水泵房監(jiān)控系統(tǒng)

1、水泵房監(jiān)控系統(tǒng)井下排水狀況 在煤礦礦井建設(shè)和生產(chǎn)過(guò)程中，隨時(shí)都有各種來(lái)源的水涌入礦井。礦井排水設(shè)備不僅要排除各時(shí)期涌入礦井的水，而且在遭到突然涌水的襲擊有可能淹沒(méi)礦井的情況下，還要搶險(xiǎn)排水。因此，排水設(shè)備是煤礦建設(shè)和生產(chǎn)中不可缺少的，排水泵的安全可靠運(yùn)行對(duì)保證礦井安全生產(chǎn)起著非常重要的作用。 目前，許多礦井下主排水系統(tǒng)還采用人工控制，水泵的開(kāi)停及選擇切換均人工完成，完全依賴于工人的責(zé)任心，也預(yù)測(cè)不了水位的增長(zhǎng)速度，做不到根據(jù)水位和其他參數(shù)在用電的峰谷期自動(dòng)開(kāi)停水泵，這將嚴(yán)重影響煤礦自動(dòng)化管理水平和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也容易由于人為因素造成安全隱患。煤礦水泵房監(jiān)控系統(tǒng)概述煤礦井下水泵是煤礦生產(chǎn)的主要設(shè)

2、備之一，實(shí)現(xiàn)井下泵房的遠(yuǎn)程控制與監(jiān)測(cè)，是綜合自動(dòng)化建設(shè)的重要組成部分。自動(dòng)排水系統(tǒng)可以由計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢測(cè)水倉(cāng)水位并自動(dòng)控制某一水泵的開(kāi)停，檢測(cè)運(yùn)行參數(shù)、分析差數(shù)進(jìn)行對(duì)設(shè)備的保護(hù)。目前,在礦井泵房的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,一般設(shè)置多臺(tái)多級(jí)離心水泵,一組工作、一組備用,并設(shè)置了用于輪換檢修的水泵。這些水泵電壓高、功率大、運(yùn)行工況復(fù)雜，人工很難做到實(shí)時(shí)監(jiān)控。另外，對(duì)于水泵啟動(dòng)前吸水管路的充水（抽真空）、水倉(cāng)水位監(jiān)測(cè)、泵房?jī)?nèi)設(shè)備的運(yùn)行與管理等工作,普遍采用人工操作方式，而自動(dòng)化控制能改變傳統(tǒng)模式操作過(guò)程繁瑣、勞動(dòng)強(qiáng)度大、人為因素多、啟泵時(shí)間長(zhǎng)、自動(dòng)化程度低，為提高安全生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)以系統(tǒng)安全、可

3、靠、先進(jìn)為原則，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在安全生產(chǎn)指揮調(diào)度中心對(duì)井下排水系統(tǒng)泵房的所有設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視和控制，做到泵房無(wú)人值守、設(shè)備安全可靠運(yùn)行。水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)圖控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 針對(duì)當(dāng)前許多煤礦排水泵控制自動(dòng)化水平不高、主要以人工控制為主，開(kāi)發(fā)出一套以PLC為核心的井下泵房自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)以下功能： （1）控制功能 （2）保護(hù)功能 （3）實(shí)時(shí)顯示參數(shù)信息 （4）遠(yuǎn)程通訊及監(jiān)控功能 （5）合理調(diào)度（1）控制功能 系統(tǒng)設(shè)有手動(dòng)、半自動(dòng)和自動(dòng)3種控制方式。手動(dòng)控制方式通過(guò)就地控制箱實(shí)現(xiàn)，操作方法與原來(lái)人工控制流程相同，即：開(kāi)泵時(shí)先注水，泵體灌滿水后或用真空泵將泵體抽成一定真空度后，啟動(dòng)電機(jī)，然后逐漸打開(kāi)排水閥

4、門，泵組正常工作排水；停泵時(shí)先關(guān)排水閥門，再停電機(jī)。該方式主要用于初期調(diào)試和檢修時(shí)的就地控制。半自動(dòng)控制方式主要是由人工選擇要開(kāi)啟的泵以及泵的臺(tái)數(shù)，開(kāi)泵、停泵按PLC設(shè)定程序自動(dòng)完成,主要用于滿足礦方特殊控制要求。自動(dòng)控制方式完全以PLC設(shè)定程序自動(dòng)執(zhí)行一系列操作，完成排水工作，不需要人為干涉，為正常投入使用后的常用模式。 （2）保護(hù)功能 系統(tǒng)具有故障自診斷功能，對(duì)供電電壓、電機(jī)電流、電機(jī)軸承溫度、電機(jī)定子溫度、水泵前后軸承溫度、進(jìn)出口壓力等各項(xiàng)參數(shù)均有監(jiān)測(cè)。當(dāng)某項(xiàng)參數(shù)異?；虺鲈O(shè)定值時(shí)，PLC判斷故障并報(bào)警，同時(shí)停止故障泵組運(yùn)行，有效保護(hù)電機(jī)和水泵，有利于故障的及時(shí)排除。（3）實(shí)時(shí)顯示參數(shù)信

5、息 采用觸摸屏實(shí)時(shí)顯示灌泵時(shí)水泵腔體的真空度，正常運(yùn)行時(shí)單臺(tái)水泵的流量、主排水管總流量、排水管路壓力，電機(jī)定子及軸承溫度、水泵軸承溫度、水位，負(fù)載電機(jī)的低壓開(kāi)關(guān)柜的狀態(tài)等參數(shù)。出現(xiàn)故障時(shí)還可顯示報(bào)警信息。（4）遠(yuǎn)程通訊及監(jiān)控功能 通過(guò)光纜以及相應(yīng)信號(hào)交換設(shè)備，將井下PLC與井上工控機(jī)相連，采用WINCC自動(dòng)化監(jiān)控軟件建立綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)、半自動(dòng)控制，實(shí)時(shí)顯示、記錄各泵組運(yùn)行情況和相關(guān)參數(shù)，支持歷史數(shù)據(jù)查詢。井下還可裝設(shè)防爆型網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，通過(guò)光纖將圖像傳送到地面系統(tǒng)，地面調(diào)度中心通過(guò)硬盤錄像機(jī)將畫面發(fā)送到地面工業(yè)電視上。（5）合理調(diào)度 除可根據(jù)水位自動(dòng)啟動(dòng)、停止泵組工作外，還可

6、實(shí)現(xiàn)根據(jù)水位上漲速度控制泵組開(kāi)啟臺(tái)數(shù)；根據(jù)水泵的平均備用時(shí)間自動(dòng)輪換水泵的運(yùn)行；在滿足排水要求保證安全生產(chǎn)的前提下，通過(guò)調(diào)整開(kāi)泵時(shí)間，避開(kāi)電力負(fù)荷高峰期，有效地削峰填谷，節(jié)約電費(fèi)開(kāi)支。2控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次 為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能，該自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由以下六部分組成： （1）監(jiān)控組態(tài)軟件； （2）數(shù)據(jù)采集終端及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)； （3）通訊接口及網(wǎng)絡(luò)傳輸； （4）機(jī)房設(shè)備及電控設(shè)備； （5）信號(hào)采集裝置；整個(gè)系統(tǒng)可分為3個(gè)層次 地面監(jiān)控主站層； 以PLC為核心的控制及通訊管理層； 機(jī)械設(shè)備層。2.1地面監(jiān)控主站層 主要由工控機(jī)、監(jiān)控組態(tài)軟件、工業(yè)顯示監(jiān)控系統(tǒng)等組成，通過(guò)光纜與井下PLC連接。工控機(jī)通過(guò)組態(tài)軟件

7、可以實(shí)時(shí)顯示由井下PLC采集并傳輸?shù)闹髋潘玫倪\(yùn)行參數(shù)，并存儲(chǔ)相關(guān)記錄，操作人員也只需在地面生產(chǎn)指揮中心采用鼠標(biāo)操作，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各泵組的控制；工控機(jī)可實(shí)時(shí)顯示、記錄井下?tīng)顩r。2.2控制及通訊管理層 由PLC和觸摸屏組成的數(shù)據(jù)采集終端及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、電控設(shè)備、數(shù)據(jù)交換設(shè)備、信號(hào)采集裝置等組成。PLC負(fù)責(zé)完成信號(hào)處理、邏輯判斷、故障診斷和參數(shù)記憶等功能。通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊采集水位信號(hào)決定泵是否開(kāi)啟以及開(kāi)啟臺(tái)數(shù)，然后根據(jù)選擇的控制方式按流程啟動(dòng)泵組，此時(shí)數(shù)據(jù)采集模塊將采集供電電源、電機(jī)、水泵的各項(xiàng)參數(shù)，如：檢測(cè)開(kāi)關(guān)的帶電狀態(tài)、電機(jī)定子溫度、軸承溫度、泵出水口壓力、主排水管流量、水泵前后軸溫度等。各參

8、數(shù)將在觸摸屏上顯示，并且通過(guò)數(shù)據(jù)交換設(shè)備傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控主站。 2.3機(jī)械設(shè)備層 管道、排水管道、管道閥門等。該自動(dòng)控制系統(tǒng)是基于原煤礦排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，只需在原有排水系統(tǒng)設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行部分改動(dòng)。除在電機(jī)、水泵和管道上做部分機(jī)械結(jié)構(gòu)的改動(dòng)以滿足傳感器的安裝需要外，主要是對(duì)原有排水閥門、注水閥門更換為電動(dòng)可控閥門；加裝為水泵注水的輔助電動(dòng)閥門以及安裝管件以滿足水泵啟動(dòng)的需要。為保證安全性，防止自動(dòng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)不能正常啟動(dòng)泵組排水，不破壞原排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，保留原始人工操作方式。3控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)主要基于控制要求和具 體控制方案的實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)包括PLC程序設(shè)計(jì)和組態(tài)

9、軟件程序設(shè)計(jì)兩大部分。3.1PLC程序設(shè)計(jì) 即可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。 功能完善，組合靈活，擴(kuò)展方便，實(shí)用性強(qiáng)。主要品牌三菱PLC、施耐德PLC、猶尼康Unitronics（以色列）1臺(tái)達(dá)PLC、松下PLC、歐姆龍PLC、富士PLC、西門子PLC、GE PLC、光洋PLC、永宏P(guān)LC、LG PLC、顧美PLC 、日立PLC、羅克韋爾PLC、德維森PLC、ABB-PLC、A-B PLC、科威PLC、嘉華PLC、信捷PLC、研華PLC、和利時(shí)PLC 3.2組態(tài)軟件程序設(shè)計(jì) 組態(tài)軟件編程主要用于生成人機(jī)交互界面，以便進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。具有動(dòng)態(tài)性能的屬性，可進(jìn)行便捷的過(guò)程可視化,并提供集成的消息