主頁 > 技術文章 > 井下排水ＰＬＣ自動（dòng）控製係統的研究 2024-10-19

井下排水ＰＬＣ自動控製係統的研究

摘要（yào）：井下自動控製排水係統在開（kāi）采的過程和水資源的利用方麵具有重要的意義，PLC可編程控製係統技術在自動控製中具有廣泛的應用（yòng），本文以煤礦井下作業（yè）為例，從影響井下排水自動控製係統的穩定的主要因素出發，提出了抗幹擾的措（cuò）施，闡述PLC技術在井（jǐng）下排（pái）水自動控（kòng）製的設計原理（lǐ）。
　　在（zài）煤礦（kuàng）生產過程中，地（dì）下水流入巷道或工作麵，形成礦（kuàng）井水。礦井水的形成一般是由於巷道揭露（lù）和采（cǎi）空區（qū）塌陷波及到水（shuǐ）源所致，水源主要是大氣降水、地表水、斷層水、含水層水和采空區水（shuǐ）。采礦活動造成采（cǎi）動區域及其（qí）周邊區域水文地質係統和單元隔水構造的破壞（huài），改變了水徑流方向和途徑，最終（zhōng）在采空區或采動場所匯集，並在匯集過程中因（yīn）物化（huà）作用與時間效應遭受汙染的，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，我國平均每年將有20～40億立方米（mǐ）的地下水被抽（chōu）排到地麵且絕大部分被排放掉（diào）。但是，煤（méi）礦生產抽排的地下水是（shì）在（zài）煤炭開采過程（chéng）中才被汙染的，而並非本身就是汙染（rǎn）嚴重的水。所以，在我國水資源不足的環境中，這些水被浪費掉實在是有點可惜，如果在（zài）水質（zhì）較好的地方，對（duì）井下水（shuǐ）進行適當的處理，就（jiù）完全可以達到工業和生活用水標準。另外，井下（xià）水對礦井的危害很大，在發生的煤礦安全事故中，以瓦斯爆炸和水災害最為頻繁和嚴重。如果礦井水排放不暢，水在井下放（fàng）任自流，將勢必造成水災，更嚴重的造成設備（bèi）財產損失，人員傷亡，礦（kuàng）井坍塌等災（zāi）難性的後（hòu）果。
　　我國在優化排水方案、改造排水設（shè）備及巷道合理布置方麵也做了大量的研究，但是，監測技（jì）術（shù）和手段還處在（zài）摸索階段（duàn）。隨著煤礦安全問（wèn）題的要求的提高，井下（xià）水的檢控要求也隨之提高。目（mù）前井下水的排放主要的人工管理的方式，具有低效率、高勞動量，且容易造成（chéng）高勞（láo）動量的弊端。因（yīn）此，采用自動控製係統具有重要的意義。
二、PLC井下排水自動控製係統：
　　1. PLC井下排水自動控（kòng）製（zhì）係統的技術
　　PLC可編程控製器，是一種數字運算操作的電子係統，向（xiàng）用戶的（de）“自然語言”編程，使（shǐ）不熟悉計算機的人也能方便地使用。PLC是通過在存儲器中的程序實現控製功（gōng）能，且同（tóng）一台PLC還可用於不（bú）同控製對象，通過改變軟件（jiàn）則可實現不同控製的控製要求，具有（yǒu）很大的靈活性和通用性。PLC的輸入、輸出電路一（yī）般用光電禍合器來傳遞信號，有效地抑製了外部幹擾源對PLC的影響，具有可靠性高、抗幹擾性強的特點。此外，PLC的I/O接口可（kě）直接與控製現場的用戶設備聯接。
　　2.影響PLC控製係統穩定的（de）幹擾因素
　　PLC作為一種自動化（huà）程度高、配置靈活的工業生（shēng）產過程控製裝置。因為其本（běn）身的高（gāo）可靠（kào）性，它的應用場（chǎng）合越來越廣，環境越來越複雜，所受到的（de）幹擾也越來越多。在PLC控製係統（tǒng）中，就PLC本身（shēn）來說，其薄弱環節在（zài）I/O端口。來自電源波形的畸變、現場設備所（suǒ）產生的電磁幹擾、接地電阻的禍合、輸（shū）入元件觸點（diǎn）的抖動等各種形式的幹擾，都可能使（shǐ）係統不能正（zhèng）常工作。研究影響PLC控製係統的幹擾因素，對於提高PLC控製係統的抗幹擾能力和可靠性具有（yǒu）重要作用。
對PLC可（kě）編程的幹擾的產生過程主要（yào）有三個因（yīn）素組成：(1)電源引入的幹擾。雷電衝擊、開關操作、大型電力設備啟停等，都有可能會影響係統的正常運行，造成PLC係統故障。(2)I/O信號線引入的幹擾。在使用PLC組成控製係統時，要連接大小設備和各（gè）種通信線路，這樣就有（yǒu）可能會發生各種個樣的電磁幹擾環境，影響PLC係統的運（yùn）行（háng）。(3)接地線引入的幹擾。若接地線處理混亂或是電線（xiàn）上的電位分（fèn）布不等，則會電路的正常運行（háng），有（yǒu）可能在成數據換亂，信號失真。
3.PLC控製係統的抗幹擾措施
　　對PLC的幹擾的產生過程主要有三個因素組成（chéng），相應地對抑（yì）製所有電磁幹擾的方法也從這三個要（yào）素著手（shǒu）解決（jué）。(1)最大限度地抑製幹擾源（yuán）。電源係（xì）統的抗幹擾措施是為了抑製電網電壓的波動及畸變對係統電源（yuán）產生的幹（gàn）擾，可采（cǎi）用使用隔（gé）離變壓器或者使用低通濾（lǜ）波器的措施來解決。另外，也可以（yǐ）使用交流（liú）穩壓電（diàn）源來增大抗幹擾能力或使用在線式不（bú）間斷供電源(UPS)來作為PLC控（kòng）製係統的（de）理想電源。(2)阻隔禍合通道或衰減幹擾（rǎo）信號（hào）。輸入端有感性負載時，在交流信（xìn）號輸入負載兩端並聯RC浪湧吸收器（qì）或壓敏電（diàn）阻RV；在直流信號負載兩端並聯續流二（èr）極管VD或壓敏電阻RV或穩壓二極管VX或RC浪湧吸收器等。在使用多（duō）芯信號電纜時，要避免I/O線和其它控製線共用同（tóng）一電纜。(3)降低係統本身對電磁噪聲的靈（líng）敏度，提高自身抗幹擾（rǎo）能力。
三、PLC井下排水自動控製係（xì）統（tǒng）的（de）設（shè）計（jì）原理分析：
　　在（zài）PLC井下排（pái）水自動控製係統的開發中，為了更好地實現自動控製，應該（gāi）注重以下幾點：
　　(1)需要開（kāi）發電器控製係統（tǒng），用（yòng）PLC可編程邏輯控（kòng）製器,控製係統代替傳統繼（jì）電器控製係統。
　　(2)在開發PLC控製係統的同時，還要選擇可（kě）靠的控製器及附屬電氣元件，以更（gèng）好地適應井下環境。在符合礦用設備的安全標準的同時，還要在設計和開發時能充（chōng）分考慮和利用（yòng）井（jǐng）下的條件，使控製簡便可行。
　　(3)在設計的同時要從實際出發，根（gēn）據（jù）排水控製的要求，進行PLC硬件和軟件的設計，以達到自動輪換工作，使水（shuǐ）泵房工作更加高效節能的目標。
　　(4)還可以把感應式數字水位傳感器用於煤泥水（shuǐ）水位的測量，在開發中使用新型的電量監測（cè）模塊對水泵（bèng）電機的電源輸入（rù）進行監測，並建立（lì）PLC與該模塊之間的通信，可（kě）以使PLC根據各個（gè）水泵電機的電（diàn）量監測數（shù）據判斷它（tā）們的運行狀態，做（zuò）到有故（gù）障及時發現及時處理。
　　可編程控製器本身就有很完善的可靠性設計，具有很強的抗幹擾性能（néng）。但是，工業控（kòng）製是一個很特殊（shū）的領域，稍有不慎（shèn），就有可能（néng）造成極大的經濟損失，甚至人員傷亡。所以還（hái）應該從整個係統的角度進行可靠性設計，以更加有效的保（bǎo）障工業控製的安全。
四、結（jié）論：
井下排（pái）水技術在煤礦的（de）開采中的重要性和井下（xià）水資源的缺乏利用以及人工控製井下排水係（xì）統的種種弊端決定了井下排水自動控製（zhì）係統研究的重要性。基於可編程控製技術的（de）煤礦井下排水自（zì）動控製係統是利用當前優秀的工業控製技術（shù）精心研究（jiū）與開發而成的（de），它具有許多傳統控製（zhì）係統無法比擬的優點，PLC可編程控製係統（tǒng）得到了廣泛的應用（yòng）和具有廣大的發（fā）展前景，但是PLC係（xì）統在井下排水自動控製係統中的應用還存在著一些問題需要，這需要我們做進（jìn）一（yī）步的研究和實踐，並最終解（jiě）決（jué）問題。

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