龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
基于PLC的煤矿井下排水泵监控系统设计
作者：齐群
来源：《电子技术与软件工程》2015年第18期
井下排水系统在煤矿地下开采过程中承担着井下积水排出的重要任务，是保证煤矿安全开采的重要系统。而对地下排水泵的监测和控制则是井下排水系统的重要环节。本文根据实际的地下生产环境，设计了基于西门子S7-200系列PLC和台达DOP-B系列（HM1）10英寸触摸屏的井下排水泵监测和控制系统。系统以S7-200系列CPU224PLC和EM231A/ D为核心模块，实时采集地下排水泵的运行参数并显示，自动控制排水泵启动和停止，实时监控地下水仓水位情况，当水位过高超限时给出警报。本系统工作可靠，性价比较高，具有一定的工程应用价值。
【关键词】PLC 地下排水水泵 触摸屏（HM1）
煤矿井下排水系统是煤矿生产中的重要系统之一，承担着井下涌水排出的重要任务，是保证煤矿安全生产的重要设备。据统计，煤矿井下排水系统消耗的电能约占整个煤矿生产过程的15%。因此， 对地下排水系统进行有效的控制， 使其能够高效低耗、经济可靠地运行，可有效降低煤炭生产成本，同时对保障煤矿安全生产也具有重要意义。本文根据实际的地下生产环境，基于PLC和触摸屏人机界面等技术，设计了煤矿井下排水泵监测和控制系统。系统以西门子S7-200系列的CPU224 PLC作为核心控制器，集成了A / D扩展模块EM231和台达DOP-B系列10英寸触摸屏。该系统可在排水泵的运转过程中采集和处理的各种模拟量和数值量，实时监测排放系统的各种运行参数（例如油温，真空度，电压，电流，油压，和水位等）。另外，该系统可在超过水位阈值时自动报警并做相应处理。 1 硬件系统组成及其基本原理
井下排水泵监控系统的硬件组成如下：西门子S7-200系列PLC CPU224一套； 12位4通道A / D模块EM231两套；台达DOP-B系列10英寸触摸屏一套；蜂鸣报警器一个；各种传感器，包括温度传感器、压力传感器、电压变压器、电流互感器、液位传感器等。硬件连接结构如图1所示。系统基本工作原理如下：触摸屏作为人机界面可进行参数设置（如水位阈值）和主排水泵的运行参数及实时水位的显示。主排水泵的运行参数有工作电压，工作电流，真空度，泵油的温度，润滑油的油压等。系统的主控制器（CPU224）根据测得的各种运行参数进行全面的逻辑分析，通过与触摸屏设置的相关参数进行比较，判断是否有异常情况发生，并能在异常情况下自动启动继电器控制相应节点主排水泵的开关。当主排水泵的真空度不能满足相应要求时启动保护，润滑油断油保护， 实现电气闭锁，排水泵的运行将自动停止。系统触摸屏的醒目位置显示最低水位警戒线、最高水位警戒线和井下实时水位线。主控制器通过比较当前水位和设定值进行判断，即当前水位小于最低水位警戒线或当前水位高于最高水位警戒线时，系统会给出报警信息，并关闭或启动相应的主排水泵和富辅助排水泵。
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
2 系统软件设计
监控系统的软件系统主要包括两个部分，第一部分是触摸屏的人机界面交互设计，第二部分为PLC的软件设计。本文仅对PLC部分的软件设计进行阐述。
PLC软件设计主要由主程序，初始化子程序，扩展模块检查子程序，数据采集子程序等构成。各程序的框图如图2-图5所示。 3 结语
本文根据实际的地下生产环境，设计了基于西门子S7-200系列PLC和台达DOP-B系列（HM1）10英寸触摸屏的井下排水泵监测和控制系统。系统以S7-200系列CPU224 PLC和EM231A/D为核心模块，实时采集地下排水泵的运行参数并显示，自动控制排水泵启动和停止，实时监控地下水仓水位情况，当水位过高超限时给出警报。本文设计的系统工作可靠，性价比较高，具有一定的工程应用价值。 参考文献
[1]陈维仁.煤矿井下排水自动控制系统的研究与实现[J].中小企业管理与科技（上旬），2010（2）：163-164.
[2]李宁，魏传勇.煤矿井下排水自动控制系统关键技术分析[J].现代商贸工业，2010（3）：318.
[3]杨金香.PLC控制系统抗干扰措施探讨[J].科技促进发展（应用版），2010（6）. [4]袁小东，邓先明，王冬冬，卢佳，张敏. 基于以太网的煤矿排水综合自动化系统[J].工矿自动化.2009（07）.
[5]植海深，卢德明，张应红，徐晋勇，侯原亮.矿井自动排水系统综述[J].大众科技.2012（06）.
[6]宋杰，肖兴明，张宪锋，马驰.煤矿井下排水泵站的监控系统设计[J].煤矿机械. 2006（05）. 作者单位
吉林省吉煤集团 吉林省长春市 130012
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn