自動控制技術在井下排水方面的應用研究

李油生

摘要：井下自動控制排水系統，對水資源的利用以及煤礦資源開采方面具有很重要的作用，自動控制系統中可編程邏輯控制系統得到了最廣泛的應用。文章以南方煤礦井下排水工作為例，分析了井下排水的重要性，并介紹了可編程井下排水自動控制系統，并提出幾點有效的建議，促進自動控制系統的實現。

關鍵詞：自動控制技術；井下排水；應用

中圖分類號：TD744 文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2014）17-0049-02

隨著我國社會經濟的快速發展，煤礦企業也得到了長足的發展。在煤礦開采過程中，由于地下水的存在，形成了礦井水。由于礦井水的存在，給煤礦生產工作帶來了難度，并帶來了一定的安全隱患。礦井水主要來自于地表水、地下水、采空區水、斷層水等。這就需要設計合理的排水系統，落實排水工作，可編程控制系統在井下排水自動控制系統中發揮著重要的作用。

1井下排水重要性分析

我國煤礦企業隨著社會經濟的發展而獲得了較大的發展機遇，但是每年煤礦企業都會發生安全事故，這些事故中，由于礦井水排放不暢引發的水災或擴大安全事故，不僅給煤礦井下設備帶來嚴重的損害，甚至會造成人員傷亡，引發重大的煤礦事故。另外，我國每年在煤礦開采過程中，從井下直接排出的地下水有40億 m3左右，這些地下水會直接被排到地面，卻沒有被合理的利用。礦井水原本不是污染嚴重的水，是在煤礦生產過程中被污染的，一部分地下水如果在合適的時間、地點進行處理，可以使水質達到一般工業用水標準，甚至可以達到生活用水標準。如果將礦井水直接排掉，就會造成水資源的浪費。

我國目前加大了對井下排水方案的優化力度，在排水設備以及巷道布置方面也進行了大量的研究，但一些環節的技術還處于起步階段。隨著我國煤礦安全要求的增高，對井下水的排放工作也就顯得十分重要。井下排水自動控制系統，能夠改變原本工作效率低、勞動量大的局面，所以利用自動控制系統技術進行井下排水工作顯得十分重要

2可編程井下排水自動控制系統

2.1可編程井下排水自動控制系統技術概述

可編程邏輯控制器，簡稱PLC，采用一種可以進行編程的存儲器，進行內部程序的運行，并執行邏輯計算等，面向客戶的指令，包括定時、順序控制、算術等，通過數字或者模擬控制等方式，控制生產機械。通過對控制器的編程，可以實現不同的控制要求，具有很高的靈活性。這個系統一般采用光電禍合器來進行信號的傳遞工作，可以有效的防止外界干擾源對系統產生干擾，所以其可靠性較高，可編程控制器的I/O接口可以與現場用戶的設備直接連接。

2.2干擾可編程井下排水自動控制系統穩定的因素

可編程邏輯控制器是一種配制靈活、自動化程度強的生產控制設備，具有很高的穩定性，所以在煤礦排水項目中得到了廣泛的應用。但煤礦井下工作條件差，環境相對復雜，這就使自動控制系統受到的干擾越來越多。I/O端口是可編程井下自動控制系統的薄弱環節，最容易受到來自電源、現場設備等產生的電磁干擾，還會受到各種輸入元件觸電抖動形式干擾，容易影響系統的正常運行。只有深入研究各種干擾因素，才能提高系統的抗干擾能力。

對可編程井下排水自動控制系統受到的干擾因素主要包括三個方面：①電源以及設備引入的干擾。包括設備開啟與停止、開關操作、雷電沖擊等，都會造成系統發生故障，影響其正常運行；②系統I/O端頭引入的干擾，由于系統中的各個設備接入I/O端口過程中，設備可能會產生電磁干擾，影響系統正常運行；③接地引線引入的干擾，如果進行接地工作中，存在處理混亂、電位分布不合理現象，也會造成電路運行不正常，還容易造成信號失真等故障。

2.3可編程井下排水自動控制系統抗干擾措施

針對上述對可編程排水自動控制系統造成干擾的三方面因素，提出了對應的三方面解決措施。具體措施包括以下幾個方面：①采取有效的措施抑制干擾源。電源系統采取有效的抗干擾措施就是為了抑制電網電壓波動以及畸變等產生的電源干擾，一般采用使用低通濾波器或者使用隔離變壓器，另外，也可以改變電源，使用穩定的交流電源，增強電源抗干擾的能力。②對產生的衰減干擾信號以及禍合通道進行隔離。對交流干擾信號的隔離，可以在輸入負載兩端并聯壓敏電阻或者RC浪涌吸收器，對于直流干擾信號的隔離，可以在負載兩端并聯穩壓二極管或者RC浪涌吸收器等。另外，需要盡量避免I/O線路與其他的控制線使用同一根電纜。③從自身性能出發，降低可編程排水自動控制對電磁等干擾的靈敏度。

3井下排水自動控制系統開發建議

采用可編程排水自動化控制系統，系統的可靠性是開發過程中重點考慮的問題，下面提出了幾點提升系統可靠性的注意事項：

①傳統的井下排水控制都是繼電器控制系統，其穩定性不高，所以需要在開發電器控制系統中，將傳統的繼電器控制系統換為可編程邏輯控制系統。

②在可編程排水自動控制系統開發過程中，需要選用可靠性強的設備以及電氣元件，這樣才能適應惡劣的煤礦井下環境。由于煤礦井下工作環境差，所以控制系統開發過程中，不僅需要是系統能夠滿足井下工作的需求，還需要保證自動控制系統具有較強的可操作性。

③在設計系統過程中，根據煤礦井下的實際情況，根據排水控制的具體要求，設計合理的可編程程序，實現自動控制輪換功能，達到高效工作。

④在開發過程中，加強對系統通訊的信息數字化建設，可以利用先進的數字傳感技術，如利用數字水位傳感器，測量煤泥下層水位，還可以利用電量監測儀對井下水泵實施有效的監測。可編程邏輯控制器與各個設備建立有效的通訊連接，就能及時的掌握各個設備的運行狀態，在故障發生的第一時間進行處理，降低故障損失。

4結語

隨著我國經濟的發展，特別是工業的發展，會不斷的增加對煤礦資源利用量。而在煤礦生產過程中，井下排水是一項非常重要的工作，合理進行井下排水，不僅可以節約大量的水資源，還能降低煤礦安全事故的發生幾率，對煤礦安全生產具有重要的意義。自動控制系統應用在井下排水工作中，不僅可以提高排水的工作效率，實現了對排水系統的自動化控制。目前我國PLC系統在煤礦井下排水自動控制系統中的應用還存在一定的問題，需要加大科研力度，通過實踐，提升自動控制系統的可靠性以及安全性。

參考文獻：

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