远程监控无人值守中央水泵房的研究

远程监控无人值守中央水泵房的应用研究第一章研究背景矿井中央水泵房是矿山企业的机电要害场所，直接影响到矿山企业的安全生产。目前矿井主排水系统多采用继电器控制，水泵的运行与管理以及水仓水位的观察普遍采用人工操作方式，操作过程繁琐，劳动强度大，水泵启动时间长、自动化程度低，不适应现代化矿井管理，影响了生产的安全性和高效性第二章研究目的与意义随着计算机技术的迅速发展，以微处理器为核心的可编程逻辑控制器（PLC）控制已经逐步取代继电器控制，普遍应用于各行各业的自动化控制领域。通过远程监控和以PLC控制实现的矿井无人值守中央水泵房应具有以下功能和特点：系统应满足水泵机组起停、故障自诊断和数据处理上的完全自动化，能够长时间稳定地工作，不需要人工干预，达到节约能源和人力资源的功能，提高主排水泵房的经济效益和管理水平。第三章主要内容一、我矿+1145水平中央水泵房现有主排水泵：型号：MD580-60×5流量：580m³/h电压等级:6KV电机功率：630KW数量：四台排水管路：两路二、需要增加的设备设施：1、传感器：在每台水泵的吸水口安装负压传感器；在每台水泵的出水口安装压力传感器；在每路主排水管安装压力传感器；每台电机安装温度传感器；每路主排水管安装流量传感器；在水仓安装投入式液位计。2、更换现有闸阀为DN350型电动闸阀，使其提供开到位、关到位、开过转矩、关过转矩信号。3、PLC类型：西门子S7-300系列4、地面控制中心：工控机、光口交换机、组态软件、操作台、光钎等。5、组态软件：WINCC7.06、就地控制箱7、集中控制柜：可采用KJX1-200-3型矿用隔爆兼本质安全型自动排水控制器。三、无人值守自动排水中央水泵房的工作原理（一）无人值守时水泵工作原理1、在自动运行状态时，控制器首先要检测所有的阀门是否在关闭状态，若阀门不处于关闭状态，PLC就会发出指令将阀门关闭，使其处于初始状态。2、液位传感器将水仓中的水位信息传送至PLC的模拟量输入模块，PLC检测到水位信息后与预先设置的开启水位进行比较，当达到开启一台水泵的水位时就发出开泵指令。3、排水泵开启后水泵出水管中的压力会不断上升，设置在水泵出水口的压力传感器就会将压力值通过控制器传送至PLC。4、当PLC检测到排水泵出水口的压力达到一定值后，就会发出指令开启水泵出水口上方的排水电动阀。排水电动阀开到位后会将到位信号返回到PLC进行动作确认。5、若水位继续上升，则会按照事先设定水位开启第二台或者更多台水泵。6、当排水泵运行到一定时间后，水位下降，当到达停泵液位时，液位传感器将信息传送至PLC，PLC确认信息后发出停泵指令，水泵停止运行。7、当水泵出现故障时，能够自动报警，并将报警信号反馈至地面控制中心，同时自动开启备用水泵。8、此种运行方式下可以实现无人值守。（二）远程控制排水原理将井下控制柜和地面控制中心通过光纤进行连接，通过传输网络将水仓水位、水泵压力及电动机、电磁阀、水泵工作状态的数据传送至地面控制中心，由计算机分析处理后显示在显示器上，实现实时监控排水系统。同时，地面控制中心也可远程控制井下主排水泵。地面操作人员根据水仓水位显示，在地面通过监控平台人工手动开停井下主排水泵房某台水泵，通过光纤将信息传输到井下集中控制系统（主要是PLC），PLC自动执行命令，通过PLC控制完成水泵的开停。（三）、仍可实现水泵的手动操作井下每台主排水泵配一台就地控制柜，在通讯及PLC故障时仍然可以手动集中操作，可以完成不通过PLC完成水泵的起停。（四）、一键启动在井下不受水仓水位控制下，根据需要操作的按钮完成水泵的起动过程。第四章效益分析一、安全可靠性1、拥有多种操作模式。拥有远程控制、自动控制和手动控制，三种模式以“井下优先”为原则可以进行手动切换，特殊条件下也可以进行自动切换。2、对井下水位的变化进行实时监控，根据水量的变化可对透水事故进行早期预警。3、可按照累计运行时间进行循环起动，每次起动累计运行时间最短的水泵，实现水泵均匀磨损，避免某台水泵经常使用造成设备疲劳或长时间不用造成锈蚀。二、经济性1、避峰填谷，使水泵耗能处于最经济运行状态。无人值守泵房以水仓水位作为水泵起停的基本条件，在此条件满足的前提下，再根据均匀磨损的原则、避峰填谷的原则实现水泵起停。2、节约人力资源。本设计实现后中央水泵房将无人值守，节约抽水工6人，按每人每月2500元计算，每月可节约15000元。三、适用性和先进性。1、采用光纤通讯，使数据传输更加快捷准确。2、地面控制中心实时监测井下水量动态，方便统筹调度管理，实现高效、经济运行。3、通讯接口规范，可以与矿井监控系统实现信息共享。四、系统的开放性和可扩展性