淺析PLC在磷礦主排水泵自動控制系統(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，但是該模式的自動化性能不高，不能夠及時地在出現(xiàn)突發(fā)狀況時做出反應(yīng)，因此也會導(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控制系統(tǒng)應(yīng)用方案，以此來有效實現(xiàn)對磷礦主排水泵的有效控制。

關(guān)鍵詞 PLC;主排水泵;自動控制系統(tǒng);磷礦

伴隨著我國磷礦產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，磷礦主排水泵自動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控制的目標，而PLC在磷礦主排水泵自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠完成在線實時監(jiān)測、故障報警以及問題記錄、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，自動控制理論在我國磷礦生產(chǎn)企業(yè)之中已經(jīng)被廣泛運用，其整改生產(chǎn)與運作的過程中基本實現(xiàn)了自動化控制的應(yīng)用，但是在實際的應(yīng)用過程中并未取得理想的效果，甚至理論知識與實際情況存在嚴重不符的問題，使得自動控制設(shè)備出現(xiàn)較多的故障，或者一些設(shè)備被閑置，浪費了企業(yè)大量的人力、物力、財力[1]。同時，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)的運行提供保障。

2基于PLC的磷礦主排水泵自動控制系統(tǒng)的功能設(shè)計

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)計實現(xiàn)自動排水功能;其二，故障診斷功能，即實時動態(tài)的監(jiān)測電機溫度、電流以及電壓情況，預(yù)定警戒值，超出這一警戒值則會自動報警停止運行，以此來保障設(shè)備安全;其三，參數(shù)顯示功能，即利用人機交互界面來顯示實時的排水量、電機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，實現(xiàn)井下PLC與地面工控機組相互連接，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嬲{(diào)度指揮中心，以此來有效實現(xiàn)對設(shè)備運轉(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控制系統(tǒng)架構(gòu)層次

基于PLC的磷礦主排水泵自動控制系統(tǒng)所運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控制系統(tǒng)運用三層分布式架構(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、監(jiān)控組態(tài)軟件以及可集成工業(yè)電視系統(tǒng)，連接的方式是運用光纜及各工作面站點PLC組件以及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備等。工控機組態(tài)軟件主要是收集主排水泵的運行數(shù)據(jù)，同時將信息傳輸?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、故障分析以及存儲等功能都是由PLC實現(xiàn)。該系統(tǒng)通過分析水位變化來控制主排水泵，收集設(shè)備的運行狀態(tài)、電機溫度以及排水量等，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、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)變原本的手動控制閥門方式，運用電控閥門，加裝真空泵來實現(xiàn)對水泵的自啟動與停止的控制。而針對出現(xiàn)故障問題無法自啟動的風(fēng)險，將閘閥換成真空射流手動閘閥與電動兩用閘閥，同時增加真空泵，提升系統(tǒng)運行的穩(wěn)定。

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

4.1 PLC程序設(shè)計

首先，對硬件模塊組態(tài)與軟件進行調(diào)試，形成網(wǎng)絡(luò)中的各個模塊，同時對模塊的數(shù)據(jù)進行設(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，以此來對控制程序的編制形成良好的順序基礎(chǔ)。其次，在PLC啟動之后，需要進行初始化的設(shè)置，選擇手動或自動控制設(shè)計，然后進入到系統(tǒng)控制程序流程?？刂瞥绦蛄鞒痰臉?gòu)成模塊包含水倉水位及運行狀態(tài)的檢測、故障診斷與報警、水泵機組啟停以及故障啟停等模塊。對已經(jīng)下載編制好的程序進行調(diào)試，選擇STEP7軟件運用在線連接的方式，對程序運行狀態(tài)開展實時的動態(tài)監(jiān)測，對數(shù)據(jù)強制更新，對輸入與輸出信號進行強制開/關(guān)功能等方面進行調(diào)試。

4.2 組態(tài)軟件程序設(shè)計

組態(tài)軟件程序的設(shè)計主要是生成人機交互界面，以此來有效的實施動態(tài)監(jiān)測。所選擇的是西門子的WINCC自動化監(jiān)控軟件設(shè)計程序，能夠形成標準化輸入、輸出域，也能夠生成棒圖、趨勢圖與矢量圖等，具備動態(tài)監(jiān)測的功能，以此來實現(xiàn)對系統(tǒng)運行的可視化監(jiān)控，利用人機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)備顯示觸摸屏來實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制。光纜及地面上位機能夠?qū)崿F(xiàn)同步的通信，以此實現(xiàn)遠程監(jiān)控的目標。

5結(jié)束語

基于PLC的磷礦主排水泵自動控制系統(tǒng)設(shè)計，能夠利用科學(xué)的程序設(shè)計與技術(shù)改造，實現(xiàn)對磷礦主排水泵控制系統(tǒng)的自動化，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警等，提升磷礦主排水泵系統(tǒng)的自動化與機械化水平，提高其穩(wěn)定性與可靠性，達到降低增效的目標。

參考文獻

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

[2] 邊晉.PLC在磷礦主排水泵自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].機械管理開發(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：貴州鑫新實業(yè)控股集團有限責(zé)任公司，研究方向：機電。