前進(jìn)煤礦井水泵無人職守遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計方案終星奧樣本

湘煤集團(tuán)南陽礦業(yè)有限公司邁進(jìn)煤礦-250水平中央水泵無人職守遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計方案湖南星奧信息技術(shù)有限公司-05-13目錄TOC\o"1-2"\u1. 概述 31.1系統(tǒng)參數(shù) 31.2所有權(quán)信息 32. 系統(tǒng)建設(shè)目的 32.1顧客需求分析 42.2系統(tǒng)功能及特點 43. 系統(tǒng)設(shè)計原則和根據(jù) 53.1設(shè)計根據(jù) 53.2設(shè)計原則 53.3引用原則 64. 系統(tǒng)總體設(shè)計 64.1控制方式 74.2控制對象 84.3控制功能及規(guī)定 95. 重要設(shè)備技術(shù)參數(shù) 165.1控制分站 175.2傳感器 175.3上位機(jī) 226. 技術(shù)支持與服務(wù) 236.1保障機(jī)制 236.2征詢服務(wù) 236.3故障響應(yīng) 246.4備品備件 246.5系統(tǒng)升級 246.6保修服務(wù) 246.7人員培訓(xùn) 247．項目實行方案摘要及起止時間………………………278. 設(shè)備清單 27概述礦井排水系統(tǒng)承擔(dān)著排出井下涌水重要任務(wù)，是礦井安全生產(chǎn)核心環(huán)節(jié)，排水系統(tǒng)各種設(shè)備能否安全、可靠、有效運營，關(guān)系到整個礦井生產(chǎn)與安全。排水設(shè)備普通功率大，耗電量多，老式排水只能靠人工手動控制泵起停，無法運用排水設(shè)備與倉容，科學(xué)、合理調(diào)度排水量與排水時間。因而老式礦井排水方式普遍存在能耗大、效率低、生產(chǎn)成本高缺陷。基于以上因素實現(xiàn)礦井排水自動化控制和地面遠(yuǎn)程監(jiān)控，可根據(jù)水倉水位起停水泵，提高水泵有效運用率，大大減少生產(chǎn)成本；可減少看護(hù)人員，相應(yīng)減少工資投入，并可充實設(shè)備維護(hù)檢修隊伍，提高維護(hù)質(zhì)量，減少事故發(fā)生，變事故發(fā)生后被動檢修為積極定期檢修，提高設(shè)備使用率；可以保證安全生產(chǎn)，改進(jìn)工作環(huán)境，提高勞動生產(chǎn)率；可有效保護(hù)水泵電機(jī)等設(shè)備，延長使用壽命，減少事故停機(jī)時間，提高排水能力；通過調(diào)節(jié)開停時間避開電力負(fù)荷高峰期，有效地削峰填谷，節(jié)約電費開支。1.1系統(tǒng)參數(shù)邁進(jìn)煤礦-250水平中央水泵房由4臺型號為D450-60/84*3型水泵構(gòu)成，功率355KW，電壓為6KV，水泵流量450立方米/小時，水泵揚程為175.1米，排水管路為二趟，內(nèi)水倉容量為733立方米，外水倉容量為1102立方米。1.2所有權(quán)信息本技術(shù)方案所有權(quán)歸屬山湖南星奧信息技術(shù)有限公司，如果沒有征求賣方批準(zhǔn)和容許，不得復(fù)制、刊登和提供應(yīng)其她任何人或單位。系統(tǒng)建設(shè)目的1、節(jié)約傳播通道（光纖、通訊設(shè)備等）重復(fù)投資費用和維護(hù)費用；節(jié)約數(shù)據(jù)庫、組態(tài)軟件、軟件開發(fā)等重復(fù)投資費用；搭建傳播平臺、數(shù)據(jù)平臺和監(jiān)控平臺，一次投資，長期受益；2、在地面集中監(jiān)測監(jiān)控，井下減員，減少井下人員傷亡也許性；改進(jìn)工作環(huán)境，提高安全系數(shù)，保障職工人身安全；數(shù)據(jù)共享，報警聯(lián)動，減少由于礦井劫難所導(dǎo)致?lián)p失；3、實現(xiàn)無人值守和定期巡檢，有效減少人員成本；實現(xiàn)設(shè)備自動控制，減少工人勞動強(qiáng)度；減少崗位用工，提高全員效率；4、減少人工操作失誤，延長設(shè)備使用壽命；提高對設(shè)備故障分析和判斷能力，減少停機(jī)事故；加強(qiáng)對運送調(diào)度和管理，提高運送能力；5、為礦井自動化系統(tǒng)提供一種高速、安全、可靠管理平臺；提高整體集成水平，發(fā)揮自動化系統(tǒng)綜合管理效益；實現(xiàn)煤礦管控一體化，提高煤礦安全生產(chǎn)管理調(diào)度水平。2.1顧客需求分析煤礦井下水泵是煤礦生產(chǎn)重要設(shè)備之一，實現(xiàn)井下泵房遠(yuǎn)程控制與監(jiān)測，是綜合自動化建設(shè)重要構(gòu)成某些。當(dāng)前,在礦井泵房排水系統(tǒng)設(shè)計中,普通設(shè)立多臺多級離心水泵,一組工作、一組備用,并設(shè)立了用于輪換檢修水泵。這些水泵電壓高、功率大、運營工況復(fù)雜，人工很難做到實時監(jiān)控。此外，對于水泵啟動前吸水管路充水（抽真空）、水倉水位監(jiān)測、泵房內(nèi)設(shè)備運營與管理等工作,普遍采用人工操作方式。老式模式操作過程繁瑣、勞動強(qiáng)度大、人為因素多、啟泵時間長、自動化限度低，已不能適應(yīng)當(dāng)代化礦井管理規(guī)定,因而,有必要使泵房水泵實現(xiàn)自動化控制。2.2系統(tǒng)功能及特點1、實時在線監(jiān)測水倉水位，當(dāng)水位達(dá)到上限時可以報警，自動啟動水泵；當(dāng)水位達(dá)到下限時，發(fā)出聲光信號，自動停泵；2、實時在線監(jiān)測水泵各工況參數(shù)，涉及水位、流量、電壓、電流、壓力、功率、溫度、真空度、閘閥啟動度等；3、具備數(shù)據(jù)分析功能，對水泵效率、電耗、工況點等進(jìn)行分析，保證經(jīng)濟(jì)運營；4、當(dāng)水泵浮現(xiàn)故障時，可以及時報警，并可以自動啟動備用水泵，不能滿足排水能力時，依照涌水量狀況自動擬定啟動水泵臺數(shù)。系統(tǒng)應(yīng)具備以水倉水位為主，結(jié)合分時計費和避峰填谷原則，擬定開停水泵時間。同步依照水位控制原則自動實現(xiàn)水泵輪換工作；5、具備遠(yuǎn)程、就地啟動、停止功能；6、可現(xiàn)場、遠(yuǎn)程編程，完善修改系統(tǒng)功能；7、水泵房現(xiàn)場以計算機(jī)圖形界面結(jié)合現(xiàn)場操作，最大限度簡化操作與狀態(tài)顯示；8、集中控制器采用三菱公司FX2N系列PLC及先進(jìn)過程控制軟件，實現(xiàn)井下排水監(jiān)控系統(tǒng)最優(yōu)控制方略；9、井下排水監(jiān)控系統(tǒng)報警，信息顯示，報表記錄解決可以所有融入整個礦井監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)；10、具備完善系統(tǒng)保護(hù)功能；11、控制系統(tǒng)可以通過以太網(wǎng)接入礦井工業(yè)以太干網(wǎng)，實現(xiàn)水泵監(jiān)控子系統(tǒng)與全礦井自動化監(jiān)控系統(tǒng)信息共享；12、具備較強(qiáng)兼容性和擴(kuò)展性，為下一步綜合自動化集中控制做好擴(kuò)展接口；13、具備實時現(xiàn)場工況監(jiān)控功能，并能將現(xiàn)場運營狀況圖像保存，可隨時查看各時間段設(shè)備運營狀況系統(tǒng)設(shè)計原則和根據(jù)3.1設(shè)計根據(jù)（1）設(shè)計方案依照邁進(jìn)煤礦安全生產(chǎn)泵房自動化監(jiān)控實際規(guī)定而做出。（2）系統(tǒng)設(shè)備符合邁進(jìn)煤礦生產(chǎn)環(huán)境條件，符合《煤礦安全規(guī)程》有關(guān)規(guī)定。3.2設(shè)計原則（1）、安全可靠性1）、擁有遠(yuǎn)端控制及就地控制兩種控制方式，當(dāng)集中控制柜與遠(yuǎn)端監(jiān)控平臺通訊中斷時，自動轉(zhuǎn)入就地控制方式。就地控制方式又可分為就地集中控制及就地手動控制。2）、全方位監(jiān)控電機(jī)、水泵、啟動柜、真空系統(tǒng)等各環(huán)節(jié)，對系統(tǒng)浮現(xiàn)異?？梢蕴崆敖o出預(yù)警。3）、嚴(yán)格規(guī)范地按照規(guī)定程序?qū)λ眠M(jìn)行自動啟、停。4）、選用可靠控制原器件，水泵房控制核心選用三菱公司可編程控制器FX2N系列，繼電原件選用國產(chǎn)名牌器件。（2）、先進(jìn)性1）、由于采用了光纖環(huán)網(wǎng)通訊傳播技術(shù)使得數(shù)據(jù)傳播更快捷、可靠。2）、采用了組態(tài)軟件控制編程技術(shù)，不但使可靠性大為提高并且使程序更加具備通用性，也使系統(tǒng)二次開發(fā)及擴(kuò)容變得更加規(guī)范、容易。3）、本系統(tǒng)遵循礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)原則子系統(tǒng)接口規(guī)范使得該系統(tǒng)可以非常容易地并入礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)中，與其他子系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。該控制系統(tǒng)是由地面操作員站、水泵控制分站二某些構(gòu)成?？刂葡到y(tǒng)對泵房內(nèi)排水泵、射流系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、管道電動閥門和水泵軸震動等裝置實行了自動控制及運營參數(shù)自動檢測，通過檢測水倉水位、電機(jī)電流、電機(jī)電壓、閘閥啟動度、流量、真空度等參數(shù)，控制水泵工作?？刂葡到y(tǒng)面板上設(shè)有液晶觸摸屏，就地實時以圖形、圖像、數(shù)據(jù)、文字等方式，直觀、形象、實時地反映系統(tǒng)工作狀態(tài)以及水倉水位、電機(jī)工作電流、電機(jī)溫度、水泵溫度、排水管流量、水泵真空度等參數(shù)。通訊管理機(jī)將各種數(shù)據(jù)信息傳送到地面生產(chǎn)調(diào)度中心和生產(chǎn)設(shè)備控制中心，地面操作員站進(jìn)行實時監(jiān)測監(jiān)控及報警顯示、故障歷史查詢、模仿量曲線顯示和報表打印。該系統(tǒng)具備運營可靠、操作以便、自動化限度高等特點。視頻監(jiān)控系統(tǒng)將現(xiàn)場運營工況以錄像形式發(fā)送并保存到上位機(jī)，在上位機(jī)上以四畫面形式顯示各設(shè)備運營狀況及吸水井液位變化。3.3引用原則《煤礦安全規(guī)程》《煤礦設(shè)計規(guī)范》《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備本質(zhì)安全型電路和電氣設(shè)備規(guī)定》GB3836.4-83《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用規(guī)定》GB3836.1-83《礦用普通型電氣設(shè)備》GB12173-90《煤礦通信、檢測、控制用電工電子產(chǎn)品通用技術(shù)規(guī)定》MT209-90《工業(yè)自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范》GBJ93-86《工業(yè)公司通信設(shè)計規(guī)范》GBJ42-81《通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范》GB50055-93系統(tǒng)總體設(shè)計煤礦排水系統(tǒng)承擔(dān)排出井下所有涌水重要任務(wù),是保證礦井安全生產(chǎn)核心環(huán)節(jié),其各種設(shè)備可靠運營,關(guān)系到整個礦井安全,能否達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理運營,關(guān)系到礦井經(jīng)濟(jì)效益。因而,應(yīng)用當(dāng)代自動化控制技術(shù),實現(xiàn)煤礦排水系統(tǒng)自動化控制,保證煤礦安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理尤為3.1系統(tǒng)構(gòu)成本控制系統(tǒng)以PLC作為控制核心,觸摸屏為顯示和重要操作設(shè)備，通過PLC檢測水泵設(shè)備和傳感器等信號，控制水泵、真空泵等設(shè)備和電動閥門、電磁閥等執(zhí)行器啟動與關(guān)閉。PLC模仿模塊通過傳感器采集現(xiàn)場壓力、流量、電壓、電流等信號，并顯示在上位機(jī)上，系統(tǒng)重要涉及控制柜、配電柜、傳感器和執(zhí)行器等四某些。1、控制柜：為礦用普通型柜體，重要由PLC、觸摸屏、中間繼電器、信號變送器、以太網(wǎng)絡(luò)互換機(jī)、開關(guān)電源、按鈕和批示燈等元器件構(gòu)成，具備信號采集、變換、解決、輸出、顯示、保護(hù)、故障報警和通訊等各種功能。觸摸屏作用是就地實時以圖形、圖像、數(shù)據(jù)、文字等方式，直觀、形象、實時地反映系統(tǒng)工作狀態(tài)以及水倉水位、電機(jī)工作電流、電機(jī)溫度、水泵溫度、排水管流量、水泵真空度等參數(shù)。2、配電柜（依照現(xiàn)場實際選配某些）：重要由斷路器、接觸器、熱繼電器等元器件構(gòu)成，是電動閥門、真空泵、電動球閥等配電回路。3、傳感器：重要涉及超聲波液位計、超聲波流量計、負(fù)壓變送器、壓力變送器、電機(jī)繞組及軸承溫度傳感器、水泵軸承溫度傳感器、電機(jī)電壓及電流互感器、閥門位置行程開關(guān)和過轉(zhuǎn)矩行程開關(guān)等。4、執(zhí)行器：涉及多功能控制閥、電動球閥等。5、視頻監(jiān)控系統(tǒng)：涉及攝像頭、數(shù)字硬盤錄像機(jī)、光纖、光端機(jī)、終端盒等4.1控制方式為了滿足尋常運營、檢修、故障解決等需要，具備兩種控制模式：就地、遠(yuǎn)程。操作人員可采用不同方式控制各水泵啟動和停止：就地控制就地控制重要分為就地半自動控制與手動控制。就地半自動控制：半自動控制重要是指操作人員在井下值班室通過控制柜上觸摸屏，實現(xiàn)一鍵啟停水泵。當(dāng)與地面通訊故障或者尋常檢修故障解決時，操作人員可選取就地控制狀態(tài)。遠(yuǎn)程控制遠(yuǎn)程控制重要分為遠(yuǎn)程半自動控制與遠(yuǎn)程全自動控制。半自動控制是指操作人員只需在地面控制中心操作鼠標(biāo)鍵盤，一鍵啟停水泵，以及故障解除等。并且通過計算機(jī)語音系統(tǒng)發(fā)布報警提示。全自動控制是指系統(tǒng)依照水位高低（顧客可以設(shè)立高低水位）實現(xiàn)自動開停水泵，具備避峰填谷（時間段可設(shè)立）、自動輪換、超限報警等功能。控制方式變換遠(yuǎn)程和就地選?。嚎梢酝ㄟ^就地控制柜上遠(yuǎn)程就地選取開關(guān)，來切換遠(yuǎn)程控制或就地控制。自動和手動選?。嚎梢酝ㄟ^就地控制柜上自動手動選取開關(guān)，來切換自動控制或手動控制。當(dāng)需要遠(yuǎn)程和就地半自動控制時，自動手動選取開關(guān)需打到自動狀態(tài)；當(dāng)需要手動控制時（PLC只監(jiān)視不控制），屏蔽PLC輸出點，操作員通過水泵原有自帶控制系統(tǒng)控制。遠(yuǎn)控兩種方式可以通過上位機(jī)選取。4.2控制對象水泵系統(tǒng)圖4-1水泵控制系統(tǒng)圖（2）水泵配電控制柜：控制系統(tǒng)就地顯示控制可采用液晶觸摸屏完畢，可顯示水泵電機(jī)電壓，電流以及功率因數(shù)；通過批示燈顯示水泵及附屬設(shè)備工作狀態(tài)；水泵開停及附屬設(shè)備開?？刂?，能對水泵進(jìn)行就地控制，可作為水泵操作柜。顯示屏具備RS485通訊接口，通過以太網(wǎng)或工業(yè)總線接口與上級監(jiān)控系統(tǒng)完畢通訊，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)控。監(jiān)測需要所有信號，經(jīng)傳感器檢測，送入相應(yīng)信號變送器變成原則4～20mA信號或1～5V信號，由變送器送入FX2N系列控制器配備I/O模塊，實現(xiàn)對原始一次信號采集，實現(xiàn)對所監(jiān)測信號采集與傳播，涉及所需電氣參數(shù)、水泵系統(tǒng)工作狀態(tài)、故障等信號等。同步能接受上級監(jiān)控系統(tǒng)傳來各種動作指令和保護(hù)調(diào)試指令并可靠執(zhí)行，實現(xiàn)遠(yuǎn)方操作或自動化運營控制、接受解鎖命令后能修改參數(shù)設(shè)定等。（3）水位檢測、流量檢測：超聲波水位計、超聲波流量計信號接入。（4）射流系統(tǒng)：真空度檢測、射流電磁閥控制、排氣管路電磁閥控制等。（5）抽真空系統(tǒng)：抽真空電機(jī)控制、排氣管路電磁閥控制、真空度檢測等。（6）有底閥水泵控制：灌水、開泵。（7）視頻監(jiān)控系統(tǒng)：現(xiàn)場設(shè)備監(jiān)控、吸水井液位監(jiān)控。4.3控制功能及規(guī)定4.3.1水泵操作單臺水泵自動啟動過程為：啟動抽真空系統(tǒng)、檢測真空度、啟泵、檢測水泵出水口壓力、水泵出水口多功能控制閥自動啟動。停機(jī)過程則為通過啟動柜停止水泵，水泵出水口多功能控制閥自動關(guān)閉。4.3.2運營前狀態(tài)檢測開泵前必要檢查待開水泵高壓柜及電機(jī)綜保供電與否正常。待開水泵各種顯示與否正常，水倉水位顯示與否正常，且應(yīng)無端障顯示。4.3.3啟動系統(tǒng)依照水倉水位、上升速度狀況啟動水泵，井下泵房排水泵啟動方式有三種：1、自動將工作方式選取開關(guān)打在“自動”位置；當(dāng)水倉水位高于上限水位時，計算機(jī)將自動選定射流管路和待開水泵，按照所設(shè)定運營程序，自動啟動待開水泵。2、半自動工作方式選取開關(guān)打在“半自動”位置；選定排水管路；選定待開水泵，并擬定射流管路；按下待開水泵啟動按鈕，計算機(jī)將按照所設(shè)定運營程序，自動啟動待開水泵。3、手動工作方式選取開關(guān)打在“檢修”位置；選定排水管路，打開管路閘閥；選定待開水泵，并擬定射流管路；啟動射流；觀測真空表，確認(rèn)泵體內(nèi)已充水(否則不能進(jìn)行下一步操作)；啟動電機(jī)；水泵出水口多功能控制閥自動啟動，并觀測電機(jī)、水泵運轉(zhuǎn)狀況與否正常；關(guān)閉射流。4.3.4運營1、水泵在運營期間，應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行如下觀測，發(fā)現(xiàn)問題及時采用辦法：電壓不得超過額定值正負(fù)5％，電流不得超過額定值；觀測壓力、真空和流量批示變化狀況；觀測模仿量顯示和水倉水位變化狀況；電機(jī)和水泵有無異狀；檢查進(jìn)、出水管路，泵體、閘門、盤根密封等有無漏水現(xiàn)象。2、水泵在運營期間浮現(xiàn)下列狀況之一時，應(yīng)緊急停：水泵不上水；水泵或電機(jī)有異狀；電機(jī)或電氣設(shè)備冒火和冒煙；泵體嚴(yán)重漏水；平衡水失常；4.3.5正常停泵與啟動相相應(yīng)，正常停泵方式也有三種：1、自動：水泵在“自動”工作方式下運營，當(dāng)水倉水位低于下限水位時，計算機(jī)將按照所設(shè)定停泵程序自動停止運營水泵。半自動：水泵在“半自動”工作方式下運營，需要停泵時，司機(jī)應(yīng)按下“停止”按鈕，計算機(jī)也將按照所設(shè)定停泵程序自動停止運營水泵。3、水泵在“檢修”工作方式下運營，需要停泵時，司機(jī)應(yīng)按照下列順序操作：關(guān)閉出水管路手動閘閥；關(guān)閉水泵出水口手動閘閥，禁止閥門在開通位置停機(jī)；待閥門關(guān)閉到位后，停電動機(jī)。4.3.6故障停泵1、水泵在“自動”和“半自動”工作方式下運營，當(dāng)發(fā)生故障時，計算機(jī)將按照所設(shè)定停泵程序自動停止運營水泵。2、水泵在“檢修”工作方式下運營，當(dāng)發(fā)生故障需要停泵時，應(yīng)按下列順序操作：同步關(guān)閉管路手動閘閥，禁止閥門在開通位置停機(jī)；待閥門關(guān)閉到位后，停電動機(jī)；無論水泵在哪一種工作方式下運營，當(dāng)發(fā)生故障需要緊急停泵時，司機(jī)可按下“急?！卑醇~(帶機(jī)械自鎖)。3、故障停泵后，查明故障因素，及時向關(guān)于領(lǐng)導(dǎo)報告。4、按下“故障復(fù)位”按紐，使系統(tǒng)恢復(fù)正常，為啟動備用水泵做好準(zhǔn)備。4.3.7數(shù)據(jù)采集與檢測系統(tǒng)采集與檢測數(shù)據(jù)：模仿量為電機(jī)電流、電機(jī)溫度、水泵軸溫、閘閥開度、出水口壓力、水倉水位、主排水管流量、真空度；數(shù)字量有：電動閘閥開關(guān)限位、電磁閥狀態(tài)、電機(jī)運營返回、電機(jī)故障點、電動閥工作狀態(tài)與開關(guān)限位、射流泵工作狀態(tài)。圖4-1水泵自動化控制程序系統(tǒng)圖數(shù)據(jù)采集重要由PLC實現(xiàn)，PLC通過超聲波水位計持續(xù)檢測汲水小井水位，將水位變化信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換解決，計算出單位時間內(nèi)不同水位段水位上升速率，從而判斷礦井涌水量，自動投入或退出水泵。電機(jī)電流、水泵軸溫、電機(jī)溫度、排水管流量等傳感器，重要用于監(jiān)測水泵、電機(jī)運營狀況，溫度超限報警。PLC采集各種系統(tǒng)中各個設(shè)備狀態(tài)開關(guān)量信號進(jìn)行解決，控制每個水泵系統(tǒng)啟停。4.3.8水泵自動輪換為了防止備用泵、電氣設(shè)備和備用管路長期不用而導(dǎo)致設(shè)備受潮或浮現(xiàn)其她故障未經(jīng)及時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)工作泵浮現(xiàn)緊急故障需投入備用泵時，而不能及時投入以至影響礦井排水安全，本系統(tǒng)程序設(shè)計了3臺泵自動輪換工作，控制程序?qū)⑺脝⑼４螖?shù)及運營時間和管路使用次數(shù)及流量等參數(shù)自動記錄合計，系統(tǒng)依照這些運營參數(shù)按一定規(guī)律自動啟停水泵，使各水泵及其管路使用率分布均勻，當(dāng)水泵在啟動或運營過程中浮現(xiàn)故障時，系統(tǒng)自動停止故障水泵、投入新水泵排水，實現(xiàn)水泵自動輪換工作，同步系統(tǒng)自動發(fā)出聲光報警，并在操作屏和地面操作站上動態(tài)閃爍顯示，記錄事故，達(dá)到有故障早發(fā)現(xiàn)、早解決。4.3.9自動控制系統(tǒng)控制設(shè)計選用了三菱FX2N系列為控制主機(jī)，該PLC為模塊化構(gòu)造，由數(shù)字量I/O、模仿量輸入、通訊口等模塊構(gòu)成。PLC自動化控制系統(tǒng)依照水倉水位高低或者依照井下用電負(fù)荷高、低峰和供電部門所規(guī)定平段、谷段、峰段供電電價時間段等因素，建立數(shù)學(xué)模型，合理調(diào)度水泵，自動精確發(fā)出啟、停水泵命令，控制水泵運營。為了保證井下安全生產(chǎn)，系統(tǒng)可靠運營，水位信號是水泵自動化一種非常重要參數(shù)，因而，系統(tǒng)設(shè)立在不同水艙兩套超聲波水位傳感器，PLC將接受到模仿量水位信號提成若干個水位段，計算出單位時間內(nèi)不同水位段水位上升速率，從而判斷礦井涌水量，也本系統(tǒng)可以同步檢測井下供電電流值，計算用電負(fù)荷率，依照礦井涌水量和用電負(fù)荷，控制在用電低峰和一天中電價最低時啟動水泵，用電高峰和電價高時停止水泵運營，以達(dá)到避峰填谷及節(jié)能目。4.3.10動態(tài)顯示就地動態(tài)模仿顯示選用操作屏，地面操作站系統(tǒng)動態(tài)模仿顯示采用組態(tài)王組態(tài)軟件開發(fā)，系統(tǒng)通過圖形動態(tài)顯示水泵、真空泵、電磁閥和電動閘閥運營狀態(tài)，采用變化圖形顏色和閃爍功能進(jìn)行事故報警，直觀地顯示電磁閥和電動閘閥開閉位置，實時顯示水泵抽真空狀況和出水口壓力值。用實時趨勢圖方式和數(shù)字形式準(zhǔn)的確時地顯示水倉水位，并在啟停水泵水位段發(fā)出預(yù)告信號和低段、超低段、高段、超高段水位分段報警，用事先錄制語音提示形式提示操作人員注意。采用圖形、趨勢圖和數(shù)字形式直觀地顯示趟管路瞬時流量及合計流量、水泵軸溫、電機(jī)溫度等動態(tài)值，超限報警，自動記錄故障類型、時間等歷史數(shù)據(jù)，并通過每臺水泵流量計算出水泵有效功率，以提示巡檢人員及時檢修或更換水泵系統(tǒng)功能畫面參照圖4-2工程案例：-250水泵自動化控制程序系統(tǒng)圖4.3.11通訊接口PLC通過485通訊合同與操作屏進(jìn)行通訊，將水泵機(jī)組工作狀態(tài)與運營參數(shù)傳至操作屏，完畢各數(shù)據(jù)就地動態(tài)顯示；通過井下光纖，將水泵機(jī)組運營狀態(tài)、參數(shù)傳至地面生產(chǎn)指揮調(diào)度中心或機(jī)電控制中心，在地面生成圖形、趨勢圖和數(shù)字形式等直觀界面信息，開放通訊合同，在地面監(jiān)控中心有上位機(jī)，上位機(jī)通過OPC接入全礦井安全生產(chǎn)自動化控制網(wǎng)，管理人員在地面即可掌握井下主排水系統(tǒng)設(shè)備所有檢測數(shù)據(jù)及工作狀態(tài)，又可依照自動化控制信息，實現(xiàn)井下主排水系統(tǒng)三遙，并為礦領(lǐng)導(dǎo)提供生產(chǎn)決策信息。操作屏與監(jiān)測監(jiān)控站均可動態(tài)顯示主排水系統(tǒng)運營模仿圖、運營參數(shù)圖表，記錄系統(tǒng)運營和故障數(shù)據(jù)，并顯示故障點。4.3.12視頻監(jiān)控在井下水泵房和吸水井液位位置裝有攝像頭，實時拍攝現(xiàn)場水泵運營狀況及吸水井液位變化，通過光纖點對點形式以圖像形式顯示在上位機(jī)界面上，系統(tǒng)配備數(shù)字硬盤錄像機(jī)，可以將各時段運營錄像保存在硬盤里，監(jiān)控系統(tǒng)圖如下：4.3.12系統(tǒng)功能及特點1．PLC控制程序采用模塊化構(gòu)造，系統(tǒng)可按程序模塊分段調(diào)試，分段運營。該程序具備構(gòu)造清晰、簡捷、易懂，便于模仿調(diào)試，運營速度快等特點。2.傳感器檢測到壓力、流量、電壓、電流等信號發(fā)送給PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)解決，計算出水泵運營實時效率。3．PLC自動檢測水位信號，計算單位時間內(nèi)不同水位段水位上升速率，從而判斷礦井涌水量，自動投入和退出水泵運營臺數(shù)，合理地調(diào)度水泵運營。4．系統(tǒng)依照水位和壓力控制原則，自動實現(xiàn)水泵輪換工作。系統(tǒng)運營時對每臺泵運營時間進(jìn)行累積，每次重新啟動泵時，系統(tǒng)優(yōu)先啟動運營時間少水泵。5．系統(tǒng)具備通訊接口功能，PLC可同步與操作屏及地面監(jiān)測監(jiān)控主機(jī)通訊，傳送數(shù)據(jù)，互換信息，實現(xiàn)水泵自動監(jiān)控功能。6．系統(tǒng)可依照投入運營泵組位置，自動選取啟動射流泵，若在程序設(shè)定期間內(nèi)達(dá)不到真空度，便有報警輸出。當(dāng)射流泵浮現(xiàn)故障時，可以投入消防水進(jìn)行注水。7．在操作屏上動態(tài)監(jiān)控水泵及其附屬設(shè)備運營狀況，實時顯示水位、流量、壓力、溫度、電流、電壓等參數(shù)，超限報警，故障點自動閃爍。具備故障記錄，支持歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。9．系統(tǒng)保護(hù)功能有如下幾種：超溫保護(hù)：水泵長期運營，當(dāng)軸承溫度或定子溫度超過容許值時，通過溫度保護(hù)裝置及PLC實現(xiàn)超限報警。流量保護(hù)：當(dāng)水泵啟動后或正常運營時，如流量達(dá)不到正常值，通過流量保護(hù)裝置使本臺水泵停止運營，自動轉(zhuǎn)換為啟動另一臺水泵。電動機(jī)故障：運用PLC及觸摸屏監(jiān)視水泵電機(jī)過電流、漏電、低電壓等電氣故障，并參加控制。電動閘閥故障：由閘閥限位、開度批示檢測故障，并參加水泵聯(lián)鎖控制。10．系統(tǒng)控制具備自動、半自動和手動檢修3種工作方式。自動時，由PLC檢測水位、壓力及關(guān)于信號，自動完畢各泵組運營，不需人工參加；半自動工作方式時，由工作人員選取某臺或幾臺泵組投入，PLC自動完畢已選泵組啟停和監(jiān)控工作；手動檢修方式為故障檢修和手動試車時使用，當(dāng)某臺水泵及其附屬設(shè)備發(fā)生故障時，該泵組將自動退出運營，不影響其他泵組正常運營。PLC柜上設(shè)有該泵禁止啟動按鈕，設(shè)備檢修時，可防止其她人員誤操作，以保證系統(tǒng)安全可靠。系統(tǒng)可隨時轉(zhuǎn)換為自動和半自動工作方式運營。11.系統(tǒng)具備實時監(jiān)控功能，可以遠(yuǎn)程觀測現(xiàn)場各水泵運營狀況，并保存在數(shù)字硬盤。重要設(shè)備技術(shù)參數(shù)接入設(shè)備選用要考慮諸多因素，特別重要幾點涉及：原則化、可靠性、可擴(kuò)展性等。原則化：接入設(shè)備從設(shè)計、技術(shù)和設(shè)備選取，為保證不同PLC廠家設(shè)備、不同應(yīng)用、不同合同連接，必要在最后接入工業(yè)以太網(wǎng)時支持國際原則網(wǎng)絡(luò)接口和合同，以提供高度開放性。高可靠性：接入設(shè)備自身不應(yīng)對通訊網(wǎng)絡(luò)（PLC總線、工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)）可靠性產(chǎn)生影響?？缮壓涂蓴U(kuò)展性：隨著技術(shù)不斷發(fā)展、新原則和功能不斷增長，接入設(shè)備必要可以進(jìn)行固件升級，已提供更先進(jìn)、更多功能。高性能：接入設(shè)備應(yīng)具備獨立數(shù)據(jù)解決能力，可以不依賴于既有PLC處理器解決能力，同步接入設(shè)備不應(yīng)對既有PLC系統(tǒng)性能導(dǎo)致較大影響，保證控制邏輯正常解決，保證生產(chǎn)安全。接入設(shè)備不應(yīng)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通信瓶頸，為保證監(jiān)控實時性，接入設(shè)備與PLC設(shè)備連接一側(cè)通訊速率應(yīng)不低于該類PLC之間互連所采用總線最低通信速率。5.1控制分站含PLC、觸摸屏、工業(yè)以太網(wǎng)互換機(jī)、電源、輸入、輸出模塊、等元器件，判斷發(fā)出各種控制信號，監(jiān)控水泵運營工況。實現(xiàn)水泵房無人值守、遠(yuǎn)程監(jiān)控，PLC輸出信號應(yīng)用中間繼電器隔離；PLCI/O接口應(yīng)有不少于20%備用量；控制柜為礦用普通型，PLC選用三菱公司FX2N系列PLC。顯示屏尺寸不不大于10英寸?？刂乒駪?yīng)外形美觀、裝配牢固、分區(qū)明顯、維護(hù)以便?？刂乒耠娫聪鋬?nèi)置控制變壓器；為防止凝露現(xiàn)象以及潮濕氣流腐蝕內(nèi)部電器設(shè)備，PLC柜內(nèi)設(shè)立溫濕度控制裝置，以保證電氣設(shè)施干燥；控制柜可通過以太網(wǎng)模塊接入工業(yè)以太干網(wǎng)，實現(xiàn)水泵監(jiān)控子系統(tǒng)與全礦井監(jiān)控系統(tǒng)信息共享。5.2傳感器5.2.1超聲波液位計特點●最大量程可達(dá)40m固體料位測量可達(dá)25m。●最小辨別率1mm。●LCD/LED大顯示屏?！裰悄苄盘柦鉀Q技術(shù)?！袢芰戏栏鈿ぃ悍雷o(hù)級別IP67?！駥＠麚Q能器構(gòu)造：小量程物位計法蘭安裝時，對法蘭接管長度無規(guī)定?！窈啒惆存I設(shè)定參數(shù)：無需等待容器排空或加滿，無需附加遙控器。●靈活安裝方式：螺紋（法蘭）、固定孔（支架）?！裉筋^可加長：適應(yīng)寒冷地區(qū)室外密閉容器安裝，防止結(jié)霜。●配有高低位雙繼電器：四線制提供此功能。●家劉和直流供電形式可選：四線制和分體機(jī)主機(jī)提供此功能。5.2.2浮球液位開關(guān)磁鋼浮子式水位信號器基本上是由浮子、導(dǎo)管、干簧管以及外管等構(gòu)成。干簧管是把兩片鐵鎳合金簧片封閉在玻璃管內(nèi),常開舌簧片分別固定在玻璃管兩端,在永磁場作用下,簧片被磁化,其自由端產(chǎn)生磁性正好相反,運用“異性相吸”原理,克服簧片作用力矩,使簧片動作,從而使電路閉合,當(dāng)永磁體遠(yuǎn)離干簧管時,簧片即斷開。浮子是一種內(nèi)裝永磁鐵可浮動塑料球。水位升降使浮子相應(yīng)地產(chǎn)生變化,永久磁鐵磁力使導(dǎo)管內(nèi)干簧接點動作,發(fā)出相應(yīng)水面信號。5.2.3電動球閥電動球閥是一種由球體旋轉(zhuǎn)而開閉水路新型電動閥門,其適應(yīng)供水壓力范疇廣、不受泥沙、污水影響、供水通徑大、工作過程中通電時間短、工作穩(wěn)定可靠。重要技術(shù)參數(shù):工作電壓：24VDC(本安電源)；工作電流：≤70mADC；工作控制電流：≤5mADC；水壓適應(yīng)范疇：0～7MPa；水溫適應(yīng)范疇：0℃～60℃；球閥啟動速度：≤15秒；球閥啟動通徑：6″～2＇5.2.4電磁流量計全數(shù)字量解決，抗干擾能力強(qiáng)，測量可靠，精度高、流量測量范疇可達(dá)150：1超低EMI開關(guān)電源，合用電源電壓變化范疇大，抗EMI性能好。采用16位嵌入式微解決器，運算速度快，精度高，可編程頻率低頻矩形波勵磁，提高了流量測量穩(wěn)定性，功耗低。采用SMD器件和表面貼裝（SMT）技術(shù)，電路可靠性高。管道內(nèi)無可動部件，無阻流部件，測量中幾乎沒有附加壓力損失。在現(xiàn)場可依照顧客實際需要在線修改量程。測量成果與流速分布，流體壓力，溫度、密度、粘度等物理參數(shù)無關(guān)。高清晰度背光LCD顯示，全中文菜單操作，使用以便，操作簡樸，易學(xué)易懂。具備RS485、RS232、Hart和Modbus等數(shù)字通訊信號輸出。（選配）具備自檢與自論斷功能。小時總量計錄功能，以小時為單位記錄流量總量，合用于分時計量制（選配）內(nèi)部具備三個積算器可分別顯示正向合計量反向合計量及差值積算量，內(nèi)部設(shè)有不掉電始終，可記錄16次掉電時間。（選配）紅外手持操作器，115KHZ通訊速率，遠(yuǎn)距離非接觸操作轉(zhuǎn)換器所有功能（選配）5.2.5壓力變送器變送器依照管道中壓力與空氣中壓力差，將壓力差變成電信號送給控制裝置主機(jī)內(nèi)，主機(jī)將此電信號還原成實際壓力信號。該本質(zhì)安全型壓力變送器專門用于煤礦井下管道安裝方式變送器，該變送器選用進(jìn)口不銹鋼隔離膜片敏感器件，將芯裝入一不銹鋼殼體內(nèi)，將殼體直接安裝于被測壓力管道上，測量精確，長期穩(wěn)定性好，并具備優(yōu)良密封和防腐性能。5.2.6多功能水泵控制閥（可依照現(xiàn)場實際選用）用途安裝在市政、建筑、鋼鐵、冶金、石油、化工、煤氣（天然氣）、食品、醫(yī)藥、電站、核電、水利及灌溉等領(lǐng)域取水、送水、潛水、污水泵房及石油、化工流體輸送系統(tǒng)中，融電動閥、止回閥和水錘消除器三種設(shè)備功能于一體，能有效地提高系統(tǒng)安全可靠性，滿足系統(tǒng)自動化控制規(guī)定。特點安全可靠性高，具備速閉、緩閉以及吸能腔三種消除水錘辦法，并且動作完全聯(lián)鎖，不會產(chǎn)生誤動作。無需操作控制，當(dāng)水泵啟停時，巧妙地運用閥門先后介質(zhì)壓力變化來控制動力，使閥門自動按照水泵操作規(guī)程規(guī)定進(jìn)行動作。無需專業(yè)調(diào)試，閥門動作不受水泵揚程及流量變化影響，適應(yīng)范疇廣。基本無需維修，壽命長。節(jié)能效果明顯，運用進(jìn)口端壓力進(jìn)入膜片下腔支撐膜片壓板及閥桿重量，阻力損失小。5.3上位機(jī)工控機(jī)采用研華IPC610H系列；PLC編程軟件采用三菱公司GXDeveloper8.5；觸摸屏組態(tài)軟件采用維綸公司W(wǎng)einview；上位機(jī)組態(tài)軟件采用亞控公司組態(tài)王6.53；顯示屏選用22英寸液晶顯示屏。5.4攝像頭攝像儀由防爆外殼和機(jī)芯構(gòu)成，機(jī)芯固定在防爆外殼內(nèi)。機(jī)芯由電源板、光端機(jī)、攝像機(jī)三某些構(gòu)成。攝像機(jī)采用黑白1/3CCD感光器件600TV超低照度0.001LUX、強(qiáng)光抑制功能，輸出1Vp-p全電視視頻信號，光端機(jī)將視頻信號轉(zhuǎn)換為光信號并傳播至地面監(jiān)控中心，起到實時監(jiān)視作用。構(gòu)造示意圖如下：環(huán)境條件：環(huán)境溫度－5℃～40海拔高度不超過m；空氣相對濕度不不不大于95％（25℃在有瓦斯、煤塵爆炸危險場合；在無破壞絕緣腐蝕性氣體或蒸汽場合；在無明顯振動和沖擊場合；污染級別為3級；安裝類別為Ⅲ類。技術(shù)支持與服務(wù)6.1保障機(jī)制產(chǎn)品符合國家技術(shù)及管理規(guī)定，具備相應(yīng)資質(zhì)；公司具備相應(yīng)資質(zhì)；公司內(nèi)部人員安全審查制度；現(xiàn)場施工授權(quán)及顧客確認(rèn)制度；客戶響應(yīng)中心及顧客跟蹤服務(wù)制度；產(chǎn)品應(yīng)用備案制度，每臺產(chǎn)品檔案及顧客聯(lián)系信息等工程信息均報國家有關(guān)管理部門備案；故障解決規(guī)程，設(shè)備更換由顧客監(jiān)督進(jìn)行。6.2征詢服務(wù)湖南星奧信息客戶征詢服務(wù)中心7x24小時向客戶提供信息與技術(shù)方面征詢和服務(wù)。技術(shù)人員將回答客戶提出各種技術(shù)問題，并在客戶容許狀況下，進(jìn)行面對面技術(shù)交流服務(wù)。征詢服務(wù)中心： 湖南星奧信息技術(shù)有限公司技術(shù)支持部聯(lián)系電話： （0731）8842199688421995傳真： （0731）884219956.3故障響應(yīng)顧客發(fā)現(xiàn)問題后，通過我方提供技術(shù)支持熱線電話，向其申報設(shè)備故障排除申請。我方技術(shù)支持中心依照顧客提供信息，按照故障分級原則對故障進(jìn)行分級，并在規(guī)定期間內(nèi)對顧客故障進(jìn)行解決。如果通過遠(yuǎn)程方式可以對故障進(jìn)行定位，則可以遠(yuǎn)程對故障進(jìn)行詳細(xì)解決直到故障排除。如果無法通過遠(yuǎn)程方式對故障進(jìn)行定位，則我方技術(shù)工程師在規(guī)定期間內(nèi)前去故障現(xiàn)場收集信息、定位和解決問題。6.4備品備件湖南星奧設(shè)有備件倉庫，擁有充分產(chǎn)品備件，為客戶提供及時維修服務(wù)6.5系統(tǒng)升級湖南星奧將對系統(tǒng)提供升級支持服務(wù)，并就客戶對系統(tǒng)功能需求變化與客戶展開密切合伙，協(xié)助客戶對系統(tǒng)擴(kuò)展進(jìn)行完善設(shè)計和實行。6.6保修服務(wù)湖南星奧對所提供設(shè)備自驗收合格起免費保修一年，在此期間提供免費硬件保修和系統(tǒng)軟件升級服務(wù)。在保修期內(nèi)，如因湖南星奧設(shè)備問題使系統(tǒng)浮現(xiàn)故障，無法正常使用，除非浮現(xiàn)人力不可抗拒狀況，湖南星奧保證在48小時內(nèi)到現(xiàn)場檢修或用相似產(chǎn)品更換故障設(shè)備。湖南星奧為保證顧客利益，提供顧客長期技術(shù)支持，在顧客購買設(shè)備超過保證期后，仍向顧客提供與保證期內(nèi)同等質(zhì)量技術(shù)服務(wù)，涉及服務(wù)響應(yīng)時間、到達(dá)現(xiàn)場時間、解決解決問題效果等。通過電話解答顧客提出問題，指引顧客技術(shù)人員，對設(shè)備進(jìn)行診斷和維修。設(shè)備保修期滿后，我司將繼續(xù)為買方提供良好服務(wù)，并保證在一定期期內(nèi)免費提供軟件升級。賣方備有充分備品、配件，可及時向買方提供技術(shù)服務(wù)和備件服務(wù)。如診斷為硬件損壞，我司將提供備件。壞損件維修普通采用返修方式。6.7人員培訓(xùn)完善人員培訓(xùn)是一切當(dāng)代科技應(yīng)用基本，也是本項目成功核心。咱們?yōu)槊旱V井下人員管理系統(tǒng)工程設(shè)計了一套完整培訓(xùn)籌劃，安排經(jīng)驗豐富講師，對項目各類工作人員，施以專業(yè)培訓(xùn)，以期達(dá)到為顧客培訓(xùn)出一支訓(xùn)練有素操作維護(hù)與管理隊伍，保障系統(tǒng)高效、可靠運轉(zhuǎn)，提高運營質(zhì)量和減少運營成本。井下泵房遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)采用了當(dāng)前先進(jìn)工業(yè)控制及計算機(jī)技術(shù)，對職工素質(zhì)提出更高規(guī)定。為保證系統(tǒng)安全、高效運營，必要擁有一批高素質(zhì)技術(shù)工人和管理人員，中標(biāo)方應(yīng)認(rèn)真做好崗前培訓(xùn)工作。1）按當(dāng)代化礦井生產(chǎn)規(guī)定，上崗人員都應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格崗前培訓(xùn)，培訓(xùn)人員范疇涉及工人及管理人員。2）培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)注重理論培訓(xùn)和實踐操作相結(jié)合，充分運用職工教誨、電化教誨、網(wǎng)絡(luò)教誨等方式進(jìn)行基本性、常規(guī)性、專業(yè)性培訓(xùn)。區(qū)別中級管理人員、系統(tǒng)使用人員和系統(tǒng)維護(hù)人員，做到培訓(xùn)內(nèi)容各有側(cè)重。3）培訓(xùn)目的：通過嚴(yán)格培訓(xùn)，使整個組織機(jī)構(gòu)人員能勝任本崗位工作，形成一種有機(jī)高素質(zhì)、高效能管理隊伍。4）在培訓(xùn)過程中，借鑒大型礦井生產(chǎn)經(jīng)驗和教訓(xùn)，如果條件容許，還可組織某些人員特別是核心崗位操作和維護(hù)人員外出考察學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)及管理經(jīng)驗。6.8.1培訓(xùn)內(nèi)容和培訓(xùn)級別系統(tǒng)原理和技術(shù)性能、操作維護(hù)辦法、安裝調(diào)測、排除故障