淺析PLC在磷礦主排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘 要 現(xiàn)階段，大部分的磷礦井下排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)多數(shù)采用的是還是傳統(tǒng)的繼電器控制模式，但是該模式的自動(dòng)化性能不高，不能夠及時(shí)地在出現(xiàn)突發(fā)狀況時(shí)做出反應(yīng)，因此也會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)重大安全隱患，不能夠適應(yīng)現(xiàn)階段磷礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本文主要分析了磷礦井下排水泵控制存在的問題，在此基礎(chǔ)上提出了一套基于PLC的磷礦主排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用方案，以此來有效實(shí)現(xiàn)對(duì)磷礦主排水泵的有效控制。

關(guān)鍵詞 PLC;主排水泵;自動(dòng)控制系統(tǒng);磷礦

伴隨著我國(guó)磷礦產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，磷礦主排水泵自動(dòng)控制問題也被廣泛關(guān)注。新型的智能控制系統(tǒng)在磷礦主排水泵控制方面，能夠有效優(yōu)化磷礦主排水泵自動(dòng)控制的目標(biāo)，而PLC在磷礦主排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠完成在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障報(bào)警以及問題記錄、數(shù)據(jù)分析的功能。

1磷礦主排水泵控制存在的問題

現(xiàn)階段，自動(dòng)控制理論在我國(guó)磷礦生產(chǎn)企業(yè)之中已經(jīng)被廣泛運(yùn)用，其整改生產(chǎn)與運(yùn)作的過程中基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制的應(yīng)用，但是在實(shí)際的應(yīng)用過程中并未取得理想的效果，甚至理論知識(shí)與實(shí)際情況存在嚴(yán)重不符的問題，使得自動(dòng)控制設(shè)備出現(xiàn)較多的故障，或者一些設(shè)備被閑置，浪費(fèi)了企業(yè)大量的人力、物力、財(cái)力[1]。同時(shí)，大部分磷礦主排水泵系統(tǒng)發(fā)展較為緩慢，磷礦主排水泵控制系統(tǒng)也多是沿用傳統(tǒng)的人工控制模式，采取自動(dòng)控制技術(shù)與設(shè)備的企業(yè)也不夠健全，因此無法滿足迅速發(fā)展的磷礦企業(yè)的發(fā)展。而PLC在磷礦主排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，能夠有效解決技術(shù)落后與設(shè)備陳舊等問題，為磷礦主排水泵控制系統(tǒng)的運(yùn)行提供保障。

2基于PLC的磷礦主排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

結(jié)合磷礦的排水量與主排水泵設(shè)備的使用情況，基于PLC技術(shù)的磷礦主排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)主要的功能分為以下幾方面的功能：其一，控制功能，即利用PLC程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排水功能;其二，故障診斷功能，即實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)電機(jī)溫度、電流以及電壓情況，預(yù)定警戒值，超出這一警戒值則會(huì)自動(dòng)報(bào)警停止運(yùn)行，以此來保障設(shè)備安全;其三，參數(shù)顯示功能，即利用人機(jī)交互界面來顯示實(shí)時(shí)的排水量、電機(jī)溫度以及管道壓力參數(shù)等;其四，通信與監(jiān)控功能，即利用數(shù)據(jù)交互與通信光纜，實(shí)現(xiàn)井下PLC與地面工控機(jī)組相互連接，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嬲{(diào)度指揮中心，以此來有效實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)及信息情況的反應(yīng)。

3基于PLC的磷礦主排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)架構(gòu)層次

基于PLC的磷礦主排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)所運(yùn)用的是分布式集中控制方式，該系統(tǒng)的構(gòu)成部分為五個(gè)方面，包括監(jiān)控系統(tǒng)、CPU處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)、通信傳輸系統(tǒng)、邏輯處理系統(tǒng)。基于PLC的磷礦主排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)用三層分布式架構(gòu)，自上而下共分為地面監(jiān)控設(shè)備層、通信層與邏輯層以及設(shè)備層。

首先，監(jiān)控設(shè)備層。其構(gòu)成部分包含工控機(jī)、監(jiān)控組態(tài)軟件以及可集成工業(yè)電視系統(tǒng)，連接的方式是運(yùn)用光纜及各工作面站點(diǎn)PLC組件以及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備等。工控機(jī)組態(tài)軟件主要是收集主排水泵的運(yùn)行數(shù)據(jù)，同時(shí)將信息傳輸?shù)降孛嬲{(diào)度中心。

其次，通信與邏輯層。這一部分是自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心內(nèi)容，相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、處理、故障分析以及存儲(chǔ)等功能都是由PLC實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)通過分析水位變化來控制主排水泵，收集設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、電機(jī)溫度以及排水量等，并將數(shù)據(jù)顯示到觸摸屏中，然后利用數(shù)據(jù)交換來將相關(guān)情況傳輸?shù)降孛鍼LC控制中心[2]。

最后，設(shè)備層。包括主排水泵、電機(jī)、管道以及閥門。主要方式在原有的磷礦排水系統(tǒng)設(shè)備中加裝傳感器的方式，轉(zhuǎn)變?cè)镜氖謩?dòng)控制閥門方式，運(yùn)用電控閥門，加裝真空泵來實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵的自啟動(dòng)與停止的控制。而針對(duì)出現(xiàn)故障問題無法自啟動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，將閘閥換成真空射流手動(dòng)閘閥與電動(dòng)兩用閘閥，同時(shí)增加真空泵，提升系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定。

4基于PLC的磷礦主排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用

4.1 PLC程序設(shè)計(jì)

首先，對(duì)硬件模塊組態(tài)與軟件進(jìn)行調(diào)試，形成網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)模塊，同時(shí)對(duì)模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置，確定硬件模塊組態(tài)的輸入與輸出模塊，即I/O模塊地址，以此來對(duì)控制程序的編制形成良好的順序基礎(chǔ)。其次，在PLC啟動(dòng)之后，需要進(jìn)行初始化的設(shè)置，選擇手動(dòng)或自動(dòng)控制設(shè)計(jì)，然后進(jìn)入到系統(tǒng)控制程序流程。控制程序流程的構(gòu)成模塊包含水倉(cāng)水位及運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)、故障診斷與報(bào)警、水泵機(jī)組啟停以及故障啟停等模塊。對(duì)已經(jīng)下載編制好的程序進(jìn)行調(diào)試，選擇STEP7軟件運(yùn)用在線連接的方式，對(duì)程序運(yùn)行狀態(tài)開展實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，對(duì)數(shù)據(jù)強(qiáng)制更新，對(duì)輸入與輸出信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)制開/關(guān)功能等方面進(jìn)行調(diào)試。

4.2 組態(tài)軟件程序設(shè)計(jì)

組態(tài)軟件程序的設(shè)計(jì)主要是生成人機(jī)交互界面，以此來有效的實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。所選擇的是西門子的WINCC自動(dòng)化監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)程序，能夠形成標(biāo)準(zhǔn)化輸入、輸出域，也能夠生成棒圖、趨勢(shì)圖與矢量圖等，具備動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的功能，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的可視化監(jiān)控，利用人機(jī)交互界面來顯示集成消息與故障診斷信息[3]。而水泵操作工利用設(shè)備顯示觸摸屏來實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制。光纜及地面上位機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)同步的通信，以此實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的目標(biāo)。

5結(jié)束語

基于PLC的磷礦主排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠利用科學(xué)的程序設(shè)計(jì)與技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)對(duì)磷礦主排水泵控制系統(tǒng)的自動(dòng)化，減少人工成本，可視化的信息數(shù)據(jù)采集以及故障的處理與報(bào)警等，提升磷礦主排水泵系統(tǒng)的自動(dòng)化與機(jī)械化水平，提高其穩(wěn)定性與可靠性，達(dá)到降低增效的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 姜海鵬，秦鵬.基于PLC的磷礦主排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析[J].電子制作，2014（16）：233-234.

[2] 邊晉.PLC在磷礦主排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].機(jī)械管理開發(fā)，2018，33（8）：201-202.

[3] 夏希武.PLC技術(shù)在井下排水系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].能源與節(jié)能，2015（11）：138-139.

作者簡(jiǎn)介

李燦（1990-），男，湖南省漣源市橋頭河鎮(zhèn)人;學(xué)歷：大學(xué)本科，現(xiàn)就職單位：貴州鑫新實(shí)業(yè)控股集團(tuán)有限責(zé)任公司，研究方向：機(jī)電。