DCS控制系統(tǒng)在焦家金礦水泵保護中的應(yīng)用-控制工程

1、DCS在焦家金礦水泵保護系統(tǒng)中的應(yīng)用王增加，劉繼榮，劉明山等，山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司焦家金礦，萊州，摘 要：自焦家金礦望兒山分礦井下排水系統(tǒng)改造以來，由于原設(shè)備設(shè)計不足，一直存在高壓排水泵運行過程中缺少掉水保護監(jiān)控，出現(xiàn)故障不能及時發(fā)現(xiàn)的問題。嚴(yán)重影響了水泵的安全和排水系統(tǒng)的可靠性。為保障系統(tǒng)安全，利用成熟的DCS技術(shù)設(shè)計了水泵運行保護系統(tǒng)。本文主要介紹了DCS水泵保護系統(tǒng)的組成，以及實際運行效果。并為礦山DCS系統(tǒng)的推廣應(yīng)用提供一定的借鑒。關(guān)鍵詞: 焦家金礦；水泵掉水保護；DCS中圖分類號：TD63+6文獻標(biāo)識碼：AApplication of DCS in Jiaojia Gold

2、Mine Pump Protection SystemZengJia-wang, JiRong-liu , MingShan-liu(Shandong gold mining jiaojia gold mine (laizhou) co., LTD, laizhou,)Abstract: For the Wangershan mountain mine of JiaoJia gold mine underground drainage system，there has been lack off during the operation of drainage pumps high press

3、ure water conservation monitoring, failures are not found in time, Due to lack of original equipment design. Water pump of safety and reliability of the drainage system has received the serious influence. Using mature DCS technology to design the pump running protection system to ensure the security

4、. This article mainly introduces the composition of DCS water pump protection system, as well as the actual operation effect. To provide certain reference application of DCS system in mines. Key words: Jiaojia Gold Mine; Water pump loss of water conservation;DCS引 言排水施救，監(jiān)控檢測是現(xiàn)代化礦山標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的兩大系統(tǒng)。焦家金礦望兒山分礦

5、井下每天出水量1.7萬立方米，共有兩個主要高壓水泵房，井下-630米水泵房實現(xiàn)一級提升，-430米水泵房二級提升，將水提升到地表水池，進一步處理利用。-630米排水泵房共有水泵四臺，平均每天累計運行20小時。-430米水泵房，平均每天累計運行30小時。望兒山分礦屬于存在大水和突然涌水危險的井下排水1。排水系統(tǒng)的連續(xù)性可靠性非常重要。如果水泵運行中出現(xiàn)故障，現(xiàn)場人員沒有及時發(fā)現(xiàn)將會造成嚴(yán)重的事故，造成水泵損壞以至井下水位上升。為此望兒山分礦根據(jù)自身排水設(shè)備特點，設(shè)計了一套可行的水泵運行過程中掉水保護系統(tǒng)。主要監(jiān)控水泵正常運行中電機電流變化，判斷水泵是否工作在正常排水狀態(tài)。如果運行中電流突然變小，

6、則可能是水泵掉水，沒有負(fù)載，此時啟動報警提醒工作人員現(xiàn)場查看。作者簡介：王增加 (1988-)，男，山東濰坊，研究生，主要從事礦上電氣設(shè)備等方面的維護與科研工作；孟憲禹（1986-），男，山東招遠(yuǎn)，焦家金礦電氣工程師，主要從事礦山電氣設(shè)備管理工作；孫麗麗（1977-）；劉明山（1976-）；張維新（1977-）；李祥龍。 1 系統(tǒng)原理及組成水泵保護監(jiān)控系統(tǒng)為簡單DCS系統(tǒng)。控制單元采用DP通訊方式建立與各個水泵軟啟動柜的通訊連接，實時讀取每個水泵的運行電流，PLC進行運算判斷，顯示到觸摸屏，水泵運行過程中電流變小，PLC控制報警輸出，提醒工作人員現(xiàn)場查看。 圖1 通訊框圖Fig. 1 Comm

7、unication diagram控制單元主型號西門子CPU313-2DP，帶集成數(shù)字量輸入/輸出和PROFIBUSDP主站/從站接口的緊湊型CPU，是一個用于分布式結(jié)構(gòu)的緊湊型CPU。內(nèi)置數(shù)字量I/O可以連接到過程信號，PROFIBUS-DP主站/從站接口可以連接到單獨的I/O單元?？梢杂米骶植繂卧M行快速預(yù)處理，也可以用作帶從屬現(xiàn)場總線系統(tǒng)的一個高級控制。Modbus轉(zhuǎn)PROFIBUS-DP適配器為PM-125，其適用于點對點連接，將一個具有485接口的設(shè)備（馬達保護器，變頻器等）轉(zhuǎn)換成一個PROFIBUS-DP總線接口設(shè)備，安裝方便，結(jié)構(gòu)緊湊，用戶不必熟悉通信細(xì)節(jié)，不需要復(fù)雜編程，根據(jù)說

8、明和要求完成配置就能在短時間內(nèi)實現(xiàn)通信連接。觸摸屏為步科MT4414T，人機界面產(chǎn)品采用32位RISC CPU和精簡的LINUX內(nèi)核，能顯示各種真彩圖形格式，其出眾的處理速度和豐富的軟件功能可以滿足大多數(shù)用戶的需要。支持與絕大多數(shù)的PLC直接通信，能夠輕松實現(xiàn)與其所連設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。軟啟動柜為追日GZRQ系列，通信易于擴展組態(tài)，MODBUS-RTU模式通信協(xié)議自帶兩個485接口?？梢愿鶕?jù)廠家提供的設(shè)備內(nèi)存地址讀取相關(guān)電壓電流數(shù)值，送入PLC進行處理。2 硬件設(shè)計和配置井下水泵房環(huán)境較差，監(jiān)控和通訊需要具備健壯性，選擇西門子PLC313-2DP為主控單元，MPI口連接步科觸摸屏，DP口加終端

9、電阻連接到DP通訊線上，各個PM125，DP端并聯(lián)掛到通訊線上，Modbus端連接到軟起柜預(yù)留485A+、B-接線上。PLC輸出點接報警器。 圖2 控制箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)Fig. 2 Control box internal structure硬件配置包括DP通訊配置，PM125Modbus轉(zhuǎn)DP參數(shù)配置，軟起柜485通信協(xié)議配置，PLC和觸摸屏的MPI通信配置。圖3 DP通訊站Fig. 3 DP station DP通訊波特率19.2kbps。主站地址2，從站地址3,4,5,6。HMI利用COM 0口通訊，地址為0，波特率設(shè)置為18.75kbps。PM125從站設(shè)置波特率9600bps，采用MODB

10、US-RTU協(xié)議模式，PM125查詢軟起柜平均電壓，平均電流地址數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存儲到內(nèi)存映射，方便DP主站讀取2。3 軟件設(shè)計PM125從站通訊采用MODBUS-RTU協(xié)議模式，傳輸方式：主從半雙工方式，甲方為從設(shè)備，乙方為主設(shè)備。數(shù)據(jù)交換協(xié)議是由主設(shè)備首先發(fā)出帶有從設(shè)備地址的相應(yīng)命令，然后從設(shè)備在接收到命令后發(fā)出相應(yīng)的應(yīng)答信號傳輸給主設(shè)備。協(xié)議規(guī)定只允許主從設(shè)備之間通訊數(shù)據(jù)，從設(shè)備之間不允許數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)幀格式：1位始位，8位數(shù)據(jù)，1位停止位。數(shù)據(jù)幀打包格式為1位始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。應(yīng)答模式為PM125主站查詢，軟起柜響應(yīng)反饋。當(dāng)設(shè)備接收發(fā)送數(shù)據(jù)時，去掉數(shù)據(jù)包響應(yīng)的頭，讀取數(shù)據(jù)，然后

11、執(zhí)行數(shù)據(jù)校驗，出錯校驗采用了16位循環(huán)冗余的方法3。此校驗碼用于檢測主設(shè)備與從設(shè)備傳輸中的錯誤。有時，由于外界干擾，一組數(shù)據(jù)在傳輸過程中可能發(fā)生改變，此校驗碼能夠盡大量地檢測出數(shù)據(jù)通信中存在的錯誤，提高系統(tǒng)的安全性和效率，若沒有錯誤就執(zhí)行數(shù)據(jù)請求的任務(wù)。配置PM125功能碼03，寄存器地址117，數(shù)據(jù)個數(shù)1，內(nèi)存映射起始地址00H，字節(jié)數(shù)2，CRC校驗讀取設(shè)備地址平均電壓信息，配置地址113讀取軟啟設(shè)備平均電流信號保存到02H地址。PLC通過讀取DP子站狀態(tài)，獲取電機運行數(shù)據(jù)，判斷水泵電機是否運行正常，跳過水泵啟動和管路閥門開啟關(guān)閉時間判斷水泵是否運行正常，若電流不在設(shè)定正常范圍之內(nèi)，則啟動報警回路，觸摸屏實時顯示數(shù)據(jù)，保存報警信息。提醒水泵工及時現(xiàn)場查看，方便處理。觸摸屏首頁界面如下 圖4 觸摸屏首頁顯示Fig. 4 The home page of touch screen display 內(nèi)容包括各個水泵運行實時電流電壓，可以通過觸摸屏設(shè)置每個水泵的保護電流范圍。并保留報警記錄。4 結(jié)束語目前此水泵掉水保護系統(tǒng)已在我礦應(yīng)用，試驗效果良好，系統(tǒng)運行可靠，當(dāng)水泵運行在不正常狀