机械工程职称论文PLC技术在矿井排水系统全自动控制中的应用

　　矿井下的水主要来自于大气降水、地表水、断层水、老空积水以及涌入矿井的一些废水。矿井排水系统是指在矿井内敷设排水沟或排水管道，通过排水设施把矿井水汇集流入水仓，再通过排水设备将水排到地面或者指定排水地点的作业，良好而又可靠的矿井排水系统是矿井安全生产的重要保障。随着自动化水平的不断提高，基于PLC技术的全自动控制矿井排水系统在提高安全运行的可靠性，提升设备自动化程度方面发挥了巨大作用，研究和应用好该技术对于保障矿井排水系统安全以及煤矿安全生产具有重要意义。

　　1 矿井排水的主要特点

　　矿井下水受其流动性的影响，在流动过程中溶解了许多矿物质、煤屑以及流砂等杂质。因此，矿井含有较多的杂质，特别是悬浮状态的颗粒容易磨损水泵零件。此外，矿井水中还含有游离酸，酸性强度较大，对水泵及管路的腐蚀有一定的影响。矿井排水系统是煤矿安全生产的必备环节之一，除具备正常生产外，还必须满足洪涝灾害的防治和应急功能。矿井排水可以分为常规矿井系统以及抗灾排水系统，其中常规排水是指在矿井排水量规定的范围内能够按照规定时间进行排水的系统，抗灾排水是一种超出预定在紧急时间内完成排水的一种排水系统。针对以上特点，通过科学合理配置减少矿井水对排水设备的腐蚀和危害，通过应急预警系统满足抗灾排水的需求，建立一种全自动化控制系统对于矿井排水十分重要。

　　2 全自动控制矿井排水系统的组成及控制原理

　　2.1 系统组成

　　基于PLC技术的全自动控制矿井排水系统是利用PLC系统内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户指令的可编程逻辑控制器，进而通过数字或模拟式输入/输出控制矿井排水系统的各个设备，从而实现对矿井排水系统的全自动控制。该系统主要由可编程控制器、变频器、传感器、监控主机以及各种声光报警设备、通信电缆、通信及数据处理软件组成。

　　2.2 控制原理

　　由于PLC系统信息采集和可编程控制原理，全自动控制矿井排水系统根据矿井排水设施、通信线路以及传感器将必要的现场工艺数据采集并输入储存到PLC系统当中，然后再根据系统数据所采集的矿井涌水量、供电电源、排水系统参数以及人工设计的编制程序，对矿井排水的排水泵以及其他附属设备开、关以及调速等功能进行控制，并自动调整泵组的运行台数，完成矿井排水的闭环控制。根据矿井涌水量变化实时调整各系统不仅实现安全运行，同时还实现经济运行。

　　3 全自动控制矿井排水系统应用原则

　　3.1 安全可靠性

　　全自动控制矿井排水系统的控制方式有远端控制和就地控制两种，若出现断电以及其他方式使集中控制柜与远端监控平台通信中断时，其自动控制将自动转为就地控制方式，而就地控制方式又有就地集中控制和就地手动控制两种。因此应用该系统首先要考虑控制系统的安全性和可靠性，通过技术手段全方位监控电机、水泵、真空系统等各环节，对系统出现的异常进行提前报警以及连锁设置。通过技术手段加强控制柜电源以及传输线路的稳定性及可靠性，加强对各项控制系统的维护，选择安全可靠的系统产品。

　　3.2 先进性

　　全自动控制矿井排水系统要根据现代科技变化同步应用先进技术，进而提高系统的功能性及高效性。一般现代应用技术可采用光纤环网通信技术取代总线传输技术，采用组态软件制技术取代传统编程技术，先进技术的应用不仅可以使系统数据传输更加快捷可靠，而且使程序更具有通用性，便于系统二次开发更具规范性和可延展性。此外控制系统的应用还必须遵循信息系统标准化、接口规范化，以便数据共享和升级改造。

　　3.3 经济性

　　全自动控制矿井排水系统的投入和应用还必须满足经济性，在实际应用中，可以将电价的“躲峰填谷”原则引入水泵系统启动程序当中，使水泵电机耗能处于经济合理状态。可以将水泵运行累计台时、运行参数等引入水泵启动控制系统当中，以最恰当的方式采用水泵的启动选择，进而实现水泵的均匀磨损，避免疲劳磨损以及水质引起的设备故障。此外还可以通过对水井的警械水位、超限水位、启动水位、停机水位进行设定，以保证水泵合理有效的启停，避免过度作业带来的成本

　　浪费。

　　4 全自动控制矿井排水系统功能应用注意事项

　　4.1 可靠的监测系统

　　可靠的监视系统对于矿井排水系统的安全运行十分重要，在现场就地设备的信息监视上应做好各水泵系统就地控制箱上的显示灯、高压柜合闸、电动阀开、关位、电动阀过转矩以及真空度等信号的数据监视工作。对于PLC柜上的信息监视主要做好对PLC控制系统的各种工作状态和运行数据的可靠性监视，同时也要注意与其配套的传感器的安全可靠性，进而实现操作人员和管理人员不论是在现场还是在室内操作平台都可以准确了解矿井排水系统运行信息，为系统的安全性、可靠性提供技术支持。

　　4.2 可靠的控制系统

　　可靠的控制系统是全自动控制矿井排水系统的核心。该系统必须满足对水泵运行状态进行实时监测和控制，并且安全可靠，PLC控制系统应尽可能在使用现有设备情况下与矿井其他综合自动化系统保持有效和可靠的衔接。通过控制系统可靠地控制排水阀门、配电磁阀、液压站等排水辅助设备，各部位传感器应能向其准确地传送，使控制系统对排水泵进行适时控制和保护。此外，自动控制系统可按照安全经济运行原则，合理调整水泵，准确发出启、停水泵的命令，控制管路上的电动阀门，控制整个排水系统运行。

　　4.3 多重保护手段

　　联锁保护是实现全自动控制矿井排水系统安全运行的主要手段。当水泵在启动或运行中出现电流、压力、温度异常等情况时，可根据故障反馈信号进行联锁保护，停止运行泵，启动备用泵;联锁保护还可以根据警戒水位的到达及时发出报警并自动启动排水泵;联锁保护可利用触摸屏监视水泵电机过电流、漏电、低电压等故障并参与控制;联锁保护还可以利用电动机综保监视电机的过载、短路、漏电、断相等故障，并与水泵联锁控制。

　　5 结语

　　综上所述，基于PLC技术的全自动控制矿井排水系统对煤矿企业或矿井应用企业安全、稳定、经济运行具有十分重要的意义。但该系统受其闭环控制原理的影响，在使用上应从安全可靠性、先进性以及经济性原则考虑，并在实际使用过程中注意对其可靠的监视系统、控制其系统以及多从保护手段等方面的应用及维护，进而实现全自动矿井排水系统在企业中的有效应用。

　　参考文献

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