CN108037728A - 一种矿井自动化排水控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于矿井排水设备领域，具体涉及一种矿井自动化排水控制系统，一种矿井自动化排水控制系统，包括通过工业以太环网通讯连接的地面交换机和井下交换机，地面交换机连接上位机矿井排水监控系统，井下交换机连接PLC控制柜，PLC控制柜连接水泵子系统；所述PLC控制柜用于完成井下信息收集、整理及控制功能，同时实现与地面监控设备通信，将井下数据上传；水泵子系统，用于完成地下水的排水工作。通过对井下水位及其他参数的监测，控制水泵进行工作并合理调度，监测水泵运行情况；通过通信模块与上位机实现数据交换，具有完整的保护及预警措施，可靠性强，可持续长时间运行，节省了人力资源，降低成本，运行费用大大降低，经济效益较好。
Description
技术领域
本发明属于矿井排水设备领域，具体涉及一种矿井自动化排水控制系统。
背景技术
矿井水的形成一般是由于巷道揭露和采空区塌陷波及到水源所致，水源主要是大气降水、地表水、断层水、含水层水、采空区水及开采作业用水。在我国煤炭的原煤开采中，平均每年将有20-40亿立方米的地下水需要由排水设备抽排到地面。如果不能将矿井水及时排出矿井，不仅制约矿井开采，更会造成人员伤亡、设备财产损失、矿井坍塌等灾难性的后果。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供的一种矿井自动化排水控制系统。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种矿井自动化排水控制系统，包括通过工业以太环网通讯连接的地面交换机和井下交换机，地面交换机连接上位机矿井排水监控系统，井下交换机连接PLC控制柜，PLC控制柜连接水泵子系统；
所述PLC控制柜用于完成井下信息收集、整理及控制功能，同时实现与地面监控设备通信，将井下数据上传；
水泵子系统，用于完成地下水的排水工作。
进一步的，所述PLC控制柜采用S7-300系列PLC作为主控制器，通过模拟量输入模块连接多个传感器，包括流量传感器、超声波液位计、电流传感器、电压传感器和温度传感器；通过数字量输出模块连接水泵子系统、报警单元；通过井下交换机与地面交换机进行通讯。
进一步的，所述水泵子系统包括真空泵和抽水泵，主控制器通过接收真空传感器、超声波液位计的信号，对水泵子系统的真空泵、抽水泵进行开闭控制。
进一步的，PLC控制柜通过以下步骤完成排水：
（10）电流传感器、电压传感器信号传递至主控制器，判断是否供电正常，供电正常进入步骤（20），否则主控制器控制报警单元工作；
（20）超声波液位计传递液位信号至主控制器，到达指定液位高度后，启动水泵子系统的真空泵进行抽真空；
（30）真空传感器传递信号至主控制器，达到真空度要求后，启动抽水泵，开始工作；
（40）温度传感器、流量传感器传递信号至主控制器，对水泵子系统的参数进行监测，参数正常继续工作，参数异常则启动报警单元；
（50）超声波液位计传递液位信号至主控制器，液位下降至指定深度，主控制器关闭水泵子系统，停机。
进一步的，主控制器通过RS232接口连接计算机进行编程，其编程包括：主要通讯参数设置、采集参数算法计算处理程序、数据滤波计算处理程序、数据传递子程序。
进一步的，所述上位机矿井排水监控系统提供具有身份验证功能的远程客服访问终端，可设置访问权限保证不同层次的人员访问级别不同。
进一步的，上位机矿井排水监控系统包括打印机，包括定时启动、人工启动和事件驱动3种启动方式；其中定时启动,可以定时打印所需的各种报表,打印周期可自由设定；人工启动由操作人员通过人机界面启动打印；事件驱动,由系统自动根据事件处理结果输出，内容包括：远动状态、设备投退、遥测越限遥控操作记录、遥信变位、事件记录、系统设备故障、交接班记录。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种矿井自动化排水控制系统，通过对井下水位及其他参数的监测，控制水泵进行工作并合理调度，监测水泵运行情况；通过通信模块与上位机实现数据交换。另一方面，本申请具有完整的保护及预警措施，在突发事件中能及时报警停机，使用PLC进行自动化控制，可靠性强，可持续长时间运行，节省了人力资源，降低成本，运行费用大大降低，经济效益较好。
此外，本发明方法原理可靠，步骤简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1是本发明提供的一种矿井自动化排水控制系统的控制示意图。
其中，1-主控制器，2-井下交换机，3-地面交换机，4-上位机矿井排水监控系统，5-真空传感器，6-流量传感器，7-超声波液位计，8-电流传感器，9-电压传感器，10-温度传感器，11-报警单元，12-水泵子系统，13-打印机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
如图1所示，本发明提供的一种矿井自动化排水控制系统，包括通过工业以太环网通讯连接的地面交换机3和井下交换机2，地面交换机3连接上位机矿井排水监控系统4，井下交换机2连接PLC控制柜，PLC控制柜连接水泵子系统12；
所述PLC控制柜用于完成井下信息收集、整理及控制功能，同时实现与地面监控设备通信，将井下数据上传；
水泵子系统12，用于完成地下水的排水工作。
在本实施例中，所述PLC控制柜采用S7-300系列PLC作为主控制器1，通过模拟量输入模块连接多个传感器，包括流量传感器6、超声波液位计7、电流传感器8、电压传感器9和温度传感器10；通过数字量输出模块连接水泵子系统12、报警单元11；通过井下交换机2与地面交换机3进行通讯。
在本实施例中，所述水泵子系统12包括真空泵和抽水泵，主控制器1通过接收真空传感器5、超声波液位计7的信号，对水泵子系统12的真空泵、抽水泵进行开闭控制。
在本实施例中，PLC控制柜通过以下步骤完成排水：
（10）电流传感器8、电压传感器9信号传递至主控制器1，判断是否供电正常，供电正常进入步骤（20），否则主控制器1控制报警单元11工作；
（20）超声波液位计7传递液位信号至主控制器1，到达指定液位高度后，启动水泵子系统12的真空泵进行抽真空；
（30）真空传感器5传递信号至主控制器1，达到真空度要求后，启动抽水泵，开始工作；
（40）温度传感器10、流量传感器6传递信号至主控制器1，对水泵子系统12的参数进行监测，参数正常继续工作，参数异常则启动报警单元11；
（50）超声波液位计传递液位信号至主控制器，液位下降至指定深度，主控制器关闭水泵子系统，停机。
在本实施例中，主控制器1通过RS232接口连接计算机进行编程，其编程包括：主要通讯参数设置、采集参数算法计算处理程序、数据滤波计算处理程序、数据传递子程序。
在本实施例中，所述上位机矿井排水监控系统4提供具有身份验证功能的远程客服访问终端，可设置访问权限保证不同层次的人员访问级别不同。
在本实施例中，上位机矿井排水监控系统4包括打印机13，包括定时启动、人工启动和事件驱动3种启动方式；其中定时启动,可以定时打印所需的各种报表,打印周期可自由设定；人工启动由操作人员通过人机界面启动打印；事件驱动,由系统自动根据事件处理结果输出，内容包括：远动状态、设备投退、遥测越限遥控操作记录、遥信变位、事件记录、系统设备故障、交接班记录。
使用本申请提供的方案进行泵房改造后，减少水泵房司机两人，值班人员进行日常维护即可完成自动排水，就人力成本来看，节约资金约96000元。
本发明提供的一种矿井自动化排水控制系统，通过对井下水位及其他参数的监测，控制水泵进行工作并合理调度，监测水泵运行情况；通过通信模块与上位机实现数据交换。另一方面，本申请具有完整的保护及预警措施，在突发事件中能及时报警停机，使用PLC进行自动化控制，可靠性强，可持续长时间运行，节省了人力资源，降低成本，运行费用大大降低，经济效益较好。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。
Claims (7)
1.一种矿井自动化排水控制系统，包括通过工业以太环网通讯连接的地面交换机和井下交换机，其特征在于：
地面交换机连接上位机矿井排水监控系统，井下交换机连接PLC控制柜，PLC控制柜连接水泵子系统；
所述PLC控制柜用于完成井下信息收集、整理及控制功能，同时实现与地面监控设备通信，将井下数据上传；
水泵子系统，用于完成地下水的排水工作。
2.如权利要求1所述的一种矿井自动化排水控制系统，其特征在于：所述PLC控制柜采用S7-300系列PLC作为主控制器，通过模拟量输入模块连接多个传感器，包括流量传感器、超声波液位计、电流传感器、电压传感器和温度传感器；通过数字量输出模块连接水泵子系统、报警单元；通过井下交换机与地面交换机进行通讯。
3.如权利要求2所述的一种矿井自动化排水控制系统，其特征在于：所述水泵子系统包括真空泵和抽水泵，主控制器通过接收真空传感器、超声波液位计的信号，对水泵子系统的真空泵、抽水泵进行开闭控制。
4.如权利要求1所述的一种矿井自动化排水控制系统，其特征在于：PLC控制柜通过以下步骤完成排水：
（10）电流传感器、电压传感器信号传递至主控制器，判断是否供电正常，供电正常进入步骤（20），否则主控制器控制报警单元工作；
（20）超声波液位计传递液位信号至主控制器，到达指定液位高度后，启动水泵子系统的真空泵进行抽真空；
（30）真空传感器传递信号至主控制器，达到真空度要求后，启动抽水泵，开始工作；
（40）温度传感器、流量传感器传递信号至主控制器，对水泵子系统的参数进行监测，参数正常继续工作，参数异常则启动报警单元；
（50）超声波液位计传递液位信号至主控制器，液位下降至指定深度，主控制器关闭水泵子系统，停机。
5.如权利要求1所述的一种矿井自动化排水控制系统，其特征在于：主控制器通过RS232接口连接计算机进行编程，其编程包括：主要通讯参数设置、采集参数算法计算处理程序、数据滤波计算处理程序、数据传递子程序。
6.如权利要求1所述的一种矿井自动化排水控制系统，其特征在于：所述上位机矿井排水监控系统提供具有身份验证功能的远程客服访问终端，可设置访问权限保证不同层次的人员访问级别不同。
7.如权利要求1所述的一种矿井自动化排水控制系统，其特征在于：上位机矿井排水监控系统包括打印机，包括定时启动、人工启动和事件驱动3种启动方式；其中定时启动,可以定时打印所需的各种报表,打印周期可自由设定；人工启动由操作人员通过人机界面启动打印；事件驱动,由系统自动根据事件处理结果输出，内容包括：远动状态、设备投退、遥测越限遥控操作记录、遥信变位、事件记录、系统设备故障、交接班记录。
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