基于PLC的煤矿井下排水自动控制系统设计研究

基于PLC的煤矿井下排水自动控制系统设计研究

龙威林

天津现代职业技术学院天津300350

摘要：本文主要从PLC模块着手，就PLC控制体系设计内容、煤矿井下排水自动控制系统设计以及监控原理进行了研究，希望能够以此来进一步发挥出PLC模块对于煤矿井下排水工作的促进作用，最大程度保障煤矿井下生产工作的安全性。

关键词：PLC；煤矿井下排水；自动控制系统；设计

引言

煤矿井下排水系统是确保煤矿能够安全生产的关键几点配置，在这一系统之中，吸水管、排水管、水泵以及其它附件都是重要构成，而且在实际工作过程中，该系统会处在长时间运行的状态之下，所以整个工作区间也十分的大，整个工作效率较为地下。这个时候也就很容易产生不必要的浪费，基于此，大多数煤矿井下工作在开展过程中，都会基于PLC模块来设计出煤矿井下排水自动控制系统，希望以此来实现有效排水的基础上，最大程度提高矿井作业效率以及质量，而笔者也是基于此进行了以下设计研究。

1PLC控制体系设计

为了能够确保基于PLC煤矿井下排水自动控制系统设计的可靠性，笔者也就PLC控制体系设计内容先进行了以下概述：（1）PLC硬件组态。PLC控制体系在设计过程中，主要是使用了CJI作为中央吹起，然后在这一基础上组合模拟量输入单元、拓展I/O模块等；而且在这一体系之中，各个模块之间都能够实现较为良好的自由组合[1]。（2）以太网模块配置。为了能够有效地实现PLC监控体系对于煤矿井下排水的自动控制，在设计过程中还需要建立起相应的通讯网络，这样才能更好地便于相关人员掌握水泵实际运行情况，对其进行有效的监督和管理，确保自动控制系统设计的合理性。

2基于PLC的煤矿井下排水自动控制系统设计

在进行系统结构设计的过程中，其主要包含了以下几个方面：

其一，PLC远程扩展单元，这一单元是煤矿井下排水自动控制系统中较为重要的一个部分，主要的任务就是展开检测量存储、运算以及处理，同时按照结果来对水泵启停进行有效的控制。

其二，高压柜综保模块，这一模块的作用则是对运行电机进行参与收集与传递，同时对电机所产生的故障进行处理和升级。

其三，执行单元，这一部分主要是由PLC外围电控机和就地控制箱所构成，这一部分的存在能够很好地对真空设备、放水门、配水电机、水泵等进行有效的控制。

其四，检测单元，这一单元主要的作用就是将排水系统的开关量信号和PLC检测体系有效的结合在一起。

其五，触摸板，触摸板可以说是PLC外部延伸设备，这一部分的存在能够更好地显示出水泵的工作情况，同时也能及时的为工作人员提供控制水泵的信息平台[2]。

3基于PLC的煤矿井下排水自动控制系统监控原理

3.1就地箱控制

就地箱控制的存在具有较为重要的职能，主要表现在以下几个方面：（1）这一原理的存在能够让用户及时的对煤矿井下排水自动控制系统进行维修和处理；（2）在这一种监控手段之下，相关人员就能够借助于就地箱上锁存在的指示灯和按钮来一一对应真空泵、球阀以及闸阀，然后进行相关处理，确保维护的安全性；（3）这一监控方式的存在，还能最大程度将控制级别上升到一定的高度。除了上述几点之外，需要主义的是在这一种监控方式之下，机控中心和触摸板都只能对水泵终端进行检测，无法进行其它实质性的操作时间活动。

3.2半自动控制

在半自动控制原理之下，相关操作人员则可以在煤矿井下PLC控制柜上、中央泵房调度中心终端监控触摸板上，来对水泵工作情况、运行以及停止情况进行有效的监控。除此之外，相关人员在实际监控过程中，只需要在触摸板上按下启动键亦或者是停止键，就能够很好地借助于触摸板来将自身的需求以及操作命令传达到中央处理模块（CPU）之中。在此之后，PLC也就会按照相应的控制逻辑来对水泵进行及时的启动亦或者是停止，从而完成整个任务调动与控制。

3.3全自动控制

在全自动控制原理之下的PLC煤矿井下排水自动控制系统，则能够进一步实现自动化，让水泵能够完全受PLC所控制，而相关操作人员只需要进行监控就可以了。在这一原理之下，水泵可以自己结合水位实际情况来进行自动停止和启动，因为这一原理在操作过程中应用了比例微分控制方案，同时还具备较为良好的节约用电经济效益，所以在实际应用过程中也就能够各起到更为良好的自动控制效果[3]。也正是因为如此，在应用这一原理进行自动控制系统设计的时候需要遵守以下几点要求：首先，在峰段最好是减少抽水工作；其次，在谷段时期最好是将水位上限值进行适当降低，同时结合实际情况来引入特殊的控制方式，这样也就能够确保煤矿井下排水自动控制系统能够及时的在谷段时间结束之前，实现水位的最低限制，从而也就能够在峰段之前实现充足蓄水，减少排水成本。

3.4突发情况控制

煤矿井下作业本身就具有较为显著的特殊性，不管是在工作环境亦或者是地址情况下都十分的特殊，所以在进行系统设计的过程中，也需要结合可能会出现的突发情况做好控制工作。比如说，在煤矿井下作业过程中，涌水现象就是较为常见的事故，而对于这一项事故，如果煤矿井下排水自动控制系统具备较为良好的应急能力也就能够减少事故造成的影响。为此，在实际设计过程中，一定要结合可能会出现的问题进行设计的设计，以此来确保该系统应用的稳定性以及可靠性。除此之外，在进行设计的过程中，还可以做好故障防护处理，这样一旦出现故障，相关人员也就能够及时的进行处理，以此来确保系统以及设备的有效性，避免因此而造成的不良影响，而对于这一点，可以在设计过程中做好故障报警系统，以此来确保基于PLC煤矿井下排水自动控制系统设计的质量。

4结语

综上所述，借助于PLC体系以及通讯网络来进行煤矿井下排水自动控制系统设计，能够真正对水泵运行情况进行自动控制与监管，从而也就能够有效的提高煤矿井下排水自动控制系统的可靠性，同时最大程度发挥出这一系统在促进生产效益方面的促进作用。

参考文献：

[1]梁涛，徐金秀，于进杰.基于PLC的煤矿井下排水自动控制系统的研究[J].科技视界，2014（3）：276-277.

[2]张大伟.基于PLC的网络化矿井主排水自动化系统设计[J].机电技术，2013，36（6）：20-21.

[3]陈永利，吕书勇.基于PLC的煤矿井下自动排水控制系统设计[J].济源职业技术学院学报，2012，11（2）：14-18.