主頁(yè) > 技術(shù)文章 > 井下排水ＰＬＣ自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究 2024-10-19

井下排水ＰＬＣ自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究

摘要：井下自動(dòng)控制排水系統(tǒng)在開(kāi)采的過(guò)程和水資源的利用方面具有重要的意義，PLC可編程控制系統(tǒng)技術(shù)在自動(dòng)控制中具有廣泛的應(yīng)用，本文以煤礦井下作業(yè)為例，從影響井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定的主要因素出發(fā)，提出了抗干擾的措施，闡述PLC技術(shù)在井下排水自動(dòng)控制的設(shè)計(jì)原理。
　　在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，地下水流入巷道或工作面，形成礦井水。礦井水的形成一般是由于巷道揭露和采空區(qū)塌陷波及到水源所致，水源主要是大氣降水、地表水、斷層水、含水層水和采空區(qū)水。采礦活動(dòng)造成采動(dòng)區(qū)域及其周邊區(qū)域水文地質(zhì)系統(tǒng)和單元隔水構(gòu)造的破壞，改變了水徑流方向和途徑，最終在采空區(qū)或采動(dòng)場(chǎng)所匯集，并在匯集過(guò)程中因物化作用與時(shí)間效應(yīng)遭受污染的，交替性差的水體。
一、井下排水的重要性：
　　在煤礦的原煤開(kāi)采中，我國(guó)平均每年將有20～40億立方米的地下水被抽排到地面且絕大部分被排放掉。但是，煤礦生產(chǎn)抽排的地下水是在煤炭開(kāi)采過(guò)程中才被污染的，而并非本身就是污染嚴(yán)重的水。所以，在我國(guó)水資源不足的環(huán)境中，這些水被浪費(fèi)掉實(shí)在是有點(diǎn)可惜，如果在水質(zhì)較好的地方，對(duì)井下水進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚�，就完全可以達(dá)到工業(yè)和生活用水標(biāo)準(zhǔn)。另外，井下水對(duì)礦井的危害很大，在發(fā)生的煤礦安全事故中，以瓦斯爆炸和水災(zāi)害最為頻繁和嚴(yán)重。如果礦井水排放不暢，水在井下放任自流，將勢(shì)必造成水災(zāi)，更嚴(yán)重的造成設(shè)備財(cái)產(chǎn)損失，人員傷亡，礦井坍塌等災(zāi)難性的后果。
　　我國(guó)在優(yōu)化排水方案、改造排水設(shè)備及巷道合理布置方面也做了大量的研究，但是，監(jiān)測(cè)技術(shù)和手段還處在摸索階段。隨著煤礦安全問(wèn)題的要求的提高，井下水的檢控要求也隨之提高。目前井下水的排放主要的人工管理的方式，具有低效率、高勞動(dòng)量，且容易造成高勞動(dòng)量的弊端。因此，采用自動(dòng)控制系統(tǒng)具有重要的意義。
二、PLC井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)：
　　1. PLC井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的技術(shù)
　　PLC可編程控制器，是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，向用戶的“自然語(yǔ)言”編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便地使用。PLC是通過(guò)在存儲(chǔ)器中的程序?qū)崿F(xiàn)控制功能，且同一臺(tái)PLC還可用于不同控制對(duì)象，通過(guò)改變軟件則可實(shí)現(xiàn)不同控制的控制要求，具有很大的靈活性和通用性。PLC的輸入、輸出電路一般用光電禍合器來(lái)傳遞信號(hào)，有效地抑制了外部干擾源對(duì)PLC的影響，具有可靠性高、抗干擾性強(qiáng)的特點(diǎn)。此外，PLC的I/O接口可直接與控制現(xiàn)場(chǎng)的用戶設(shè)備聯(lián)接。
　　2.影響PLC控制系統(tǒng)穩(wěn)定的干擾因素
　　PLC作為一種自動(dòng)化程度高、配置靈活的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制裝置。因?yàn)槠浔旧淼母呖煽啃裕膽?yīng)用場(chǎng)合越來(lái)越廣，環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，所受到的干擾也越來(lái)越多。在PLC控制系統(tǒng)中，就PLC本身來(lái)說(shuō)，其薄弱環(huán)節(jié)在I/O端口。來(lái)自電源波形的畸變、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所產(chǎn)生的電磁干擾、接地電阻的禍合、輸入元件觸點(diǎn)的抖動(dòng)等各種形式的干擾，都可能使系統(tǒng)不能正常工作。研究影響PLC控制系統(tǒng)的干擾因素，對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性具有重要作用。
對(duì)PLC可編程的干擾的產(chǎn)生過(guò)程主要有三個(gè)因素組成：(1)電源引入的干擾。雷電沖擊、開(kāi)關(guān)操作、大型電力設(shè)備啟停等，都有可能會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，造成PLC系統(tǒng)故障。(2)I/O信號(hào)線引入的干擾。在使用PLC組成控制系統(tǒng)時(shí)，要連接大小設(shè)備和各種通信線路，這樣就有可能會(huì)發(fā)生各種個(gè)樣的電磁干擾環(huán)境，影響PLC系統(tǒng)的運(yùn)行。(3)接地線引入的干擾。若接地線處理混亂或是電線上的電位分布不等，則會(huì)電路的正常運(yùn)行，有可能在成數(shù)據(jù)換亂，信號(hào)失真。
3.PLC控制系統(tǒng)的抗干擾措施
　　對(duì)PLC的干擾的產(chǎn)生過(guò)程主要有三個(gè)因素組成，相應(yīng)地對(duì)抑制所有電磁干擾的方法也從這三個(gè)要素著手解決。(1)最大限度地抑制干擾源。電源系統(tǒng)的抗干擾措施是為了抑制電網(wǎng)電壓的波動(dòng)及畸變對(duì)系統(tǒng)電源產(chǎn)生的干擾，可采用使用隔離變壓器或者使用低通濾波器的措施來(lái)解決。另外，也可以使用交流穩(wěn)壓電源來(lái)增大抗干擾能力或使用在線式不間斷供電源(UPS)來(lái)作為PLC控制系統(tǒng)的理想電源。(2)阻隔禍合通道或衰減干擾信號(hào)。輸入端有感性負(fù)載時(shí)，在交流信號(hào)輸入負(fù)載兩端并聯(lián)RC浪涌吸收器或壓敏電阻RV；在直流信號(hào)負(fù)載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管VD或壓敏電阻RV或穩(wěn)壓二極管VX或RC浪涌吸收器等。在使用多芯信號(hào)電纜時(shí)，要避免I/O線和其它控制線共用同一電纜。(3)降低系統(tǒng)本身對(duì)電磁噪聲的靈敏度，提高自身抗干擾能力。
三、PLC井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理分析：
　　在PLC井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中，為了更好地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，應(yīng)該注重以下幾點(diǎn)：
　　(1)需要開(kāi)發(fā)電器控制系統(tǒng)，用PLC可編程邏輯控制器,控制系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)。
　　(2)在開(kāi)發(fā)PLC控制系統(tǒng)的同時(shí)，還要選擇可靠的控制器及附屬電氣元件，以更好地適應(yīng)井下環(huán)境。在符合礦用設(shè)備的安全標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，還要在設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)時(shí)能充分考慮和利用井下的條件，使控制簡(jiǎn)便可行。
　　(3)在設(shè)計(jì)的同時(shí)要從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)排水控制的要求，進(jìn)行PLC硬件和軟件的設(shè)計(jì)，以達(dá)到自動(dòng)輪換工作，使水泵房工作更加高效節(jié)能的目標(biāo)。
　　(4)還可以把感應(yīng)式數(shù)字水位傳感器用于煤泥水水位的測(cè)量，在開(kāi)發(fā)中使用新型的電量監(jiān)測(cè)模塊對(duì)水泵電機(jī)的電源輸入進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并建立PLC與該模塊之間的通信，可以使PLC根據(jù)各個(gè)水泵電機(jī)的電量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)判斷它們的運(yùn)行狀態(tài)，做到有故障及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理。
　　可編程控制器本身就有很完善的可靠性設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的抗干擾性能。但是，工業(yè)控制是一個(gè)很特殊的領(lǐng)域，稍有不慎，就有可能造成極大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至人員傷亡。所以還應(yīng)該從整個(gè)系統(tǒng)的角度進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，以更加有效的保障工業(yè)控制的安全。
四、結(jié)論：
井下排水技術(shù)在煤礦的開(kāi)采中的重要性和井下水資源的缺乏利用以及人工控制井下排水系統(tǒng)的種種弊端決定了井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)研究的重要性�；诳删幊炭刂萍夹g(shù)的煤礦井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)是利用當(dāng)前優(yōu)秀的工業(yè)控制技術(shù)精心研究與開(kāi)發(fā)而成的，它具有許多傳統(tǒng)控制系統(tǒng)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，PLC可編程控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用和具有廣大的發(fā)展前景，但是PLC系統(tǒng)在井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用還存在著一些問(wèn)題需要，這需要我們做進(jìn)一步的研究和實(shí)踐，并最終解決問(wèn)題。

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