矿井主排水自动控制系统探究及应用

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1、矿井主排水自动控制系统探究及应用摘要：自动化排水集控系统采用高性能西门子S7系列PLC控制器，根据排水控制的要求、水仓水位、供电峰谷区段时间、矿井涌水量和煤矿用电负荷情况，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。关键词：PLC排水系统自动控制1、引百井下排水系统是煤矿生产中四大系统之一，担负着井下积水排除的重要任务。如果不能及时地将这些积水排送到井上，井下的生产就可能受到阻碍，井下的安全就会得不到保障，严重者会造成重大事故。给人民的生命、国家的财产都带来了

2、极大的威胁。因此，井下排水就显得尤为重要。2、矿井排水系统的组成部分井下排水系统一般采用离心式水泵，一些小型煤矿或浅水井临时排水系统也采用潜水泵。离心式水泵排水系统主要由离心式水泵、电动机、起动设备、仪表、管路及管路附件等组成。3、控制系统总体结构系统采用现场层（远程10），控制层（PLC）和管理层（工业计算机）组成的三级控制系统来实现排水系统的自动控制。工业计算机利用友好人机界面实现人机对话和远程监控功能，PLC作为控制器完成逻辑处理和控制任务，远程10实现现场数据的采集和上传。4、基于PLC的矿井主排水控制系统设

3、计系统由PLC（可编程逻辑控制器）、触摸屏、检测部分（模拟量和开关量采集）和执行部分等组成。5、PLC的软件设计西门子的S7-300系列PLC所用的编程语言是西门子开发的STEP7，这是一种可运行于通用微机中，在WINDOWS环境下进行编程的语言。将它通过计算机的串行口和一根PC/MPI转接电缆与PLC的MPI口相连，即可进行相互间的通信。通过STEP7编程软件，不仅可以非常方便地使用梯形和语句表等形式进行离线编程，经过编译后通过转接电缆直接送入PLC的内存中执行，而且在调试运行时，还可以在线监视程序中各个输入输出或

4、状态点的通断状况，甚至可以在线修改程序中变量的值，给调试工作也带来极大的方便。6、控制系统上位机的软件设计对于一个有实际应用价值的PLC控制系统来讲，除了硬件和控制软件之外，还应有便于用户操作的友好的人机界面。人机界面就可以看成是人与硬件（计算机、PLC等）、控制软件的交叉部分，人可以通过人机界面与计算机、PLC进行信息交换，向PLC控制系统输入数据、信息和控制命令，而PLC控制系统又可以通过人机界面，由可编程终端、计算机回送控制系统的数据和有关信息给用户。由此可知人机界面充分地体现了PLC控制系统的输入瀚出功能以及

5、用户对系统工作情况进行操作的控制功能。7、上位机与PLC的通信本系统采用S7-300的经济型串行通信处理器模块CP340。CP340与就地PC之间通过RS-232C(V.24)接口进行数据交换，数据交换根据双方约定的规则即通信协议进行。通信协议的要点包括波特率、字符格式、字符间隔、开始传输的条件以及如何保证传输信息完整等内容。CP340内部固化有ASCII和3964(R)两种标准协议，可以与多种设备进行数据交换。ASCII协议是与外部系统相连接的简单协议，带有文本字符的起停或块检查字符，接口的握手信号由用户程序查询和

6、控制。3964(R)协议用于连接西门子设备及第三设备，是由西门子公司进行标准化的并且对外开放的协议。8、系统的操作方式远程集控具有远程启动、停止、复位和测试功能，并可进行地面远程编程、故障(保护)屏蔽及控制方式转换；具有“地面远控”、“本地自动控制”、“本地手动控制”等工作方式。自动控制须人工参与核准。(1)地面远控：该远控应分“远方自动”和“远方半自动”方式。接受来自地面综合信息自动化系统的启动和停止命令。(1)本地自动控制：由液位传感器连续检测水仓水位，根据水仓水位，自动开停水泵及阀门；在危险水位时，首先投入1台

7、水泵运行，同时声光报警，当超过警戒水位时，可自动投入另一台水栗运行，实现联合运转。(2)本地手动控制：操作人员根据水仓显示水位，通过操作按键对这些设备进行集中控制操作，发出开停水栗命令及确定开泵台数。在水仓水位满足条件的前提下，系统能按避峰填谷的原则进行水泵的启停控制方式，手动控制具有优先控制权，当自动控制柜与远端监控平台通讯中断时，自动转入井下集中控制方式。(3)检修：维修人员可操作任一水泵电机，电动闸阀，电磁阀的开关，解除相互闭锁关系。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

8、安全可靠。系统可随时转换为自动和半自动工作方式运行，以上控制方式都能根据正常启动、停止操作程序进行。(4)峰谷电价时段控制：系统可以根据电网负荷和供电部门所规定的平段、谷段、峰段供电电价时间段，在水位不高的情况下，以“避峰、填谷”的原则确定开、停水泵时间，从而合理地利用电网信息，提高矿井电网的运行质量，能够实现液位控制和峰谷电价时段控制的综合控