总第194期2019年第6期
电火花打点计时器机械管理幵发
MECHANICAL M ANAGEM ENT A N D DEVELOPMENT
Total 194No.6,2019
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1.2系统硬件
自动排水控制系统主要由S 7-300CPU 模块(可 编程控制器）、上位机、触摸屏传感器、变频器、电机 及阀门等、状态检测元件等部分组成[3]。硬件结构图 如下页图2所示。1.3系统软件
自动排水控制系统采用西门子生产的S 7-300 为系统控制软件。采用模块化的方式对程序进行编 写。编制程序时，首先要对各硬件参数进行设定，可 以实现排水系统的自动控制3软件具体设计流程如 下页图3所示。 系统接收到开泵命令后，首先要对开泵条件进 行判断，查看有无报警，各个阀门是否关到位，当开 泵条件全部满足之后，系统就自动进人了运行状态。 随后系统打开真空泵和射流阀，开始抽气注水。同 时，真空表开始检测水栗内真空度，当荥体内真空达 到预设值时，便会开启电动机，关闭出水闸阀，同时
引自
矿井涌水由井下中央泵房主排水系统排至地 面，其安全可靠运行至关重要，关系到整个矿井的安 危。如果排水不及时，会造成矿井水灾，从而引发煤 矿安全事故。当前许多矿井仍然采用人工排水，普遍
存在着效率低、设备运行稳定性差、工作量大、水杲 启停不及时、自动化水平低等缺点，存在很大的安全 隐患。因此针对煤矿传统排水系统在自动化程度、经 济性、可靠性等方面的不足，设计以可编程控制器 S 7-300PLC 为核心的自动排水控制系统，不仅可以 有效避免传统继电器控制水荥方式的不足，还可以 显著提高煤矿企业的自动化水平[1]。 1自动排水系统结构设计 1.1系统总体结构
地面远程监控中心主要由上位机、声光报警器 及打印机等组成。上位机用以收集现场数据并进行 记录，可以实时监控水仓水位、水泵真空度、电机绕 组温度等，同时还可实现远程监控，第一时间发现异 常情况并报警[2]。系统总体结构如图1所示。 工业以太网用以完成上位机与井下PLC 控制 箱之间的通信。
泵房就地控制系统主要由PLC 控制箱、就地操 作箱、水泵机组、电动阀门、水位传感器、压力传感 器、流量传感器等硬件组成。PLC 控制箱作为主控制 器完成信息逻辑处理、控制及简单数据处理等功能， 通过Profibus -DP 总线和栗房各设备进行通讯，通过
RS -485总线与变电所高压开关柜进行通讯。就地控 制箱主要是由触摸屏、按钮和指示灯组成，工人可通 过就地控制箱实时监控系统的运行状态，控制水泵 的启停。
收稿曰期：2019-01-12
作者简介：张彪(1992—），男，本科，毕业于太原理工大学，从事 煤矿井下机电安装、检修工作。
夹网布自动化技术与设计
D 01:10.kil4-1134/th.2019.06.095
基于S 7-300P LC 的煤矿井下自动排水系统的设计
张彪
(山西西山晋兴能源有限公司斜沟煤矿，山西兴县035300)
摘要：为了克服传统煤矿井下排水系统的不足，设计了基于S 7-300P L C 的自动排水控制系统，并介绍了其结 构组成和功能特点。该系统能够实现煤矿井下排水系统的远程控制、实时监测、智能保护等方面的功能，可以 显著提高煤矿井下排水系统的效率、安全性以及可靠性。关键词：P L C 自动排水远程控制实时监测中图分类号:T D 744
文献标识码：A
文章编号：1003-773X (2019)06-0214-03
泵机组
电流
电压电动阀n
流贵传感器
压力传感器水
位传感器
2019年第6期张彪：基于S7-300PLC 的煤矿井下自动排水系统的设计
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台备用水泵进行如上操作。
2自动排水系统功能设计 2.1控制功能
自动排水系统可实现就地、远程、全自动三种控
制功能。用户可以根据具体情况灵活调整。2.1.1就地控制
在就地控制运行方式下，水泵系统中相关设备 的运行和关闭由水栗房司机通过就地箱上的按钮及 指示灯完成对球阀、闸阀以及高压柜等机构的直接 控制，主要用于紧急开泵和设备检修维护。为了保证 工作人员的安全，并防止他人对维护中的设备进行 误操作，可将就地箱控制方式的级别设定为最高级 别。此方式下，触摸屏和地面远程监控中心只能进行 监测，无法进行任意操作。2.1.2远程控制
在远程控制方式下，水泵系统中相关设备的运 行和关闭由地面远程监控中心控制，并通过工业以 太网与相关设备进行通信，工作人员可以实时在线 监测设备运行中的各种参数。2.1.3全自动控制
此运行方式下，投人运行的水泵完全由PLC 控 制，系统根据预先设置和环境周围参数自动调配水
泵投入的数量和时间，实现水泵房的无人值守[5]。它 以水位高低为基本条件，当水位高报警时，优先选择 处于最佳状态的水泵投入运行；当单一水泵无法满 足排水需求时，继续投入水栗机组，直至水位开始下 降为止。整个过程无需进行人工干预。2.2监测功能
控制系统可对泵房内的模拟量、开关量参数进 行实时监测。同时，上位机监控画面也可以直观地显 示系统中水泵、电动球阀、放水闸阀等设备的状态参 数，同时以动画的形式模拟水仓水位、管路水流的运 行情况。如果设备某个状态参数不正常，现场的触摸 屏以及调度室的上位机界面都会产生报警信息并发 出报警信号，显示设备相应的运行状况。2.3智能功能
此功能下，依据“避峰就谷”的原则，合理安排水 泵的运行和关闭时间，即让水栗在用电高峰期到来
之前工作，使水仓水位下降到合理深度，在高峰期间 到来之后，使水泵少工作，减少煤矿排水系统的用电 支出，如下页图4所示。2.4保护功能
系统具有真空度监测保护、PLC 故障保护、电机 参数保护、电流电压保护与超温保护等各类保护功 能。当系统监测到故障信息时，地面远程监控中心 及井下现场发出故障报警信号，工作人员依据报警
水杲人水n 真空度水泵出水压力水仓水位 电机电流，电压电机定转子温度
排水总流垣：水泵电机的开关^<；电磁阀的开关控依诺娃
电动阀的开关控-报聱开关控制报警指示灯
运行指示灯
S if
控制方式的选择水泵电机的运行电动M 阀开关返冋^电动闸阀过转矩返间
电磁阀开关返回电机的故障状态
液位开关水泵开关电机禁启
故障复位急淬
图3软件具体设计流程图
关闭真空阀、射流泵。直到水泵出水口压力达到预设 值，此时打开出水闸阀，水泵开始投入工作。开始工 作后，系统还会对水泵刚开启状态进行监测，当监测 到故障时，系统会下达停止指令[4]。
如果排气注水后，真空度达不到要求，这时系统 会进行预警。当出水压力达不到规定值时，系统也会 进行预警，关闭电动机和出水闸阀，系统会调用另一
ProfihuR 接口
丨变频t s 丨
宁码输入法
丨
2系统硬件结构图
数字M 输人模块
模
拟»输人模块
数字欲输出模
块
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机械管理开发
j x g lk f h jh
@ 126.c o m
第34卷
故障信息可以快速出故障源头，及时进行故障的 处理，从而保护相关设备和人员安全，防止设备带 病运行。
3
结语
经试用，S 7-300PLC 自动排水系统操作方便、运 行稳定，不仅实现了对排水系统的实时监测，还减少
了操作人员与电费支出，降低了设备的运行成本。可 见，应用该系统可以显著提高企业的自动化水平和 经济效益，具有良好的应用推广前景。
参考文献
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机械，2015，36 (7): 302-303.
(编辑：赵琳琳
）
Design of Automatic Drainage System Based on S7-300PLC in Coal
Mine
Z h a n g B i a o
(X i e g o u C o a l M i n e o f S h a n x i X i s h a n J i n x i n g E n e r g y C o
.
, L t d ., X i n g C o u n t y S h a n x i
035300)
Abstract ： In order to overcome the deficiency of traditional underground drainage system in coal mine, an automatic
drainage control system based on S7-300PLC is designed, and its structure and function are introduced. The system can realize the remote control of underground drainage system in coal mine. The functions of real-time monitoring and intelligent protection can significantly improve the efficiency, safety and reliability of underground drainage system in coal mines.
Key words ： PLC; automatic drainage; remote control; real-time monitoring
(上接第210页）
参考文献
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(编辑：赵婧）
Research on Monitoring System of Crane Running Status Based on
Wireless Communication
S u n W a n y u e
(N o . 5 C o a l M i n e o f Y a n g q u a n C o a l G r o u p , Y a n g q u a n S h a n x i 045000)
Abstract ： A kind of crane running state monitoring system based on wireless communication is presented in this paper.
A series of video monitoring and alarm control functions are set up on the crane system, which can automatically monitor the running state of the crane. The monitoring results are compared with the theoretical state signals. When the difference between the monitoring results and the theoretical state signals exceeds a certain range, the system automatically sends out an alarm signal and marks the danger source. It greatly improves the safety and stability of crane system, reduces the labor intensity of crane operators, and improves the stability and reliability of crane work.
Key words ： wireless communication; crane; running status; monitoring
system
