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煤礦排水系統(tǒng)承擔(dān)著排出全部涌水的重要任務(wù)，是保證煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，應(yīng)用現(xiàn)代自動(dòng)化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煤礦排水系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，確保煤礦安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)合理尤為關(guān)鍵。
露天礦疏干排水無線控制系統(tǒng)由1座控制中心，和數(shù)座移動(dòng)箱式變電站組成。控制中心通過無線透?jìng)鹘K端采集和控制各座移動(dòng)箱式變電站的設(shè)備情況。
(1)主機(jī):PC或服務(wù)器。
(2)系統(tǒng)軟件:含數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)庫，處理軟件采用通用PCAUTO3.6組態(tài)軟件。
(3)AB433A無線透?jìng)髦械?可無線透?jìng)鱎S485總線數(shù)據(jù)，傳輸距離10米-10公里。
(4)直流穩(wěn)壓電源:要求抗高頻干擾能力強(qiáng)、紋波小、并有足夠的帶載能力及連續(xù)工作能力;還應(yīng)具有電流電壓指示、過流、過壓保護(hù)及防雷等功能，一般選用線性電源為好。
(5)天饋系統(tǒng):一般采用全向高增益天線及低損耗饋線或饋管并配上優(yōu)質(zhì)的高頻接插件，有條件架高的盡量架高，以確保信號(hào)質(zhì)量;多雷地區(qū)應(yīng)按要求架設(shè)避雷針、配上同軸避雷器。
(1)一次儀表:如壓力、流量、電流、電壓、水位、流速、雨量傳感器或開關(guān)量等。
(2)PLC(可編程控制器)或RTU:含數(shù)據(jù)采集、處理軟件及與上位機(jī)的通信軟件，采用CONCEPT.XL.V2.6控制軟件。
(3)AB433G系列無線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)終端:可根據(jù)通信距離的遠(yuǎn)近選擇不同功率的終端，可同時(shí)傳輸開關(guān)量和模擬量信號(hào)，可根據(jù)具體需求進(jìn)行配置。
(4)直流穩(wěn)壓電源:要求抗高頻干擾能力強(qiáng)、紋波小、并有足夠的帶載能力;還應(yīng)具有過流、過壓保護(hù)及防雷等功能。
(5)天饋系統(tǒng):一般采用定向高增益天線及低損耗饋線并配上優(yōu)質(zhì)的高頻接插件，有條件架高的盡量架高，以確保信號(hào)質(zhì)量;多雷地區(qū)應(yīng)配上同軸避雷器;每個(gè)分站的定向天線一般應(yīng)對(duì)準(zhǔn)中心站的全向天線。
系統(tǒng)主要由控制中心、移動(dòng)變電站采集系統(tǒng)組成。中心監(jiān)控系統(tǒng)由組態(tài)軟件PCAUTO完成;控制中心采集系統(tǒng)由移動(dòng)變電站的PLC完成，其信息的傳遞方式為無線透明傳輸。
中心監(jiān)控系統(tǒng)采用PCAUTO通用組態(tài)軟件完成移動(dòng)變電站的監(jiān)控。該系統(tǒng)是目前國內(nèi)先進(jìn)的自動(dòng)化系統(tǒng)之一，已廣泛應(yīng)用于工廠、煤炭、鐵路、糧食、天然氣、煤氣系統(tǒng)及石油化工行業(yè)。PCAUTO監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件以Windows NT、Windows 2000為操作系統(tǒng)平臺(tái)，以O(shè)RACLE、SYBASE、MSSQL等為數(shù)據(jù)庫平臺(tái)，以TCP/IP作為網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，采用CLIENT/SERVER，B/S軟件結(jié)構(gòu)。
PCAUTO系統(tǒng)提供了標(biāo)準(zhǔn)的圖形化的用戶界面。根據(jù)PCAUTO提供的模塊基本功能，對(duì)PCAUTO組態(tài)編輯所需的工況圖、系統(tǒng)圖、工藝圖、曲線、棒圖等，并通過這些圖形，對(duì)實(shí)際的工況數(shù)據(jù)、生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)以下功能:
(1)流程及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看?？刂浦行挠懈鱾€(gè)移動(dòng)變電站分布控制圖及各站的系統(tǒng)工藝圖，并在相應(yīng)位置顯示電壓、電流、疏干泵運(yùn)行等參數(shù)，還包括全站模擬量一覽表。
(2)報(bào)警設(shè)置及打印。以不同顏色形式，把當(dāng)前報(bào)警、已確認(rèn)報(bào)警和已恢復(fù)報(bào)警區(qū)分開來，每個(gè)報(bào)警量可以顯示它的節(jié)點(diǎn)名、位號(hào)、描述、報(bào)警產(chǎn)生時(shí)間、報(bào)警消除時(shí)間、狀態(tài)、當(dāng)前值等信息。
(3)事件記錄。從上位機(jī)可以查看事件記錄，例如:某操作員于什么時(shí)間進(jìn)行登錄，什么時(shí)間退出登錄等。
(4)趨勢(shì)圖。趨勢(shì)顯示是帶有時(shí)間標(biāo)志的一個(gè)數(shù)據(jù)圖表，顯示為時(shí)間函數(shù)的趨勢(shì)曲線，反應(yīng)各量值的變化趨勢(shì)。
(5)打印實(shí)時(shí)和歷史報(bào)表。
(6)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫用于儲(chǔ)存最新采集的來自現(xiàn)場(chǎng)控制站，以及通過通訊控制網(wǎng)絡(luò)采集的其他系統(tǒng)的各種過程變量，這些數(shù)據(jù)可用于顯示的動(dòng)態(tài)連接或?qū)崟r(shí)報(bào)表。
PLC控制系統(tǒng)采用TSXP-PLC的產(chǎn)品。TSXPPLC產(chǎn)品采用國際通用積木式結(jié)構(gòu)組成，易安裝、易使用，系統(tǒng)可靠性、兼容性、擴(kuò)充性強(qiáng)等功能，遠(yuǎn)傳通訊功能強(qiáng)大、組網(wǎng)靈活、獨(dú)立完成測(cè)控任務(wù)，嚴(yán)格保證移動(dòng)變電站設(shè)施的安全運(yùn)行、正常生產(chǎn)。實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、報(bào)警、控制、聯(lián)鎖等控制功能。
TSXP-PLC采用了32位元CPU，I/O點(diǎn)數(shù)從100點(diǎn)到2000多點(diǎn)，采用國際標(biāo)準(zhǔn)編程軟件，有足夠編程空間;遠(yuǎn)程模塊最大可連接32個(gè)站點(diǎn)，距離1200m;支援以太網(wǎng)端口，采用ModBus RTU協(xié)議，可與任何MMI/SCADA/控制系統(tǒng)整合;采用模塊化設(shè)計(jì)，可方便使用，縮小空間;并帶有PID控制模塊。TSXPPLC數(shù)據(jù)采集使用ModBus總線架構(gòu);采用最新研發(fā)專利技術(shù)，可在現(xiàn)場(chǎng)直接將非隔離的RS485信號(hào)升級(jí)為具隔離的RS485信號(hào)。
系統(tǒng)采用的PLC模板主要有:
(1)TSXAEY8008CH模擬量輸入模板采集現(xiàn)場(chǎng)的4-20mA模擬信號(hào)。
(2)TSXDEY16A5DI16開關(guān)量輸入模塊。
(3)TSXDSY16R5D016開關(guān)量輸出模塊。以7號(hào)移動(dòng)變電站為例，控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集表和電氣系統(tǒng)所需資源如表1。
| 序號(hào) | 內(nèi)容 |
|---|---|
| 1 | 疏干泵10個(gè)，40DI/10DO |
| 2 | 疏干泵電流檢測(cè)10個(gè)，10個(gè)4-20mA電流采集 |
| 3 | 水流開關(guān)，10個(gè)開關(guān)量采集 |
| 4 | 系統(tǒng)電壓，1個(gè)電壓采集 |
| 5 | 液位開關(guān)，20個(gè)開關(guān)量采集 |
| 6 | 電加熱，10個(gè)開關(guān)量采集 |
| 7 | 控制箱開門，1個(gè)開關(guān)量采集 |
在露天礦疏干排水無線控制系統(tǒng)中，AB433A無線透?jìng)鹘K端是連接控制中心與移動(dòng)變電站PLC的重要環(huán)節(jié)。PLC每隔5min采集移動(dòng)變電站運(yùn)行情況，以時(shí)間標(biāo)簽方式儲(chǔ)存本地?cái)?shù)據(jù)，通過通道上傳到控制中心系統(tǒng)，供控制中心分析和使用。而控制中心的操作命令也是通過通道下達(dá)到移動(dòng)變電站的PLC，所以通道是連接控制中心與移動(dòng)變電站的神經(jīng)。為了保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，整個(gè)露天礦疏干排水系統(tǒng)每天零點(diǎn)對(duì)所有的控制設(shè)備、計(jì)算機(jī)、PLC時(shí)鐘校時(shí)，統(tǒng)一時(shí)鐘。
本方案控制中心與移動(dòng)變電站的PLC采用AB433A系列無線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)終端?？刂浦行奶炀€的架設(shè)不低于10m，移動(dòng)變電站及天線的架設(shè)位置根據(jù)實(shí)際情況，選擇避開高大建筑和強(qiáng)信號(hào)干擾地區(qū)，天線盡量架在最高點(diǎn)?？紤]到控制中心數(shù)據(jù)交換量比較大，控制中心選擇了饋管和全向高增益天線進(jìn)行連接。移動(dòng)變電站根據(jù)實(shí)際情況則選用饋線和定向天線進(jìn)行連接。
移動(dòng)變電站與一次儀表之間使用AB433G無線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)終端連接，AB433G可將模擬量和開關(guān)量信號(hào)1:1傳輸，傳輸距離10米-20公里可選?？蓪⑦h(yuǎn)距離水井的液位信號(hào)，疏干泵的狀態(tài)，電流信息傳輸?shù)絇LC，也可將PLC的控制信息無線傳輸?shù)剿煤退?/p>
AB433G是西艾寶物聯(lián)網(wǎng)科技有限公司（http://yjdadiclub.com/）研發(fā)的一款無線終端，AB433G無線終端同時(shí)具有開關(guān)量和模擬量無線傳輸功能?？蓪點(diǎn)的開關(guān)量和模擬量信號(hào)無線傳輸?shù)紹點(diǎn)，同時(shí)可將B點(diǎn)的開關(guān)量和模擬量信號(hào)無線傳輸?shù)紸點(diǎn)?？梢怨ぷ髟邳c(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式，也可以工作在點(diǎn)對(duì)多模式。AB433G無線終端采用無線電數(shù)字通信技術(shù)，可替代連接電纜，大大降低企業(yè)人力物力成本，減少施工和維護(hù)難度。
AB433G無線終端具有4路開關(guān)量輸入、4路開關(guān)量輸出、4路模擬量輸入和4路模擬量輸出。針對(duì)工業(yè)用戶，全工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)，經(jīng)過大量測(cè)試，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。免編程，撥碼開關(guān)即可設(shè)置所有工作參數(shù)。產(chǎn)品體積小巧，標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝。廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、廠礦、電力、水利、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、交通、軍工、安防等領(lǐng)域。
利用工業(yè)控制技術(shù)、PLC和AB433G無線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)終端組成的露天礦疏干排水工業(yè)控制系統(tǒng)，具有組網(wǎng)靈活，移動(dòng)控制范圍大的特點(diǎn)。此系統(tǒng)經(jīng)過在露天礦一年多的使用，運(yùn)行狀況良好，充分發(fā)揮了PLC和窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了煤礦排水系統(tǒng)的管、控、檢一體化，提高了煤礦排水的可靠性和自動(dòng)化水平，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。