煤矿井下水泵集控系统2012

1、2020年7月2日, Email:B3891812,煤矿井下水泵集控系统,赵 云 中国矿业大学信息与电气工程学院 电话：(00516-80139973 电子邮箱：88619745,1、煤矿井下水泵集控系统介绍 2、煤矿井下水泵集控系统结构 3、煤矿井下水泵集控系统配置 4、煤矿井下水泵集控系统实施 5、煤矿井下水泵集控系统功能 6、相关工程案例,2020年7月2日, Email:B3891812,主要内容,煤矿井下水泵集控系统对水泵及其附属的抽真空系统与管道电动阀门等装置实施了PLC自动控制及运行参数自动检测， 动态显示，并将数据传送到地面生产调度中心，进行实时监测及

2、报警显示。 主排水系统的主要受控设备有：矿用耐磨泵及配套水泵电机、高磁开关、电抗器、真空泵、排水阀、管路选择阀、真空阀等。 鉴于煤矿井下现场环境复杂，安全性要求非常高，系统所有现场设备需采用隔爆或隔爆兼本安型设计。,2020年7月2日, Email:B3891812,1、煤矿井下水泵集控系统介绍,系统依托矿井工业以太网作为通信基础，上下位机采用标准的TCP/IP协议实现监测数据上传，控制指令下达、控制程序的修改下载； 如系统采用多台控制分站，监控分站之间及就地显示控制箱通过现场总线方式通信。 系统通信速率高，数据反馈及时、稳定。 系统结构如下：,2020年7月2日, Email:B389181

3、2,2、煤矿井下水泵集控系统结构,2020年7月2日, Email:B3891812,2、煤矿井下水泵集控系统结构,2020年7月2日, Email:B3891812,2、煤矿井下水泵集控系统结构,3.1上位机监控软件 系统监控软件采用组态软件作为开发平台，目前常用的组态软件有： 三维力控：Force Control 6.0，驱动种类较多，具有支持多种专业通信协议的版本。 昆仑通态：MCGS6.2，驱动种类较多，较为简单，容易掌握。 组态王：KINGVIEW 6.53，驱动种类较多，动画种类丰富。 西门子：wincc6.0,数据库功能强大，全面支持西门子工控产品，过程数据库较强。 WONDER

4、WARER: Factory A2，组态界面采用Intouch 9.5,采用面向对象编程，功能强大，优秀的过程数据库，专业编程能力要求高。 GE：IFix4.5，具备强大的工业级过程数据库及历史数据库，组态画面功能丰富，支持脚本语言编程，较容易掌握。,2020年7月2日, Email:B3891812,3、煤矿井下水泵集控系统配置,3.1上位机监控软件 国产组态软件一般免费支持多种软件通信接口驱动，组态画面丰富多样，较容易学习掌握，价格较为低廉。但是过程数据库及历史数据库功能较弱，用于开发大型系统时稳定性较国外组态软件有差距，适合用于开发小型单机自动化系统。 国外组态软件过程数据库及历史数据库

5、功能强大，稳定性好，一般有支持小型系统及大型系统的不同版本划分，组态画面功能强大。软件通信接口驱动种类多样，一般需要付费购买，整体软件平台造价较高。 综合以上原因，一般推荐用户采用IFix4.5软件开发平台，该软件平台主要由SCADA服务器版，开发版及运行版组成，可以依据系统点数自主选择。,2020年7月2日, Email:B3891812,3、煤矿井下水泵集控系统配置,3.2 PLC-可编程控制器 PLC作为现场监测控制核心，目前常用的PLC有： 西门子的S7-200和S7-300， 三菱的FX系列和Q系列， 施耐德的NEZA 和TWIDO系列， GE的90Micro、OCS、VersaMa

6、x系列， 松下的MICRO-EH和EH系列， 光洋的SM、SH和DL系列， 富士的FLEX-PC与MICREX系列， 欧姆龙的CQM，CPM1与CPM2C与C200系列， 罗克韦尔的MicroLogix和CompactLogix系列， 台达的ES/EX和DVP系列， 永宏的FBS系列等,2020年7月2日, Email:B3891812,3、煤矿井下水泵集控系统配置,3.2 PLC-可编程控制器 对于井下胶带机集控系统的PLC编程控制器主要有西门子、三菱、欧姆龙、AB、GE等。 日本的三菱、欧姆龙系产品单一、点数少、网络扩展较差，主要针对中小型设备现场控制，在民用占有份额较大。德国西门子公司生

7、产的 S7系列产品，以其产品众多，运行速度高、功能强、工作稳定可靠，一直被广大煤矿采用 。 德国西门子公司和中国矿业大学的合作，为煤炭行业科技技术进步做出积极贡献,成为采矿生产全集成自动化的先锋。其自动化产品连同防爆箱及其他附件组成的装置通过了煤炭行业专业机构的严格测试,喜获中国煤炭行业的防爆和煤安(MA)认证,成为国内业界第一家。 KJD21矿用本安型可编程控制器 KXJ0.25/660/380/127矿用隔爆兼本安型可编程控制器,2020年7月2日, Email:B3891812,3、煤矿井下水泵集控系统配置,3.2 PLC-可编程控制器 KXJ0.25/660/380/127矿用隔爆兼本

8、安型可编程控制器：西门子S7 300 PLC核心，支持模块化结构，工业以太网接口(100M)，现场总线DP接口(12M)、梯形图编程语言，远程就地编程，相比较单片机分站系统，系统造价可能较高，但是非常高的安全性、稳定性、可靠性，通用性(支持各种传感器的介接入)，是单片机分站不可比拟的。,2020年7月2日, Email:B3891812,3、煤矿井下水泵集控系统配置,3.3 KXH0.4/18显示控制台： 和矿用隔爆兼本安型可编程控制器通信，作为系统就地显示、控制、程序和参数修改平台。 3.4 TH1-24 本安型操作台 用于水泵系统集中就地控制。用于水泵、真空泵、电动闸阀、电动球阀等设备的就

9、地控制，实现设备的就地开停、集控就地转换。 3.5 BXD660/220隔爆型UPS 为就地控制系统提供不间断电源。 3.6.就地控制箱： 和本安型操作台实现相同功能，选配。,2020年7月2日, Email:B3891812,3、煤矿井下水泵集控系统配置,3.7.系统仪表：系统底层数据采集设备 3.7.1 液位传感器 超声波传感器：测量准确，维护方便，稳定性好，造价较高； 投入式传感器：基于压力数据监测，测量准确，容易堵塞，造价较低。 3.7.2 流量计 超声波流量计：外置式，压差测量，数据准确，维护方便，造价较高。 管道式流量计：依据管径安装，数据准确，维护较为麻烦，造价较低。 3.7.3

10、 电动闸阀 用于主排水管路出水口及管路选择，具备到位指示、故障节点。 3.7.4 电动球阀 用于抽真空管路，密封性要求高，压力要求较小。,2020年7月2日, Email:B3891812,3、煤矿井下水泵集控系统配置,3.7.系统仪表：系统底层数据采集设备 3.7.5 真空泵 用于就地抽真空，对外界环境依赖较小，可靠性高。 3.7.6 射流抽真空装置 常用射流装置有水射流及风射流，通过压力水及压力风提供动力，依赖性较强，不稳定。 3.7.7 正压传感器 用于监测水泵出水口正压力，判断出水口闸阀是否打开的依据。 3.7.8 负压传感器 用于监测水泵抽真空负压，判断泵体是否充满水，具备开泵条件。

11、,2020年7月2日, Email:B3891812,3、煤矿井下水泵集控系统配置,系统监测数据主要有：水仓水位、电机工作电流、电机工作电压、水泵轴温、电机温度、排水管流量、水泵高压启动电抗器柜真空接触器的状态、电动阀的工作状态与开关位置、真空泵工作状态、电磁阀状态、水泵吸水管真空度及水泵出水口压力、系统集控/就地/检修/工作模式。 系统控制数据主要有：主排水泵电机的开停，真空泵电机开停，电动闸阀的打开与闭合。,2020年7月2日, Email:B3891812,4、煤矿井下水泵集控系统实施,2020年7月2日, Email:B3891812,实施过程 控制系统中电动闸阀和真空泵的配电控制回路

12、；各台排水泵及所对应的电动闸阀的配电控制回路应相互独立。 井下中央变电所内的低压组合开关，为电动闸阀以及真空泵配电、在每台主水泵前放置1台控制箱，控制对应的主水泵以及配套的电动闸阀的运行；在真空泵附近放置控制箱，控制真空泵的运行。 系统控制柜采用防爆型配以本安操作箱，实现对水泵的自动控制，就地设防爆紧停按钮（非自复位）。 主水泵可以采用电抗器起动，以降低起动压降，每台水泵对应1台电抗器。 在水仓分别设水位传感器，以监测水仓水位。,4、煤矿井下水泵集控系统实施,2020年7月2日, Email:B3891812,5、煤矿井下水泵集控系统功能,1、自动控制功能 系统根据工况设定，以及时间、水位、煤

13、矿用电负荷等参数自动开启、停止水泵的运转、并能实现泵阀的联锁起动，对运行中的各种参数进行实时控制，通过接口向上传送数据。 地面计算机统计每天矿井的用电负荷情况，确定用电高峰、低谷时间，并将参数传给本系统控制主机机；或在本机上根据统计出的时间进行设定。 根据所监测的水位信号，设定出低水位、高水位和上限水位信号。 每台水泵设置运行、备用和检修三种工作方式，该方式可以在本机上设定或地面主机设定。当水位达到高位或不在高位而 处在用电低谷时间内，将自动启动运行泵。当水位达到高位或不在高位而处在用电高峰时间时自动停泵。当水位到上限水位时，自动”运行泵“及备用泵”，直到水位低于高位时停止“备用泵”只运行“运

14、行泵”，当达到低于或不在高位而 处于用电高峰时间内时自动停泵。,2020年7月2日, Email:B3891812,系统可自动或手动选择以实现备用泵的循环启动和停止。 将本机工作方式转为“地面控制”时，各水泵由地面主机控制。 当运行的水泵出现轴承超温、开关柜故障、流量不够时自动停止运行，并提示、报警。 2、手动控制功能 根据实际需要也可以从自动控制方式切换到手动控制方式。系统采用手动操作时，由工作人员根据生产需要以及设备状况操作控制箱上的按钮完成设备的启动、停止。 3、单机自动控制 地面监控主机将工作方式切转到单机自动时，可在地面监控主机上单独控制系统中的各设备。此时各分站仍处于自动状态，当保

15、护信号动作时仍报警停机。,5、煤矿井下水泵集控系统功能,2020年7月2日, Email:B3891812,4、就地紧停功能 不论在何种控制方式下，均可在通过紧停按钮来停止运行该设备。 5、现场编程 用户可在现场通过面板上的键盘对系统参数进行修改。 6、组网功能 该分站挂接在中央变电所的网络交换机上，通过交换机与全矿综合自动化系统连接。 7、水泵运行计量/时间/运行统计 在地面控制站上应可分别对每台水泵的运行电耗、工作时间等进行统计，便于管理人员及时掌握每台水泵的工况。,5、煤矿井下水泵集控系统功能,2020年7月2日, Email:B3891812,8、图形曲线显示 在地面控制站上应可实时显

16、示各设备运行图。并提供开放式的图形制作软件，用户可随心所欲描绘各种动态图形、静态图形，同时支持多种图形格式，图形画面具有链接功能，可以很方面地切换其它画面显示。可显示实时曲线，可显示年、月、日个时间段的历史曲线和具体数据表。 9、实时报警/报警记录 在现场PLC控制器上可汉字显示各故障信息并报警，在地面控制站上可显示现场单元当前的报警信息以及保存的报警记录。,5、煤矿井下水泵集控系统功能,2020年7月2日, Email:B3891812,6、相关工程案例,2020年7月2日, Email:B3891812,6、相关工程案例,2020年7月2日, Email:B3891812,6、相关工程案例,难点补充：系统水泵的真空度问题,系统运行过程中，水泵运行之前通过真空泵抽真空使水泵充满水