自動(dòng)控制技術(shù)在井下排水方面的應(yīng)用研究

李油生

摘要：井下自動(dòng)控制排水系統(tǒng)，對(duì)水資源的利用以及煤礦資源開(kāi)采方面具有很重要的作用，自動(dòng)控制系統(tǒng)中可編程邏輯控制系統(tǒng)得到了最廣泛的應(yīng)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(dòng)控制系統(tǒng)，并提出幾點(diǎn)有效的建議，促進(jìn)自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制技術(shù)；井下排水；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TD744 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8937（2014）17-0049-02

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤礦企業(yè)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。在煤礦開(kāi)采過(guò)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(chǎn)工作帶來(lái)了難度，并帶來(lái)了一定的安全隱患。礦井水主要來(lái)自于地表水、地下水、采空區(qū)水、斷層水等。這就需要設(shè)計(jì)合理的排水系統(tǒng)，落實(shí)排水工作，可編程控制系統(tǒng)在井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。

1井下排水重要性分析

我國(guó)煤礦企業(yè)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而獲得了較大的發(fā)展機(jī)遇，但是每年煤礦企業(yè)都會(huì)發(fā)生安全事故，這些事故中，由于礦井水排放不暢引發(fā)的水災(zāi)或擴(kuò)大安全事故，不僅給煤礦井下設(shè)備帶來(lái)嚴(yán)重的損害，甚至?xí)斐扇藛T傷亡，引發(fā)重大的煤礦事故。另外，我國(guó)每年在煤礦開(kāi)采過(guò)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(huì)直接被排到地面，卻沒(méi)有被合理的利用。礦井水原本不是污染嚴(yán)重的水，是在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中被污染的，一部分地下水如果在合適的時(shí)間、地點(diǎn)進(jìn)行處理，可以使水質(zhì)達(dá)到一般工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)，甚至可以達(dá)到生活用水標(biāo)準(zhǔn)。如果將礦井水直接排掉，就會(huì)造成水資源的浪費(fèi)。

我國(guó)目前加大了對(duì)井下排水方案的優(yōu)化力度，在排水設(shè)備以及巷道布置方面也進(jìn)行了大量的研究，但一些環(huán)節(jié)的技術(shù)還處于起步階段。隨著我國(guó)煤礦安全要求的增高，對(duì)井下水的排放工作也就顯得十分重要。井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠改變?cè)竟ぷ餍实汀趧?dòng)量大的局面，所以利用自動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行井下排水工作顯得十分重要

2可編程井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)

2.1可編程井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)概述

可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC，采用一種可以進(jìn)行編程的存儲(chǔ)器，進(jìn)行內(nèi)部程序的運(yùn)行，并執(zhí)行邏輯計(jì)算等，面向客戶(hù)的指令，包括定時(shí)、順序控制、算術(shù)等，通過(guò)數(shù)字或者模擬控制等方式，控制生產(chǎn)機(jī)械。通過(guò)對(duì)控制器的編程，可以實(shí)現(xiàn)不同的控制要求，具有很高的靈活性。這個(gè)系統(tǒng)一般采用光電禍合器來(lái)進(jìn)行信號(hào)的傳遞工作，可以有效的防止外界干擾源對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)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(xiàn)場(chǎng)用戶(hù)的設(shè)備直接連接。

2.2干擾可編程井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定的因素

可編程邏輯控制器是一種配制靈活、自動(dòng)化程度強(qiáng)的生產(chǎn)控制設(shè)備，具有很高的穩(wěn)定性，所以在煤礦排水項(xiàng)目中得到了廣泛的應(yīng)用。但煤礦井下工作條件差，環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，這就使自動(dòng)控制系統(tǒng)受到的干擾越來(lái)越多。I/O端口是可編程井下自動(dòng)控制系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，最容易受到來(lái)自電源、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備等產(chǎn)生的電磁干擾，還會(huì)受到各種輸入元件觸電抖動(dòng)形式干擾，容易影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。只有深入研究各種干擾因素，才能提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

對(duì)可編程井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)受到的干擾因素主要包括三個(gè)方面：①電源以及設(shè)備引入的干擾。包括設(shè)備開(kāi)啟與停止、開(kāi)關(guān)操作、雷電沖擊等，都會(huì)造成系統(tǒng)發(fā)生故障，影響其正常運(yùn)行；②系統(tǒng)I/O端頭引入的干擾，由于系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備接入I/O端口過(guò)程中，設(shè)備可能會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行；③接地引線引入的干擾，如果進(jìn)行接地工作中，存在處理混亂、電位分布不合理現(xiàn)象，也會(huì)造成電路運(yùn)行不正常，還容易造成信號(hào)失真等故障。

2.3可編程井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)抗干擾措施

針對(duì)上述對(duì)可編程排水自動(dòng)控制系統(tǒng)造成干擾的三方面因素，提出了對(duì)應(yīng)的三方面解決措施。具體措施包括以下幾個(gè)方面：①采取有效的措施抑制干擾源。電源系統(tǒng)采取有效的抗干擾措施就是為了抑制電網(wǎng)電壓波動(dòng)以及畸變等產(chǎn)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(wěn)定的交流電源，增強(qiáng)電源抗干擾的能力。②對(duì)產(chǎn)生的衰減干擾信號(hào)以及禍合通道進(jìn)行隔離。對(duì)交流干擾信號(hào)的隔離，可以在輸入負(fù)載兩端并聯(lián)壓敏電阻或者RC浪涌吸收器，對(duì)于直流干擾信號(hào)的隔離，可以在負(fù)載兩端并聯(lián)穩(wěn)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(fā)，降低可編程排水自動(dòng)控制對(duì)電磁等干擾的靈敏度。

3井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)建議

采用可編程排水自動(dòng)化控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的可靠性是開(kāi)發(fā)過(guò)程中重點(diǎn)考慮的問(wèn)題，下面提出了幾點(diǎn)提升系統(tǒng)可靠性的注意事項(xiàng)：

①傳統(tǒng)的井下排水控制都是繼電器控制系統(tǒng)，其穩(wěn)定性不高，所以需要在開(kāi)發(fā)電器控制系統(tǒng)中，將傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)換為可編程邏輯控制系統(tǒng)。

②在可編程排水自動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，需要選用可靠性強(qiáng)的設(shè)備以及電氣元件，這樣才能適應(yīng)惡劣的煤礦井下環(huán)境。由于煤礦井下工作環(huán)境差，所以控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，不僅需要是系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足井下工作的需求，還需要保證自動(dòng)控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可操作性。

③在設(shè)計(jì)系統(tǒng)過(guò)程中，根據(jù)煤礦井下的實(shí)際情況，根據(jù)排水控制的具體要求，設(shè)計(jì)合理的可編程程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制輪換功能，達(dá)到高效工作。

④在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)通訊的信息數(shù)字化建設(shè)，可以利用先進(jìn)的數(shù)字傳感技術(shù)，如利用數(shù)字水位傳感器，測(cè)量煤泥下層水位，還可以利用電量監(jiān)測(cè)儀對(duì)井下水泵實(shí)施有效的監(jiān)測(cè)?？删幊踢壿嬁刂破髋c各個(gè)設(shè)備建立有效的通訊連接，就能及時(shí)的掌握各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在故障發(fā)生的第一時(shí)間進(jìn)行處理，降低故障損失。

4結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，特別是工業(yè)的發(fā)展，會(huì)不斷的增加對(duì)煤礦資源利用量。而在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，井下排水是一項(xiàng)非常重要的工作，合理進(jìn)行井下排水，不僅可以節(jié)約大量的水資源，還能降低煤礦安全事故的發(fā)生幾率，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)具有重要的意義。自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用在井下排水工作中，不僅可以提高排水的工作效率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)排水系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。目前我國(guó)PLC系統(tǒng)在煤礦井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用還存在一定的問(wèn)題，需要加大科研力度，通過(guò)實(shí)踐，提升自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性以及安全性。

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