矿山泵房智能排水优化控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种矿山泵房智能排水优化控制系统及方法，包括PLC控制器，地面远程集控中心站，PC机，传输网络，传感器组成，数据采集系统，监测系统，报警系统，所述PLC控制器包括处理器CPU、通讯模板、数字输入模板、数字输出模板、模拟输入模板、电源模板、机架，所述传输网络采用工业以太网或PROFINET网络通讯方式，所述地面远程集控中心站设置有人机界面，控制方法采用建立中央监控层、PLC控制层、现场设备层三级控制模式，建立排水系统均匀磨损控制算法，峰谷电价差异对水泵排水优化管理方法，该方法可实现对矿井排水系统的自动化运行优化及保护控制，降低人员劳动强度，系统均匀磨损控制算法可延长设备使用寿命，从而满足系统可靠性和安全性的需求。靠性和安全性的需求。靠性和安全性的需求。

【技术实现步骤摘要】
矿山泵房智能排水优化控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及智能矿山生产
，尤其涉及一种矿山泵房智能排水优化控制系统及方法。

技术介绍

[0002]随着智能化矿山的生产建设和发展，目前井下水泵已经实现了自动化控制，可根据液位实现水泵的自动启停，现有系统配置了压力，液位传感器，但是未配置流量、振动、温度、电能等检测仪表及传感器，无法为水泵提供完备的运行保护及数据统计功能，水泵的优化控制功能不完善，不利于设备的正常及长期可靠运行，水泵无法实现自动及优化运行控制运行参数的接入，因此，根据远程集控的需要，为了完善保护，应接入新的集控中心，以保证排水系统功能完整性，实现排水系统无人值守及智能化运行，对排水系统保护及控制功能规划和完善。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种矿山泵房智能排水优化控制系统及方法以解决现有井下水泵自动化控制无法实现对排水系统长期稳定运行得到保护和状态监测控制以及数据统计功能的问题。
[0004]本专利技术所提出的矿山泵房智能排水优化控制系统，包括：PLC控制器，地面远程集控中心站，PC机，传输网络，传感器组成，数据采集系统，监测系统，报警系统，所述PLC控制器包括处理器CPU、通讯模板、数字输入模板、数字输出模板、模拟输入模板、电源模板、机架；所述传输网络采用工业以太网或PROFINET网络通讯方式；所述地面远程集控中心站设置有人机界面，所述数据采集系统用于采集水泵运行的电能参数，运行时间参数，所述监测系统包括设置在泵房的网络红外摄像头，对水泵本体，主排水管路，泵房内环境、控制柜设备的状态全方位监视，所述传感器组成包括流量传感器、振动传感器、温度传感器、电能检测仪表传感器，所述报警系统包括设置在水泵房、配电室及配电柜顶部的烟雾报警装置，接入PLC控制系统，用于实现自动报警。
[0005]所述每个水泵本体都设置有一套PLC控制器，与传感器组成电性连接。
[0006]该系统外部接口设备参数为：电源电压3AC 380V，电压波动范围为电压偏移
±
7％，电压波动
±
10％，电源频率为3相50Hz。
[0007]一种如上所述的矿山泵房智能排水优化控制系统的控制方法，其方法如下：远程集控中心设置IPC+PLC控制系统，其中包括中央监控层、PLC控制层、现场设备层三级控制模式，实现对各设备如主排水泵、引水回路、管路阀门、传感器、仪表进行管理和控制，实现两个水泵房的远程状态监视及集中控制，所述中央监控层由地表建立集控中心，以工业控制计算机作为排水系统后台，实现排水泵房的集中操控和状态监控、PLC分站组态、程序管理；PLC控制层由PLC控制分站组成，在泵房机组PLC控制柜内设置独立的CPU，实现泵房的单独控制，在集控系统网络出现故障时，泵房能够单控操作，互不影响，单个PLC分站实现对所属
泵房排水设备的信号采集、启停控制、逻辑控制、状态监控功能；现场设备层由主排水泵、引水回路设备、管路阀门、传感器、仪表操作设备组成，在原有自动化感应器的基础上增排水流量、温度、振动传感器，升级改造原驱动系统电能参数采集接口，实现水泵运行参数的采集与读取。
[0008]所述现场设备层与PLC控制层通过远程I/O分站+硬接线方式连接，控制层与中央监控层通过100Mb/s高速工业以太环网实现相互连接，通过光纤介质接入集控中心及数据监控平台。
[0009]PLC控制器采用西门子公司S7
‑
1200系列产品，配置主控CPU及数字量、模拟量卡件，具备数据采集及处理功能；CPU采用工业以太网、PROFINET多种网络通讯方式，增强扩展能力强，柜内配备光电以太网交换机、通过专用通讯网络与地面集控中心监控平台通讯，其中，数字量输入及输出，采用继电器进行隔离，防止因信号干扰引起的误动作；模拟量输入及输出采用模拟量隔离器进行隔离，可有效防止因现场干扰引起的故障，柜内安装电源模块、断路器、PLC、隔离器、中间继电器元件。
[0010]所述该方法还包括采用对设备进行循环运行的方式在集控无人值守模式下，系统自动记录各台泵组的累计运行时间，并进行排序，下次启动时优先启动无故障、运行时间短的水泵投入使用。
[0011]所述还包括利用峰谷电价的差异对水泵排水进行优化管理的方法，根据峰谷电价制定矿井排水
″
避峰填谷
″
控制目标：在高峰段：不排水/少排水，多蓄水；在平时段：少排水；在低谷段：多排水。
[0012]本专利技术所提出的矿山泵房智能排水优化控制系统及方法通过结合计算机技术PLC控制器，网络技术工业以太网、PROFINET等多种网络通讯方，自动控制技术、仪器仪表，实现对矿井排水系统的自动化运行及保护控制，完善水泵设备监测及运行数据监测，建立系统保护、故障预警和报警机制，并在井上、井下同步执行声光报警，实现无人化建设，降低人员的劳动强度，其中状态监测通过建立井上组态界面，对水泵状态进行实时监测和记录；对水泵调度及节能优化的管理是通过建立排水系统均匀磨损控制算法，进行水泵轮巡控制，延长设备使用寿命，从而满足系统可靠性和安全性的要求。
附图说明
[0013]附图1为本专利技术所提出的矿山泵房智能排水优化控制系统及方法的整体层级架构图。
[0014]附图2为本专利技术所提出的矿山泵房智能排水优化控制系统及方法优化排水管理避峰填谷执行流程图。
具体实施方式
[0015]如图1、图2所示，一种矿山泵房智能排水优化控制系统，包括PLC控制器，地面远程集控中心站，PC机，传输网络，传感器组成，数据采集系统，监测系统，报警系统，所述PLC控制器包括处理器CPU、通讯模板、数字输入模板、数字输出模板、模拟输入模板、电源模板、机架等硬件设备，数字及模拟量检测通道具备15～20％的冗余，系统主要通信采用以太网，所用的需要配置信息模块以软件实现，无跳线及拨段开关，设备要求高度可靠，且各设备配件
可以互换。具体实施如下：
[0016]1)数字输入模块(DI)，
[0017](1)数字量输入：24V，DC干触点，
[0018](2)模块级诊断功能，
[0019](3)通道与背板间隔离，输入模块对于每个输入都有状态灯，底座式接线端子；
[0020]2)数字输出模块(DO)
[0021](1)数字量输出：24V，0.5A，源型输出，
[0022](2)模块级诊断功能，
[0023](3)通道与背板间隔离，底座式接线端子；
[0024]3)模拟输入模块(AI)
[0025](1)输入信号：4～20mA/DC、0～20mA/DC、0～10V/DC，
[0026](2)A/D转换器：16bit，
[0027](3)模块级诊断功能，
[0028](4)转换精度：满量程的0.2％，
[0029](5)隔离方式：通道与背板间隔离，
[0030](6)接线方式：端子型连接器接线。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.矿山泵房智能排水优化控制系统，其特征在于，包括：PLC控制器，地面远程集控中心站，PC机，传输网络，传感器组成，数据采集系统，监测系统，报警系统，所述PLC控制器包括处理器CPU、通讯模板、数字输入模板、数字输出模板、模拟输入模板、电源模板、机架；所述传输网络采用工业以太网或PROFINET网络通讯方式；所述地面远程集控中心站设置有人机界面，所述数据采集系统用于采集水泵运行的电能参数，运行时间参数，所述监测系统包括设置在泵房的网络红外摄像头，对水泵本体，主排水管路，泵房内环境、控制柜设备的状态全方位监视，所述传感器组成包括流量传感器、振动传感器、温度传感器、电能检测仪表传感器，所述报警系统包括设置在水泵房、配电室及配电柜顶部的烟雾报警装置，接入PLC控制系统，用于实现自动报警。2.根据权利要求1所述的矿山泵房智能排水优化控制系统，其特征在于：所述每个水泵本体都设置有一套PLC控制器，与传感器组成电性连接。3.根据权利要求1所述的矿山泵房智能排水优化控制系统，其特征在于：该系统外部接口设备参数为：电源电压3AC 380V，电压波动范围为电压偏移
±
7％，电压波动
±
10％，电源频率为3相50Hz。4.如权利要求1所述的矿山泵房智能排水优化控制系统的控制方法，其特征在于，其方法如下：远程集控中心采用IPC+PLC控制系统，包括中央监控层、PLC控制层、现场设备层三级控制模式，对各设备如主排水泵、引水回路、管路阀门、传感器、仪表进行管理和控制，中央监控层由地表建立集控中心，以工业控制计算机作为排水系统后台，实现排水泵房的集中操控和状态监控、PLC分站组态、程序管理；PLC控制层由PLC控制分站组成，在泵房机组PLC控制柜内设置独立的CPU，实现泵房的单独控制，在集控系统网络出现故障时，泵房能够单控操作，单个PLC分站实现对...

【专利技术属性】
技术研发人员：车俊波，陈晓光，刘金生，汤明海，陈宝来，唐俊洪，
申请(专利权)人：辽阳市弓长岭区瀚声矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：