乳化液泵站自动控制保护系统安顺 西秀报价

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基于PLC的矿井***泵房自动控制系统设计

1系统组成与功能

1.1系统组成与特点本系统的控制对象包括5台多级耐磨泵，配套5台电机组成。本系统所构成的电气设备应满足矿用一般型要求，同时针对煤矿井下排水的特点，考虑到井下泵房的重要性，系统采用了***LC分散集中控制方式，采用集中控制PLC和就地控制PLC相结合的模式，确保每台水泵的控制***性，即使在集中PLC瘫痪的情况下，每台水泵依然能实现自动控制；现场设备包括超声波液位计、投入式液位计、负压传感器、正压传感器、超声波流量计、电机温度传感器等传感器和电磁阀等；地面设备包括工控机、工业以太网交换机等设备。系统采用的水泵调度策略是建立在井下排水自动化模型基础上的，此模型综合考虑峰谷时间、水仓水位、水仓储水速度、排水管网效率等因素建立，而不仅仅是根据水仓水位进行调度。其系统结构如图1所示。图1水泵自动化系统结构

由于SIMATICS7-300具有功能强、速度快、扩展灵活等优点。同时将一体式PLC和模块式PLC的优点巧妙、完善地结合在一起，使系统组合、扩展更为方便，与实际使用现场更贴近。因此井下水泵控制系统采用了SIMATICS7-300PLC。本系统中包括了5台水泵，每台水泵采用远程I/O单元ET2000M作为从站，主站采用SIMATICS7-300系列PLC，主站的CPU315-2DP与从站的ET2000M之间采用Profibus-DP总线通信。地面控制中心采用研华工业控制计算机作上位机，系统具有现场可编程、输入/输出点数可扩展、显示操作简便等特点，除能完成水泵的单机控制外，可通过以太网接口与全矿综合自动化网络连接,由井上控制中心监控所有被控设备。PLC控制系统的硬件组态网络如图2所示。图2水泵自动监控系统硬件组态网络图1.2系统功能***泵房自动控制系统中,采用冗余型以太网

拓扑结构,这样可以保证在一条网路不通的情况下,仍然能对***泵房系统进行监控。该系统主要完成以下功能：（1）自动控制排水泵启停。考虑到系统控制的灵活性，设计了3种控制方式，分别为就地方式，半自动方式和全自动方式。就地方式下，可以实现对各电动阀等执行机构进行一对一的单独操作，这种方式为故障检修和手动试车时使用。半自动方式时，操作人员利用井下触摸屏或地面监控中心的监控主机仅仅通过开/关2个按钮就可以控制水泵完成启停的所有操作。全自动方式下，控制室控制所有设备，并显示各水泵及闸阀工作状况和各种故障显示。PLC采集各种信号。集中控制室按照工艺流程及PLC闭锁程序顺序控制水泵及闸阀的开启。由超声液位传感器连续检测水仓水位，根据吸水井的水位及其他因素，合理调度自动开停水泵及其阀门，在正常水位时，各台水泵能自动轮换工作，***大涌水及突出涌水时，自动投入必要数量的水泵运行。系统无需人的参与就可以根据水位、压力等参数自动完成启泵、停泵的一系列操作。系统可随时在这3种操作方式下进行切换。（2）可控制各泵轮流工作，使每台水泵磨损程度均等。（3）根据水仓水位、供电峰谷段时间划分等情况，合理调度水泵运行，即“避峰就谷”，以节省运行费用。（4）可检测水泵及其电机的工作参数，如水泵流量、轴温、电机温度、电机启动与工作电流等。通过检测其开到位、关到位、过转矩等反馈信号对系统的状态进行测试，方便检修维护。（5）根据水泵及电机的运行参数，测算水泵的运行效率，为水泵的维护***提供科学依据，可实现***率泵优先运行。（6）故障报警、自动保护。（7）实现水泵远程监视和控制。（8）实现无人值守，有人巡视。出现故障时进行智能决策。（9）地面监控主机能实现远程控制，地面设置控制中心站，井下***配电室设置一个通讯分站，以地面集控为主。

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地面控制中心站与井下通讯分站之间利用光端机对光电信号进行转换，以实现信号的远距离传输。具有电量参数、故障报警及其他情况的报表生成、存储、打印及显示。2系统通讯网络设计2.1Profibus技术简介Profibus（ProcessFieldbus）是当今世界上应用***为广泛的现场总线技术之一，是德国***标准DIN19245和欧洲标准EN50170的现场总线标准，并在1999年12月成为国际标准IEC61158的一部分。它包括了波特率可达12Mbps的高速总线ProfibusDP和用于过程控制的本安型低速总线ProfibusPA，使其在结构和性能上优越于其他的现场总线。图3Profibus-DP的协议结构Profibus在加工制造、过程控制等应用领域具有普遍性。Profibus-DP的协议结构是根据开放系统互连模型OSI7498制定的。其协议结构如图3。Profibus-DP协议只使用了第1、第2层和用户接口。为了获得快速和***率的数据传输，第3～第7层没有定义。直接数据链路映射(DDLM，directdatalinkmapper)为用户接口提供第2层的访问服务。用户需要的应用功能，以及各种类型Profibus-DP设备的系统和设备行为在用户接口中定义。2.2水泵系统现场级通信网络的实现从上面对Profibus-DP的分析可以看出，在构建水泵自动化控制系统的现场级通信网络时可以使用Profibus-DP现场总线技术。本系统中，CPU模块选用了CPU315-2DP。本系统中的水泵房总共有5台水泵，因此在每台水泵附近分别安装了一个就地控制箱，里面装设远程I/O从站。对于现场底层的一些数据如真空度、流量等模拟量，通过远程I/O从站扩展的模拟量输入模块与传感器相连取得，而对于电动球阀等的状态则直接引入扩展的数字量输入模块。就地控制箱内除了远程I/O从站外，还含有中间继电器、转换开关、按钮、指示灯、端子排和导线等元器件。5台就地控制箱和PLC中心控制柜之间通过Profibus-DP网络连成一个整体，实现各水泵的联机控制。触摸屏上以图形方式显示水泵系统的运行参数并提供触摸式按键操作。地面集控系统与集中控制柜通过光纤以太网相连，实现水泵系统的遥测、遥控，集中控制柜安装于井下变电所内。

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本系统中，现场大部分的执行机构和输入信号都只对特定的一台水泵有意义，比如1#泵的电动闸DP行规DPDP扩展DP基本功能未使用RS485/光纤物理层（1）数据链路层（1）（3）~（7）用户层现场总线数据链路（FDL）151

阀、1#泵运行时的电流、温度等都只对1#泵有意义，与其他水泵无关。但是，也有一小部分是所有水泵运行时都需要的，比如水仓的水位。还有，采用真空泵方式抽真空时，一般只有2台互为备用的真空泵，也就是说5台水泵共用这2台真空泵，因此真空泵也应属于后者。考虑到这一情况，对现场的输入输出信号采取了2种处理办法，对于前者，将其就近接入就地控制箱内，而对于后者，则直接与中心PLC所扩展的I/O模块相连。本系统中的远程I/O从站采用了西门子的ET200M，ET200M是一种模块化的I/O站，通过IM-153接口与Profibus-DP总线连接。在Profibus-DP网上，PLC315-2DP作为主站，其Profibus站地址为2，5个ET200M编址依次为1、3、4、5、6。以1#泵就地控制箱为例，该就地控制箱中从站的总线地址是1，为了能正确识别，必须将IM351模块上的Profibus总线设置拨码开关设定为1，该拨码开关采用的是二进制编码。一旦从站出现故障，比如说掉电、损坏等，则主站CPU也将会停止运行。为了解决这一问题，可以使用系统监控功能***块。STEP7提供了大量的系统监控功能***块。这些***块中的局部变量提供了所有其所处理故障的错误类型、代码、中断优先级及中断调用时间等信息，在应用中，采用了为每类故障定义数据结构块（DB）来记录这些故障信息，比如故障类型、代码和故障时间等，在主应用程序中以一定的时间周期扫描这些DB，以完成整个系统运行的监控，同时，正是调用了这些***块使得系统在某些故障下仍可保证系统控制程序的运行，从而保证了整个系统的安全与稳定。本系统中，使用Profibus-DP现场总线时，如果某一个从站掉电或损坏，将产生不同的中断，并调用不同***块（OB），如果在程序中没有建立这些***块，出于对设备和人身安全的保护，CPU会停止运行。若想忽略这些故障让CPU继续运行，可以在S7-300的CPU程序中调用OB82、OB86和OB122，从中可读出故障从站地址，并进一步分析错误原因。如不需要读出从站错误原因信息，可以直接***空的OB到CPU。通过以上处理，可以使得某个从站发生故障时仅影响到相应的一台水泵，其他水泵仍能正常运行，这样大大提高了本系统的可靠性。3结语本文基于SIMATICS7-300系列PLC设计了矿井***泵房自动监控系统,实现了水泵性能及状态的在线实时监测、远程控制。同时,由于采用自动控制技术，减少了人工操作，降低了工人劳动强度，由于采用“避峰就谷”的控制策略，取得了良好的经济效益。该系统通过以太网接入到矿井综合自动化系统中，可以方便进行综合管理。

乳化液泵站的变频控制系统商广辉1,戴陶珍2（1.阜新矿业集团有限责任公司租赁站，辽宁阜新123000；2.山东科技大学信电学院，山东青岛266510）摘要：针对普通乳化液泵站供液系统存在的问题，采用乳化液泵站变频控制系统。介绍了系统总体方案选择和子系统功能,分析了系统的正常运行状态和系统故障时的处理，并对系统的运行效果进行了分析。采用乳化液泵站变频调速系统后，可以节约电费，降低材料消耗，降低生产成本,减少事故的发生。关键词：乳化液泵站；变频控制；

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