煤礦井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā).pdf

1、現(xiàn)階段，煤礦安全問(wèn)題在我國(guó)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(wèn)題中占有重要地位。礦井涌水如果不能及時(shí)排出，將對(duì)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(hù)，如果有效地控制排水系統(tǒng)，使其高效低耗、經(jīng)濟(jì)可靠地運(yùn)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(duì)解決許多煤礦缺水的問(wèn)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(dòng)化控制領(lǐng)域。但在煤炭行業(yè)，由于井下運(yùn)行環(huán)境惡劣，應(yīng)用卻較少。目前國(guó)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(cè)，水泵的開(kāi)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(yùn)行不可靠、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，嚴(yán)重影響井下排水系統(tǒng)的管理水平和經(jīng)濟(jì)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(kāi)發(fā)出了適合我國(guó)煤礦井下排水的自動(dòng)控制系統(tǒng)。采用三菱的FX2N系列PLC作為中心控制單元，并擴(kuò)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(jì)有自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)三種控制方式，可以自由切換。自動(dòng)方式下，實(shí)時(shí)測(cè)量水倉(cāng)水位，根據(jù)水倉(cāng)水位的變化及變化速度，并充分考慮“避峰就谷"的原則，自動(dòng)判定啟動(dòng)水泵的時(shí)間和臺(tái)數(shù)，在保證安全的基礎(chǔ)上，盡量減少耗電費(fèi)用，以達(dá)到煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)高效。采用均勻磨損的原則和為了防止某臺(tái)水泵或管路長(zhǎng)期不用導(dǎo)致受潮銹死，設(shè)計(jì)有水泵和管路的輪換工作制，使每次啟動(dòng)時(shí)，總是開(kāi)啟運(yùn)行時(shí)間最少的水泵和管路。系統(tǒng)設(shè)計(jì)有豐富的故

4、障監(jiān)測(cè)和保護(hù)功能。采用性能優(yōu)良的智能電量監(jiān)測(cè)模塊YD2010實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水泵電機(jī)的各個(gè)電量參數(shù)，該模塊通過(guò)MODBUS協(xié)議和PLC擴(kuò)展的RS-485接口通信。通過(guò)編寫(xiě)模擬MODBUS協(xié)議程序?qū)崿F(xiàn)PLC和五個(gè)電量監(jiān)測(cè)模塊之間的一對(duì)多的電量數(shù)據(jù)采集，并經(jīng)過(guò)必要的數(shù)據(jù)換算得到真實(shí)的電量值。 PLC通過(guò)轉(zhuǎn)換接口FX-232AWC，把它的編程口和上位機(jī)連接通信。把系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到上位計(jì)算機(jī)，并接受上位計(jì)算機(jī)的控制命令，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。