基于冗余PLC的井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的論文.doc

基于冗余PLC的井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的論文 摘要：本文針對(duì)目前井下排水系統(tǒng)的故障出現(xiàn)在PLC硬件或者外圍線路上的問(wèn)題，提出了一種基于冗余PLC的井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。實(shí)際應(yīng)用表明，設(shè)計(jì)方案提高了井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的安全性、可靠性，具有顯著的實(shí)際意義。 關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制冗余PLC自動(dòng)控制系統(tǒng) 隨著國(guó)家煤礦工業(yè)的發(fā)展,井下排水系統(tǒng)作為礦山的六大系統(tǒng)之一，承擔(dān)著排除井下積水的重要任務(wù)。井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的技術(shù)性能，直接影響著煤礦生產(chǎn)的安全運(yùn)行。在傳統(tǒng)的井下排水控制系統(tǒng)中，一般采用繼電器或者PLC控制的方法，不具有冗余控制的功能，一旦PLC發(fā)生故障或者外圍硬件出現(xiàn)問(wèn)題，嚴(yán)重影響整個(gè)煤礦企業(yè)的安全性能。因此，本文設(shè)計(jì)了冗余型井下自動(dòng)排水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了冗余控制，有效地保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 基于冗余PLC的井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。 圖1基于冗余PLC的井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 該系統(tǒng)采用S7-400H冗余系統(tǒng)PLC，一套PLC系統(tǒng)正常運(yùn)行，另一套PLC系統(tǒng)同步運(yùn)行。當(dāng)其中一套PLC出現(xiàn)故障時(shí)，同步地切換到另一套PLC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了PLC系統(tǒng)切換的快速性，保證了硬件和軟件的冗余，提高系統(tǒng)的安全運(yùn)行效率。整個(gè)冗余系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊，將水泵機(jī)組子模塊ET200中的檢測(cè)信號(hào)(電動(dòng)閥門、水泵運(yùn)行狀態(tài)、電機(jī)電壓、電流、溫度、流量、液位等)通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)饺哂嗫刂葡?，在井下通過(guò)顯示操作臺(tái)控制和監(jiān)控排水系統(tǒng)的工作狀況，可通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛娴恼{(diào)度室上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)排水系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制功能。 2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 基于冗余PLC的井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。 圖2硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 排水自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件部分由冗余PLC、觸摸屏、上位機(jī)、交換機(jī)、檢測(cè)傳感器等組成。其中冗余系統(tǒng)的I/O輸入量：水泵工作方式、啟停信號(hào)、控制方式、主副真空泵的選擇、真空泵的啟停、急停、復(fù)位、液位開關(guān)、排水閘閥、電磁閥的到位信號(hào)等;I/O輸出量：水泵的啟動(dòng)停止信號(hào)、故障指示、水泵運(yùn)行指示、水位超限指示、排水閘閥和電磁閥開關(guān)控制信號(hào)等;模擬量輸入信號(hào)：出水口正壓力、水泵吸水口負(fù)壓力、電機(jī)電壓、電流、水泵軸溫、電機(jī)軸溫、管路流量、水位等。觸摸屏采用西門子公司生產(chǎn)的MP277，通過(guò)以太網(wǎng)與冗余S7-400通訊，當(dāng)一套PLC系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，觸摸屏自動(dòng)切換到另一套PLC系統(tǒng)，保證與觸摸屏的正常通訊。 3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 冗余PLC的排水系統(tǒng)軟件程序有冗余切換子程序、避峰就谷子程序、模擬量采集子程序、水泵啟停子程序和故障檢測(cè)子程序組成。冗余切換程序完成對(duì)PLC通訊系統(tǒng)的檢測(cè)，當(dāng)主PLC發(fā)生故障，程序自動(dòng)切換到備用系統(tǒng);避峰就谷子程序根據(jù)用電部門提供的不同時(shí)間段的電價(jià)和數(shù)字液位開關(guān)的信號(hào)自動(dòng)控制水泵的啟停數(shù)量;模擬量采集完成對(duì)電機(jī)參數(shù)、水泵進(jìn)水出水壓力、液位、溫度等的檢測(cè);故障檢測(cè)程序完成對(duì)電機(jī)溫度、水位報(bào)警等的檢測(cè);水泵的自動(dòng)啟停有水倉(cāng)的液位完成，控制流程如圖3所示。 圖3水泵自動(dòng)控制流程 排水泵房控制系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控軟件采用組態(tài)王6.55軟件進(jìn)行開發(fā)，電機(jī)參數(shù)、水泵的啟停狀態(tài)、通訊狀態(tài)、壓力、流量、液位等數(shù)據(jù)，展現(xiàn)在上位機(jī)上，實(shí)現(xiàn)井下排水系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。排水自動(dòng)化集控系統(tǒng)監(jiān)控畫面如圖4所示。 圖4排水自動(dòng)化集控系統(tǒng)監(jiān)控畫面 4結(jié)語(yǔ) 基于冗余PLC的井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)采用完善的硬件和軟件思想實(shí)現(xiàn)了電機(jī)參數(shù)、壓力、溫度、液位、水泵啟停狀態(tài)、工作方式等功能，完全滿足煤礦安全生產(chǎn)的要求。實(shí)際應(yīng)用表明，設(shè)計(jì)的排水自動(dòng)控制系統(tǒng)安全可靠，故障處理容易，維護(hù)簡(jiǎn)單，大大提高了排水系統(tǒng)的安全性、可靠性，完善了排水系統(tǒng)的控制功能，具有一定的實(shí)際意義。 參考文獻(xiàn)： 1王華東,李世光,高正中.基于PLC和WinCC的井下泵房監(jiān)控系統(tǒng)J.工礦自動(dòng)化，xx(6):51-52. 2吳同性.基于PLC及以太環(huán)網(wǎng)平臺(tái)的井下中央泵房自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.煤炭技術(shù),xx(5):45-46. 3謝苗苗,李華龍.基于