簡易水泵遠程自動控制的應用淺析

高建強

摘 要：隨著煤礦自動化、信息化建設和發展，先進的工業網絡技術、計算機技術、電氣自動化技術、視頻監控技術、自動控制技術不斷在煤礦得到應用和推廣。煤礦井下使用的小排水泵多而散，管理起來相對難度較大，水泵的操作與維護浪費大量的人力資源。建立一套簡單實用的簡易水泵遠程自動化控制系統就顯得尤為重要。

關鍵詞：水泵遠程；自動控制；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.139

1 概述

隨著煤炭開采技術的進步，煤礦逐漸形成完善的礦井綜合信息網絡系統，實現全礦井生產各環節的過程控制自動化、生產綜合調度指揮和業務運轉網絡化，從而保證對全礦井安全狀況和生產過程進行實時監測、監視、控制和調度管理，使礦井高效集中生產，達到減員增效、降低成本，提高礦井整體生產水平的目的。煤礦井下使用的小排水泵多而散，管理起來相對難度較大，水泵的操作與維護浪費大量的人力資源。建立一套簡單實用的簡易水泵遠程自動化控制系統就顯得尤為重要。

2 系統設計的目的

（1）減少煤礦井下作業人員，提高礦井安全管理水平。

（2）提高煤礦人力資源利用效率，有效降低管理成本。

（3）對井下多部設備集中協調管理，降低設備運行成本，提高設備運行效率。

（4）實現現場設備的就地人工操作、現場無人化自動運行遠程監控、遠程自動化集中監控。

3 系統的組成

3.1 設備主要組成

簡易水泵遠程自動化控制系統由地面控制軟件部分、通信網絡和井下現場控制單元等組成。地面控制部分主要是在操作員站上進行軟件開發，完成數據采集、監控畫面制作；通信網絡利用井下工業環網進行傳輸；井下控制設備完成水泵的就地控制、并負責將采集的數據通過網絡接口送至地面監控中心，并能接受上位機控制命令，實現水泵的起停。在地面監控中心能實現對井下水泵的遠程監控，實現水泵的無人值守運行。

水泵遠程自動控制系統主要由JDQ-008 網絡以太網繼電器控制器、浮球開關式液位控制器、電子式液位繼電器、電接點壓力表、真空磁助式電接點壓力表、開關電源等設備組成，通過網絡控制井下現場網絡以太網控制器，實現現場設備的運行控制。網絡以太網控制器可以采集到遠方被控制設備的運行狀態、水位、水泵進、出水口壓力等信號（開關量信號），并將采集到的信號狀態實時的傳遞給顯示終端（監控計算機），顯示終端計算機通過軟件可以實時顯示設備的運行狀態，并可以進行控制。

（1）JDQ-008 網絡以太網繼電器控制器。JDQ-008是一款集成網絡控制和485總線控制的4路輸入輸出工業級控制設備。模塊內部集成了硬件TCP/IP協議棧、socket編程實現，附帶4路開關量輸入口，可檢測外部信號，主機可隨時讀開關量的狀態，可直接接控制開關等開關量輸出型的傳感器，開關量信號。

（2）浮球開關式液位控制器。浮球開關式液位控制器性能穩定可靠，不會因液面的波動而引起誤動作）。可與各種泵配套，廣泛用于給水、排水及含腐蝕性液體的液位自動控制。

（3）電子式液位繼電器。電子式液位繼電器采用JYB-714排水型，可對被測（控）液位實現自動控制和報警的目的。

（4）監控軟件。系統監控軟件兼容Windows系統PC及android移動客戶端遠程異地控制功能。固定IP遠程控制，能顯示設備運行，返回監控狀態。

3.2 系統工作原理

在井下水泵房安裝網絡以太網繼電器控制器，將浮球開關式液位控制器、電子式液位繼電器、電接點壓力表開關量信號，水泵控制開關的狀態信號接入網絡以太網繼電器控制器IO接口。網絡以太網繼電器控制器可以將現場采集到的水位、壓力、水泵運行狀態信息傳遞給上位機，上位機軟件可以直觀的顯示現場設備運行狀態。將水泵控制開關的啟動、停止控制接入網絡以太網繼電器控制器相應的DO控制接口，就可以實現遠方對井下水泵及相關設備的遠程控制。

3.3 實現功能

通過網絡以太網繼電器控制器實現對井下設備的運程控制，地面監控人員可以通過計算機實時監控井下水泵的運行狀態，浮球開關式液位控制器、電子式液位繼電器可以檢測到水倉水位的變化情況，電接點壓力表、開關的運行狀態信號可以清晰的反映出水泵的運行狀態，實現遠程監測監控。也可以通過浮球開關式液位控制器、電子式液位繼電器直接控制網繼電器控制器，實現水泵的自動運行。通過計算機遠程對設備的運行狀態、運行過程進行自動檢測、自動控制，使設備達到最佳工作狀態，從而達到有效地節約能源、降低工人勞動強度、降低運行成本和延長設備使用壽命等目的。

4 使用、操作方法

井下水泵即可以采用現場人工操作開停設備、也可以采用自動運行模式運行、也可以采用遠程操作模式運行。現場人員可以根據水倉水位隨時開啟或停止水泵，與傳統水泵操作模式一樣。現場對水位傳感器設置水倉水位上、下限，當水倉水位達到上限時水泵將自動開啟，將水倉水位排至水位下限，水泵將自動停止運行。遠程監控模式下，地面井控人員可以根據需要在地面監控室，根據需求對水泵進行開停操作。不論采用哪一種運行模式水位傳感器都會對水泵進行保護，保障水位上限開泵或報警，水位下限停止水泵的運行。

5 效益評價

以前井下水泵采用司機現場開泵方式，每班至少需要安排水泵司機井下現場開泵，以井下輔助工按每班100元工資計算，每年可以節約人員工資100元×3班×30天×12月=108000元。系統投資小（一個月就可以收回安裝成本）、見效快、安裝簡單、維護方便（一般煤礦電工就可以安裝和維護），多臺設備遠程集中控制使用效果精會更加明顯。同時也減少了井下作業人員，提升礦井現代化裝備水平，有效提高礦井的安全管理水平。

6 結束語

通過技術論證、探討及深入實際的研究，從而設計出我礦簡易水泵遠程自動化控制系統的整套詳細方案。該系統綜合了工業自動化控制技術和現代軟件技術，保證了系統的穩定性和可靠性，并可通過組態軟件與煤礦綜合自動化系統進行融合，作為煤礦綜合自動化系統的一個子系統。無人值守泵房工作狀態模擬圖、水泵及電機的各種運行參數同時可經礦井綜合自動化WEB發布服務器進入局域網信息共享，從而實現全礦井管理的科學化、現代化要求。綜合自動化技術在煤礦企業中的應用，必將為企業的信息化、多元化的快速發展提供可靠的技術支持，實現遠程管理和實時監測。