導語：煤礦排水系統(tǒng)監(jiān)控平臺優(yōu)化設計研究一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：針對煤礦井下排水系統(tǒng)監(jiān)控平臺存在的實時性差、參數(shù)不全、控制不靈活的問題，對原排水系統(tǒng)監(jiān)控平臺進行優(yōu)化設計。以倍?？刂破鳛楹诵腃PU，通過CAN總線通信方式周期性地采集1~3號水泵所有數(shù)據(jù)并完成顯示，同時通過監(jiān)控平臺實現(xiàn)對水泵的實時控制。試驗結果表明，優(yōu)化后的排水系統(tǒng)監(jiān)控平臺能夠全面展示水泵數(shù)據(jù)、控制方式靈活、實時性好，滿足預期優(yōu)化目標。

關鍵詞：控制器；CAN；總線通信；監(jiān)控平臺；排水系統(tǒng)

隨著智能控制技術、計算機網絡技術以及通信技術的不斷發(fā)展，礦區(qū)排水系統(tǒng)的自動化、智能化、信息化的需求越來越高，實現(xiàn)礦區(qū)排水系統(tǒng)的少人化、無人化成為必然發(fā)展趨勢?，F(xiàn)有排水系統(tǒng)監(jiān)控平臺存在的問題主要有實時性差、參數(shù)顯示不全、控制方式不靈活[1-2]。針對上述問題，提出排水系統(tǒng)監(jiān)控平臺優(yōu)化方案并完成試驗驗證。

1監(jiān)控平臺總體方案

煤礦排水系統(tǒng)監(jiān)控平臺優(yōu)化總體設計如圖1所示，PLC主控制器與監(jiān)控平臺之間以CAN通信方式完成數(shù)據(jù)的交互。監(jiān)控平臺由監(jiān)測類數(shù)據(jù)和控制類數(shù)據(jù)兩個模塊組成。監(jiān)測類數(shù)據(jù)模塊主要完成排水系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實時顯示，主要顯示的數(shù)據(jù)類別有傳感器類數(shù)據(jù)，如監(jiān)測水倉水位的超聲波液位傳感器、電機溫度傳感器、出水口壓力傳感器，水泵電機真空度傳感器以及監(jiān)測電機電流電壓的傳感器等。顯示的指示燈類數(shù)據(jù)有水泵電機運行/停止指示燈、故障指示燈、報警指示燈等；顯示的故障類數(shù)據(jù)主要有傳感器故障、水泵故障、閘閥故障等；顯示的報警類數(shù)據(jù)主要有傳感器限位報警、電機電流異常警、電機電壓異常報警以及電機溫度異常報警等；顯示參數(shù)類數(shù)據(jù)主要有系統(tǒng)電壓、系統(tǒng)電流、水泵運行狀態(tài)、出水口狀態(tài)、故障狀態(tài)、水泵溫度等；顯示的輸入/輸出數(shù)據(jù)主要是PLC控制器數(shù)字量輸入/輸出點，如水泵啟動/停止、真空度閘閥開啟/關閉、射流閥開啟/關閉、出水口閘閥開啟/關閉等；顯示的模擬量數(shù)據(jù)主要有溫度傳感器采集到的模擬量、壓力傳感器采集到的模擬量、真空度傳感器采集到的模擬量以及超聲波液位傳感器采集到的模擬量等。另外，在監(jiān)控平臺還將顯示排水系統(tǒng)中的排水管路狀態(tài)、水泵工作狀態(tài)以及射流泵工作狀態(tài)等。控制類數(shù)據(jù)主要包括控制模式選擇、一鍵啟動、一鍵停止、急停、排水管路控制、水泵啟?？刂?、射流泵啟停控制、電動閘閥控制等。

2監(jiān)控平臺方案實現(xiàn)

2.1CAN總線通信設計

PLC控制器與排水系統(tǒng)監(jiān)控平臺之間以CAN通信方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)和控制指令的傳送。在該CAN通信協(xié)議總，采用CAN2.0A協(xié)議，設置通信波特率為250kbit/s，幀格式為標準幀格式[3-4]，監(jiān)控平臺的節(jié)點號為16號78。PLC控制器與監(jiān)控平臺的CAN通信協(xié)議格式定義見表1。表1、表2詳細給出了優(yōu)化后排水系統(tǒng)中PLC控制器與監(jiān)控平臺CAN通信協(xié)議的具體格式定義，Cob_id為0x278、0x378、0x478、0x578、0x678、0x679為PLC發(fā)送給監(jiān)控平臺的數(shù)據(jù)信息，用于在監(jiān)控平臺上顯示。Cob_id為0x1F8、0x2F8為監(jiān)控平臺發(fā)送給PLC控制器的控制信息，用于遠程控制排水系統(tǒng)的運行。通過監(jiān)控平臺，可以對排水系統(tǒng)實現(xiàn)遠程控制，可以實現(xiàn)一鍵啟動、一鍵停止以及急停功能，還可以單獨實現(xiàn)1號、2號以及3號水泵的啟動、停止，以及對應的射流泵的啟動、停止控制，對應電動閘閥的開啟、關閉控制，如表2所示。

2.2監(jiān)控平臺設計

優(yōu)化后的煤礦排水系統(tǒng)監(jiān)控平臺一共分為6個畫面，即主畫面、傳感器數(shù)據(jù)畫面、系統(tǒng)設置畫面、控制畫面、故障報警畫面以及歷史查詢畫面。上頁圖1所示為排水系統(tǒng)監(jiān)控平臺的主畫面，在該畫面中顯示1號、2號以及3號水泵的運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、水泵溫度、出水口壓力、閘閥狀態(tài)以及閘閥開度信息，另外還顯示水倉實時水位[5-7]。在主畫面可以任意切換至其他5個畫面，方法為點擊主畫面下方的“傳感器數(shù)據(jù)”“系統(tǒng)設置”“控制畫面”“故障報警”“歷史查詢”可切換至對應畫面。圖2為排水系統(tǒng)監(jiān)控平臺的控制畫面，即通過該監(jiān)控平臺可以實現(xiàn)對1號、2號以及3號水泵的遠程控制。在進行遠程控制時，需要選擇控制模式（遠程、就地）、工作模式（手動、自動、遠程、集中），如圖選擇控制模式為“遠程”，選擇工作模式為“遠程”，即可實現(xiàn)對排水系統(tǒng)的遠程自動控制[8]。另外，在控制畫面中還可以實現(xiàn)對排水系統(tǒng)的一鍵啟動、一鍵停止以及急停操作。在控制畫面中，還實時顯示1號、2號以及3號水泵的運行狀態(tài)和故障狀態(tài)，以便操作人員及時了解和掌握水泵的運行情況。

3試驗驗證

3.1試驗方案

為驗證優(yōu)化設計后的煤礦排水系統(tǒng)監(jiān)控平臺的實用性和有效性，按照下述方案進行試驗驗證。3.1.1手動工作模式將水泵工作模式的旋鈕旋至“手動”工作模式，分別對1號、2號以及3號水泵進行如下步驟操作（以1號水泵為例，2號以及3號水泵的手動工作模式操作步驟一致）：打開配水閥門，確保與水倉連通；抽真空：打開射流閘閥和射流球閥或開啟真空泵，打開真空閥門和真空球閥；將水泵腔體注滿水；啟動1號水泵；延時時間后打開出水閥門，并檢測出水口壓力、流量、電機電流、電機電壓以及電機溫度；停止1號水泵前操作：關閉射流閘閥和射流球閥或關閉真空閥門和真空球閥；關閉1號水泵的出水閥門；停止水泵。3.1.2自動工作模式將水泵工作模式的旋鈕旋至“自動”工作模式，按照如下步驟對1號、2號以及3號水泵進行控制：正確選擇出水閥門、配水閥門；抽真空；按下“啟動”按鈕，按照自動工作模式流程啟動水泵；延時時間T；按下“停止”按鈕，按照自動工作模式流程停止水泵。3.1.3遠程工作模式將水泵工作模式的旋鈕旋至“遠程”工作模式，即在監(jiān)控平臺實現(xiàn)對1號、2號以及3號水泵的啟停智能控制。在監(jiān)控平臺按下“一鍵啟動”后，優(yōu)化后的排水系統(tǒng)會根據(jù)當前水倉水位、涌水量、用電峰段谷段等因素對1號、2號以及3號水泵進行啟?？刂?，按照“避峰就谷”策略智能控制流程對水倉水位進行排水。在遠程模式中還可以實現(xiàn)“一鍵停止”以及緊急情況下的“急?！辈僮?。3.1.4集中工作模式將水泵工作模式的旋鈕旋至“集中”工作模式，即在煤礦井下的集中控制平臺實現(xiàn)對1號、2號以及3號水泵的啟停智能控制。與遠程工作模式相比，集中工作模式僅僅是控制位置發(fā)生了變化。集中控制模式的邏輯處理流程、智能控制過程與遠程工作模式一致。

3.2驗證效果

按照設計的試驗方案分別完成排水系統(tǒng)的手動、自動、遠程以及集中控制模式，上述四種控制模式都能較好地完成煤礦井下排水任務，其中手動控制勞動強度大，長時間實現(xiàn)“避峰就谷”排水存在困難；自動、遠程以及集中控制模式勞動強度低，控制精度高，能夠按照節(jié)能降耗思想實現(xiàn)“避峰就谷”排水，實現(xiàn)煤礦井下排水系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、節(jié)能運行。

4結語

1）給出優(yōu)化后的煤礦排水系統(tǒng)監(jiān)控平臺總體設計方案，以倍?？刂破鳛楹诵腃PU，通過CAN總線通信將1號、2號、3號水泵的運行狀態(tài)、參數(shù)信息、故障信息等上傳至監(jiān)控平臺，同時可將監(jiān)控平臺的控制指令下發(fā)至水泵。2）給出優(yōu)化后的煤礦排水系統(tǒng)監(jiān)控平臺具體實現(xiàn)，如CAN總線通信設計、監(jiān)控平臺畫面設計等。3）完成優(yōu)化后的煤礦排水系統(tǒng)監(jiān)控平臺試驗驗證。

作者：閻劍俊 單位：山西焦煤集團有限責任公司屯蘭礦