高建強

摘 要：隨著煤礦自動化、信息化建設(shè)和發(fā)展，先進的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)、電氣自動化技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、自動控制技術(shù)不斷在煤礦得到應(yīng)用和推廣。煤礦井下使用的小排水泵多而散，管理起來相對難度較大，水泵的操作與維護浪費大量的人力資源。建立一套簡單實用的簡易水泵遠程自動化控制系統(tǒng)就顯得尤為重要。

關(guān)鍵詞：水泵遠程；自動控制；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.139

1 概述

隨著煤炭開采技術(shù)的進步，煤礦逐漸形成完善的礦井綜合信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)全礦井生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的過程控制自動化、生產(chǎn)綜合調(diào)度指揮和業(yè)務(wù)運轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)化，從而保證對全礦井安全狀況和生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)測、監(jiān)視、控制和調(diào)度管理，使礦井高效集中生產(chǎn)，達到減員增效、降低成本，提高礦井整體生產(chǎn)水平的目的。煤礦井下使用的小排水泵多而散，管理起來相對難度較大，水泵的操作與維護浪費大量的人力資源。建立一套簡單實用的簡易水泵遠程自動化控制系統(tǒng)就顯得尤為重要。

2 系統(tǒng)設(shè)計的目的

（1）減少煤礦井下作業(yè)人員，提高礦井安全管理水平。

（2）提高煤礦人力資源利用效率，有效降低管理成本。

（3）對井下多部設(shè)備集中協(xié)調(diào)管理，降低設(shè)備運行成本，提高設(shè)備運行效率。

（4）實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的就地人工操作、現(xiàn)場無人化自動運行遠程監(jiān)控、遠程自動化集中監(jiān)控。

3 系統(tǒng)的組成

3.1 設(shè)備主要組成

簡易水泵遠程自動化控制系統(tǒng)由地面控制軟件部分、通信網(wǎng)絡(luò)和井下現(xiàn)場控制單元等組成。地面控制部分主要是在操作員站上進行軟件開發(fā)，完成數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控畫面制作；通信網(wǎng)絡(luò)利用井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)進行傳輸；井下控制設(shè)備完成水泵的就地控制、并負責(zé)將采集的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)接口送至地面監(jiān)控中心，并能接受上位機控制命令，實現(xiàn)水泵的起停。在地面監(jiān)控中心能實現(xiàn)對井下水泵的遠程監(jiān)控，實現(xiàn)水泵的無人值守運行。

水泵遠程自動控制系統(tǒng)主要由JDQ-008 網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)繼電器控制器、浮球開關(guān)式液位控制器、電子式液位繼電器、電接點壓力表、真空磁助式電接點壓力表、開關(guān)電源等設(shè)備組成，通過網(wǎng)絡(luò)控制井下現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)控制器，實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的運行控制。網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)控制器可以采集到遠方被控制設(shè)備的運行狀態(tài)、水位、水泵進、出水口壓力等信號（開關(guān)量信號），并將采集到的信號狀態(tài)實時的傳遞給顯示終端（監(jiān)控計算機），顯示終端計算機通過軟件可以實時顯示設(shè)備的運行狀態(tài)，并可以進行控制。

（1）JDQ-008 網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)繼電器控制器。JDQ-008是一款集成網(wǎng)絡(luò)控制和485總線控制的4路輸入輸出工業(yè)級控制設(shè)備。模塊內(nèi)部集成了硬件TCP/IP協(xié)議棧、socket編程實現(xiàn)，附帶4路開關(guān)量輸入口，可檢測外部信號，主機可隨時讀開關(guān)量的狀態(tài)，可直接接控制開關(guān)等開關(guān)量輸出型的傳感器，開關(guān)量信號。

（2）浮球開關(guān)式液位控制器。浮球開關(guān)式液位控制器性能穩(wěn)定可靠，不會因液面的波動而引起誤動作）?？膳c各種泵配套，廣泛用于給水、排水及含腐蝕性液體的液位自動控制。

（3）電子式液位繼電器。電子式液位繼電器采用JYB-714排水型，可對被測（控）液位實現(xiàn)自動控制和報警的目的。

（4）監(jiān)控軟件。系統(tǒng)監(jiān)控軟件兼容Windows系統(tǒng)PC及android移動客戶端遠程異地控制功能。固定IP遠程控制，能顯示設(shè)備運行，返回監(jiān)控狀態(tài)。

3.2 系統(tǒng)工作原理

在井下水泵房安裝網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)繼電器控制器，將浮球開關(guān)式液位控制器、電子式液位繼電器、電接點壓力表開關(guān)量信號，水泵控制開關(guān)的狀態(tài)信號接入網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)繼電器控制器IO接口。網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)繼電器控制器可以將現(xiàn)場采集到的水位、壓力、水泵運行狀態(tài)信息傳遞給上位機，上位機軟件可以直觀的顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)。將水泵控制開關(guān)的啟動、停止控制接入網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)繼電器控制器相應(yīng)的DO控制接口，就可以實現(xiàn)遠方對井下水泵及相關(guān)設(shè)備的遠程控制。

3.3 實現(xiàn)功能

通過網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)繼電器控制器實現(xiàn)對井下設(shè)備的運程控制，地面監(jiān)控人員可以通過計算機實時監(jiān)控井下水泵的運行狀態(tài)，浮球開關(guān)式液位控制器、電子式液位繼電器可以檢測到水倉水位的變化情況，電接點壓力表、開關(guān)的運行狀態(tài)信號可以清晰的反映出水泵的運行狀態(tài)，實現(xiàn)遠程監(jiān)測監(jiān)控。也可以通過浮球開關(guān)式液位控制器、電子式液位繼電器直接控制網(wǎng)繼電器控制器，實現(xiàn)水泵的自動運行。通過計算機遠程對設(shè)備的運行狀態(tài)、運行過程進行自動檢測、自動控制，使設(shè)備達到最佳工作狀態(tài)，從而達到有效地節(jié)約能源、降低工人勞動強度、降低運行成本和延長設(shè)備使用壽命等目的。

4 使用、操作方法

井下水泵即可以采用現(xiàn)場人工操作開停設(shè)備、也可以采用自動運行模式運行、也可以采用遠程操作模式運行?，F(xiàn)場人員可以根據(jù)水倉水位隨時開啟或停止水泵，與傳統(tǒng)水泵操作模式一樣?，F(xiàn)場對水位傳感器設(shè)置水倉水位上、下限，當(dāng)水倉水位達到上限時水泵將自動開啟，將水倉水位排至水位下限，水泵將自動停止運行。遠程監(jiān)控模式下，地面井控人員可以根據(jù)需要在地面監(jiān)控室，根據(jù)需求對水泵進行開停操作。不論采用哪一種運行模式水位傳感器都會對水泵進行保護，保障水位上限開泵或報警，水位下限停止水泵的運行。

5 效益評價

以前井下水泵采用司機現(xiàn)場開泵方式，每班至少需要安排水泵司機井下現(xiàn)場開泵，以井下輔助工按每班100元工資計算，每年可以節(jié)約人員工資100元×3班×30天×12月=108000元。系統(tǒng)投資小（一個月就可以收回安裝成本）、見效快、安裝簡單、維護方便（一般煤礦電工就可以安裝和維護），多臺設(shè)備遠程集中控制使用效果精會更加明顯。同時也減少了井下作業(yè)人員，提升礦井現(xiàn)代化裝備水平，有效提高礦井的安全管理水平。

6 結(jié)束語

通過技術(shù)論證、探討及深入實際的研究，從而設(shè)計出我礦簡易水泵遠程自動化控制系統(tǒng)的整套詳細方案。該系統(tǒng)綜合了工業(yè)自動化控制技術(shù)和現(xiàn)代軟件技術(shù)，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，并可通過組態(tài)軟件與煤礦綜合自動化系統(tǒng)進行融合，作為煤礦綜合自動化系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。無人值守泵房工作狀態(tài)模擬圖、水泵及電機的各種運行參數(shù)同時可經(jīng)礦井綜合自動化WEB發(fā)布服務(wù)器進入局域網(wǎng)信息共享，從而實現(xiàn)全礦井管理的科學(xué)化、現(xiàn)代化要求。綜合自動化技術(shù)在煤礦企業(yè)中的應(yīng)用，必將為企業(yè)的信息化、多元化的快速發(fā)展提供可靠的技術(shù)支持，實現(xiàn)遠程管理和實時監(jiān)測。