專利名稱：基于plc的礦井排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于PLC的礦井排水自動(dòng)控制系統(tǒng)，用于礦井泵房排水自動(dòng)控制和地面遠(yuǎn)程監(jiān)控。
背景技術(shù)：
目前，礦山井下主排水系統(tǒng)多采用繼電器控制，系統(tǒng)電氣接點(diǎn)、電氣聯(lián)線多，水泵的開停及選擇切換等均由人工完成，存在著運(yùn)行可靠性差、工作效率低等問題；同時(shí)，操作人員需要24小時(shí)值班操作，在遇到井下透水或者突發(fā)事故時(shí)，操作人員可能無法及時(shí)撤離，存在安全隱患。因此，必須設(shè)計(jì)一種礦井泵房自動(dòng)排水系統(tǒng)來解決此問題。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，采用PLC技術(shù)的控制系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成熟，在鋼鐵冶煉、機(jī)械制造等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，礦山企業(yè)也不例外。

實(shí)用新型內(nèi)容根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型要解決的問題是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)礦井排水自動(dòng)控制和地面遠(yuǎn)程監(jiān)控的基于PLC的礦井排水自動(dòng)控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是基于PLC的礦井排水自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括礦山井下泵房排水設(shè)備，其特征在于在地表設(shè)置上位機(jī)，在泵房設(shè)置PLC可編程控制器，PLC可編程控制器的通訊端連接上位機(jī)，PLC可編程控制器的輸出端連接執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)置連接排水設(shè)備，PLC可編程控制器的輸入端設(shè)置連接排水泵、電動(dòng)閘閥、弓丨水箱電磁閥、電流變送器、電接點(diǎn)壓力表和水位傳感器。泵房?jī)?nèi)安裝一套PLC控制器，采集泵房各類設(shè)備信號(hào)，由PLC邏輯判斷后執(zhí)行程序,并將采集數(shù)據(jù)上傳至地面上位機(jī)監(jiān)控,地面上位機(jī)也可以將數(shù)據(jù)下放,實(shí)現(xiàn)PLC與上位機(jī)的通訊聯(lián)系。其中優(yōu)選方案是所述的PLC可編程控制器的輸入端設(shè)置連接微電腦定時(shí)器。所述的PLC可編程控制器的通訊端設(shè)置光纖收發(fā)器，通過光纜連接上位機(jī)。本實(shí)用新型的基于PLC的礦井排水自動(dòng)控制系統(tǒng)所具有的有益效果是通過上位機(jī)和PLC可編程控制器的設(shè)置和使用，系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)/遠(yuǎn)程手動(dòng)/就地3種工作方式，具有一下功能和優(yōu)點(diǎn)1.每套泵組現(xiàn)場(chǎng)控制箱具備“就地/遠(yuǎn)控”轉(zhuǎn)換功能，采用“就地優(yōu)先”控制策略，實(shí)現(xiàn)兩套系統(tǒng)獨(dú)立工作；就地時(shí)主要作為故障檢修和手動(dòng)試車時(shí)使用；2.自動(dòng)由PLC檢測(cè)水位、微電腦定時(shí)器時(shí)間段及泵組輪換順序，自動(dòng)完成各泵組運(yùn)行，不需人工參與；3.遠(yuǎn)程手動(dòng)由地面操作人員在上位機(jī)監(jiān)控選擇某臺(tái)或幾臺(tái)泵組，由PLC自動(dòng)完成已選泵組的啟停和監(jiān)控工作；也可以上位機(jī)監(jiān)控畫面手動(dòng)啟停泵組；4.自動(dòng)/遠(yuǎn)程手動(dòng)時(shí)，當(dāng)某臺(tái)水泵泵組發(fā)生故障時(shí)，該泵組將自動(dòng)退出運(yùn)行，不影響其它泵組正常運(yùn)行；5.系統(tǒng)提供水泵不上水、電流過大、泵閥聯(lián)鎖等保護(hù)，特殊情況下可通過就地柜或者上位機(jī)監(jiān)控緊急停泵；6.上位機(jī)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)礦井泵房模擬監(jiān)控、實(shí)時(shí)事件、報(bào)警、趨勢(shì)記錄查詢功能，并可以提供各類設(shè)備運(yùn)行參數(shù)及數(shù)據(jù)報(bào)表。本實(shí)用新型運(yùn)行可靠、操作簡(jiǎn)便、控制精確，可進(jìn)一步提高泵房排水效率，促進(jìn)礦山企業(yè)安全生產(chǎn)。

圖I為本實(shí)用新型的電氣原理方框具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例做進(jìn)一步描述如圖I所示，在地表設(shè)置上位機(jī)，在泵房設(shè)置PLC可編程控制器，PLC可編程控制器的通訊端連接上位機(jī)，PLC可編程控制器的輸出端連接執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)置連接排水設(shè)備，PLC可編程控制器的輸入端設(shè)置連接排水泵、電動(dòng)閘閥、引水箱電磁閥、電流變送器、電接點(diǎn)壓力表和水位傳感器。排水泵、電動(dòng)閘閥、引水箱電磁閥、電流變送器、電接點(diǎn)壓力表和水位傳感器可以根據(jù)需要設(shè)置多臺(tái)。PLC可編程控制器的輸入端設(shè)置連接微電腦定時(shí)器。PLC可編程控制器的通訊端設(shè)置光纖收發(fā)器，通過光纜連接上位機(jī)。本實(shí)用新型中提及的上位機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)置連接排水設(shè)備為普通現(xiàn)有技術(shù)，其實(shí)設(shè)置和使用為本行業(yè)技術(shù)人員所掌握。工作原理和使用過程泵房?jī)?nèi)安裝一套PLC控制器，采集泵房各類設(shè)備信號(hào)，由PLC邏輯判斷后執(zhí)行程序,并將采集數(shù)據(jù)上傳至地面上位機(jī)監(jiān)控,地面上位機(jī)也可以將數(shù)據(jù)下放,實(shí)現(xiàn)PLC與上位機(jī)的通訊聯(lián)系。具體PLC可編程控制器采用西門子S7-226CN PLC，擴(kuò)展開關(guān)量及模擬量模塊，根據(jù)實(shí)現(xiàn)功能闡述具體實(shí)施情況。I.水位上上限當(dāng)1#水倉(cāng)水位達(dá)到上上限時(shí)，1#水倉(cāng)水位儀表的常開接點(diǎn)閉合；1#水倉(cāng)水位繼電器得電，常開點(diǎn)閉合，PLC根據(jù)得到信號(hào)執(zhí)行水位上上限程序，在該信號(hào)狀態(tài)下，泵房?jī)?nèi)所有泵組將根據(jù)設(shè)定的時(shí)間順序依次啟動(dòng)排水；啟動(dòng)1#泵組，啟動(dòng)泵組后，對(duì)應(yīng)的電動(dòng)閘閥動(dòng)作，閘閥開到位后自動(dòng)停止。2.水位上限當(dāng)1#水倉(cāng)水位達(dá)到上限時(shí)，水倉(cāng)水位儀表的常開接點(diǎn)閉合，繼電器得電，常開點(diǎn)閉合，PLC根據(jù)得到信號(hào)執(zhí)行水位上限程序。該過程與水位上上限相比，沒有順序啟泵這一環(huán)節(jié)。3.引水箱水位啟動(dòng)泵組的前提是先檢測(cè)泵組引水箱水位，如果達(dá)不到啟動(dòng)條件，則水箱水位儀表中接點(diǎn)閉合，1#引水箱水位繼電器閉合，PLC根據(jù)得到信號(hào)執(zhí)行引水箱補(bǔ)水程序，輸出。4.泵組運(yùn)行保護(hù)泵組啟動(dòng)后，檢測(cè)泵組出口壓力和電動(dòng)門開關(guān)情況。如果出口壓力低于設(shè)定值，電接點(diǎn)壓力表的1#PCY接點(diǎn)接通，1#電接點(diǎn)壓力表常開點(diǎn)閉合，PLC判定水泵不上水自動(dòng)執(zhí)行停止泵組程序。如果電動(dòng)門開不到位或者不動(dòng)作則1#MKDW接點(diǎn)不接通，繼電器不得電，1#電動(dòng)閘閥常開點(diǎn)不閉合，PLC判定電動(dòng)閘閥開不到位或者不動(dòng)作執(zhí)行自動(dòng)停止泵組程序。[0027]鐘控輸入為一個(gè)微電腦定時(shí)器，為現(xiàn)場(chǎng)人員方便輸入設(shè)定的峰平谷時(shí)間段。5.水位下限當(dāng)水位達(dá)到下限時(shí)，水倉(cāng)水位儀表的接點(diǎn)1#SWX接點(diǎn)閉合，1#水倉(cāng)水位下限繼電器得電，常開點(diǎn)閉合，PLC判定水位到下限自動(dòng)執(zhí)行停止泵組程序。6.泵組停止泵組停止按照先關(guān)電動(dòng)閘閥再停止排水泵的順序。電動(dòng)閘閥關(guān)到位后，PLC根據(jù)電動(dòng)閘閥關(guān)閉閥門信號(hào)執(zhí)行停止排水泵程序；泵組停止后，PLC輸出，引水箱水位繼電器得電，PLC執(zhí)行引水箱補(bǔ)水程序。7.緊急情況緊急情況下，不管系統(tǒng)運(yùn)行在就地還是自動(dòng)，通過就地操作箱“緊急停泵”按鈕可令運(yùn)行中的排水泵強(qiáng)制停止，并自動(dòng)關(guān)閉電動(dòng)閘閥。8.模擬量信號(hào)PLC 模擬量模塊 EM231 輸入端子 RA、A+、A-(RB、B+、B-, RC、C+、C-, RD、D+、D-)分
別接電流變送器和水位變送器的4 20MA信號(hào)接線端子。9.就地/自動(dòng)切換改造改造工作為增加一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)CK即可，保留原有控制系統(tǒng)。10.通訊PLC與地面上位機(jī)通訊采用光纜，利用PLC典型的PC-PPI通訊方式，采用光纖收發(fā)器設(shè)備實(shí)現(xiàn)PLC與地面上位機(jī)聯(lián)系。
權(quán)利要求1.一種基于PLC的礦井排水自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括礦山井下泵房排水設(shè)備，其特征在于在地表設(shè)置上位機(jī)，在泵房設(shè)置PLC可編程控制器，PLC可編程控制器的通訊端連接上位機(jī)，PLC可編程控制器的輸出端連接執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)置連接排水設(shè)備，PLC可編程控制器的輸入端設(shè)置連接排水泵、電動(dòng)閘閥、引水箱電磁閥、電流變送器、電接點(diǎn)壓力表和水位傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于PLC的礦井排水自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的PLC可編程控制器的輸入端設(shè)置連接微電腦定時(shí)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于PLC的礦井排水自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的PLC可編程控制器的通訊端設(shè)置光纖收發(fā)器，通過光纜連接上位機(jī)。
專利摘要一種基于PLC的礦井排水自動(dòng)控制系統(tǒng)，用于礦井泵房排水自動(dòng)控制和地面遠(yuǎn)程監(jiān)控。包括礦山井下泵房排水設(shè)備，其特征在于在地表設(shè)置上位機(jī)，在泵房設(shè)置PLC可編程控制器，PLC可編程控制器的通訊端連接上位機(jī)，PLC可編程控制器的輸出端連接執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)置連接排水設(shè)備，PLC可編程控制器的輸入端設(shè)置連接排水泵、電動(dòng)閘閥、引水箱電磁閥、電流變送器、電接點(diǎn)壓力表和水位傳感器。采用上位機(jī)+PLC控制結(jié)構(gòu)，泵房PLC與地表上位機(jī)通過通訊光纜等設(shè)備聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)礦井泵房排水的自動(dòng)控制。本實(shí)用新型運(yùn)行可靠、操作簡(jiǎn)便、控制精確，可進(jìn)一步提高泵房排水效率，促進(jìn)礦山企業(yè)安全生產(chǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/05GK202383473SQ201120556808
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者房衛(wèi)東, 王國(guó)明, 王躍, 高永彬, 黃清華 申請(qǐng)人:山東金嶺礦業(yè)股份有限公司