CN203552035U - 排水自动化系统 - Google Patents

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吴先锋
王静
李兴堂
段涛
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Abstract

本实用新型公开了一种排水自动化系统，地面部分包括依次连接的电源、至少一台监控计算机和地面交换机；井下部分包括与地面交换机连接的井下交换机，与井下交换机连接的集控PLC控制箱，分别与集控PLC控制箱连接的隔爆计算机和本安操作台，且集控PLC控制箱和本安操作台放置在井下值班室内；地面交换机连接井下交换机；集控PLC控制箱至少连接一个水泵综合控制箱，每个水泵综合控制箱分别连接传感装置和执行元件；水泵综合控制箱和集控PLC控制箱通过各自的通信接口相互连接。有益效果是将PLC控制系统、计算机网络通信技术和排水控制系统结合，实现以“集中控制为主，远程监测为辅”的控制模式，保证系统技术方面的先进性。

Description

排水自动化系统
技术领域
本实用新型涉及一种排水自动化系统，尤其适用于煤矿井下的泵房控制。
背景技术
煤炭行业是我国的支柱产业随着煤炭行业高产高效的发展，矿井安全问题已成为制约煤炭生产的关键因素涌水是危及矿井安全的重要因素一旦发生透水事故，不仅影响生产，甚至会使矿井淹没，危及生产工人生命水泵房排水系统担负着整个矿井积水排除的任务，其安全可靠性直接影响矿井生产的效率和安全目前。
传统的水泵控制是由井下值班人员现场观测仪表，按照规程手动开停水泵，占用大量人力，工作效率低下且事故率高。近年来，随着控制技术的发展，许多煤矿的井下水泵控制系统纷纷采用单片机或PLC 技术构成集散式的井下水泵自动控制系统，通过地面交换机和井下交换机连接地面计算机和井下控制站，实现了水泵开停的自动控制。
由于煤矿井下的环境特殊，对控制类产品的可靠性要求高，井下水泵控制系统普遍不能与第三方设备连接，不仅需要人员到井下控制站现场进行操作，而且井下计算机的铁制键盘操作不灵巧、易损坏，从而易产生能源浪费和增加机组维护费用。其次，水泵控制系统灵活性差，当设备安装完毕后，不能根据现场情况作出必要的调整，对复杂的现场情况适用性差；而且人机交互方式只能通过按钮和指示灯交互，显示的信息偏少、不够直观。
发明内容
针对上述现存的技术问题，本实用新型提供一种排水自动化系统，能够与多台机组联机运行，并根据现场情况作出必要的调整。
为实现上述目的，本实用新型提供一种排水自动化系统，包括地面部分和井下部分；
所述的地面部分包括依次连接的电源、至少一台监控计算机和地面交换机；
所述的井下部分包括与地面交换机连接的井下交换机，与井下交换机连接的集控PLC控制箱，分别与集控PLC控制箱连接的隔爆计算机和本安操作台，且集控PLC控制箱和本安操作台放置在井下值班室内；
所述的集控PLC控制箱至少连接一个水泵综合控制箱，每个水泵综合控制箱分别连接传感装置和执行元件；
所述的水泵综合控制箱和集控PLC控制箱上均设置有通信接口，并通过各自的通信接口相互连接。
进一步的，所述的传感装置包括超声波液位计、超声波流量计、负压变送器、压力变送器、电机绕组及轴承温度传感器、水泵轴承温度传感器、电机电压及电流互感器、阀门位置行程开关和过转矩行程开关。 
进一步的，所述的执行元件包括排水阀和射流阀。
进一步的，所述的电源和地面交换机之间还设置有打印机。
本实用新型将PLC控制系统、计算机网络通信技术和排水控制系统结合，实现以“集中控制为主，远程监测为辅”的控制模式，保证系统技术方面的先进性。
一、集控PLC控制箱采用高可靠性PLC可编程控制器作为核心单元，不但在恶劣环境中能够经过时间的考验，而且其各种功能可通过采用不同的功能模块来实现，从而调整系统功能。
二、由于本系统采用通信模块，可以与第三方设备连接，并共享数据，增加了多台机组联机运行的功能。配合可通过修改程序完成各种功能改变的集控PLC控制箱，完全能通过以太网通信进行联机运行，并根据不同工况情况启用适当的水泵运行，使每一台水泵运行在最佳的状态下，对复杂的现场情况适用性加强，能够有效延长水泵及电机的运行寿命，同时在节约能源上有很大的意义。
三、集控PLC控制箱和本安操作台放置在井下值班室内，可选择在井下值班室就地控制，或者利用地面监控计算机进行远程控制。该套系统还可以做到真正的无人值守，同时提高节能效率和管理水平，减少操作人员和工人的劳动强度，为今后矿井生产综合自动化打下良好基础。
附图说明
图1为本实用新型的系统结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实用新型包括地面部分和井下部分，所述的地面部分为设置在地面自动化控制中心，可对井下泵房相关设施进行集控和监视，包括依次连接的电源、至少一台监控计算机和地面交换机。调度监控计算机可以对排水系统的运行管理、事故跟踪与处理、打印各种运转日志报表。
所述的井下部分包括与地面交换机连接的井下交换机，与井下交换机连接的集控PLC控制箱，分别与集控PLC控制箱连接的隔爆计算机和本安操作台，且集控PLC控制箱和本安操作台放置在井下值班室内。所述的集控PLC控制箱至少连接一个水泵综合控制箱，每个水泵综合控制箱分别连接传感装置和执行元件。
其中，集控PLC控制箱作为井下控制部分的通信核心，主要由PLC、中间继电器、信号变送器、以太网络交换机、开关电源、按钮和指示灯等元器件组成，具备信号采集、变换、处理、输出、保护、故障报警和通讯等多种功能，以完成分站监控信息与地面控制中心的监控信息交互传递、设备的自动控制及工况参数的就地显示功能，且安放在井下值班室内，远离隔爆兼本安型水泵综合控制箱现场。而且，本系统以PLC作为控制核心，通过PLC检测水泵设备和传感器等的信号，控制水泵、真空泵等设备和电动阀门、电磁阀等执行元件的开启与关闭。PLC模拟模块通过传感装置采集现场压力、流量、电压、电流等信号，并显示在监控计算机上。
所述的水泵综合控制箱和集控PLC控制箱上均设置有通信接口，并通过各自的通信接口相互连接。使得对现场水泵系统的操控不仅能通过水泵综合控制箱就地实施，还能通过集控PLC控制箱远程控制，并通过井上下的网络将PLC数据传输到地面监控计算机。并且，集控PLC控制箱可通过修改程序完成各种功能的改变，完全能通过以太网通信进行联机运行，根据不同工况情况启用适当的水泵运行，使每一台水泵运行在最佳的状态下，对复杂的现场情况适用性加强，能够有效延长水泵及电机的运行寿命，同时在节约能源上有很大的意义。
另外，本安操作台主要为显示和操作设备，是就地实时以图形、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、水泵真空度等参数及设备的控制。安放在井下值班室内，远离隔爆兼本安型水泵综合控制箱现场。
所述的集控PLC控制箱至少电连接一个水泵综合控制箱，每个水泵综合控制箱分别电连接传感装置和执行元件。隔爆兼本安型水泵综合控制箱，主要由按钮、选择开关、控制板等元器件组成，是电动阀门、真空泵、电动球阀等的就地控制操作板，用于就地的现场控制，且通过通信接口与集控PLC控制箱连接，且隔爆计算机与集控PLC控制箱连接，可就地控制水泵综合控制箱。
上述实施例中，为使系统能够对电机和水泵的运行参数及保护参数进行实时的监测和传送，这些参数包括：电机温度、实时流量、水位、真空度、电压、电流、水泵出水口压力、各种闸阀、电动球阀的位置信号、过转矩信号等，则所述的传感装置包括超声波液位计、超声波流量计、负压变送器、压力变送器、电机绕组及轴承温度传感器、水泵轴承温度传感器、电机电压及电流互感器、阀门位置行程开关和过转矩行程开关等。
上述各实施例中，所述的执行元件包括排水阀和射流阀，还可包括多功能控制阀、电动球阀等。
上述各实施例中，所述的电源和地面交换机之间还设置有打印机。可通过网络操控打印监控计算机上显示的图像和数据。
使用时，为了满足日常运行、检修、故障处理等需要，本系统具备两种控制模式：就地、远程。操作人员可采用不同的方式控制各水泵的启动和停止。其中：
就地控制模式主要分为就地半自动控制与手动控制。就地半自动控制主要是指操作人员在井下值班室通过集控PLC控制箱上的触摸屏操作，实现一键启停水泵。当与地面通讯故障或者日常检修故障处理时，操作人员可选择就地手动控制状态，利用现场的隔爆兼本安型水泵综合控制箱直接进行各种操作。
远程控制模式主要分为远程半自动控制与远程全自动控制。半自动控制是指操作人员只需在地面控制中心操作鼠标键盘，一键启停水泵，以及故障解除等，并且通过计算机语音系统发布报警提示。全自动控制是指系统根据水位高低（用户可以设置高低水位）实现自动开停水泵，具有避峰填谷（时间段可设置）、自动轮换、超限报警等功能，而无需人工操作。
进一步，远程和就地选择可以通过集控PLC控制箱上的远程就地选择开关，来切换远程控制或就地控制。自动和手动选择可以通过集控PLC控制箱上的自动手动选择开关，来切换自动控制或手动控制。当需要远程和就地半自动控制时，自动手动选择开关需打到自动状态；当需要手动控制时，集控PLC控制箱只起到监视作用而不能控制系统，系统会自动屏蔽PLC的输出点，操作员可通过隔爆兼本安型水泵综合控制箱来控制排水等操作。远控的两种方式也可以通过监控计算机来选择。

Claims (4)

1.一种排水自动化系统，其特征在于，包括地面部分和井下部分；
所述的地面部分包括依次连接的电源、至少一台监控计算机和地面交换机；
所述的井下部分包括与地面交换机连接的井下交换机，与井下交换机连接的集控PLC控制箱，分别与集控PLC控制箱连接的隔爆计算机和本安操作台，且集控PLC控制箱和本安操作台放置在井下值班室内；
所述的集控PLC控制箱至少连接一个水泵综合控制箱，每个水泵综合控制箱分别连接传感装置和执行元件；
所述的水泵综合控制箱和集控PLC控制箱上均设置有通信接口，并通过各自的通信接口相互连接。
2.根据权利要求1所述的一种排水自动化系统，其特征在于，所述的传感装置包括超声波液位计、超声波流量计、负压变送器、压力变送器、电机绕组及轴承温度传感器、水泵轴承温度传感器、电机电压及电流互感器、阀门位置行程开关和过转矩行程开关。
3.根据权利要求1或2所述的一种排水自动化系统，其特征在于，所述的执行元件包括排水阀和射流阀。
4.根据权利要求1或2所述的一种排水自动化系统，其特征在于，所述的电源和地面交换机之间还设置有打印机。
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