矿山水泵自动排水控制系统的设计

矿山水泵自动排水控制系统的设计

宋学文

山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿，山东省烟台市莱州市261441

摘要：井下排水系统是地下矿山生产重要的系统之一，在地下矿山开采过程中做好排水工作十分关键，如果开采过程中水量较大、水压不稳会威胁作业人员安全，影响开采效率，因此需要改善矿山排水系统。利用自动化控制系统可以对排水系统以及泵房、水仓进行监控，实时掌握井下水位等相关数据，可全力保障井下作业安全。而针对于井下临时排水，需要安装井下临时水泵房，排水压力较大，且水泵类型较多，受水泵自身因素的制约，需要专门研究一套水泵控制安全装置。可以将中央水泵房和PLC技术作为核心依据，最终目的是做好矿山水泵自动排水控制工作。在科学合理降低安全事故发生概率同时，不断优化矿山生产结构，最大程度上保障实时监测和报警显示工作有序开展。

关键词：状态控制；PLC；自动排水；水泵控制

引言

水泵自动排水控制系统的运行涉及到很多方面，如工作状态、设备运行、信号传送、工作时间、合适开关等。目前仍有矿山采用手动控制，排水效率较低，存在一定的风险。因此利用中央水泵房及PLC技术，实现矿山水泵自动排水控制，提高水泵效率，减低安全事故的发生率，优化矿山生产。

1可编程序控制器PLC技术

深究研究“PLC”，不难发现主要内容是指可编程逻辑控制器，为了使其充分发挥作用，就要不断强化并利用“事先保存程序自动控制前后顺序”“逻辑计算”、定位等功能，同时还要在数字和模拟输的辅助下，高效落实矿山水泵相关管控工作。PLC设备非常重要，通常由电源、功能模板、输入/出接口、CPU等共同组成。目前PLC被广泛应用，既能更加方便地操作，也能降低编程复杂程度。实际上PLC非常注重人、机器交互功能开发工作，在展现出方便操作、信号强、抗干扰性能力显著等特征之后，充分利用光电保证各个体系不会相互干扰。不仅如此，PLC并不会在环境方面提出过高要求，如即便是非常烦琐的状况，也能处于高效稳定运行的状态，对于后续构建具有较强系统性和有效性的设备运行保障体系具有重要作用。

2水泵控制原理

水泵自动控制系统同时具有人动和机动两种控制体系，具备自动操作、无人值守管理、矿用PLC（可编程逻辑控制器）等特点。其中PLC是重点装备，功能为搜集不同传感设备的模拟信号，涵盖了水位、温度、U（电压）、I（电流）、真空度等，能够判断是否符合自动运行停止标准，并且24小时跟踪监督水泵工作情况。在受到从控制中心开关传来的命令时，可以操纵继电设备的运行和停止，以及对水泵和有关设备加以开启和关闭。信息主要通过以太网进行运送，让地面监控系统设备能够远距离监督、观察与控制矿井机械工作状态。

3构成因素

3.1地面

在对水泵自动化系统的运行状况进行全程监督控制时，监控上位设备发挥重要作用，具体表现为在以太网的辅助下，通过利用PLC控制工具完成信号传播任务。基于此，为了强化适当加强系统与外界的关联性，保证地面监控设备与水泵、光缆等处于有效连接的状态，在正确地连接到中央水泵PLC装置后，第一时间将各类信息数据传送给地面控制站；将光端设备作为辅助性工具，并要选用符合要求的信息形式转换方法，保证最终转化形成的以外网信息具有真实可靠性，后续依据规范流程传送到地面工业网络中。此外，上位设备还能在软件的辅助下，对矿山水泵和相关器械的运行状况进行远距离控制，并且上位设备中还会出现多种类型的参数，具体包括水位、温度、电压等，在严格监督和控制不同设备启停状态同时，做好水泵启止、故障信息等多种监控名工作。在高效落实这些工作的基础上，不仅能够精准体现实际状况和历史警告记录，也能为后续做好观察监控工作提供诸多便利。

3.2井下

自动系统内存在3种水泵（离心式受控型D580-60），功能系数是流量580m3/h，扬程180m。同时还有3台异步电机（YB450M1-4），电压=6000V，电流=51.5A，功率=450000W，转动速度=1481r/min。井下控制主要涵盖PLC箱、传感设备、控制中心、电动闸阀等。PLC箱是整个系统的重中之重，搜集相关器械的工作状况和资讯，利用以太网和上位设备交流通信，并且监督控制不同的机器；集中控制中心主要控制不同水泵的有关设备运行显示；电动闸阀能够将现存的排空闸更换，保证对真空阀的非手动控制；水泵真空检测设备主要负责检查水泵真空程度；传感设备能够检查转轴是否有损耗、转子磨痕、失衡等问题，并且检查轴承自身是否存在安全隐患。

4矿山水泵自动排水系统的运行保障措施

4.1功能实现要点

（1）监控信号。PLC在实际操作期间对不同开关量、模拟消息等内容进行监督和控制，具体包括各种类型水泵设备的运行消息、水泵电机轴承温度方面的信息、电动闸阀启动和停止方面的信息。（2）控制信号。为了保证信息数据输入、模拟量信息收集等工作有序开展，至关重要的一项工作就是将操作开关的实际状况作为依据，后续也要落实对比和研究工作，这是目前达到功能实现目的的重要举措。信号类型较多，应制定具有针对性的信号控制措施，保证水泵电机和电动闸阀启停方面的信号控制工作符合标准要求。（3）控制方法。矿山水泵自动排水控制系统运行期间，为了满足标准化制定控制要求，充分应用可编程控制设备，在细致检查和精准测量矿井水量的基础上，保证最终确定的压力具体数值具有准确性，这样便于水泵协调工作稳步开展。通过高效利用手动控制构成系统，可以在手动方法的辅助下挑选相应数量的水泵，并且在PLC的辅助下打开或是关闭开关，这是现阶段做好全过程监督控制工作的重要举措。在此期间，如果其中一个水泵存在故障或是无法高效运行，泵组就会自动关闭。（4）控制功能。在保障具备较强的控制功能之后进行自动监测，可以利用不同运行状况、供电承载率、工作时长等多种类型的数据完成监测任务，同时还可以控制闸阀启止状态，对于提高全程数据信息监控效果具有重要意义。

4.2方案特点

（1）以PLC控制技术为基础，对排水系统水泵进行自动控制设计，可有远程、就地2种控制方式，有手动、半自动、自动3种控制模式，适应不同场合对排水系统的需求。（2）利用TCP/IP及无线通信技术，将排水系统运行状态、参数信息上传至矿井工业环网，为后续的煤矿井下智能化、少人化提供数据平台。（3）对排水系统硬件结构进行保护设计，减少电气元器件的故障率，提高排水系统运行效率。

4.3可编程序控制器PLC的设计

在实际开展PLC编程软件设计工作时，一定要严格按照标准步骤做好细节处理工作，如有序开展程序创建、程序编写、输入和输出CPU工作，在保证各个环节工作有序开展的基础上合理调试软。在此之后，也要做好单个计算机调试工作，在细致检查和精准判断程序是否存在出错问题、历史记载问题之后，提高排错工作及时性和有效性。不仅如此，也要充分利用监视系统，获取真实有效的各类功能信息。这样即便程序出现问题，也能第一时间正确处理问题。在保证功能块安置工作高效开展之后，将重复应用的顺序控制梯形图块有效地转变为功能块，进而保证程序具有较强的简洁性。

结语

排水系统是保证煤矿井下安全的重要系统之一。研究并实现排水系统的自动化、智能化是发展方向之一。将人工劳动力从繁琐、复杂的工作中解放出来，促进排水系统的少人化、远程集中控制。

参考文献

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[2]张东永.基于PLC技术的矿山排水系统的自动控制[J].矿山机械,2021,49(07):50-55.

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[4]王振华.矿井水泵房PLC自动化排水系统的设计与实践[J].内蒙古煤炭经济,2021(15):135-136.

作者简介：宋学文（1994.10）性别：男，民族 ：汉，籍贯：山东省烟台莱州市，学历：本科，职称：助理工程师，研究方向：矿山设备管理 。