CN117406658A - 一种气洗管路控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气洗管路控制系统，它包括PLC，与PLC信号输入端连接的急停按钮、电动阀、电磁阀、液位传感器、压力传感器和声光报警器；所述电动阀包括进水电动球阀、进气电动球阀、电动刀闸阀、电动三通阀，气洗管路控制系统还包括与PLC连接的HMI触摸屏13和开关电源12，所述HMI触摸屏13与开关电源12连接。该系统以气洗方式实现了充填前期润管与结束泵送时清管作业智能化控制，不仅提高了清洗效率，节省了人工消耗，也避免了水洗对充填料浆强度的不利影响。
Description
技术领域
本发明属于矿业工程技术领域，具体涉及一种气洗管路控制系统及方法。
背景技术
在矿山膏体充填行业中，由于充填工艺采用的是高质量浓度的似膏体，因此必须在充填开始前和结束后分别进行润管和洗管作业，以减少和防止滞留在管路内的物料胶凝或粘附在管路内壁，影响充填作业。目前，充填前期润管与结束泵送时清洗充填管道主要采用的是水清洗的方法，该方法容易导致大量的水流入充填区域或者井下水仓，降低了整体的充填料浆强度，同时也给水仓排水带来额外工作量，现针对该问题研发了一种采用气体对管道清洗的控制方式。
发明内容
本发明旨在克服现有技术存在的不足，提供一种气洗管路控制系统及方法。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
所述气洗管路控制系统包括PLC（1），与PLC（1）连接的急停按钮（2）、电动阀（3）、电磁阀（4）、液位传感器（5）、压力传感器（6）和声光报警器（7）；所述电动阀（3）包括进水电动球阀（8）、进气电动球阀（9）、电动刀闸阀（10）、电动三通阀（11），所述气洗管路控制系统还包括与PLC（1）连接的HMI触摸屏（13）和开关电源（12），所述HMI触摸屏（13）与开关电源（12）连接。
优选地，所述气洗管路控制系统还包括上位机（14），所述上位机（14）通过以太网与PLC（1）连接。
优选地，所述电动三通阀（11）第一进料端与清洗管路连接，所述电动三通阀第二进料端与泵送管路连接，所述电动三通阀（11）出料端与充填管路连接。
基于上述气洗管路控制系统的气洗管路控制方法包括如下步骤：
（1）设备初次启动时，进行初始化设置，分别初始化设置如下参数：压力罐压力高值：0.8MPa，压力低值：0.1 MPa，水罐容量：3.5m³，润管时间：4min；模式选择本地或者远程控制；
（2）点动运行：①点击进水阀启动按钮，此时进水电动球阀（8）打开，当阀打开到位后压力罐开始进水，否则输出故障状态并报警；当液位传感器（5）检测到液位达到设定值时，自动关闭进水电动球阀（8）停止进水；
②点击进气阀启动按钮，此时进水电动球阀（9）打开，当阀打开到位后压力罐开始进气，否则输出故障状态并报警；当压力传感器（6）检测到压力达到设定值高位时，自动关闭进气电动球阀（9）停止进气；
③选择需要清洗的泵号，启动选择泵的电动三通阀（11），当阀开到位后，与之对应的电磁阀（4）动作，开始清洗；当清洗过程中压力传感器（6）检测到压力低于用户设定下限后，停止动作，关闭所有电磁阀（4）；
④电磁阀（4）关闭到位后，重复步骤（2）中的步骤②、③；
⑤当循环至用户设定次数后，关闭所有电磁阀（4）、电动阀（3）,设备运行完毕；
（3）自动运行：①点击电动阀自动清洗按钮，进水电动球阀（8）打开，检测开到位后压力罐开设进水，自动进水到液位传感器（5）检测到液位达到设定值；否则输出故障状态；
②延迟N秒后自动启动进气电动球阀（9），阀开到位后压力罐开始进气，压力到达压力传感器（6）检测到压力达到设定值高位时后停止，否则输出故障状态；
③延迟N秒后自动打开电动阀，检测开到位后打开对应的电磁阀（4）进行清洗；
④当清洗过程中压力传感器（6）检测到压力低于用户设定下限，自动停止动作，并自动关闭所有电磁阀（4）；检测关闭到位后，压力罐重新进气，重复步骤（3）中的步骤②、③；
⑤当循环用户设定次数后，关闭所有电磁阀（4）、电动阀（3）,设备运行完毕。
下面对本发明作进一步说明：
所述气洗管路控制系统由PLC、电磁阀、进水电动球阀、气电动球阀、电动刀闸阀、电动三通阀、液位传感器、压力传感器、急停按钮、声光报警器、HMI触摸屏和上位机组成；PLC通过触摸屏和仪表，分别接收：电动阀的状态输入，如电动阀是否开到位、关到位、故障，电磁阀的状态输入，如电磁阀是否开到位、关到位，液位传感器检测信号，压力传感器检测信号，急停按钮输入信号，PLC再输出信号给驱动电路控制各负载元件的启停。同时，PLC也可反馈信号至HMI触摸屏，HMI触摸屏再反馈信号给PLC，继而实现本地控制各负载元件的启停；PLC和HMI触摸屏的电源皆由开关电源提供24V电源；通过上位机控制，可远程控制设备运行；故障声光报警输出，当某一阀出现开关未到位等故障情况，进行报警提示，从而实现紧急启停控制功能。
进水电动球阀用于控制压力罐进水，进气电动球阀用于控制压力罐进气，电动刀闸阀是用于控制压力罐的出口，电动三通阀用于连通清洗管路和充填管路，清洗或者润管时电动三通阀自动切换至A-B通状态，充填时自动切换到另一种状态。
润管过程：当水进入压力罐储水，进水电动球阀自动打开，进水的容量达到液位传感器的设定值时，进水电动球阀自动关闭，以DN150管路2000m为例，润管水容积大概为2m³，该值可根据具体需要的容量进行随机输入；当缩空气进入压力罐储能时，进气电动球阀自动打开；待压力罐上压力传感器检测到压力达到设定值高位时，打开往井下充填的电动刀闸阀，通过高速气体推动压力罐里预储水，给充填管路的内壁进行润管，自动润管3分钟后电动三通阀自动切换到充填管路。
清洗过程：当水进入压力罐储水，进水电动球阀自动打开，进水的容量达到液位传感器的设定值时，进水电动球阀自动关闭，当缩空气进入压力罐储能时，进气电动球阀自动打开，当气压力罐上压力传感器检测到压力达到0.6-0.7MPa时，充填管道上电动刀闸阀打开，通过高速气体推动压力罐与储水给充填管路进行清洗，待压力传感器检测到压力罐压力低于0.1MPa时，充填管道上电动刀闸阀迅速关闭，进气电动球阀迅速打开，再一次向气压力罐储存压力，达到压力设定值是再马上释放，通过多次的反复释放及储压来保证对管道的清洗干净，清洗完毕后充填电动三通阀自动切换至A-B通状态。
控制系统具备自动、手动操作功能，即能对所有阀门进行手动操作，在自动状态下能根据仪表数据自动进行润管、洗管；通过HMI触摸屏可设置压力罐压力高值、压力低值、水罐液位；自动润管时间根据现场情况进行设置；可以自动根据管道长度、管壁等相关参数自动计算润管水量；实现一键润管或清洗，无人化值守，相关数据及状态可实时显示及传送；控制系统通过以太网通讯把数据传入中控系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种气洗管路控制系统和方法，解决了传统水洗管道中的水对填充料浆强度影响和资源浪费的弊端，通过高速气体推动压力罐里预储水，实现了气体对充填管路的润管和洗管功能，提高了清洗能力，缩短了清洗时间且减少了用水量，有利于充填区域清洗水的处理；该系统可实现一键润管清洗，实现无人化值守；该系统设备通过HMI触摸屏实现本地控制设备运行，通过上位机控制，实现了远程控制设备运行，提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明所述气洗管路控制系统的控制流程图；
图2为本发明所述气洗管路控制系统的控制逻辑图。
图中：1、PLC；2、急停按钮；3、电动阀；4、电磁阀；5、液位传感器；6、压力传感器；7、声光报警器；8、进水电动球阀；9、进水气动球阀；10、电动刀闸阀；11、电动三通阀；12、开关电源；13、HMI触摸屏；14、上位机。
实施方式
参见图1和图2，所述气洗管路控制系统包括PLC1，与PLC1信号输入端连接的急停按钮2、电动阀3、电磁阀4、液位传感器5、压力传感器6和声光报警器7；所述电动阀3包括进水电动球阀8、进气电动球阀9、电动刀闸阀10、电动三通阀11，所述气洗管路控制系统还包括与PLC1连接的HMI触摸屏13和开关电源12，所述HMI触摸屏13与开关电源12连接。
其中，所述气洗管路控制系统还包括上位机14，所述上位机14通过以太网与PLC1连接；所述电动三通阀11第一进料端与清洗管路连接，所述电动三通阀第二进料端与泵送管路连接，所述电动三通阀11出料端与充填管路连接。
基于上述气洗管路控制系统的气洗管路控制方法包括如下步骤：
（1）设备初次启动时，进行初始化设置，分别初始化设置如下参数：压力罐压力高值：0.8MPa，压力低值：0.1 MPa，水罐容量：3.5m³，润管时间：4min；模式选择本地或者远程控制；
（2）点动运行：①点击进水阀启动按钮，此时进水电动球阀8打开，当阀打开到位后压力罐开始进水，否则输出故障状态并报警；当液位传感器5检测到液位达到设定值时，自动关闭进水电动球阀8停止进水；
②点击进气阀启动按钮，此时进水电动球阀9打开，当阀打开到位后压力罐开始进气，否则输出故障状态并报警；当压力传感器6检测到压力达到设定值高位时，自动关闭进气电动球阀9停止进气；
③选择需要清洗的泵号，启动选择泵的电动三通阀11，当阀开到位后，与之对应的电磁阀4动作，开始清洗；当清洗过程中压力传感器6检测到压力低于用户设定下限后，停止动作，关闭所有电磁阀4；
④电磁阀4关闭到位后，重复步骤（2）中的步骤②、③；
⑤当循环至用户设定次数后，关闭所有电磁阀4、电动阀3,设备运行完毕；
（3）自动运行：①点击电动阀自动清洗按钮，进水电动球阀8打开，检测开到位后压力罐开设进水，自动进水到液位传感器5检测到液位达到设定值；否则输出故障状态；
②延迟N秒后自动启动进气电动球阀9，阀开到位后压力罐开始进气，压力到达压力传感器6检测到压力达到设定值高位时后停止，否则输出故障状态；
③延迟N秒后自动打开电动阀，检测开到位后打开对应的电磁阀4进行清洗；
④当清洗过程中压力传感器6检测到压力低于用户设定下限，自动停止动作，并自动关闭所有电磁阀4；检测关闭到位后，压力罐重新进气，重复步骤（2）中的步骤②、③；
⑤当循环用户设定次数后，关闭所有电磁阀4、电动阀3,设备运行完毕。
Claims (5)
1.一种气洗管路控制系统，其特征在于，所述气洗管路控制系统包括PLC（1），与PLC（1）连接的急停按钮（2）、电动阀（3）、电磁阀（4）、液位传感器（5）、压力传感器（6）和声光报警器（7）；所述电动阀（3）包括进水电动球阀（8）、进气电动球阀（9）、电动刀闸阀（10）、电动三通阀（11），所述气洗管路控制系统还包括与PLC（1）连接的HMI触摸屏（13）和开关电源（12），所述HMI触摸屏（13）与开关电源（12）连接。
2.如权利要求1所述的基于气洗管路控制系统，其特征在于，所述气洗管路控制系统还包括上位机（14），所述上位机（14）通过以太网与PLC（1）连接。
3.如权利要求1所述的气洗管路控制系统，其特征在于，所述电动三通阀（11）第一进料端与清洗管路连接，所述电动三通阀第二进料端与泵送管路连接，所述电动三通阀（11）出料端与充填管路连接。
4.基于权利要求1所述气洗管路控制系统的气洗管路控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）设备初次启动时，进行初始化设置，分别初始化设置如下参数：压力罐压力高值、压力低值、水罐容量、润管时间；模式选择本地或者远程控制；
（2）点动运行：①点击进水阀启动按钮，此时进水电动球阀（8）打开，当阀打开到位后压力罐开始进水，否则输出故障状态并报警；当液位传感器（5）检测到液位达到设定值时，自动关闭进水电动球阀（8）停止进水；
②点击进气阀启动按钮，此时进水电动球阀（9）打开，当阀打开到位后压力罐开始进气，否则输出故障状态并报警；当压力传感器（6）检测到压力达到设定值高位时，自动关闭进气电动球阀（9）停止进气；
③选择需要清洗的泵号，启动选择泵的电动三通阀（11），当阀开到位后，与之对应的电磁阀（4）动作，开始清洗；当清洗过程中压力传感器（6）检测到压力低于用户设定下限后，停止动作，关闭所有电磁阀（4）；
④电磁阀（4）关闭到位后，重复步骤（2）中的步骤②、③；
⑤当循环至用户设定次数后，关闭所有电磁阀（4）、电动阀（3）,设备运行完毕；
（3）自动运行：①点击电动阀自动清洗按钮，进水电动球阀（8）打开，检测开到位后压力罐开设进水，自动进水到液位传感器（5）检测到液位达到设定值；否则输出故障状态；
②延迟N秒后自动启动进气电动球阀（9），阀开到位后压力罐开始进气，压力到达压力传感器（6）检测到压力达到设定值高位时后停止，否则输出故障状态；
③延迟N秒后自动打开电动阀，检测开到位后打开对应的电磁阀（4）进行清洗；
④当清洗过程中压力传感器（6）检测到压力低于用户设定下限，自动停止动作，并自动关闭所有电磁阀（4）；检测关闭到位后，压力罐重新进气，重复步骤（3）中的步骤②、③；
⑤当循环用户设定次数后，关闭所有电磁阀（4）、电动阀（3）,设备运行完毕。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤（1）中初始化设置如下参数：压力罐压力高值：0.8MPa，压力低值：0.1 MPa，水罐容量：3.5m³，润管时间：4min。
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