基于PLC矿井主排水自动控制系统的设计

Ｉ生　甸　化　基于ＰＬＣ矿井主排水自动控制系统的设计　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｍｉ。ｎｅ　ｄｒａｉｎａｇｅ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＰＬＣ　宋阳　ＳＯＮＧ　Ｙａｎａ　（德州职业技术学院电气工程系，德州２５３０３４）　摘要：本文提出了基于ＰＬＣ的矿井主排水自动控制系统的设计。首先对井下自动排水系统进行了总体　设计，然后详细介绍了系统的软件流程，对矿井主排水自动控制系统进行了编程设计。自动控　制系统的应用将使得排水系统可靠性增强，整个工作流程通过软件的编程来实现，程序确定　后，水泵机组将按给定的程序自动启停水泵、开合阀门，极大的减小工人的劳动强度。　关键词：ＰＬＣ；矿井主排水；自动控制；设计　中图分类号：ＴＨ１　３８．９　文献标识码：Ｂ　文章编号：１　００９－０１　３４（２０１　２）０９（上）一０１　２０—０４　Ｏｏｉ：１　０．３９６９／；．ｉｓｓｎ．１　００９－０１　３４，２０１　２．９（ｉ－）．４０　０　引言　在煤矿地下开采的过程中，由于地层中水的　知，系统开始启动后，首先进行与高压开关柜的　通讯，然后进行模拟量以及Ｉ／０处理程序，系统　涌出，地下积水会增多，在煤矿开采过程中会破　坏到地层结构，导致岩层断裂发生突水事故，给　自检与门处理程序。然后判断系统处于自动运行、　手动运行、半自动运行三种运行方式中的哪一　人们的生命、国家的财产带来威胁　。因此，井　下排水尤为重要。井下排水系统是煤矿生产中重　种，然后根据判断得到的结果进行相应的操作。　根据控制板上的旋转开关的位置判断出系统的运　要环节，担负着井下积水排除的重要任务。然而，　传统的排水控制方法，是用人工进行检测（如人工　检测水仓水位、淤泥厚度、管道、闸阀及配电设　备状况等），这种检测控制方法效率低，工人劳动　强度大，且由于井下环境恶劣，故障率较高，所　以靠人工检测的方法已不适应煤炭发展的需要，　取而代之的是自动化排水系统　。　目前，ＰＬＣ在国内外工业控制中已获得广泛　应用　，在矿井排水系统中，采用ＰＬＣ自动监测　排水系统的运行状况，自动进行数据采集、自动　记录、故障报警、事故分析、多台水泵启动的自　——触摸屏　模拟量输出模块一一数字量输出模块　水位传感器　主　＿口　（＝＝　模　块　耐ｌ　．１ｌ　４　高压柜　综保单元　动切换等，所得到的动态资料准确性高，控制的　可靠性高。　１基于ＰＬＣ的井下自动排水系统总　体设计　１．１基于ＰＬＣ的矿井主排水控制系统设计　井主排水控制系统由ＰＬＣ（可编程逻辑控制　器）、触摸屏、检测部分（模拟量和开关量采集）　和执行部分等组成，其硬件结构如图１所示。　１．２软件流程图　图２所示为系统的软件流程图。由流程图可　数字量输出模块Ｉ　｛模拟量输出模块ｌ　ｌ　数字量输出模块　ｌ霎ｌ　ｌ　图１排水控制系统硬件结构图　收稿日期：２０１２－０６－２７　作者简介：宋阳（１９８４一），女，助教，本科，研究方向为电气技术。　［１２０］　第３４卷第９期２０１２—９（上）　图２系统的软件流程图　行方式后，如处于ＰＬＣ自动运行方式，则ＰＬＣ　根据程序流程顺序执行，自动完成水泵的启动，　１．３地址分配　表１模拟量输入地址分配　模拟量输入地址分配（计１０通道）　水仓水位　ＩＷ　３０４　水泵轴承温度　ＩＷ４３８　５６６　６９４　电机电压　ＩＷ４４２　５７０　６９８　电机温度　ｌＷ４４０　５６８　６９６　轮换工作，故障报警，停止。如处于半自动运行　方式下，则由人工选择哪台水泵投入运行，ＰＬＣ　根据水泵的泵号自动完成该台水泵的自动启动，　运行，停止。而手动方式下，ＰＬＣ不参与任何操　作控制，全部由人工通过控制按钮来控制整个系　统的运行。　１－３＃水泵压力　ＩＷ４３２　５６０　６８８　１—３≠｝水泵真空度　ＩＷ４３４　５６２　６９０　ｌ～３　水泵流量　ＩＷ４３６　５６４　６９２　电机电流　ＩＷ４４４　５７２　７００　第３４卷第９期２０１２—９（上）　［１２１】　表２数字量输入地址分配　数字量输入地址分配（计６４点）　１－２＃真空泵状态　Ｉ　３　２～３．３　ｌ＃水泵电动阀开　１－２＃真空阀开／关　Ｉ４．０～４＿３　／关／停／开到位　Ｉ／关到位／开过　　３７．０－３７．６　ｌ～２＃真空阀　开／关到位　Ｉ　４．４～４．７　转矩／关过转矩　故障复位　Ｉ　３．０　２撑水泵电动阀开　急停　Ｉ　３．１　／关／停／开到位　Ｉ／关到位／开过　　６９．０－６９．６　１＃水泵自／半／手　Ｉ方式　　３６．Ｏ～３６　２　转矩／关过转矩　２＃水泵自／半／手　Ｉ方式　　６８．０～６８．２　３　水泵电动阀开　３　水泵自／牛／手　Ｉ　１００Ｏ～ｌＯ０．２　／关／停／开到位　Ｉ　１０１．方式　．／关到位／开过　０～１Ｏ１．６　转矩／关过转矩　１拌水泵合闸／分闸　Ｉ　３６　３～３６．４　２＃水泵合闸／分闸　Ｉ　６８＿３～６８．４　２ｌ＃球阀开／关　到位　Ｉ　７０．０－７０．１　３　水泵合闸／分闸　Ｉ　１０Ｏ　３１Ｏ０．４　２２＃球阀开／关　～到位　Ｉ　７０．２～７Ｏ．３　１　水泵合／分到位　Ｉ　３６．５～３６．６　２３＃球阀开／关　到位　Ｉ　７０．４－７０．５　２拌水泵合／分到位　Ｉ　６８．５～６８．６　３１　球阀开／关　到位　Ｉ　１Ｏ２．０－ｌＯ２．１　３弹水泵合／分到位　Ｉ　１０Ｏ５－ｌ　Ｏ０．６　３２＃球阀开／关　．到位　Ｉ　１０２－２～ｌＯ２－３　１１　球阀开／关到位　Ｉ　３８．Ｏ～３８．１　３３＃球阀开／关　到位　Ｉ　ｌＯ２．４～１０２．５　１２　球阀开／关到位　ｌ　３８２～３８．３　真空泵／射流　．方式　Ｉ　３．４　１３　球阀开／关到位　Ｉ　３８．４～３８．５　表３数字量输出地址分配　数字量输出地址分配（计５６点）　故障报警　Ｏ　８．０　１撑电动阀开／关　／开到位／关到　Ｏ　４０．２—４Ｏ．６　１撑真空泵开关　Ｏ　８．４　８．５　位／过转矩　２≠≠真空泵开关　ｏ　８．６—８．７　２＃电动阀开／关　ｌ＃真空泵球阀　／开到位／关到　ｏ　７２．２～７２．６　开／关　Ｏ　９．０～９．１　位／过转矩　２拌真空泵球阀　Ｏ　９　２～９．３　３≠≠电动阀开／关　开／关　／开到位／关到　Ｏ　１０４＿２～１０４．６　ｌ＃水泵合闸／分闸　Ｏ４０．０～４０．１　位／过转矩　２群水泵合闸／分闸　Ｏ　７２．Ｏ～７２．１　２１＃球阀开／关　Ｏ　７３．０－７３．１　３　水泵合闸／分闸　Ｏｌ０４．０～ｌ０４．１　２２＃球阀开／关　０　７３．２～７３＿３　１１＃球阀开／关　Ｏ４１．０～４１．１　２３＃球阀开／关　Ｏ　７３．４～７３　５　１２＃球阀开／关　Ｏ　４１．２～４ｌ＿３　３１　球阀开／关　０　ｌＯ５．０～１０５．１　１３＃球阀开／关　Ｏ４１．４～４１．５　３２＃球阀开／关　Ｏ　１０５－２～ｌ０５＿３　故障显示灯　Ｏ　８．１～８．３　３３＃球阀开／关　ｏ　１０５．４～１０５．５　［１２２１　第３４卷第９期２０１２—９（上）　表４模拟量的存储地址　水位传感器输入值　ＭＤ　Ｏ　１＃负压传感器输入值　ＭＤ　６０　水位处理值　ＭＤ　４　１＃负压处理值　ＭＤ　６４　１＃流量计中间值　ＭＤ　８　２＃负压传感器输入值　ＭＤ　６８　１　流量计读数值　ＭＤ　ｌ２　２＃负压处理值　ＭＤ　７２　１撑流量计本次值　ＭＤ　１６　３＃传感器输入值　ＭＤ　７６　ｌ舟流量累计值　ＭＤ　２Ｏ　３＃负压处理值　ＭＤ　８Ｏ　２＃流量计中间值　ＭＤ　２４　１＃压力传感器输入值　ＭＤ　９０　２　流量计读数值　ＭＤ　２８　１＃压力处理值　ＭＤ　９４　２拌流量计本次值　ＭＤ　３２　２＃压力传感器输入值　ＭＤ　９８　２≠｝流量累计值　ＭＤ　３６　２＃压力处理值　ＭＤ　ｌＯ２　３＃流量计中间值　ＭＤ　４０　３＃压力传感器输入值　ＭＤ　１０６　３撑流量计读数值　ＭＤ４４　３＃压力处理值　ＭＤ　１１０　３≠｝流量计本次值　ＭＤ　５０　３＃流量累计值　ＭＤ　５４　流量总累计值　ＭＤ　５８　１．４　ＰＬＣ的程序设计　ＰＬＣ的程序设计采用西门子开发西门子的ｓ７—　３００系列的编程语言ＳＴＥＰ７，其设计程序如下：　１）首先介绍模拟量处理程序，这里以水泵流　量为例　Ｌ　ＰＩＷ　４３６　／／１＃流量装入累加器ｌ　ＩＴＤ　／／１６位整数转化成３２位整数　ＤＴＲ　／／３２位整数转化成３２位实数　Ｔ　ＭＤ　８　Ｌ　３．６１６８９８ｅ一００２／／乘于流量值中间变量　Ｌ　ＭＤ８　Ｒ　Ｌ　２．９０００００ｅ．００１／／加上校正系数　＋Ｒ　Ｔ　ＭＤ　１２　／／存入ＭＤ１２中　２）下面给出ｌ＃水泵流量累计计算的程序：　Ａ　Ｉ　３７．０　／／判断ｌ＃水泵电动阀是否开　ＪＣ　ｍｊ１　／／若ＲＬ０＝ｌ时跳转，否则，　顺序执行　ＪＵ　ｌｎｊ２　／／无条件跳转　ｌｌｌｉ１：Ｌ　ＭＤ１２　／／载入流量计读数　Ｌ　１．６６６６６７Ｅ一００２　Ｒ　／／乘以校正系数　Ｔ　ＭＤ　１６　／／放入ＭＤ１６中　Ｌ　ＭＤ　２０　／／调出１＃流量累计值　Ｉ　ＭＤ　１　６　Ｉ　匐　化　？：　／∥调出　＃流量累计值　／　全　皂，…　Ｌ　＋Ｒ　如　∥相加后再放入ＭＤ５一　、　一　４中　．　Ｔ　ＭＤ　５４　Ｌ　ＭＭ　Ｄ　５８０　∥调出系统总流量累计值　ＭＤ　２００∥放　Ｌ　ＭＤ　３６　／／２＃流量累计值装入累加器１…　　２结束语　不高　文　对煤矿井下主排水系统自动化程度　：。　萎　÷　３弄＂ｒｔ　ｌｐｌｊ　，ｂ￣ｌ￣１；９　７１　－　Ｉ＂　Ｉ：：１　／＂ＹＪ　～：一　一～……　…　下主排水系统的自　…”…………　．　　．”～…一～…一～～……羹　篓　…～～………”望　差　　～　应用　化２　统在吊粒烫色技　＿”…～一