基于本安工業(yè)控制機(jī)的排水控制系統(tǒng)的發(fā)展效果

1、基于本安工業(yè)控制機(jī)的排水控制系統(tǒng)的發(fā)展效果0 引言根據(jù)礦井涌水量和相關(guān)規(guī)定，煤礦井下一般建設(shè)兩個(gè)相互連通的水倉(cāng)交替使用。泵房?jī)?nèi)至少安裝三臺(tái)以上大功率電機(jī)和離心水泵，其分別作為工作泵、備用泵和檢修泵，同時(shí)敷設(shè)兩條以上總出水管路以備輪換使用。水泵啟動(dòng)前泵體內(nèi)的上引水通常采用射流泵或真空泵抽真空吸引的方式來(lái)完成。為達(dá)到主排水系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制是很有必要的。本文介紹一種本安工業(yè)控制機(jī)，可以和相關(guān)控制器、傳感器組成水泵控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)控制主機(jī)和沿線的智能節(jié)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)水泵的自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程控制以及無(wú)人值守，有效提高煤礦生產(chǎn)效率。1 控制機(jī)原理本安工業(yè)控制機(jī)的主要組成部分包括：內(nèi)部主板

2、、LCD液晶屏、按鈕、送話器、外部接口等，控制機(jī)有兩路485接口，一路CAN接口和兩路以太網(wǎng)接口，控制機(jī)系統(tǒng)硬件平臺(tái)采用Intel公司生產(chǎn)的基于ARM內(nèi)核的處理器，操作系統(tǒng)選用受到業(yè)內(nèi)廣泛好評(píng)的Windows CE.net平臺(tái)。ARM處理器具有體積小、功耗低、性能高等特點(diǎn)， 在工業(yè)控制、無(wú)線通信、消費(fèi)類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。該控制機(jī)CPU選用IntelXScale PXA270 微處理器。PXA270 芯片是一款集成了32位XScale處理器核、多通信信道、LCD控制器、增強(qiáng)型存儲(chǔ)控制器和PCMCIA/CF控制器以及通用I/O口的高度集成的應(yīng)用處理器?？刂茩C(jī)電氣原理圖如圖1所示。2 系

3、統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)用本安工業(yè)控制機(jī)搭建的水泵控制系統(tǒng)主要由以下設(shè)備組成：1臺(tái)本安型工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、多臺(tái)多功能控制驅(qū)動(dòng)器、多臺(tái)智能I/O接口及各種傳感器、地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)等。結(jié)構(gòu)如圖2所示。該系統(tǒng)中，配置1臺(tái)本安型工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，完成控制現(xiàn)場(chǎng)各傳感器信息的采集與處理，每臺(tái)泵組旁邊配置1臺(tái)多功能控制驅(qū)動(dòng)器、整個(gè)泵房配置若干臺(tái)智能I/O接口及各種傳感器，組成排水監(jiān)控系統(tǒng)。圖1 控制機(jī)電氣框圖圖2 排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖每臺(tái)泵附近配置1臺(tái)多功能控制驅(qū)動(dòng)器，完成整臺(tái)泵電動(dòng)閘閥、水泵電機(jī)、射流泵電動(dòng)球閥的控制以及采集被控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、采集模擬信號(hào)（正壓、負(fù)壓、水位、流量等），當(dāng)采集電流型模擬量信號(hào)時(shí)需要配置電流轉(zhuǎn)頻率模塊

4、。每臺(tái)泵配置1臺(tái)負(fù)壓傳感器監(jiān)測(cè)真空度、1臺(tái)正壓傳感器監(jiān)測(cè)出水壓力，并配置一臺(tái)管道液位傳感器，判斷泵體滿水情況。泵房水倉(cāng)配置若干臺(tái)水位傳感器（每個(gè)水倉(cāng)配置一個(gè)，原則上不少于2臺(tái)），連續(xù)監(jiān)測(cè)水倉(cāng)水位變化，作為自動(dòng)起停水泵的關(guān)鍵參數(shù)。泵房配置若干臺(tái)流量傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每臺(tái)泵的出水流量。整個(gè)泵房配置若干臺(tái)通用I/O接口，接入每臺(tái)泵的模擬量參數(shù)（電機(jī)溫度等）。控制系統(tǒng)以礦用本安型工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為核心。采用CAN總線傳輸、EVC編程方式、多CPU 并行處理技術(shù)、多重抗干擾技術(shù)、模塊化結(jié)構(gòu)和高防護(hù)等級(jí)設(shè)計(jì)，配以多功能驅(qū)動(dòng)器、通用數(shù)據(jù)采集接口、各種傳感器保護(hù)裝置以及與驅(qū)動(dòng)裝置相應(yīng)的控制設(shè)備構(gòu)成適用于水泵系統(tǒng)的

5、高可靠性監(jiān)控?？梢詫?shí)現(xiàn)就地手動(dòng)、自動(dòng)、無(wú)人值守控制控制功能，還可以通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸，與上位機(jī)組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)地面集控功能。3 系統(tǒng)控制方式基于本安型工業(yè)控制機(jī)的水泵控制系統(tǒng)有4種控制方式：手動(dòng)、就地自動(dòng)、無(wú)人值守和遠(yuǎn)程控制。手動(dòng)：泵組的電動(dòng)球閥、電動(dòng)閘閥、水泵電機(jī)等設(shè)備的啟動(dòng)，由多功能驅(qū)動(dòng)器面板上的控制旋鈕開(kāi)出，在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)面板上可以觀察當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到設(shè)備檢修目的。就地自動(dòng)：泵組的電動(dòng)球閥、電動(dòng)閘閥、水泵電機(jī)等設(shè)備的啟動(dòng)，由本安工業(yè)控制計(jì)算機(jī)面板上的一鍵啟動(dòng)按鈕開(kāi)出，各個(gè)設(shè)備安既定流程順序啟動(dòng)，同時(shí)在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)面板上可以觀察當(dāng)前設(shè)備的啟動(dòng)狀態(tài)以及運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)任一啟泵條件不具備，本安工業(yè)

6、控制計(jì)算機(jī)將發(fā)出聲音及文字報(bào)警 ，并采取相應(yīng)的預(yù)警措施。無(wú)人值守：系統(tǒng)根據(jù)水倉(cāng)的高低水位實(shí)現(xiàn)泵組的起停。高水位啟運(yùn)行泵組、超高水位啟備用泵組、低水位自動(dòng)停泵。遠(yuǎn)程控制：泵組的啟停由地面工控機(jī)完成。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 控制機(jī)程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)選用Microsoft Embedded Visual C+作為應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)工具。為保證控制的實(shí)時(shí)性，軟件中的通訊和控制模塊擬采用基于COM的組件服務(wù)技術(shù)，該技術(shù)能有效保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚俸涂煽啃?，COM可以做到完全與語(yǔ)言無(wú)關(guān)，在不妨礙老客戶的情況下被升級(jí)，可以透明地在網(wǎng)絡(luò)上被重新分配位置。從用戶界面來(lái)看，為保證圖形一定的美感和不消耗系統(tǒng)過(guò)多的資源，軟件的圖形

7、模塊擬采用圖形交叉隱現(xiàn)技術(shù)，該技術(shù)能有效的降低資源消耗并保持相對(duì)的圖形效果。4.2 上位機(jī)軟件上位機(jī)軟件采用了組態(tài)軟件，通過(guò)Modbus協(xié)議與上位機(jī)進(jìn)行通訊，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）實(shí)時(shí)顯示、監(jiān)測(cè)水位數(shù)據(jù)；（2）實(shí)時(shí)顯示水泵運(yùn)行狀態(tài)；（3）監(jiān)測(cè)各個(gè)設(shè)備信息，如果有異常進(jìn)行報(bào)警；（4）對(duì)井下設(shè)備進(jìn)行控制，控制水泵和閘閥的開(kāi)停；（5）可查詢水泵運(yùn)行的歷史記錄、歷史報(bào)警查詢等相關(guān)參數(shù)；（6）打印報(bào)表。5 結(jié)語(yǔ)對(duì)比目前使用較多的PLC控制系統(tǒng)，這種基于本安工業(yè)控制機(jī)的水泵控制系統(tǒng)各傳感器、執(zhí)行器、控制器等全部掛接在總線上，既滿足了控制的靈活性要求又極大的減少了各種線纜的敷設(shè)，將來(lái)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)和擴(kuò)展非常方便。系統(tǒng)自帶多路接口，可以多種通訊協(xié)議并行通訊，聯(lián)網(wǎng)方便快捷，可通過(guò)工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)、光纜以及電纜與上位機(jī)通訊，通過(guò)上位機(jī)可與信息化平臺(tái)共享數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)目前已經(jīng)在安徽、河南等多處煤礦投入使用，取得了良好的效果，對(duì)煤礦實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)和節(jié)能減排具有重要的意義。參考文獻(xiàn)【1】 陳子春，劉向昕.井下中央泵房水泵自動(dòng)化控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用.工礦自動(dòng)化，2007（2）.【2】 Randy Abernethy.COM技術(shù)內(nèi)幕