專利名稱：基于可編程控制器的煤礦乳化液泵站自動(dòng)控制保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及基于可編程控制器的煤礦乳化液泵站自動(dòng)控制保護(hù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，煤礦采煤工作面乳化液泵站的操作普遍采用人工控制。操作人員需要完成泵站的啟停操作、乳化液泵曲軸箱溫度檢測(cè)、乳化液的配制、乳化液箱水位控制等操作過(guò)程。由于操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大及操作人員操作水平的不同，容易造成乳化液泵吸空、乳化液配比不合理、燒壞乳化液泵曲軸箱等故障。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有煤礦采煤工作面乳化液泵站人工控制的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一套煤礦乳化液泵站自動(dòng)控制保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可滿足采煤工作面乳化液泵站的自動(dòng)控制和保護(hù)要求，而且對(duì)采煤工作面乳化液泵站的安全運(yùn)行提供可靠保障。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是一套基于可編程控制器的煤礦乳化液泵站自動(dòng)控制保護(hù)系統(tǒng)，以設(shè)置在防爆控制箱內(nèi)的可編程控制器作為主控器，電機(jī)軟啟動(dòng)器，壓力傳感器，溫度傳感器，液位傳感器，電磁閥，觸摸屏通過(guò)電纜連接到可編程控制器，其特征是乳化液泵站由n臺(tái)乳化液泵組成，所述的n臺(tái)乳化液泵均與電機(jī)軟啟動(dòng)器相連，并由電機(jī)軟啟動(dòng)器控制n臺(tái)乳化液泵中液泵的開啟數(shù)量，乳化液泵曲軸箱內(nèi)上安裝有溫度傳感器、壓力傳感器和液位傳感器，乳化液泵的乳化液箱中安裝有液位傳感器與壓力傳感器，且防爆控制箱設(shè)有觸摸屏。
所述的乳化液泵站由3臺(tái)乳化液泵組成，其中一臺(tái)為正常工作泵，一臺(tái)為增壓泵，一臺(tái)為備用泵，在乳化液泵站高壓出口處安裝有壓力傳感器，當(dāng)出口壓力小于正常工作壓力時(shí)，自動(dòng)開啟第二臺(tái)乳化液泵為系統(tǒng)增壓，當(dāng)出口壓力高于上限時(shí)，自動(dòng)停止增壓泵的工作，一臺(tái)泵出現(xiàn)故障時(shí)備用泵自動(dòng)啟動(dòng)。
所述的溫度傳感器、壓力傳感器、液位傳感器安裝在乳化液曲軸箱處，乳化液泵曲軸箱溫度出現(xiàn)異常或者乳化液泵曲軸箱潤(rùn)滑油出現(xiàn)壓力或者液位異常時(shí)自動(dòng)停止乳化液泵的工作并發(fā)出聲光報(bào)警。
所述的液位傳感器安裝在乳化液處，可根據(jù)時(shí)機(jī)要求自動(dòng)進(jìn)行乳化液配置和補(bǔ)充，并在其中設(shè)有極限最低液位，當(dāng)工作面停液時(shí)，可在發(fā)生乳化液泵吸空前停止乳化液泵的工作。
所述的在乳化液泵站自動(dòng)控制箱設(shè)有觸摸屏，可以顯示泵站工作參數(shù)和控制泵站起停，并設(shè)有手動(dòng)控制按鈕，以便在自動(dòng)控制失效時(shí)對(duì)泵站進(jìn)行手動(dòng)操作。
整個(gè)乳化液泵站的控制由裝在防爆控制箱中的可編程控制器(PLC)完成，PLC控制整個(gè)泵站系統(tǒng)的三臺(tái)乳化液泵，與PLC相連接的觸摸屏(HMI)實(shí)現(xiàn)控制操作和狀態(tài)參數(shù)的顯示，乳化液泵的啟停由操作員通過(guò)HMI發(fā)出指令，由PLC控制與拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)相連接的軟啟動(dòng)器來(lái)啟動(dòng)/停止乳化液泵。液位傳感器安裝在乳化液箱中，通過(guò)電纜與PLC電連接，自動(dòng)控制乳化液箱水位在正常范圍內(nèi)。溫度傳感器固定在乳化液泵曲軸箱上通過(guò)電纜與PLC電連接，當(dāng)乳化液泵曲軸箱出現(xiàn)溫度超限時(shí)自動(dòng)停止該泵的工作。潤(rùn)滑油壓力傳感器安裝在泵乳化液泵曲軸箱壁上通過(guò)電纜與PLC電連接，當(dāng)潤(rùn)滑油壓力下降超過(guò)壓力下限時(shí)自動(dòng)停止該泵的工作。潤(rùn)滑油液位傳感器安裝在泵乳化液泵曲軸箱內(nèi)，通過(guò)電纜與PLC電連接，當(dāng)潤(rùn)滑油液位下降超過(guò)下限時(shí)，發(fā)出報(bào)警提示添加滑油。工作面信號(hào)供電出現(xiàn)中斷時(shí)，自動(dòng)控制乳化液泵站停止工作，以保證工作人員安全。
本實(shí)用新型有益的效果是，可以實(shí)現(xiàn)采煤工作面乳化液泵站的全自動(dòng)控制，保障采煤工作面乳化液泵站的安全高效運(yùn)轉(zhuǎn)。


圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)框圖。
圖2是本實(shí)用新型主回路控制圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
本實(shí)用新型的整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)分為主機(jī)控制和乳化液箱控制兩部分主機(jī)控制的控制分為自動(dòng)、手動(dòng)和檢修狀態(tài)。自動(dòng)狀態(tài)下3臺(tái)泵的控制完全由PLC進(jìn)行控制，手動(dòng)狀態(tài)下由操作員通過(guò)相應(yīng)的按鈕控制控制泵站，檢修狀態(tài)下泵站不能啟動(dòng)。
乳化液泵的拖動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)和停車通過(guò)軟啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)，以減小對(duì)電網(wǎng)的沖擊和節(jié)省電能。
根據(jù)泵站功能，整個(gè)泵站系統(tǒng)中，有一臺(tái)泵始終處于正常工作狀態(tài)，一臺(tái)泵在系統(tǒng)出口壓力不足時(shí)作為補(bǔ)充，一臺(tái)泵作為系統(tǒng)的備用泵，在有泵發(fā)生故障時(shí)投入運(yùn)行，保證系統(tǒng)正常工作。
在自動(dòng)工作狀態(tài)下，點(diǎn)擊觸摸屏上的啟動(dòng)按鈕，1#泵啟動(dòng)，間隔一定時(shí)間，泵進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)為工作面輸送乳化液。當(dāng)工作面用液量增大，壓力傳感器檢測(cè)到系統(tǒng)口壓力小于設(shè)定時(shí)，PLC啟動(dòng)2#泵給系統(tǒng)增壓。當(dāng)工作面用液量減小，系統(tǒng)壓力升高超出正常工作范圍時(shí)，PLC停止2#泵工作。3#泵為備用泵，當(dāng)1#泵或2#泵出現(xiàn)故障時(shí)，PLC控制3#泵自動(dòng)啟動(dòng)保證系統(tǒng)正常工作。
另外為了保證3臺(tái)泵的使用壽命及減小檢修量，控制系統(tǒng)在每次啟動(dòng)泵站時(shí)在3臺(tái)泵中輪換啟動(dòng)。如泵站第一次啟動(dòng)時(shí)，1#泵首先啟動(dòng)，2#泵作為增壓用泵，3#泵為備用泵。在泵站停止運(yùn)行后再次啟動(dòng)時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)選擇2#泵首先啟動(dòng)，3#泵作為增壓用泵，1#泵為備用泵。
對(duì)泵的保護(hù)控制主要是對(duì)泵冷卻潤(rùn)滑油油溫、油位、油壓的檢測(cè)，若溫度傳感器檢測(cè)到泵的溫度升高到一定值，系統(tǒng)將發(fā)出聲光報(bào)警，并提示檢修；當(dāng)溫度繼續(xù)升高，達(dá)到極限時(shí)，PLC會(huì)停止泵站工作，以保證泵本身不產(chǎn)生機(jī)械損傷。同樣的，對(duì)冷卻潤(rùn)滑油的油位和油壓的檢測(cè)，在低限時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，提示進(jìn)行檢修，在高限時(shí)停止泵站工作，保護(hù)設(shè)備。
乳化液箱的控制，乳化液箱中的液位設(shè)置3個(gè)閾值，分別為高位、低位和低極限位。當(dāng)液位傳感器檢測(cè)到乳化液箱液位低于低位值時(shí)，PLC控制電磁閥打開，高壓水經(jīng)過(guò)噴射配比泵與油混合，配制乳化液，補(bǔ)充到乳化液箱。當(dāng)乳液位上升到高位值時(shí)，PLC電磁閥關(guān)閉，停止配液。在配液或管路部分出現(xiàn)故障，不能正常補(bǔ)充乳化液時(shí)，如果乳化液箱液位低于低極限值時(shí)，自動(dòng)停止泵站工作，保護(hù)泵的設(shè)備安全。
圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)框圖主控制器為S7-200型可編程控制器，人機(jī)界面HMI為TP270觸摸屏，通過(guò)MPI電纜和PLC連接。用于施耐德ATS48軟啟動(dòng)器用于啟動(dòng)/停止泵的拖動(dòng)電機(jī)，三臺(tái)泵實(shí)用一臺(tái)軟啟動(dòng)器，ATS48和PLC通過(guò)電纜電連接。安裝在泵高壓出口的西門子SITRANSPDS III壓力變送器通過(guò)電纜與PLC電連接，用于檢測(cè)系統(tǒng)出口壓力，供PLC判斷實(shí)用泵的臺(tái)數(shù)。安裝在泵體上的溫度傳感器Pt100熱電阻，西門子SITRANS P型壓力變送器，西門子SITRANS LC 300液位傳感器于PLC電連接，用于檢測(cè)泵體冷卻潤(rùn)滑油的狀況，以保護(hù)設(shè)備。
安裝在乳化液箱上的西門子SITRANS LR 300液位傳感器，與PLC電連接，用于檢測(cè)乳化液箱的液位，供PLC決定何時(shí)開始配液補(bǔ)液。
圖2為本實(shí)用新型主回路控制圖泵站啟動(dòng)時(shí)，在觸摸屏上按下“開始”按鈕，經(jīng)PLC延時(shí)后，輸出一個(gè)500ms的脈沖啟動(dòng)信號(hào)給AST48的“RUN”端，軟啟動(dòng)器被允許啟動(dòng)，AST48內(nèi)部繼電器R1吸合，1#泵的主接觸器KM11吸合，ATS48按照設(shè)置的啟動(dòng)時(shí)間啟動(dòng)；啟動(dòng)結(jié)束后，ATS48內(nèi)部繼電器R2吸合，1#泵的旁路接觸器KM12吸合，此時(shí)KM11和KM12同時(shí)吸合；在較短的一段時(shí)間內(nèi)，R2在R1后釋放，KM11釋放，泵繼續(xù)由KM12供電，完成整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程，進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。同理可以啟動(dòng)2#和3#泵。
泵站停止時(shí)，在觸摸屏上按下“停止”按鈕，經(jīng)PLC延時(shí)后，輸出一個(gè)500ms的脈沖信號(hào)給ATS48的L13端，軟啟動(dòng)器級(jí)聯(lián)控制被激活，ATS48內(nèi)部繼電器R1、R2吸合，于是主接觸器KM11吸合，ATS48與正在運(yùn)行的電機(jī)接上；L13脈沖信號(hào)下降沿經(jīng)PLC延時(shí)后，輸出一個(gè)500ms的負(fù)脈沖信號(hào)給ATS48的STOP端，ATS48的內(nèi)部繼電器R2斷開，于是旁路接觸器KM12斷開，ATS48軟啟動(dòng)器按已設(shè)置的聽(tīng)持時(shí)間使泵停車，停車完成后，ATS48內(nèi)部繼電器R1斷開，于是主接觸器KM11斷開，完成整個(gè)停車過(guò)程。同理可以停止2#和3#泵。
權(quán)利要求1.一套基于可編程控制器的煤礦乳化液泵站自動(dòng)控制保護(hù)系統(tǒng)，以設(shè)置在防爆控制箱內(nèi)的可編程控制器作為主控器，電機(jī)軟啟動(dòng)器，壓力傳感器，溫度傳感器，液位傳感器，電磁閥，觸摸屏通過(guò)電纜連接到可編程控制器，其特征是乳化液泵站由n臺(tái)乳化液泵組成，所述的n臺(tái)乳化液泵均與電機(jī)軟啟動(dòng)器相連，并由電機(jī)軟啟動(dòng)器控制n臺(tái)乳化液泵中液泵的開啟數(shù)量，乳化液泵曲軸箱內(nèi)上安裝有溫度傳感器、壓力傳感器和液位傳感器，乳化液泵的乳化液箱中安裝有液位傳感器與壓力傳感器，且防爆控制箱設(shè)有觸摸屏。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可編程控制器的煤礦乳化液泵站自動(dòng)控制保護(hù)系統(tǒng)，其特征是乳化液泵站由三臺(tái)乳化液泵組成，其中一臺(tái)為正常工作泵，一臺(tái)為增壓泵，一臺(tái)為備用泵，在乳化液泵站高壓出口處安裝有壓力傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及基于可編程控制器的煤礦乳化液泵站自動(dòng)控制保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以設(shè)置在防爆控制箱內(nèi)的可編程控制器作為主控器，電機(jī)軟啟動(dòng)器，壓力傳感器，溫度傳感器，液位傳感器，電磁閥，觸摸屏通過(guò)電纜連接到可編程控制器，其特征是乳化液泵站由n臺(tái)乳化液泵組成，所述的n臺(tái)乳化液泵均與電機(jī)軟啟動(dòng)器相連，并由電機(jī)軟啟動(dòng)器控制n臺(tái)乳化液泵中液泵的開啟數(shù)量，乳化液泵曲軸箱內(nèi)上安裝有溫度傳感器、壓力傳感器和液位傳感器，乳化液泵的乳化液箱中安裝有液位傳感器與壓力傳感器，且防爆控制箱設(shè)有觸摸屏。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)采煤工作面乳化液泵站的全自動(dòng)控制，保障采煤工作面乳化液泵站的安全高效運(yùn)轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)E21B44/00GK2869960SQ20062006969
公開日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2006年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者張廣明, 唐桂忠, 朱煒 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)