CN2911755Y - 基于单片机的煤矿乳化液泵站自动控制保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及基于单片机的煤矿乳化液泵站自动控制保护系统，该系统以设置在防爆控制箱内的单片机作为主控器，电机软启动器，压力传感器，温度传感器，液位传感器，电磁阀，LED显示屏通过接口电路连接到单片机控制系统，其特征是乳化液泵站由多台乳化液泵组成，所述的多台乳化液泵均与电机软启动器相连，并由电机软启动器控制多台乳化液泵中液泵的开启数量，乳化液泵曲轴箱内上安装有温度传感器、压力传感器和液位传感器，乳化液泵的乳化液箱中安装有液位传感器，且防爆控制箱设有LED显示屏。本实用新型可以实现采煤工作面乳化液泵站的全自动控制，保障采煤工作面乳化液泵站的安全高效运转。

Description

基于单片机的煤矿乳化液泵站自动控制保护系统

技术领域

本实用新型涉及基于单片机MCU的煤矿采煤工作面乳化液泵站系统自动控制保护系统。

背景技术

目前，煤矿采煤工作面乳化液泵站的操作普遍采用人工控制。操作人员需要完成泵站的启停操作、乳化液泵曲轴箱温度检测、乳化液的配制、乳化液箱水位控制等操作过程。由于操作人员劳动强度大及操作人员操作水平的不同，容易造成乳化液泵吸空、乳化液配比不合理、烧坏乳化液泵曲轴箱等故障。

发明内容

为了克服现有煤矿采煤工作面乳化液泵站人工控制的缺点，本实用新型提供一套基于单片机MCU的煤矿乳化液泵站自动控制保护系统，该系统可满足采煤工作面乳化液泵站的自动控制和保护要求，而且对采煤工作面乳化液泵站的安全运行提供可靠保障。

本实用新型的目的可以通过以下措施来达到：

一套基于单片机的煤矿乳化液泵站自动控制保护系统，以设置在防爆控制箱内的单片机作为主控器，由电机软启动器，压力传感器，温度传感器，液位传感器，电磁阀，显示屏通过接口电路连接到单片机控制系统，其特征是乳化液泵站由多台乳化液泵M组成，所述的多台乳化液泵均与电机软启动器相连，并由电机软启动器控制多台乳化液泵中液泵的开启数量。

其中，乳化液泵站由三台乳化液泵组成，其中一台为正常工作泵，一台为增压泵，一台为备用泵，在乳化液泵站高压出口处安装有压力传感器。

乳化液泵曲轴箱内安装有温度传感器、压力传感器和液位传感器，乳化液泵的乳化液箱中安装有液位传感器。

防爆控制箱上设有自动/手动切换开关、手动控制按钮和显示屏。

整个乳化液泵站的控制由装在防爆控制箱中的单片机(MCU)控制系统完成，MCU控制整个泵站系统的三台乳化液泵，与MCU相连接的LED显示屏实现工作状态和工作参数的显示，乳化液泵的启停由操作员通过操作面板发出指令，由MCU控制与拖动电动机相连接的软启动器来启动/停止乳化液泵。液位传感器安装在乳化液箱中，通过电缆与MCU电连接，自动控制乳化液箱水位在正常范围内。温度传感器固定在乳化液泵曲轴箱上通过电缆与MCU电连接，当乳化液泵曲轴箱出现温度超限时自动停止该泵的工作。润滑油压力传感器安装在泵乳化液泵曲轴箱壁上通过电缆与MCU电连接，当润滑油压力下降超过压力下限时自动停止该泵的工作。润滑油液位传感器安装在乳化液泵曲轴箱内，通过电缆与MCU电连接，当润滑油液位下降超过下限时，发出报警提示添加滑油。工作面信号供电出现中断时，自动控制乳化液泵站停止工作，以保证工作人员安全。

本实用新型的有益效果是，可以实现采煤工作面乳化液泵站的全自动控制，保障采煤工作面乳化液泵站的安全高效运转。

附图说明

图1是本实用新型系统框图。

图2是本实用新型主回路控制图。

图3是本实用新型MCU控制结构图。

图4是本实用新型MCU级联结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

整个系统分为主机控制和乳化液箱控制两部分：

主机控制的控制分为自动、手动和检修状态。自动状态下3台泵的控制完全由MCU进行控制，手动状态下由操作员通过相应的按钮控制控制泵站，检修状态下乳化液泵站不能启动。

乳化液泵的拖动电机启动和停车通过软启动实现，以减小对电网的冲击和节省电能。

根据乳化液泵站功能，整个乳化液泵站系统中，有一台乳化液泵始终处于正常工作状态，一台乳化液泵在系统出口压力不足时作为补充，一台乳化液泵作为系统的备用泵，在有泵发生故障时投入运行，保证系统正常工作。

在自动工作状态下，在操作面板上按下“ON”按钮，1#泵启动，间隔一定时间，泵进入稳定运行状态为工作面输送乳化液。当工作面用液量增大，压力传感器检测到系统口压力小于设定时，MCU启动2#泵给系统增压。当工作面用液量减小，系统压力升高超出正常工作范围时，MCU停止2#泵工作，且打开卸载管路的电磁阀，使乳化液回流到乳化液箱以便减压。3#泵为备用泵，当1#泵或2#泵出现故障时，MCU控制3#泵自动启动保证系统正常工作。

另外为了保证3台泵的使用寿命及减小检修量，控制系统在每次启动泵站时在3台泵中轮换启动。如：泵站第一次启动时，1#泵首先启动，2#泵作为增压用泵，3#泵为备用泵。在泵站停止运行后再次启动时，控制系统会选择2#泵首先启动，3#泵作为增压用泵，1#泵为备用泵。

对泵的保护控制主要是对泵冷却润滑油油温、油位、油压的检测，若温度传感器检测到泵的温度升高到一定值，系统将发出声光报警，并提示检修；当温度继续升高，达到极限时，MCU会停止泵站工作，以保证泵本身不产生机械损伤。同样的，对冷却润滑油的油位和油压的检测，在低限时发出声光报警，提示进行检修，在高限时停止泵站工作，保护设备。

对于乳化液箱的控制，乳化液箱中的液位设置3个阈值，分别为高位、低位和低极限位。当液位传感器检测到乳化液箱液位低于低位值时，MCU控制电磁阀打开，高压水经过喷射配比泵与油混合，配制乳化液，补充到乳化液箱。当乳液位上升到高位值时，MCU电磁阀关闭，停止配液。在配液或管路部分出现故障，不能正常补充乳化液时，如果乳化液箱液位低于低极限值时，自动停止泵站工作，保护泵的设备安全。

图1为本实用新型系统框图

主控制器芯片为PHILIPS的P87LPC768单片机，其中三片MCU分别负责三台乳化液泵的运行和数据采集，一片MCU作为整个系统的主体控制。施耐德ATS48软启动器用于启动/停止泵的拖动电机，三台泵实用一台软启动器，ATS48和MCU控制系统通过电缆电连接。安装在泵高压出口的压力变送器通过电缆与MCU电连接，用于本实用新型系统的检测出口压力，供MCU判断实用泵的台数。安装在泵体上的温度传感器Pt100热电阻，压力变送器，液位传感器于MCU电连接，用于泵体冷却润滑系统检测的状况，以保护设备。

安装在乳化液箱上的西门子SITRANS LR 300液位传感器，与MCU电连接，用于乳化液箱的液位检测，供MCU决定何时开始配液补液。

图2为本实用新型主回路控制图

泵站启动时，在操作面板上按下“ON”按钮，经MCU延时后，输出一个500ms的脉冲启动信号给AST48的“RUN”端，软启动器被允许启动，AST48内部继电器R1吸合，1#泵的主接触器KM11吸合，ATS48按照设置的启动时间启动；启动结束后，ATS48内部继电器R2吸合，1#泵的旁路接触器KM12吸合，此时KM11和KM12同时吸合；在较短的一段时间内，R2在R1后释放，KM11释放，泵继续由KM12供电，完成整个启动过程，进入运行状态。同理可以启动2#和3#泵。

泵站停止时，在操作面板上按下“OFF”按钮，经MCU延时后，输出一个500ms的脉冲信号给ATS48的L13端，软启动器级联控制被激活，ATS48内部继电器R1、R2吸合，于是主接触器KM11吸合，ATS48与正在运行的电机接上；L13脉冲信号下降沿经MCU延时后，输出一个500ms的负脉冲信号给ATS48的STOP端，ATS48的内部继电器R2断开，于是旁路接触器KM12断开，ATS48软启动器按已设置的停止时间使泵停车，停车完成后，ATS48内部继电器R1断开，于是主接触器KM11断开，完成整个停车过程。同理可以停止2#和3#泵。

Claims (4)

1.一套基于单片机的煤矿乳化液泵站自动控制保护系统，以设置在防爆控制箱内的单片机作为主控器，由电机软启动器，压力传感器，温度传感器，液位传感器，电磁阀，显示屏通过接口电路连接到单片机控制系统，其特征是乳化液泵站由多台乳化液泵组成，所述的多台乳化液泵均与电机软启动器相连，并由电机软启动器控制多台乳化液泵中液泵的开启数量。

2.根据权利要求1所述的基于单片机的煤矿乳化液泵站自动控制保护系统，其特征是：乳化液泵站由三台乳化液泵组成，其中一台为正常工作泵，一台为增压泵，一台为备用泵，在乳化液泵站高压出口处安装有压力传感器。

3.根据权利要求1所述的基于单片机的煤矿乳化液泵站自动控制保护系统，其特征是：乳化液泵曲轴箱内安装有温度传感器、压力传感器和液位传感器，乳化液泵的乳化液箱中安装有液位传感器。

4.根据权利要求1所述的基于单片机的煤矿乳化液泵站自动控制保护系统，其特征是：防爆控制箱上设有自动/手动切换开关、手动控制按钮和显示屏。

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