[實用新型]新型煤礦排水自動化監控系統

有效

• 申請號: 201420020926.2
• 申請日: 2014-01-14
• 公開（公告）號: CN203669933U
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 劉慶勇;崔兆斌;滕鐵軍;伍恩占
• 申請（專利權）人: 泰安市一開電氣有限公司
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;E21F16/00
• 代理公司: 泰安市泰昌專利事務所 37207
• 代理人: 姚德昌

技術領域

本實用新型屬于煤礦安全技術領域，尤其是涉及一種新型煤礦排水自動化監控系統。

背景技術

目前，礦井排水系統仍采用井下泵房就地分散控制，其主要弊端是操作工根據井下水倉水位深度人為控制水泵的開/?停，當突發性大量涌水時若操作人員監控不力極有可能造成淹井事故，嚴重時可能造成人員傷亡。并且存在著勞動強度大，操作過程復雜，啟動停止時間長，效率低等諸多不適應現在排水監控系統的問題。

發明內容

本實用新型的目的是：提供一種自動化程度高、安全可靠的新型煤礦排水自動化監控系統。

本實用新型采用的技術方案是：包括中控室監控上位機、井下PLC監控主站、水泵監控分站，監控上位機通過環形以太網與PLC監控主站連接，?PLC監控主站與觸摸屏連接，PLC監控主站通過總線與水泵監控分站連接，水泵監控分站與模擬量輸入系統、數字量輸入系統、數字量輸出系統連接，模擬量輸入系統包括壓力傳感器、負壓傳感器、溫度傳感器、閘閥開度信號、主電機電參數信號，數字量輸入系統包括主電機遠近控信號、閘閥遠近控信號、閘閥到位信號，數字量輸出系統包括射流控制信號、真空泵控制信號、閘閥控制信號、主電機控制信號，PLC監控主站連接浮球開關信號、聲光報警信號、水倉水位傳感器、排水管道流量計。

進一步的，水泵監控分站包括一號水泵監控分站、二號水泵監控分站、三號水泵監控分站。

進一步的，PLC監控主站通過Profibus總線與水泵監控分站連接。

本實用新型的有益效果是：1、能夠滿足礦井對排水系統的控制要求，控制精度高、安全可靠；2、能夠實現礦井排水系統的自動化和智能化；3、能夠根據井下水倉水位深度和水位的上升速率自動控制水泵的開/?停；4、能夠根據涌水量自動報警，以實現礦井、人員、設備的安全。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

從圖1所示本實用新型的結構示意圖可以看出，本實用新型由中控室監控上位機1、井下PLC監控主站3、本安型觸摸屏4、一號水泵監控分站5、二號水泵監控分站6、三號水泵監控分站7、現場傳感器、電控閥門等組成。監控上位機1完成對各排水泵的地面遠程監控、數據的綜合處理、歷史數據的保存等，并可實現網絡發布；PLC監控主站3與本安型觸摸屏4完成對排水系統的就地集中控制、故障報警、運行狀態顯示、數據采集等功能；水泵監控分站可獨立實現對每臺水泵及附屬設備的全部控制；現場傳感器完成工藝過程的參數監測與遠傳。中控室監控上位機1作為遠程監控終端通過環形以太網2與井下PLC監控主站3連接、通訊，讀取現場監測數據并發出控制命令，完成排水系統的遠程集中控制。PLC監控主站3采用西門子S7-300系列PLC，通過環形以太網2與地面調度室通訊將數據傳送至監控上位機1，通過Profibus總線24與各水泵監控分站連接、通訊，實時監測排水系統中各臺設備的運行參數，以及采集水倉的水位信號等。PLC監控主站3與觸摸屏4連接，配備西門子10英寸彩色觸摸屏，觸摸屏4通過Profibus總線與監控主站及各分站通訊，可作為就地監控上位機使用，能實時顯示排水系統的所有參數并實施控制。正常情況下，系統設置為地面集中控制，需要時可在井下PLC監控主站觸摸屏4切換為井下集中控制，井下集中控制權限高于地面集中控制權限，從而靈活實現地面集控與井下集控運行方式的靈活切換。各水泵監控分站作為就地控制箱可以完成對每臺水泵的一鍵啟停控制，也可以實現灌引水閥開關、電機啟停、電動閘閥開關的單獨控制。水泵監控分站與模擬量輸入系統、數字量輸入系統、數字量輸出系統連接，模擬量輸入系統包括壓力傳感器23、負壓傳感器22、溫度傳感器21、閘閥開度信號20、主電機電參數信號19，數字量輸入系統包括主電機遠近控信號18、閘閥遠近控信號17、閘閥到位信號16，數字量輸出系統包括射流控制信號15、真空泵控制信號14、閘閥控制信號13、主電機控制信號12。?PLC監控主站3連接浮球開關信號8、聲光報警信號9、水倉水位傳感器10、排水管道流量計11。水泵監控分站接收水泵出水口處設置的壓力傳感器23檢測數據，檢測抽水的壓力，判斷是否正常抽水；射流管路設置負壓傳感器22，判斷射流抽真空時水泵引水是否灌滿；電機三相繞組溫度和電機前后軸承溫度的測量采用電機出廠時預埋的PT100鉑電阻，當溫度超限時報警，并參與控制；電機電流和電壓值與軟件內部預定的報警值比較，如果當前檢測值大于設定的報警值，則系統輸出報警信號，也可設置聯鎖動作，停止水泵運行，避免水泵損壞。

本實用新型的工作原理是：監控上位機1通過環形以太網2與PLC監控主站3通訊，實現遠程自動監控。通過觸摸屏4將PLC監控主站3設置為集中控制并選擇一種抽真空的方式（射流和真空泵），一號水泵監控分站5、二號水泵監控分站6、三號水泵監控分站7設置為遠控。水倉水位傳感器10連接PLC監控主站3檢測水位，當水位超過設定值或浮球開關信號8閉合時，PLC監控主站3通過Profibus總線24與一號水泵監控分站5通訊，準備啟動一號水泵進行排水；抽真空控制啟動，負壓傳感器22檢測真空度，當負壓達到設定值時，主電機控制信號12啟動，水泵抽水，壓力傳感器23檢測水壓，當水壓達到設定值時，閘閥控制信號13開啟進行排水，收到閘閥到位信號16開時，停止閘閥；當水位下降到低水位時，準備停機控制，首先關閉閘閥，收到閘閥到位信號16關時，停止閘閥并停止水泵運行；水泵排水運行時，判斷水泵主電機電參數信號19、軸承溫度傳感器21和排水管道流量計11是否正常，若異常則聲光報警信號9報警，如果在一定時間內不能排除故障，則停機，通過二號水泵監控分站6或三號水泵監控分站7開啟二號或三號水泵，其工作原理同一號水泵。