智慧矿山水泵无人监控系统.docx

水泵无人监控系统
1．设计背景
水泵房承担着矿井的主要排水任务，对煤矿的安全生产起着举足轻重的作用。对泵房各排水泵实行全方位智能自动监控，及时掌握其泵房容水情况，以便及时完成排水任务，并掌握水泵的实时工作状态，记录水泵运行参数，保证水泵工作在完好的状态具有非常的现实实际意义，其工作的可靠性和稳定性也决定了煤矿安全生产的重要因素。
随着矿井近年来现代化管理水平的迅速提高，信息化建设的步伐也在不断加快。同时为保障煤炭的安全生产、提高全矿的生产效益，必须保证排水系统可靠、稳定、合理地运行，及时发现水泵运行系统中存在的隐患；对水泵实行数字化监控，同时实时监控泵房各水仓的水位和出水管道流量，为矿各级领导和职能管理部门及时、准确地掌握水泵实时运行状态，对井下泵房水泵建立一套水泵远程智能监控系统具有十分的必要性和重要性。
根据泵房设备现状
水泵房共有多台主排水泵。现所有水泵都没有实现地面集中自动控制排水。
出水阀门：在用水泵阀门为手动闸阀。
泵抽真空方式：手动控制真空泵。
排水管道：排水管道为两条管道并列运行。
水仓：一般泵房两个水仓，并与吸水井相连。
2．设计目的
通过实施系统自动监控，检测水仓水位和其它参数，控制水泵轮流工作与适时启动备用泵，合理调度多台水泵运行，从而提高水泵的工作效率和安全性。系统通过触摸屏和井上工业控制计算机以图形、图像、数据、文字等方式，直观、形象、实时地反映设备工作状态以及水仓水位、电机温度、轴承温度、出水管道压力、排水管流量等参数，并能够监测记录并保存排水系统的重要参数。
通过通讯设备与地面调度室主机实现数据交换，实现远程智能监控并双机热备，作为矿井综合信息化建设的一部分，通过矿局域网WEB发布，实现网上控制。
3．设计依据和原则
设计方案根据联创公司安全生产泵房自动化监控实际要求而做出。系统设备符合联创公司生产环境条件，符合《煤矿安全规程》相关要求。
对井下泵房各台排水泵、水射流系统、抽真空系统、管道电动阀门和水泵轴震动等装置实施PLC智能自动连锁控制及运行参数自动检测，动态就地显示，并将数据信息传送到地面生产调度中心和生产设备控制中心，进行实时监测监控及报警显示、故障历史查询、模拟量曲线显示和报表打印。系统通过检测水仓水位、电机电流、电机电压、闸阀开启度、流量、真空度等参数，控制水泵轮换工作，合理调度水泵系统运行。系统通过液晶触摸屏以图形、图像、数据、文字等方式，直观、形象、实时地反映系统工作状态以及水仓水位、电机工作电流、电机温度、水泵温度、排水管流量、水泵真空度等参数，并通过通讯接口与地面网关实现数据交换，系统的硬件设计充分考虑到将来扩充的需要，控制器的选用留有足够的裕量，系统的网络接口配置完善，为将来集成或接人矿井信息化系统预留接口。该系统具有运行可靠、操作方便、自动化程度高等特点。
4．系统组成及工作原理
4.1系统组成
本控制系统以PLC作为控制核心，触摸屏和上位机为显示和主要操作设备，通过PLC检测水泵设备和传感器的信号，控制水泵、真空泵等设备和电动阀门、电磁阀等执行器。
控制系统由地面控制台、泵房控制主站和传感器、执行机构等组成，控制器选用西门子S7300系列PLC，实现就地控制、地面远程和检修三种控制模式，远程控制可以分为联锁控制和集中控制等多种控制模式，可以供操作者根据现场实际情况灵活选用，确保在系统正常运行时操作灵活、易于维护，在系统出现故障或通讯中断时本地可以就地控制确保水泵设备的正常运行，不破坏改造前的操作功能，提高系统的稳定性。
泵房控制主站实现对泵房多台水泵的自动控制和实时监测，并将数据通过工业以太网或直连光缆传输至地面控制台。
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图1系统结构图
（1）上位机：采用国际先进的工业级控制计算机，内置高性能组态软件，实现井上对水泵的远控，及相关数据的处理、显示等功能。
（2）PLC控制柜：有矿用一般型柜体和防暴型两种，主要由PLC、触摸屏、中间继电器、断路器、数据光端机、本安电源、线性电源、按钮和指示灯等元器件组成，具备信号采集、变换、处理、输出、显示、保护
故障报警和通讯等多种功能。
（3）传感器：主要包括超声波液位计、超声波流量计、带隔离装置的负压变送器、带隔离装置的压力变送器、电机绕及轴承温度传感器、阀门位置行程开关和过转矩行程开关等。
（4）执行器：是指电动闸阀、电动球阀等设备的执行机构。

图2矿用一般性泵房水泵自动监控系组成图

图3隔爆型泵房水泵自动监控系组成图
5．系统功能
系统可实现以下主要功能：
●动态自动设定真空度，自动实现控制排水泵启停。
●控制个泵轮流工作，使每台磨损程度均等。
●根据水仓水位、供电峰谷段时间划分情况，合理调度水泵运行，以节省运行费用。
●检测水泵及其电机的工作参数。如：水泵流量、出口压力、泵体轴温、电机定子温度及轴温、电机电流和功率