化、现场数据和控制的实时化、工业控制和管理的系统化,尤其适合于工矿企业的重要生产设备的监控。SDCS分布式智能皮带集中控制系统组成分为就地集中监控层,沿线分散控制层和就地设备层:
(1)就地集中监控层。皮带主控单元:采用KJD127矿用隔爆兼本安型计算机,实现数据采集、运行状态显示、集中控制、故障报警、统计等功能。
(2)沿线分散控制层。单台皮带就地控制单元:采用KJ516-F8矿用本安型分站,实现各皮带的开停控制、联锁控制、开停闭锁等控制功能及电机运行电流等数据采集功能。输入/输出单元:采用KJ516-F6矿用隔爆兼本安型分站,实现接入急停、跑偏、烟雾、温度等传感器皮带保护的接入及皮带电机高压开关和润滑泵等低压开关接入实现皮带相关设备控制等功能。
(3)接地控制设备层。现场采集/控制设备:一般分为各类传感器,如急停、烟雾、温度等传感器;执行动作机构,如皮带电机开关、润滑泵、控制泵开关等。
2系统功能
(1)控制方式。系统具有就地程控、手动、检修三种工作方式:1)就地程控:井下监控主站将工作方式设置为就地自动,胶带机各条皮带关联闭锁投入,启动、运行、联锁与保护、停车全过程自动控制和监测,通过就地监控分站上的集控启停按钮,实现单条皮带的就地一键启停。2)就地手动方式:井下监控主站将工作方式设置为就地手动,胶带机各条皮带关联闭锁取消,皮带保护投入,通过就地监控分站上的各设备启停按钮,实现单条皮带的就地一键启停。3)检修控制方式:当设备调试或检修时,胶带机各条皮带关联闭锁取消,皮带保护取消,现场人员全程人工参与控制。
(2)控制原则。1)可配置逆煤流启动,顺煤流停车的安全运转方式。2)可配置皮带无煤时,顺煤流启动,减少皮带空运时间,节约用电。3)正常运行皮带停止后,来煤方向皮带应立即停车。4)可设置的皮带开停流程功能,可按不同的需求运行不同的启停流程。5)具有分段运行控制功能,井下皮带运输线可按煤仓分段控制运行。6)具有完善的皮带保护,各条皮带的各种皮带保护可选择是否投入保护,对投入的保护可选择动作并报警、不动作但报警。7)任意一条皮带若存在两个以上的来煤皮带,则所有来煤皮带相互闭锁。8)该系统在同一时刻对同一条皮带只能有一种控制方式有效。
(3)系统软件功能。1)显示功能。能实时显示各胶带机相关设施及所有信号状况,如胶带机滚筒温度,煤仓煤位并能方便地进行多画面切换;当被测参数超限、保护动作及设备运行状态改变后出语音、文字告警提示。2)控制功能。实现井下皮带运输系统中各设备的远程启动、停止、复位和测试功能。3)故障自诊断功能。可准确判断故障类型、位置并能进行图像提示。4)保护功能。系统具有胶带机、机头堆煤、满仓、烟雾、滚筒超温、沿线急停和跑偏等多种保护。5)报表功能。对一些重要数据进行统计,做成报表的形式,可以导出至Excel表格,进行深度的数据解析和管理应用。6)报表管理功能。进行生产管理,包括事件记录、运行日志报表、各胶带机累计运行时间、各胶带机起、停走时间等,故障记录,数据记录等功能。
3方案特点
(1)全工业级产品,适合煤矿恶劣环境长期工作使用。(2)具有设备启动预警、检修闭锁等多重安全设计,确保检修人员及设备的运行安全。(3)系统具有查询权限、操作员权限、工程师权限等多个操作权限,分别有着不同的操作权限。(4)可编程的自动化生产方式,可以设置各种启动模式。(5)监控画面动态生动、直观,实时模块各设备的运行状态。(6)操作简单、快捷,非专业人员经过简单培训即可进行操作。(7)主控设备及通讯模块具有自检测功能,在设备出问题后能及时进行报警。(8)系统提供OPC数据接口,方便接入以后的矿井自动化信息平台。(9)模块化设计,预留扩展口,可随时根据需要增加监控点和监控项目,扩展监控系统。(10)实现多路控制输出,启动或停止有关设施(有的输出带延时,且延时时间可调)。(11)具有运行方式选择及防止非规定操作人员随意操作的保护措施。(12)系统模块化设计,预留扩展口,可随时根据需要增加监控点和监控项目,扩展监控系统。
摘要：运用自动化技术及设备对煤矿矿井各生产环节进行技术改造,实现矿井安全生产和现代化管理。本文主要讨论的是主运系统的自动化控制系统,保证矿井的安全生产,从而提高和改善工人的工作环境,为企业产生巨大的社会与经济效益。
关键词：煤矿,主运系统,自动化
参考文献
煤矿自动化系统 篇9
煤矿生产本身具有一定的危险性, 为了确保其生产过程的安全性与高效性, 应提高煤矿生产过程的自动化水平, 引进自动化控制装置对煤矿生产进行自动操控。鉴于煤矿生产的施工环境繁杂多变, 可采用P L C嵌入式系统对煤矿电气自动化控制系统实现优化, 增加煤矿产量, 提高自动化系统的稳定性, 并对煤矿生产的成本进行有效控制。
1 优化设备选型
1.1 系统规模分析
由于每种P L C产品所对应的系统规模各不相同, 因此, 在选取P L C设备的型号之前, 应当细致地分析自身系统的规模, 以缩小选取设备的范围。若仅需要对瓦斯浓度进行检测, 则可以选用微型设备, 以达到节约投资的目;而水泵机房要求必须依据矿井内不断变化的水位来改变工作状态及形式, 这就要求P L C设备必须能够更好地控制闭环与逻辑, 所以应选用中等P L C设备;若想实现实时监控矿井中每个工人的安全, 实时检测矿井下的控制及通信, 达到全程监控的目的, 那么势必会加重监控任务, 而中型与微型P L C设备无法满足监控需求, 所以应选取大型的P L C设备。
1.2 I/O点类型的确定
在控制电气自动化的过程中存在着许多的需求, 这些需求主要是根据监控对象自身的规模制定的。在进行监控之前, 应及时统计设备I/O点的数量, 并根据类别将它们进行分类, 制定出对应的统计清单, 再根据对系统控制容量的预估, 确保软硬件的资源余量, 防止资源浪费的情况发生。在明确设备输出点输出频率期间, 应细致地分析矿井自身的供电状况, 以便更快地明确输出端的输出形式, 通常输出端的选用继电器及晶体管。
1.3 编程工具的分析和选择
在我国现有的煤矿电气化控制系统中, 应用得比较普遍的编程工具主要包括图形编程器、手持编程器以及计算机与P L C相结合的编程器[1]。手持编辑器自身的编程效率不高, 只能针对小规模的P L C设备进行编程。图形编程器使用最为普遍的形式是梯形编程, 该编程形式比较简便, 适用于中型的P L C设备。为了提高效率, 通常选用P L C软件包及计算机对大型P L C进行编程, 但此种编程形式在开发的过程中需要耗费巨大的资金, 且在现场调试时颇为不便, 因此一般只在大型煤矿自动化控制系统中使用。煤矿电气自动化系统若想快速地提升自身的控制效率, 必须依据系统的规模来选取适合自身系统的编程工具, 以确保快速、高效地对自身系统进行编程。
2 硬件架构优化
2.1 输入电路
在优化煤矿电气自动化控制系统的过程中, 应了解正常运作状况下P L C供电电源和系统的电压取值范围。一般情况下P L C供电电压的最低为8 5 V, 最高为2 4 0 V, 电源幅度为1 5 5 V, 区间相对比较宽裕。但是, 由于我国供电系统自身的运作还潜在着诸多不稳定的因素, 煤矿企业的生产管理现场环境十分繁杂, 极易受到诸多因素的影响, 造成煤矿自动化系统的运行环境不够稳定。因此, 还必须将拥有净化电源功能的设备安置于系统相对应的供电线路之中。目前使用最普遍且最常见的电源净化设备就是隔离变压器与滤波器[2]。
在优化设计煤矿电气自动化控制系统, 使用以上两种电源净化设备的过程中, 对系统自身的复杂过程进行汇总后, 应对其进行相应的调整, 并对电源容量加以着重考虑。还应保证P L C输入电源永远都是直流电源形态, 而且其电压必须始终是2 4 V。为了防止在电源净化设备运作期间发生短路, 应对周边电路的配置结构加以优化, 及时地将质量达标的保险丝替换上, 以保障电源支路的运行安全。
2.2 输出电路
以煤矿企业生产运作系统的具体功能要求为依据, 对煤矿电气自动化控制系统的输出电路进行相应的优化。由于晶体管对于指示、标志及调速有磁的设备装置的输出作业具有直接的影响, 因此, 应保障自动化控制系统的高频性工作与各种装置对应。如, 在对煤矿企业水泵机房的电气自动化控制系统进行优化时, 若设备能够正常运转, 且电气化自动控制系统每分钟的输出频率小于6次, 则可以利用继电器来完成输出, 既简化了电路, 又不影响其抗干扰性和负载能力。在优化水泵机房的自动化控制系统的过程中, 如需加强对芯片的保护, 可将二极管续接在输出电路上, 以便及时地吸纳系统形成的浪涌电流。
2.3 抗干扰
煤矿电气化控制系统的运行环境非常恶劣, 因此, 要求系统必须具有更高的抗干扰能力。通过长期的分析发现, 煤矿电气自动化控制系统动作响应失灵的主要原因是系统芯片受到电磁脉冲的干扰。
干扰主要为场和路的干扰, 包括:通过电路, P L C系统会受到干扰的影响, 干扰路径主要包括A/D、D/A转换器和输入输出装置, 以及P L C系统过程通道、电源系统和接地系统;电磁场也会对P L C系统造成干扰, 导体受到电磁场的影响会产生电磁感应, 从而导致电势的产生, 引起电荷移动, 造成干扰[3]。
增强系统芯片的防干扰能力是系统抗干扰设计的重点, 主要可从以下3方面来进行:
(1) 借助金属外壳来屏蔽电磁, 将P L C控制系统安放于金属质地的工作柜之中, 金属外壳必须坚固, 且必须与地面相连, 降低电子脉冲和静电对煤矿自动化控制系统的影响, 保障系统的正常运转。
(2) 使用隔离变压器装置, 即把中性点通过电容与地面连接, 并选用1∶1隔离变压器。
(3) 对布线方案加以合理的优化改进, 使之满足煤矿电气自动化控制系统的要求。为了屏蔽电缆, 可选用双绞线作为模拟信号传输线, 并把弱电信号线与强电动力线路分开走线, 保证两者之间有一定的间距。
3 软件模块的优化
3.1 程序结构
煤矿电气自动化控制系统的软件模块设计的结构形式主要包括模块化设计与基本程序设计[4]。应以煤矿企业的实际生产特征为依据对其进行优化设计, 在设计电气自动化控制系统的软件程序的过程中, 除了必须根据具体情况来调整并拓展软件设计程序的功能之外, 还必须结合煤矿开采过程汇总技术水平的发展以及煤矿企业自身经营管理规模的发展对软件设计程序的功能进行优化设计。为了方便优化设计及更新软件, 拓展煤矿电气自动化控制系统的功能, 应选用模块化的结构设计预案。在优化设计模块化软件的过程中, 应对煤矿企业生产现场的实际情况和具体需要予以充分的考虑, 将和电气化控制系统对应的控制目标进行拆分, 使之成为多个小模块, 并为各个模块匹配相对应的子任务内容。还应对所有子模块的任务实施编写调试, 在子模块的编写调试工作完成之后, 要通过模块化的拼装, 将完整的软件程序制定出来。在考虑煤矿的实际生产情况的基础上, 优化设计煤矿电气自动化控制系统的软件模块化结构, 有利于调整电气自动化控制系统, 并提升实际生产情况之间的配合度。
3.2 程序过程
在对电气自动化控制系统的程序进行优化设计时, 重点是优化和分配I/O接口。尽量将煤矿电气自动化控制系统相对应的I/O信号集中编写出来, 并确保根据需要来进行分配, 通过优化和改进来使电气自动化控制系统的编修工作效率得到有效的提升。此外电气自动化控制系统内部相对应的定时器与计数器也属于集中编号的范畴[5]。
在完成地址的分配之后, 应详细地列举出内部继电器及I/O分配表所对应的分配状况。为了使煤矿电气化制动系统的工作, 运行效率得到有效的保障, 应重视对P L C控制程序的优化。主要优化思路为:尽量简化P L C控制程序相对应的逻辑设计结构, 以降低内存占用量, 并对扫描时间加以合理的把控;P L C芯片相对应的各种触电可以多次循环使用。
4 结语
对煤矿自动化控制系统进行优化设计不仅可以提高整个系统的工作效率, 还可以有效降低成本。煤矿电气自动化控制系统只有加快自身的发展, 对系统工作效率进行不断的发展和创新, 找出不足, 克服缺陷, 提高电气控制系统的工作效率, 才能保证对电气自动化的监控力度。
参考文献
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煤矿自动化系统 篇10
计算机技术与自动化技术的发展, 使得煤矿企业的自动化生产和管理成为了可能。但是现在煤矿企业的综合自动化系统并没有得到及时的更新与改进, 更重要的是, 系统单独存在, 例如:排水自动化系统、供电自动化系统等。系统没有进行统一的管理, 所以现有的系统多数存在着以下的问题:
1.1 经济资源浪费。
经济资源的浪费主要体现在经济投资的浪费和人力资源的浪费。一方面系统单独建设自然会带来通讯线路、机房, 控制系统的单独建设, 造成了重复投资和资源浪费。另一方面, 系统的独立需要专门的人进行管理和维护, 白白浪费了人力、物力和财力。
1.2 稳定性与安全性较差。
煤矿自动化平台相互独立, 各系统之间的信息不能得到有效的整合, 造成系统整体的稳定性减低, 可靠性和安全性更不能保障。更严重的是, 煤矿设备故障并不是由单一系统引起, 可能是多个因素共同作用的结果, 系统独立不能对故障和隐患做出很好的监测和预报, 企业的安全生产也没办法保证。
1.3 信息不能共享。
各系统单独存在, 各成一体, 不能做到良好的信息交流, 系统的整体效益自然不能保障。同时, 加大了数据统计与分析的难度, 不能达到整体分析和监测的目的。
2 煤矿综合自动化系统平台要实现的目标
2.1 实现采矿设备远程集中控制, 并对其运行参数进行监控。将设备和生产的运行情况用动画模拟出来显示在人机交互界面上, 并能实现故障报警功能。
2.2 将各个子系统整合起来, 统一界面进行管理, 并能实现对讲通讯、关键部位的实时监控、故障急停等功能。
2.3 建设一个调控与监测中心, 能够对子系统及相应的设备进行在线监控, 故障报警, 并能提供远程协助诊断和维护。
2.4 将在线监测得到的运行数据、工况数据、故障信息上传至地面计算机, 计算机建立统一的数据库进行分析。
2.5 实现有害气体和地质变化等隐患条件的监控, 并作出准确的预警。
3 煤矿综合自动化系统平台的结构
煤矿综合自动化系统平台由信息传输部分、数据采集部分、集中控制操作部分、语音图像监测显示部分、现场传感器部分、地面中心服务站六部分组成。
3.1 传输部分:
煤矿自动化系统平台的信息传输部分主要是用于各个子系统, 设备与控制终端, 传感器和接受处理部分。各控制中心的计算机之间进行数据信息的传输, 一般由隔爆千兆环网交换机和矿用光缆组成。
3.2 数据采集部分:
数据采集部分主要是用于对现场工况设备运行情况、生产的工作环境进行采集。数据主要是由相应的传感器进行采集, 数据采集进行汇总和整理。数据采集部分主要由矿用显示控制箱和通讯协议转换器完成。
3.3 集中控制操作部分:
煤矿自动化系统平台的集中控制操作部主要分为矿上和矿下两部分。包括:采矿设备的集中控制、电力系统的集中控制, 给排水的集中控制等等, 主要由矿用显示控制箱、矿用显示器、操作键盘, 接线箱等设备组成。
3.4 语音图像显示部分:
煤矿综合自动化系统的的语音图像显示设备主要用于设备工况的显示, 各级系统的运行情况的显示, 报警的声音提示, 故障的语音帮助等等。主要由隔爆光纤摄像仪、本安扩音装置、急停开关组成。
3.5 现场传感器部分:
煤矿综合自动化系统的现场传感器部分主要负责工作现场信息的收集。现场的主要信息包括温度、压力、液位、流量、旋编、倾角、位移等等, 根据不同的信息需求布置不同的传感器。
3.6 地面中心服务站:
地面中心服务站是煤矿综合自动化系统平台的大脑中枢, 负责煤矿企业整体的运作和故障的监测和维护。地面中心服务站主要由工业计算机、相应的集控软件和网络组成。
4 煤矿综合自动化系统平台的设计实现
4.1 子系统的接入
煤矿企业现有的子系统为:智能电气自动化系统、主副井提升自动化系统、排水自动化系统、通风自动化系统、选煤运煤自动化系统、工业电视系统和安全监测系统、井下水泵集控系统等。
由于煤矿企业之前存在单独的自动化系统, 为了充分利用现有资源进行子系统的接入, 子系统一般可选择PLC接入、上位机或者网络接入的形式。子系统接入后建立网络连接, 可以通过OPC通讯或驱动通讯的形式进行接入。
4.2 建设集成监控系统
采用与煤矿生产相适应的系统软件进行建设, 要求部分建设和整体建设。部分建设包括每个子系统的建设, 在每个子系统上都安装自动化监控系统。整体建设要求数据汇聚整理, 最终实现实时监控, 动态报表生成, 生成趋势分析、图表分析, 故障检测与报警等功能。
4.3 建设调度管理系统
调度管理系统包括为管理人员提供相适应的生产调度办公软件。包括调度日志、换岗日志、会议记录等。同时调度管理系统还包括应急指挥系统。应急指挥系统要求明确煤矿管理的各种安全制度, 制作维护安全预案, 并且能模拟事故发生影响范围, 提供逃跑路线等为应急指挥提供有利支持。最后调度管理系统还包括能够进行调度资料的管理, 能够进行煤矿安全规程、员工信息、事故信息等的管理, 为生产提供全面的信息支持。
5 煤矿综合自动化系统平台的软件结构
煤矿综合自动化系统平台的软件采用i FIX4.0。该软件能够将矿井的系统, 生产的控制系统, 安全监控系统与自身系统结合起来。系统软件通过I/O驱动, 一方面可以通过人机交互将所需要的信息反映到计算机显示器上, 另一方面又可以将控制策略和参数下传至机器设备上。
煤矿综合系统平台的软件结构包括数据库、I/O驱动和HMI的设计三部分。
5.1 数据库
数据库是煤矿综合自动化平台的核心部分, 其中数据库主要完成历史数据的检索和储存、事故数据的处理和存储、综合数据的运算与处理等任务。各数据库通过内部协议共享数据。
5.2 I/O驱动
煤矿综合自动化系统的软件系统与各设备, 各子系统的连接靠的是I/O驱动, 是系统交互的桥梁和纽带。
5.3 HMI设计
煤矿综合自动化系统的控制操作窗口即HMI。在进行HMI设计时, 画面的层次和布局是需要注意的因素。通过对HMI进行设计, 要求软件系统具备以下功能: (1) 机器设备的集中控制和仓位控制。 (2) 实现设备运行参数检测和运行工况模拟显示。 (3) 显示及报警:控制箱对采集到的信号量进行实时显示。 (4) 实现采煤机和负荷中心远程诊断和维护。 (5) 实时在线监测工作面设备部分工况及故障并传输到顺槽计算机和地面计算机。 (6) 监控有害气体 (包括甲烷和一氧化碳) 及氧气。 (7) 操作和故障事件记录到数据库。
6 结语
煤矿自动化子系统的独立存在, 严重制约着煤矿企业的发展与进步。煤矿综合自动化系统平台的实现为煤矿企业经济效益的提高、安全生产的实现提供了保障。煤矿自动化系统的设计与实现是主要包括子系统的接入等其他相关系统的建立。煤矿综合自动化系统的建立是复杂的工作也是有意义的工作。本文的介绍希望能给从事相关工作的人员以参考, 为我国的煤矿综合自动化技术的研究贡献微薄之力。
摘要：计算机技术的发展使各行业的自动化水平显著提高。为了提高煤矿企业的采煤效率, 保证煤矿的安全生产, 煤矿综合自动化系统平台的建设对煤矿企业显得格外重要。本文从当今煤矿自动化系统存在的诸多问题出发, 引出建设煤矿综合自动化系统的必要性。进一步介绍了建立煤矿综合自动化系统的目标、系统的结构、系统的设计实现以及所选择的软件结构, 从而整体介绍了煤矿自动化系统平台的设计和实现。
关键词：煤矿,自动化系统平台,设计
参考文献
[1]马月川, 郑晟.煤矿综合自动化平台的设计与实现[J].机械工程自动化, 2010 (5) :130-132
[2]谢涛, 朱俊平.基于工业以太网的煤矿综合自动化平台[J].煤炭科技, 2012 (1) :73-75
[3]吴丽珍, 郝晓弘.基于Ethemet的控制网络系统集成研究与设计[J].计算机应用研究, 2006 (9) :85-87.
煤矿自动化系统 篇11
【关键词】煤矿；矿山；自动化调度；信息系统；设计；实现
【中图分类号】C931.6【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）02-0134-02
我国的煤矿是我国的国民经济的一个重要的支点，只要煤矿企业集体停止生产，我国的百分之八十的城市就将陷入黑暗之中，煤矿的生产不仅与我们的生活息息相关，而且煤矿也是保证我国工业能源的与工业发展的产业。因此，提高煤矿企业的生产效率对于国民经济有着十分重要的意义。煤矿自动化调信息系统是一种综合的集监视、控制、管理、指挥、协调于一体的信息化系统。在信息技术、电子技术、数据库技术等的支撑之下，煤矿的自动化调度信息系统通常囊括了语音通信系统、视频通信系统、煤矿的信息系统等。我国较为先进的煤矿目前已经整体实现了数字矿山的发展战略，这对于煤矿企业而言意义非凡。
1 煤炭工业管理模式及其特点
1.1 煤矿管理模式的特点
我国绝大多数煤矿仍在延续传统的煤矿管理模式与管理架构。我国通常的煤矿管理模式是自顶向下的金字塔式的管理架构，即最上层是矿务局或者是集团总公司。再向下一层就是矿级单位，矿级单位之下还有班组。班组既是是煤矿的最基层的单位，又是煤矿的主要生产者。通常由最上层即局或者总公司对于下属各煤矿的生产过程进行生产任务安排、生产规划指导、生产布局调整等，而由次一级的矿级生产管理部门负责生产过程的执行、生产系统的管理与维护、生产设备的更新与改造。矿级的生产部门也是金字塔式的组织架构，矿级单位的最上层为矿长，矿长的直属单位为各生产职能部门、各科室、各分管矿长。由各分管矿长以及各职能科室管理各班组、各区队、各具体的生产、维修、管理、操作、后勤等部门的运作。我国煤矿系统中的主要职能科室通常包括生产技术科室、生产调度科室、安全监察处、机电科、通风科等科室。职能科室直接与生产班组以及各具体的生产运作过程之间进行组织、指挥、管理、协调、执行等工作。具体的职能部门属于上级部门的指令与计划的落实层，不但要执行各项具体的生产任务还要对生产的过程以及具体的管理实施过程进行详细、完整的记录，记录的形式通常是作业记录、统计台帐等。
1.2 煤炭企业生产过程的特点
煤炭工业在生产经营过程中具有以下一些特点：
（1）我国的煤炭生产工人师傅们通常都会幽默地称自己为“地下工作者”，这种恢谐的说法一方面如实地反映了我国一线煤炭生产工人的生产状况，另一方面也揭示出了我国的煤炭行业的整体生体特点。由于煤炭工业的作业对象通常深埋于地下，而地下的水文地质条件较为复杂，目前的技术尚无法对地下的情况完全清晰地掌握与了解。因此，生产的过程与场所也必须随着地下的情况不断地进行变化与调整。
（2）我国煤炭企业生产的最大的特点就是地下的生产作业情况较为艰苦。水、瓦斯、煤尘、塌方、冒顶等许多不确定性因素随时都可能会出现，生命安全与人身安全随时可能遭受威胁。
（3）煤矿的生产过程涉及采掘、通风，提升运输、排水、机电、调度通信等多种技术，专业面广，需各学科、多工种相互配合 。
根据煤矿生产过程特殊性，安全生产系统应该作为煤矿信息化中一个重要内容，其生产调度及决策难度比其他行业大。因此，煤矿自动化调度信息系统不能套用流程行业或离散制造业的模式，应该研究具有煤矿特色的煤矿智能综合调度系统。
2 煤矿自动化调度信息系统的功能设计
2.1 生产计划管理功能
包括生产接续计划和设备配套计划。实现了接续计划的全过程管理，接续计划与设备配套、大项修、购置计划的联动编制，建立了设备配套知识库，自动生成综、连采设备配套计划。
2.2 调度管理功能
包括计划管理、安全管理、生产管理、隐患排查、应急指挥及预案管理、调度记录、图表台账。
2.3 调度汇报功能
包括班/日汇报、旬，月汇报、专题/季节性汇报、重大事件及突发事件汇报。从3次当班生产及安全情况，到发生伤亡事故或重大非伤亡事故等重大事故等，都要按照汇报程序及时汇报。
2.4 调度指挥功能
包括调度通信系统、可视化调度、调度大屏。调度过程中，可以显示生产过程动态监控各子系统的实时数据和画面、矿井生产数据、井下多路工业电视监控图像，从而协助煤矿安全管理人员实时掌握煤矿安全生产情况，提高调度指挥的效率。
2.5 安全环境监控功能
包括实时安全数据监测、实时井下人员监控、产量远程监控。实现对生产单位井下生产环境、井下人员、产量等数据进行实时监测，直观详尽了解各生产单位当前生产安全状态，针对出现的安全隐患报警提示。
2.6 生产过程监控功能
煤矿生产过程综合自动化是生产过程监控、全矿井生产安全环境监控、生产过程信息综合利用等方面的网络化、自动化和智能化。
2.7 执法管理功能
包括生产单位基本信息管理、远程安全信息实时监控、事故隐患报警、安全调度、执法信息发布、监看详细信息、数据共享。
3 煤矿自动化调度信息系统的实现技术
3.1 煤矿自动化调度一体化网络平台设计
一体化网络平台是一种通用的适应各种通信业务需求，并满足未来发展需要的网络核心设备，是在数宁交换基础上发展起来的。
3.1.1 数据传输与交换一体化
随着计算机控制技术及光纤技术的发展，许多数字程控调度机的主机之间，主控与被控之间都已使用了光纤连接传输数据和信息，特别是虚拟调度机方式的出现，实现了远端调度交换模块功能化，一般都运用光纤与主机相连，交换与传输已无清晰的界线，在应用中可将JSQ-31、-512型调度总机设备中，将NO7信令相关标准作为标准接口，内嵌入调度机中，矿调度在两至三个模块之间采用光纤连接。
3.1.2 光纤光端设备资源的综合利用
在数字视频技术，图像压缩编码、视频数字传输技术发展成熟的今天，图像通信已是综合数字业务网（ISDN）中的一个应用十分广泛的业务，瓦斯监测数据监控信号、工业电视、会议电视、可视电话等都以成熟地在通信网中大量应用。
3.1.3 调度机与行政网的两网合一
调度通信网与行政通信网的分离有着其历史原因，由于技术设备可靠性及功能单一落后的调度机等诸多原因，形成了如今的全国大多数煤矿行业有着行政交换系统和调度系统，形成两套独立运行或环路中继互连的通信网络。
3.2 煤矿自动化调度信息系统的软件实现技术要求
3.2.1 数据接口
系统需要实现与运销、ERP、省局煤炭信息系统等，统一数据源，避免重复录入。
3.2.2 系统非功能需求
（1）精度要求。数据采集率≥90%；动态信息及时率≥90%；静态信息全而率≥90%；信息准确率≥90%。
（2）时间特性：响应时间：局域网≤5秒，城域网≤10秒，广域网≤20秒，实时信息刷新剧期≤60秒。
3.2.3 适应性和灵活性
系统开发环境要求为Web应用模式，服务器端进行配置安装后，对客户端的要求较低，客户端不需要任何安装，通过浏览器即可访问。
4.结语
以响应国家号召，以人为本，以坚持安全生产为前提，保障人身安全为责任，从根本上排除隐患，充分的提高煤矿生产安全性和设备的先进性，同时减少政府的开支和执法部门的工作量，大大提高了监管力度及质量。通过对以上技术的应用将取代人员监视、测量、电话通知的传统方法，实现了智能化，为国家节省了大量的人力、物力和财力，操作上既灵敏方便又安全，为国家在煤矿的安全建设上做出了巨大贡献，并且具有非常深远的社会效益。
参考文献
[1] 吴辉海.液压绞车[J].煤炭科学技术，1983（04）
煤矿自动排水系统控制方案 篇12
当前国内大多矿井的排水系统多采用继电器控制方式, 用员工进行监测 (如人工监测水仓水位、淤泥厚度、管道、阀门及配电设备状况等) , 这种检测的方式效率低, 工人劳动强度增大, 并且由于井下环境恶劣, 故障率较高。所以靠人工检测的方法已不适应煤炭发展的需要, 因此研究自动化排水系统具有重要的实用价值, 实现矿井自动化排水成为现在一个很紧要的课题。自动排水的关键问题在于煤矿中主要做到减少启、停泵的次数、相应延长设备的使用时间、节能降耗、降低吨煤成本、增强产品市场竞争力, 减少操作和维护员工的劳动强度和提高现有控制系统的自动化程度。增强系统的可靠性、安全性确保矿井的安全生产。
二、系统方案的整体要求
对于涌水量大的矿井, 矿用排水泵属要害设备, 为确保排水泵工作可靠、运行安全, 对集中排水的控制要求是:
一是水泵自动控制系统应能自动检测水仓水位能, 能根据水仓中水位的高低, 自动按水仓中不同水位开停水泵。根据水位不断变化, 自动进行管路、母线是否应该起动的逻辑判断, 自动选择起动的水泵, 实现水泵自动起动和停止。
二是为了避免频繁的起停泵, 泵每次的运行时间不能少于20分钟。并且水泵能够保证连续性工作。即当一台水泵发生故障, 相应另一台水泵能迅速启动。如果当水仓中水位运行到警戒水位时, 能及时启动多台泵一起投入工作。
三是水泵的启动方式能实现软起动, 如果多台水泵同时起动时, 能实现延时顺序起动。
四是每台水泵的起动要按照合理的起动程序, 按照起动信号发出 (据水位、限电等信号综合) 选择起动的水泵, 起动射流泵注水, 接收真空表的信号, 电动阀门预打开, 起动水泵 (同时接通时间继电器) , 接收压力表信号 (同时接收电动机电流信号) 电动阀门全打开, 起动结束。时间继电器用于, 起动时间过长, 则视为故障, 进入停泵程序;还用于实现延时顺序起动和每次的运转时间控制。
五是每台水泵的停止也要遵循合理的停止程序, 依据停止信号发出, 起动电动阀门电动机, 开始关闭阀门, 接收允许停止水泵电动机的电流信号, 相应停泵阀门断电, 停泵结束。
六是如果水仓水位正常时, 每台水泵能自动轮换着工作, 用以保证各台水泵都能够得到正常的维修。
七是能实现“躲峰填谷”, 即在每天的8:00～11:00和18:00～23:00停泵, 躲开用电高峰期, 节能降耗。
八是躲峰之后先起动4台水泵, 然后根据水量减少, 逐渐减少运行水泵台数, 到下次躲峰时间到来时, 必须能使水仓水位达到最低 (350 mm) 。
三、排水系统设计思路
(一) 控制元件选择。曾经有人探讨设计过使用继电器——接触器控制系统的设计方案, 但是得到的结论是:在井下泵房中, 若指定2台水泵为工作泵并指定某趟管路为工作管路的情况下, 由控制系统自动完成管路和母线是否允许占用的逻辑判断、完成起停水泵的控制程序, 将需要成百甚至上千个中间继电器和时间继电器。这是一个庞大的控制系统, 耗电量大、设备投资大, 这些继电器所需的空间就需要开拓新的硐室, 将大大提高工程造价和施工工期, 而且这成百上千个中间继电器和时间继电器如果有一个出现故障那将影响到整个系统不能正常运行, 那么这些继电器的维修量和故障检查的难度更是不可想象的, 所以是不能实现的。
在充分掌握以往人工控制方法的基础上进行设计, 决定使用可编程控制器PLC来控制井下自动排水系统, PLC是即计算机技术、自动化控制技术和通信技术的结合, 系统简单, 成本下降, 使用和维修方便, 故障也容易处理, 系统的安全性得到提高, 使系统的反应加快, 减少了损耗。可以为煤矿节能降耗, 提高矿山的安全生产能力。主要功能和特点如下:
(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。
(2) 系统根据水位可自动实现水泵的轮换工作, 延长了水泵的使用寿命。
(3) PLC通过电极式水位检测装置自动检测水位信号, 从而判断矿井的涌水量, 自动投入和退出水泵运行的数量, 合理地调度水泵运行。
(二) 系统设计思路。从系统设计的角度出发, 本系统应具有自动方式和人工方式等两种控制方式。其中自动方式由液位传感器连续检测水仓水位, 根据水仓的水位变化, 自动开、停水泵及其阀门。正常情况下, 按双位逻辑控制和“轮班工作制”各台水泵能自动轮换工作;水位变化过大时, 自动投入相应数量的水泵运行, 此方式下可实现无人值守;人工方式是操作工人根据水仓显示水位, 人工手动开、停水泵和确定开泵台数, 电机及其阀门的开、停由PLC自动执行, 另外在系统检修时, 维修工人可操作任一水泵电机、自动闸阀、电磁阀的开关, 解除相互闭锁关系。
首先启泵程序。首先由PLC对水位监测单元、保护单元、管路逻辑单元和母线逻辑单元发送过来的限电信号、水位信号、管路和母线允许占用信号等进行综合, 如果满足启泵条件, 则起动第一台水泵的射流泵进行抽真空, 真空度达到时可由真空表所带的电触点向PLC发出“真空度达到”的电信号;然后起动该水泵的出水阀门电动机, 进行阀门预打开;当阀门预打开到合适位置时位置传感器发出相应信号起动主电机, 水泵电机起动电流的变化趋势是先有一个较大的冲击电流 (电机转速上升过程) , 然后回落 (电机相当于空载起动) , 再逐渐上升到额定值 (水泵出水口建压过程) , 如图1所示。
当电机电流接近额定电流且水泵出水口的压力达到工作压力信号时 (认为水泵工作正常) 电流检测装置和带电触点的压力表将分别发出信号, 再次起动阀门电机直至阀门全打开, 水泵起动结束。在水泵起动期间, 电流检测装置在冲击电流作用下也将有“电流接近额定值”的信号输出, 为避免提前起动阀门电机, 应在程序中设置适当的延时, 延时时间可在调试中根据水泵的实际起动情况确定。水泵起动失败的判断可用时间原则, 如对抽真空、阀门预打开、电流回落、电流上升、水口的压力和阀门全打开等都可根据实际设置相应的时间, 哪个环节没有在设定时间内完成其动作就说明哪个环节存在问题, 系统还可据此显示故障类型。
其次停泵程序。PLC根据停泵水位信号、限电信号或故障信号要求, 先发出起动水泵出水阀门电机的指令, 实施阀门关闭动作, 当电机电流降到一定数值时电流检测装置发出信号切断主电机电路, 电动机断电自由停车, 当水泵转速为零的使阀门完全关闭, 停泵结束。在这一过程中, 切断主电机所需的电流整定值必须符合现场实际, 整定值偏大时电动机将提前停转, 排水管中的强大水压会对水泵产生反冲击, 整定值偏小时阀门将提前关闭, 造成停泵前出水口压力的突然升高, 对电机产生不应有的伤害。为了实现其工作的要求, 对于设计包括管路逻辑判断、母线允许的逻辑判断、自动起泵、报警电路的程序设计, 以保证其功能完善。
四、总结
本文介绍了当前煤矿排水的状况, 具体的设计要求, 相应的设计思路, 相应的各类信号的接收, 起停泵的顺序。
参考文献
[1]赵世春.如何实现矿井排水系统的节能[J].应用技术, 2006, 7:71～73
[2]周凤鸣.我国煤矿自动化的现状与发展.[D].山东省威海:第六届全国采矿学术会议论文集, 1999:723～725