远程监控无人值守中央水泵房的应用研究
第一章 研究背景
矿井中央水泵房是矿山企业的机电要害场所，直接影响到矿山企业的安全生产。目前矿井主排水系统多采用继电器控制，水泵的运行与管理以及水仓水位的观察普遍采用人工操作方式，操作过程繁琐，劳动强度大，水泵启动时间长、自动化程度低，不适应现代化矿井管理，影响了生产的安全性和高效性
第二章 研究目的与意义
随着计算机技术的迅速发展，以微处理器为核心的可编程逻辑控制器（PLC）控制已经逐步取代继电器控制，普遍应用于各行各业的自动化控制领域。通过远程监控和以PLC控制实现的矿井无人值守中央水泵房应具有以下功能和特点：系统应满足水泵机组起停、故障自诊断和数据处理上的完全自动化，能够长时间稳定地工作，不需要人工干预，达到节约能源和人力资源的功能，提高主排水泵房的经济效益和管理水平。
第三章 主要内容
一、我矿+1145水平中央水泵房现有主排水泵：
型号：MD580-60×5 流量：580m³/h 电压等级:6KV 电机功率：630KW 数量：四台 排水管路：两路
二、需要增加的设备设施：
1、传感器：在每台水泵的吸水口安装负压传感器；在每台水泵的出水口安装压力传感器；在每路主排水管安装压力传感器；每台电机安装温度传感器；每路主排水管安装流量传感器；在水仓安装投入式液位计。
2、更换现有闸阀为DN350型电动闸阀，使其提供开到位、关到位、开过转矩、关过转矩信号。
3、PLC类型：西门子S7-300系列
4、地面控制中心：工控机、光口交换机、组态软件、操作台、光钎等。
5、组态软件：WINCC7.0
6、就地控制箱
7、集中控制柜：可采用KJX1-200-3型矿用隔爆兼本质安全型自动排水控制器。
三、无人值守自动排水中央水泵房的工作原理
（一）无人值守时水泵工作原理
1、在自动运行状态时，控制器首先要检测所有的阀门是否在关闭状态，若阀门不处于关闭状态，PLC就会发出指令将阀门关闭，使其处于初始状态。
2、液位传感器将水仓中的水位信息传送至PLC的模拟量输入模块，PLC检测到水位信息后与预先设置的开启水位进行比较，当达到开启一台水泵的水位时就发出开泵指令。
3、排水泵开启后水泵出水管中的压力会不断上升，设置在水泵出水口的压力传感器就会将压力值通过控制器传送至PLC。
4、当PLC检测到排水泵出水口的压力达到一定值后，就会发出指令开启水泵出水口上方的排水电动阀。排水电动阀开到位后会将到位信号返回到PLC进行动作确认。
5、若水位继续上升，则会按照事先设定水位开启第二台或者更多台水泵。
6、当排水泵运行到一定时间后，水位下降，当到达停泵液位时，液位传感器将信息传送至PLC，PLC确认信息后发出停泵指令，水泵停止运行。
7、当水泵出现故障时，能够自动报警，并将报警信号反馈至地面控制中心，同时自动开启备用水泵。
8、此种运行方式下可以实现无人值守。
（二）远程控制排水原理
将井下控制柜和地面控制中心通过光纤进行连接，通过传输网络将水仓水位、水泵压力及电动机、电磁阀、水泵工作状态的数据传送至地面控制中心，由计算机分析处理后显示在显示器上，实现实时监控排水系统。
同时，地面控制中心也可远程控制井下主排水泵。地面操作人员根据水仓水位显示，在地面通过监控平台人工手动开停井下主排水泵房某台水泵，通过光纤将信息传输到井下集中控制系统（主要是PLC），PLC自动执行命令，通过PLC控制完成水泵的开停。
（三）、仍可实现水泵的手动操作
井下每台主排水泵配一台就地控制柜，在通讯及PLC故障时仍然可以手动集中操作，可以完成不通过PLC完成水泵的起停。
（四）、一键启动
在井下不受水仓水位控制下，根据需要操作的按钮完成水泵的起动过程。
第四章 效益分析
一、安全可靠性
1、拥有多种操作模式。拥有远程控制、自动控制和手动控制，三种模式以“井下优先”为原则可以进行手动切换，特殊条件下也可
以进行自动切换。
2、对井下水位的变化进行实时监控，根据水量的变化可对透水事故进行早期预警。
3、可按照累计运行时间进行循环起动，每次起动累计运行时间最短的水泵，实现水泵均匀磨损，避免某台水泵经常使用造成设备疲劳或长时间不用造成锈蚀。
二、经济性
1、避峰填谷，使水泵耗能处于最经济运行状态。无人值守泵房以水仓水位作为水泵起停的基本条件，在此条件满足的前提下，再根据均匀磨损的原则、避峰填谷的原则实现水泵起停。
2、节约人力资源。本设计实现后中央水泵房将无人值守，节约抽水工6人，按每人每月2500元计算，每月可节约15000元。
三、适用性和先进性。
1、采用光纤通讯，使数据传输更加快捷准确。
2、地面控制中心实时监测井下水量动态，方便统筹调度管理，实现高效、经济运行。
3、通讯接口规范，可以与矿井监控系统实现信息共享。
四、系统的开放性和可扩展性
