礦井水倉液位自動(dòng)控制系統(tǒng)

某礦業(yè)有限公司所屬礦井水倉液位自動(dòng)監(jiān)測、反饋、報(bào)警與控制系統(tǒng)

1、概述
某礦業(yè)有限公司所屬礦井共3個(gè)煤礦，每礦井2個(gè)水倉，目前煤礦井下主排水系統(tǒng)仍采用人工控制，水泵的開停及選擇切換均由人工完成，不具備根據(jù)水位或其它參數(shù)自動(dòng)開停水泵，以及遠(yuǎn)程控制開停水泵等功能。嚴(yán)重影響井下主排水泵房的管理水平、經(jīng)濟(jì)效益以及安全生產(chǎn)等綜合生產(chǎn)水平的提高。國家已經(jīng)將安全生產(chǎn)提到了相當(dāng)重要的高度。尤其是煤炭行業(yè)更不例外。根據(jù)該礦業(yè)有限公司所屬礦井現(xiàn)有情況，我公司利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、通訊、自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合，給出如下系統(tǒng)方案，成功實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制與智能管理。

2、系統(tǒng)組成
　　整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)由井上監(jiān)控室與井下控制系統(tǒng)兩大部分組成，其中井上監(jiān)控室包括工控機(jī)、通訊模塊、信息顯示屏、聲光報(bào)警部分以及井上手動(dòng)控制面板組成；井下控制包括井下主控制器、執(zhí)行繼電器組、通訊模塊、井下手動(dòng)控制面板、液面?zhèn)鞲衅鳌⑺玫冉M成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示

井上監(jiān)控室與井下控制系統(tǒng)有兩組通信線相連接。一組是通過光電通訊模塊連接工控機(jī)與井下主控制器的光電信號(hào)線，用于傳遞井下檢測信號(hào)以及井上控制設(shè)置信號(hào)等；另一組是連接井上手動(dòng)控制面板與井下執(zhí)行繼電器組的電纜線，用于傳遞井上手動(dòng)控制面板到達(dá)井下的手動(dòng)控制信號(hào)。整套系統(tǒng)由我公司研發(fā)的礦井排水管理系統(tǒng)統(tǒng)一控制。

2．1工控機(jī)
系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)選用了研祥工控HX2006-A型工控機(jī)為控制主機(jī)，該機(jī)為模塊化結(jié)構(gòu)，由PLC機(jī)架、CPU、數(shù)字量I/O、模擬量輸入、電源、通訊等模塊構(gòu)成。自動(dòng)化控制系統(tǒng)根據(jù)水倉水位的高低等因素，建立數(shù)學(xué)模型，合理調(diào)度水泵，自動(dòng)準(zhǔn)確發(fā)出啟、停水泵的命令，控制水泵運(yùn)行；同時(shí)控制信息顯示大屏實(shí)時(shí)顯示水位信息與水泵工作狀態(tài)，產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)控制聲光報(bào)警面板；用戶還可通過工控機(jī)上系統(tǒng)軟件使用鼠標(biāo)鍵盤直接控制每一臺(tái)水泵的開啟也停止。
水位信號(hào)是水泵自動(dòng)化一個(gè)非常重要的參數(shù)，同時(shí)水位變化速率也是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。系統(tǒng)通過將實(shí)時(shí)水位與時(shí)間比較，判斷礦井的涌水量，當(dāng)涌水量大于某一數(shù)值時(shí)，同時(shí)開啟兩臺(tái)排水泵，迅速排水，確保生產(chǎn)安全。
液位的歷史記錄及水泵的工作記錄可選擇保存，用于系統(tǒng)分析及相關(guān)報(bào)表的生成。

2．2井下主控制器
主控制器由主控制模塊、通訊模塊、控制執(zhí)行模塊、檢測模塊四部分組成主控制模塊 有決策模式與非決策模式兩種工作方式，具體工作模式由上位機(jī)對其進(jìn)行設(shè)置。決策模式需要上位機(jī)預(yù)設(shè)其工作參數(shù)，此時(shí)主控制模塊可獨(dú)立根據(jù)水倉水位的高低等因素，建調(diào)度水泵，自動(dòng)準(zhǔn)確發(fā)出啟、停水泵的命令，控制水泵運(yùn)行；非決策模式時(shí)主控制模塊將采集的參數(shù)傳遞給上位機(jī)，并接受上位機(jī)的指令做出水泵的開啟與停止動(dòng)作通訊模塊 見后面“通訊接口”部分控制執(zhí)行模塊 接受主控制模塊的執(zhí)行信號(hào)，該信號(hào)為TTL邏輯電平，控制執(zhí)行模塊首先將該邏輯電平信號(hào)進(jìn)行光電隔離，轉(zhuǎn)化為動(dòng)力控制電平。控制執(zhí)行模塊主要實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電與若電的分離，杜絕電機(jī)啟動(dòng)對數(shù)字信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的干擾，以提高系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性檢測模塊 完成傳感器信號(hào)放大，A/D轉(zhuǎn)換等，即將檢測到的模擬信號(hào)數(shù)字化，提供給主控制模塊

2．3檢測傳感器
由兩部分組成，超聲波數(shù)字液位傳感器與水泵狀態(tài)傳感器。
液位傳感器 美國Flowline超聲波液位計(jì)，本安防爆型：LU20-5001-IS

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