水泵房监控系统

1、水泵房监控系统井下排水状况 在煤矿矿井建设和生产过程中，随时都有各种来源的水涌入矿井。矿井排水设备不仅要排除各时期涌入矿井的水，而且在遭到突然涌水的袭击有可能淹没矿井的情况下，还要抢险排水。因此，排水设备是煤矿建设和生产中不可缺少的，排水泵的安全可靠运行对保证矿井安全生产起着非常重要的作用。 目前，许多矿井下主排水系统还采用人工控制，水泵的开停及选择切换均人工完成，完全依赖于工人的责任心，也预测不了水位的增长速度，做不到根据水位和其他参数在用电的峰谷期自动开停水泵，这将严重影响煤矿自动化管理水平和经济效益，同时也容易由于人为因素造成安全隐患。煤矿水泵房监控系统概述煤矿井下水泵是煤矿生产的主要设

2、备之一，实现井下泵房的远程控制与监测，是综合自动化建设的重要组成部分。自动排水系统可以由计算机自动检测水仓水位并自动控制某一水泵的开停，检测运行参数、分析差数进行对设备的保护。目前,在矿井泵房的排水系统设计中,一般设置多台多级离心水泵,一组工作、一组备用,并设置了用于轮换检修的水泵。这些水泵电压高、功率大、运行工况复杂，人工很难做到实时监控。另外，对于水泵启动前吸水管路的充水（抽真空）、水仓水位监测、泵房内设备的运行与管理等工作,普遍采用人工操作方式，而自动化控制能改变传统模式操作过程繁琐、劳动强度大、人为因素多、启泵时间长、自动化程度低，为提高安全生产奠定了坚实的基础。系统设计以系统安全、可

3、靠、先进为原则，系统实现在安全生产指挥调度中心对井下排水系统泵房的所有设备进行网络监视和控制，做到泵房无人值守、设备安全可靠运行。水泵自动控制系统图控制系统设计 针对当前许多煤矿排水泵控制自动化水平不高、主要以人工控制为主，开发出一套以PLC为核心的井下泵房自动控制系统，主要实现以下功能： （1）控制功能 （2）保护功能 （3）实时显示参数信息 （4）远程通讯及监控功能 （5）合理调度（1）控制功能 系统设有手动、半自动和自动3种控制方式。手动控制方式通过就地控制箱实现，操作方法与原来人工控制流程相同，即：开泵时先注水，泵体灌满水后或用真空泵将泵体抽成一定真空度后，启动电机，然后逐渐打开排水阀

4、门，泵组正常工作排水；停泵时先关排水阀门，再停电机。该方式主要用于初期调试和检修时的就地控制。半自动控制方式主要是由人工选择要开启的泵以及泵的台数，开泵、停泵按PLC设定程序自动完成,主要用于满足矿方特殊控制要求。自动控制方式完全以PLC设定程序自动执行一系列操作，完成排水工作，不需要人为干涉，为正常投入使用后的常用模式。 （2）保护功能 系统具有故障自诊断功能，对供电电压、电机电流、电机轴承温度、电机定子温度、水泵前后轴承温度、进出口压力等各项参数均有监测。当某项参数异常或超出设定值时，PLC判断故障并报警，同时停止故障泵组运行，有效保护电机和水泵，有利于故障的及时排除。（3）实时显示参数信

5、息 采用触摸屏实时显示灌泵时水泵腔体的真空度，正常运行时单台水泵的流量、主排水管总流量、排水管路压力，电机定子及轴承温度、水泵轴承温度、水位，负载电机的低压开关柜的状态等参数。出现故障时还可显示报警信息。（4）远程通讯及监控功能 通过光缆以及相应信号交换设备，将井下PLC与井上工控机相连，采用WINCC自动化监控软件建立综合自动化网络平台，可实现远程自动、半自动控制，实时显示、记录各泵组运行情况和相关参数，支持历史数据查询。井下还可装设防爆型网络摄像机，通过光纤将图像传送到地面系统，地面调度中心通过硬盘录像机将画面发送到地面工业电视上。（5）合理调度 除可根据水位自动启动、停止泵组工作外，还可

6、实现根据水位上涨速度控制泵组开启台数；根据水泵的平均备用时间自动轮换水泵的运行；在满足排水要求保证安全生产的前提下，通过调整开泵时间，避开电力负荷高峰期，有效地削峰填谷，节约电费开支。2控制系统结构层次 为实现设计功能，该自动控制系统主要由以下六部分组成： （1）监控组态软件； （2）数据采集终端及数据处理系统； （3）通讯接口及网络传输； （4）机房设备及电控设备； （5）信号采集装置；整个系统可分为3个层次 地面监控主站层； 以PLC为核心的控制及通讯管理层； 机械设备层。2.1地面监控主站层 主要由工控机、监控组态软件、工业显示监控系统等组成，通过光缆与井下PLC连接。工控机通过组态软件

7、可以实时显示由井下PLC采集并传输的主排水泵的运行参数，并存储相关记录，操作人员也只需在地面生产指挥中心采用鼠标操作，就可以实现对各泵组的控制；工控机可实时显示、记录井下状况。2.2控制及通讯管理层 由PLC和触摸屏组成的数据采集终端及数据处理系统、电控设备、数据交换设备、信号采集装置等组成。PLC负责完成信号处理、逻辑判断、故障诊断和参数记忆等功能。通过数据采集模块采集水位信号决定泵是否开启以及开启台数，然后根据选择的控制方式按流程启动泵组，此时数据采集模块将采集供电电源、电机、水泵的各项参数，如：检测开关的带电状态、电机定子温度、轴承温度、泵出水口压力、主排水管流量、水泵前后轴温度等。各参

8、数将在触摸屏上显示，并且通过数据交换设备传输到地面监控主站。 2.3机械设备层 管道、排水管道、管道阀门等。该自动控制系统是基于原煤矿排水系统的设计，只需在原有排水系统设备的基础上进行部分改动。除在电机、水泵和管道上做部分机械结构的改动以满足传感器的安装需要外，主要是对原有排水阀门、注水阀门更换为电动可控阀门；加装为水泵注水的辅助电动阀门以及安装管件以满足水泵启动的需要。为保证安全性，防止自动控制系统出现故障时不能正常启动泵组排水，不破坏原排水系统结构形式，保留原始人工操作方式。3控制系统程序设计 控制系统程序的设计主要基于控制要求和具 体控制方案的实现。本系统程序设计包括PLC程序设计和组态

9、软件程序设计两大部分。3.1PLC程序设计 即可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。 功能完善，组合灵活，扩展方便，实用性强。主要品牌三菱PLC、施耐德PLC、犹尼康Unitronics（以色列）1台达PLC、松下PLC、欧姆龙PLC、富士PLC、西门子PLC、GE PLC、光洋PLC、永宏PLC、LG PLC、顾美PLC 、日立PLC、罗克韦尔PLC、德维森PLC、ABB-PLC、A-B PLC、科威PLC、嘉华PLC、信捷PLC、研华PLC、和利时PLC 3.2组态软件程序设计 组态软件编程主要用于生成人机交互界面，以便进行实时监控。具有动态性能的属性，可进行便捷的过程可视化,并提供集成的消息