分布式PLC协同控制的矿山智能排水系统研究.pdf
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1、分布式 协同控制的矿山智能排水系统研究张 星 吴亚军 卢德建基金项目:安徽省高校自然科学基金(编号)淮南师范学院科研项目(编号)和淮南师范学院横向课题(编号)的成果之一收稿日期:第一作者简介:张星()安徽淮南人 实验师 博士 研究方向:软件自动化、数据分析与智能计算:(淮南师范学院机械与电气工程学院 安徽淮南)摘要:针对多台水泵组成的矿山主排水系统传感器参数和输入输出变量较多、控制方式复杂以及接线杂乱等问题 文章设计一种分布式 控制的多传感融合智能排水系统该系统采用多台 对水泵进行就地和远程集中控制 采用压力、温度、液位、流量等监测传感器对排水系统进行融合实时监测 可实现井下就地、井下集控手/
2、自动、地面远程手/自动多种排水控制模式的实时自由切换 并根据水位水量和用电峰谷时间实现排水用电自动削峰填谷 同时具备多种运行参数和保护状态的采集、显示、异常报警及故障诊断功能 可实现排水方式的智能优化和井下水泵房的无人值守 关键词:智能排水 多传感融合 分布式 协同控制 无人值守 中图分类号:文献标识码:文章编号:()():/主排水系统是保障矿山安全开采和有效运行的重要系统之一 其作用是将用于矿井生产的水和大量涌出水通过主排水设备排至地面 确保井下生产人员和设备的安全 编程快捷、稳定可靠的 (可编程控制器)技术广泛应用于矿山主排水系统随着矿山自动化、智能化建设的推进 目前矿山主排水系统基本实现
3、自动远程控制以及少人、无人值守 矿山的开采规模越来越大 井下每天的涌水量不断增加 主排水系统采用的水泵数量也随之增加 为了保证水泵正常运行 每台水泵的监测参数多达十几个 比如:正压、负压、电压、电流、主电机绕组温度、主电机和水泵前后轴温度、位移保护、缺水保护等运行参数 水泵数量越多 监测其运行的传感器数量、接线以及控制方式越复杂 因此 文章提出一种基于分布式 的多传感器融合监测监控的智能排水系统该系统由一个集控站和若干个就地站组成 集控站控制器采用 就地站控制器采用 集控站和就地站通过工业以太网通讯 每个就地站控制 台主排水泵 可实现就地手动、集控手/自动、地面远程手/自动控制的多模式自主切换
4、 分布式 排水系统设计整个排水控制系统由多种传感器、井下就地控制系统、井下集中控制系统、液压闸阀控制系统和地面上位机监控系统组成 井下就地控制系统井下就地控制系统由就地站和多种传感器组成 各种传感器信号线 水泵、真空泵和液压油泵的电机控制线接入就地站 对应的/接线端子 如图 所示 就地站可实现接入水泵的就地单元控制 与其他就地站接入水泵互不影响就地控制是实现井下集中控制和地面远程控制的基础(总第 期)(.)年第 期 九江学院学报(自然科学版)()图 排水系统就地控制框图 井下集中控制系统井下集中控制系统由传感器、集控站、操作台和触摸屏组成 流量、液位和油压传感器信号线、操作台输入输出控制线接入
5、集控站 集控站和就地站内部均配置工业以太网交换机 并通过工业以太网进行通讯 触摸屏采用昆仑通态 组态软件 通过工业以太网与集控站通讯 实时显示整个排水系统所有设备运行参数如图 所示图 集控站组态监控系统 液压闸阀控制系统液压闸阀控制系统由液压站和水泵出口闸阀组成 其功能是开闭闸阀 调节水泵出口压力和管路流量 液压站由油泵电机、换向电磁阀以及高低压电磁阀组成 出口闸阀由闸阀和开关电磁阀组成 闸阀打开时 高压电磁阀、换向电磁阀、闸阀开电磁阀同时动作 闸阀关闭时 高压电磁阀、低压电磁阀、闸阀关电磁阀同时动作 该系统采用程序优化方法 将液压站的两台油泵电机和管路闸阀的开关电磁阀接入就地控制箱 液压站的
6、高、低压电磁阀及换向电磁阀接入集控箱就地箱可以通过就地控制程序直接启动油泵 还可以通过集控程序传值给就地控制程序 从而启动油泵 集控程序传值给就地程序打开闸阀的开关电磁阀 同时就地程序回传值到集控程序打开液压站的高、低压电磁阀或高压及换向电磁阀从而打开管路闸阀 此方法大大简化了系统接线降低了线路造价 地面上位机远程监控地面上位机监控系统由组态软件和工控计算机组成 上位机通过工业以太网与集控站下位机 进行通讯 采用组态软件开发矿井主排水系统现场模拟画面 并进行动画连接现场运行参数变量 从而对现场设备的实时参数和运行状态进行监控 对排水系统进行远程控制 如图 所示图 上位机远程监控系统 传感器选择
7、与布置就地站作为水泵的基础控制单元 监控每台水泵运行状态和实时参数的监测传感器接入就地站 的/端子排 集控站对全部水泵进行集中控制 流量、液位和油压监测传感器接入集控站 各种监测传感器的型号选择如表 所示表 传感器型号选择传感器名称型号输出信号量程数量压力 压力 电流/电压/温度 温度 流量/位移开关量/振动/断水开关量/液位 分布式 通讯方式西门子 是一个基于以太网与 系列的西门子 通讯的开源库 支持包括 系列的、以及 的以太网通信 采用 通讯来实现就地站集控站上位机之间的通讯 步骤如下:打开博途软件 在设备组态的 属性中找到以太网地址设置并添加新子网/第 期 张星 等:分布式 协同控制的矿
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