乳化液泵站自動控制保護系統(tǒng)安順 西秀報價

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基于PLC的礦井***泵房自動控制系統(tǒng)設計

1系統(tǒng)組成與功能

1.1系統(tǒng)組成與特點本系統(tǒng)的控制對象包括5臺多級耐磨泵，配套5臺電機組成。本系統(tǒng)所構成的電氣設備應滿足礦用一般型要求，同時針對煤礦井下排水的特點，考慮到井下泵房的重要性，系統(tǒng)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相結合的模式，確保每臺水泵的控制***性，即使在集中PLC癱瘓的情況下，每臺水泵依然能實現(xiàn)自動控制；現(xiàn)場設備包括超聲波液位計、投入式液位計、負壓傳感器、正壓傳感器、超聲波流量計、電機溫度傳感器等傳感器和電磁閥等；地面設備包括工控機、工業(yè)以太網(wǎng)交換機等設備。系統(tǒng)采用的水泵調(diào)度策略是建立在井下排水自動化模型基礎上的，此模型綜合考慮峰谷時間、水倉水位、水倉儲水速度、排水管網(wǎng)效率等因素建立，而不僅僅是根據(jù)水倉水位進行調(diào)度。其系統(tǒng)結構如圖1所示。圖1水泵自動化系統(tǒng)結構

由于SIMATICS7-300具有功能強、速度快、擴展靈活等優(yōu)點。同時將一體式PLC和模塊式PLC的優(yōu)點巧妙、完善地結合在一起，使系統(tǒng)組合、擴展更為方便，與實際使用現(xiàn)場更貼近。因此井下水泵控制系統(tǒng)采用了SIMATICS7-300PLC。本系統(tǒng)中包括了5臺水泵，每臺水泵采用遠程I/O單元ET2000M作為從站，主站采用SIMATICS7-300系列PLC，主站的CPU315-2DP與從站的ET2000M之間采用Profibus-DP總線通信。地面控制中心采用研華工業(yè)控制計算機作上位機，系統(tǒng)具有現(xiàn)場可編程、輸入/輸出點數(shù)可擴展、顯示操作簡便等特點，除能完成水泵的單機控制外，可通過以太網(wǎng)接口與全礦綜合自動化網(wǎng)絡連接,由井上控制中心監(jiān)控所有被控設備。PLC控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)網(wǎng)絡如圖2所示。圖2水泵自動監(jiān)控系統(tǒng)硬件組態(tài)網(wǎng)絡圖1.2系統(tǒng)功能***泵房自動控制系統(tǒng)中,采用冗余型以太網(wǎng)

拓撲結構,這樣可以保證在一條網(wǎng)路不通的情況下,仍然能對***泵房系統(tǒng)進行監(jiān)控。該系統(tǒng)主要完成以下功能：（1）自動控制排水泵啟停?？紤]到系統(tǒng)控制的靈活性，設計了3種控制方式，分別為就地方式，半自動方式和全自動方式。就地方式下，可以實現(xiàn)對各電動閥等執(zhí)行機構進行一對一的單獨操作，這種方式為故障檢修和手動試車時使用。半自動方式時，操作人員利用井下觸摸屏或地面監(jiān)控中心的監(jiān)控主機僅僅通過開/關2個按鈕就可以控制水泵完成啟停的所有操作。全自動方式下，控制室控制所有設備，并顯示各水泵及閘閥工作狀況和各種故障顯示。PLC采集各種信號。集中控制室按照工藝流程及PLC閉鎖程序順序控制水泵及閘閥的開啟。由超聲液位傳感器連續(xù)檢測水倉水位，根據(jù)吸水井的水位及其他因素，合理調(diào)度自動開停水泵及其閥門，在正常水位時，各臺水泵能自動輪換工作，***大涌水及突出涌水時，自動投入必要數(shù)量的水泵運行。系統(tǒng)無需人的參與就可以根據(jù)水位、壓力等參數(shù)自動完成啟泵、停泵的一系列操作。系統(tǒng)可隨時在這3種操作方式下進行切換。（2）可控制各泵輪流工作，使每臺水泵磨損程度均等。（3）根據(jù)水倉水位、供電峰谷段時間劃分等情況，合理調(diào)度水泵運行，即“避峰就谷”，以節(jié)省運行費用。（4）可檢測水泵及其電機的工作參數(shù)，如水泵流量、軸溫、電機溫度、電機啟動與工作電流等。通過檢測其開到位、關到位、過轉矩等反饋信號對系統(tǒng)的狀態(tài)進行測試，方便檢修維護。（5）根據(jù)水泵及電機的運行參數(shù)，測算水泵的運行效率，為水泵的維護***提供科學依據(jù)，可實現(xiàn)***率泵優(yōu)先運行。（6）故障報警、自動保護。（7）實現(xiàn)水泵遠程監(jiān)視和控制。（8）實現(xiàn)無人值守，有人巡視。出現(xiàn)故障時進行智能決策。（9）地面監(jiān)控主機能實現(xiàn)遠程控制，地面設置控制中心站，井下***配電室設置一個通訊分站，以地面集控為主。

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地面控制中心站與井下通訊分站之間利用光端機對光電信號進行轉換，以實現(xiàn)信號的遠距離傳輸。具有電量參數(shù)、故障報警及其他情況的報表生成、存儲、打印及顯示。2系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡設計2.1Profibus技術簡介Profibus（ProcessFieldbus）是當今世界上應用***為廣泛的現(xiàn)場總線技術之一，是德國***標準DIN19245和歐洲標準EN50170的現(xiàn)場總線標準，并在1999年12月成為國際標準IEC61158的一部分。它包括了波特率可達12Mbps的高速總線ProfibusDP和用于過程控制的本安型低速總線ProfibusPA，使其在結構和性能上優(yōu)越于其他的現(xiàn)場總線。圖3Profibus-DP的協(xié)議結構Profibus在加工制造、過程控制等應用領域具有普遍性。Profibus-DP的協(xié)議結構是根據(jù)開放系統(tǒng)互連模型OSI7498制定的。其協(xié)議結構如圖3。Profibus-DP協(xié)議只使用了第1、第2層和用戶接口。為了獲得快速和***率的數(shù)據(jù)傳輸，第3～第7層沒有定義。直接數(shù)據(jù)鏈路映射(DDLM，directdatalinkmapper)為用戶接口提供第2層的訪問服務。用戶需要的應用功能，以及各種類型Profibus-DP設備的系統(tǒng)和設備行為在用戶接口中定義。2.2水泵系統(tǒng)現(xiàn)場級通信網(wǎng)絡的實現(xiàn)從上面對Profibus-DP的分析可以看出，在構建水泵自動化控制系統(tǒng)的現(xiàn)場級通信網(wǎng)絡時可以使用Profibus-DP現(xiàn)場總線技術。本系統(tǒng)中，CPU模塊選用了CPU315-2DP。本系統(tǒng)中的水泵房總共有5臺水泵，因此在每臺水泵附近分別安裝了一個就地控制箱，里面裝設遠程I/O從站。對于現(xiàn)場底層的一些數(shù)據(jù)如真空度、流量等模擬量，通過遠程I/O從站擴展的模擬量輸入模塊與傳感器相連取得，而對于電動球閥等的狀態(tài)則直接引入擴展的數(shù)字量輸入模塊。就地控制箱內(nèi)除了遠程I/O從站外，還含有中間繼電器、轉換開關、按鈕、指示燈、端子排和導線等元器件。5臺就地控制箱和PLC中心控制柜之間通過Profibus-DP網(wǎng)絡連成一個整體，實現(xiàn)各水泵的聯(lián)機控制。觸摸屏上以圖形方式顯示水泵系統(tǒng)的運行參數(shù)并提供觸摸式按鍵操作。地面集控系統(tǒng)與集中控制柜通過光纖以太網(wǎng)相連，實現(xiàn)水泵系統(tǒng)的遙測、遙控，集中控制柜安裝于井下變電所內(nèi)。

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本系統(tǒng)中，現(xiàn)場大部分的執(zhí)行機構和輸入信號都只對特定的一臺水泵有意義，比如1#泵的電動閘DP行規(guī)DPDP擴展DP基本功能未使用RS485/光纖物理層（1）數(shù)據(jù)鏈路層（1）（3）~（7）用戶層現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路（FDL）151

閥、1#泵運行時的電流、溫度等都只對1#泵有意義，與其他水泵無關。但是，也有一小部分是所有水泵運行時都需要的，比如水倉的水位。還有，采用真空泵方式抽真空時，一般只有2臺互為備用的真空泵，也就是說5臺水泵共用這2臺真空泵，因此真空泵也應屬于后者?？紤]到這一情況，對現(xiàn)場的輸入輸出信號采取了2種處理辦法，對于前者，將其就近接入就地控制箱內(nèi)，而對于后者，則直接與中心PLC所擴展的I/O模塊相連。本系統(tǒng)中的遠程I/O從站采用了西門子的ET200M，ET200M是一種模塊化的I/O站，通過IM-153接口與Profibus-DP總線連接。在Profibus-DP網(wǎng)上，PLC315-2DP作為主站，其Profibus站地址為2，5個ET200M編址依次為1、3、4、5、6。以1#泵就地控制箱為例，該就地控制箱中從站的總線地址是1，為了能正確識別，必須將IM351模塊上的Profibus總線設置撥碼開關設定為1，該撥碼開關采用的是二進制編碼。一旦從站出現(xiàn)故障，比如說掉電、損壞等，則主站CPU也將會停止運行。為了解決這一問題，可以使用系統(tǒng)監(jiān)控功能***塊。STEP7提供了大量的系統(tǒng)監(jiān)控功能***塊。這些***塊中的局部變量提供了所有其所處理故障的錯誤類型、代碼、中斷優(yōu)先級及中斷調(diào)用時間等信息，在應用中，采用了為每類故障定義數(shù)據(jù)結構塊（DB）來記錄這些故障信息，比如故障類型、代碼和故障時間等，在主應用程序中以一定的時間周期掃描這些DB，以完成整個系統(tǒng)運行的監(jiān)控，同時，正是調(diào)用了這些***塊使得系統(tǒng)在某些故障下仍可保證系統(tǒng)控制程序的運行，從而保證了整個系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。本系統(tǒng)中，使用Profibus-DP現(xiàn)場總線時，如果某一個從站掉電或損壞，將產(chǎn)生不同的中斷，并調(diào)用不同***塊（OB），如果在程序中沒有建立這些***塊，出于對設備和人身安全的保護，CPU會停止運行。若想忽略這些故障讓CPU繼續(xù)運行，可以在S7-300的CPU程序中調(diào)用OB82、OB86和OB122，從中可讀出故障從站地址，并進一步分析錯誤原因。如不需要讀出從站錯誤原因信息，可以直接***空的OB到CPU。通過以上處理，可以使得某個從站發(fā)生故障時僅影響到相應的一臺水泵，其他水泵仍能正常運行，這樣大大提高了本系統(tǒng)的可靠性。3結語本文基于SIMATICS7-300系列PLC設計了礦井***泵房自動監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)了水泵性能及狀態(tài)的在線實時監(jiān)測、遠程控制。同時,由于采用自動控制技術，減少了人工操作，降低了工人勞動強度，由于采用“避峰就谷”的控制策略，取得了良好的經(jīng)濟效益。該系統(tǒng)通過以太網(wǎng)接入到礦井綜合自動化系統(tǒng)中，可以方便進行綜合管理。

乳化液泵站的變頻控制系統(tǒng)商廣輝1,戴陶珍2（1.阜新礦業(yè)集團有限責任公司租賃站，遼寧阜新123000；2.山東科技大學信電學院，山東青島266510）摘要：針對普通乳化液泵站供液系統(tǒng)存在的問題，采用乳化液泵站變頻控制系統(tǒng)。介紹了系統(tǒng)總體方案選擇和子系統(tǒng)功能,分析了系統(tǒng)的正常運行狀態(tài)和系統(tǒng)故障時的處理，并對系統(tǒng)的運行效果進行了分析。采用乳化液泵站變頻調(diào)速系統(tǒng)后，可以節(jié)約電費，降低材料消耗，降低生產(chǎn)成本,減少事故的發(fā)生。關鍵詞：乳化液泵站；變頻控制；

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