煤礦井下排水自動控制系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、現(xiàn)階段，煤礦安全問題在我國日益顯得突出。煤礦井下排水系統(tǒng)作為煤礦生產(chǎn)中的主要工作系統(tǒng)之一，在煤礦安全問題中占有重要地位。礦井涌水如果不能及時排出，將對煤礦生產(chǎn)和工作人員構(gòu)成巨大威脅。排水系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)的耗電大戶，如果有效地控制排水系統(tǒng)，使其高效低耗、經(jīng)濟可靠地運行，也是降低煤炭生產(chǎn)成本的有效途徑。另外，礦井涌水合理有效的排放，對解決許多煤礦缺水的問題也有重要的意義。 當(dāng)前以微處理器為核心的可編程序控制器(PLC)控制已逐步取代繼

2、電器控制，普遍應(yīng)用于各行各業(yè)的自動化控制領(lǐng)域。但在煤炭行業(yè)，由于井下運行環(huán)境惡劣，應(yīng)用卻較少。目前國內(nèi)煤礦井下排水系統(tǒng)仍多采用繼電器控制，水位的監(jiān)測，水泵的開停及選擇切換均由人工完成。這種系統(tǒng)裝備落后、操作復(fù)雜、運行不可靠、工人勞動強度大，嚴(yán)重影響井下排水系統(tǒng)的管理水平和經(jīng)濟效益的提高。 本篇論文結(jié)合當(dāng)前優(yōu)秀的工業(yè)控制技術(shù)，研究開發(fā)出了適合我國煤礦井下排水的自動控制系統(tǒng)。采用三菱的FX2N系列PLC作為中心控制單元，并擴展了必要

3、的數(shù)字量輸入模塊，模擬量輸入模塊和通信模塊。設(shè)計有自動、半自動、手動三種控制方式，可以自由切換。自動方式下，實時測量水倉水位，根據(jù)水倉水位的變化及變化速度，并充分考慮“避峰就谷"的原則，自動判定啟動水泵的時間和臺數(shù)，在保證安全的基礎(chǔ)上，盡量減少耗電費用，以達到煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟高效。采用均勻磨損的原則和為了防止某臺水泵或管路長期不用導(dǎo)致受潮銹死，設(shè)計有水泵和管路的輪換工作制，使每次啟動時，總是開啟運行時間最少的水泵和管路。系統(tǒng)設(shè)計有豐富的故

4、障監(jiān)測和保護功能。采用性能優(yōu)良的智能電量監(jiān)測模塊YD2010實時監(jiān)測水泵電機的各個電量參數(shù)，該模塊通過MODBUS協(xié)議和PLC擴展的RS-485接口通信。通過編寫模擬MODBUS協(xié)議程序?qū)崿F(xiàn)PLC和五個電量監(jiān)測模塊之間的一對多的電量數(shù)據(jù)采集，并經(jīng)過必要的數(shù)據(jù)換算得到真實的電量值。 PLC通過轉(zhuǎn)換接口FX-232AWC，把它的編程口和上位機連接通信。把系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)實時傳送到上位計算機，并接受上位計算機的控制命令，對系統(tǒng)進行控制。