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煤矿井下多水平排水自动化控制系统的设计和应用

2012-06-14 10:52
林契于宸
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1 引言

  矿井涌水由井下排水系统排至地面,其能否有效、可靠地运行,关系到整个矿井的安危。我国矿井排水系统普遍采用人工操作,存在着劳动强度大、启停时间长、效率低等诸多不适应现代化矿井管理的问题[1]。对此,本系统以安全生产、节能降耗为控制目标,设计了煤矿多水平排水综合自动化控制系统,可以有效简化操作、提高系统可靠性、降低设备故障率,有效降低吨水排出费用,节约能源。

2 综合自动化控制系统的组成

  2.1 硬件组成

  系统硬件结构采用三级网络体系(现场层、控制层和管理层)来实现排水系统的自动化控制。两层排水控制分系统采用相同硬件配置,整个系统布置结构如图1所示。

  (1)现场层结构

  中央泵房和二水平的现场层主要利用远程i/o实现,一台就地箱控制一台水泵。就地箱内安装有et200m模块化dp从站[2],并扩展数字量输入输出和模拟量输入模块。就地箱内模块主要用来输入球阀、闸阀等到位信号,输出球阀,闸阀,合闸等控制信号,以及采集压力、负压、吸水井液位、水泵和电机的轴温等模拟量信号。

  (2)控制层结构

  每个水平的控制层即利用西门子触摸屏来实现对这一水平多台水泵的集中控制,plc选用cpu315-2dp模块,cp340串口通讯模块、cp342-5通信模块、cp343-1以太网模块。其中cpu模块的mpi接口与施耐德的触摸屏连接,dp接口与多台就地箱连接实现profibus-dp现场总线。利用串口通讯rs485接口与水泵启动柜的综保通讯,采集水泵电机电流、电压、功率等重要数据。利用cp343-1模块与上位机实现工业以太网,把现场实时数据传送到地面。系统设立两个水平的控制分站,要实现整个排水系统的统一调度和管理,两个水平的控制分站之间需要交换必要的监测、控制信息。考虑到工业控制系统的可靠性,选择基于cp342-5通信模块的profibus-fdl通信[3]和基于西门子mpi接口的mpi通信互为备用。

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