自动控制技术在井下排水方面的应用研究

李油生

摘要：井下自动控制排水系統，对水资源的利用以及煤矿资源开采方面具有很重要的作用，自动控制系统中可编程逻辑控制系统得到了最广泛的应用。文章以南方煤矿井下排水工作为例，分析了井下排水的重要性，并介绍了可编程井下排水自动控制系统，并提出几点有效的建议，促进自动控制系统的实现。

关键词：自动控制技术；井下排水；应用

中图分类号：TD744 文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）17-0049-02

随着我国社会经济的快速发展，煤矿企业也得到了长足的发展。在煤矿开采过程中，由于地下水的存在，形成了矿井水。由于矿井水的存在，给煤矿生产工作带来了难度，并带来了一定的安全隐患。矿井水主要来自于地表水、地下水、采空区水、断层水等。这就需要设计合理的排水系统，落实排水工作，可编程控制系统在井下排水自动控制系统中发挥着重要的作用。

1井下排水重要性分析

我国煤矿企业随着社会经济的发展而获得了较大的发展机遇，但是每年煤矿企业都会发生安全事故，这些事故中，由于矿井水排放不畅引发的水灾或扩大安全事故，不仅给煤矿井下设备带来严重的损害，甚至会造成人员伤亡，引发重大的煤矿事故。另外，我国每年在煤矿开采过程中，从井下直接排出的地下水有40亿 m3左右，这些地下水会直接被排到地面，却没有被合理的利用。矿井水原本不是污染严重的水，是在煤矿生产过程中被污染的，一部分地下水如果在合适的时间、地点进行处理，可以使水质达到一般工业用水标准，甚至可以达到生活用水标准。如果将矿井水直接排掉，就会造成水资源的浪费。

我国目前加大了对井下排水方案的优化力度，在排水设备以及巷道布置方面也进行了大量的研究，但一些环节的技术还处于起步阶段。随着我国煤矿安全要求的增高，对井下水的排放工作也就显得十分重要。井下排水自动控制系统，能够改变原本工作效率低、劳动量大的局面，所以利用自动控制系统技术进行井下排水工作显得十分重要

2可编程井下排水自动控制系统

2.1可编程井下排水自动控制系统技术概述

可编程逻辑控制器，简称PLC，采用一种可以进行编程的存储器，进行内部程序的运行，并执行逻辑计算等，面向客户的指令，包括定时、顺序控制、算术等，通过数字或者模拟控制等方式，控制生产机械。通过对控制器的编程，可以实现不同的控制要求，具有很高的灵活性。这个系统一般采用光电祸合器来进行信号的传递工作，可以有效的防止外界干扰源对系统产生干扰，所以其可靠性较高，可编程控制器的I/O接口可以与现场用户的设备直接连接。

2.2干扰可编程井下排水自动控制系统稳定的因素

可编程逻辑控制器是一种配制灵活、自动化程度强的生产控制设备，具有很高的稳定性，所以在煤矿排水项目中得到了广泛的应用。但煤矿井下工作条件差，环境相对复杂，这就使自动控制系统受到的干扰越来越多。I/O端口是可编程井下自动控制系统的薄弱环节，最容易受到来自电源、现场设备等产生的电磁干扰，还会受到各种输入元件触电抖动形式干扰，容易影响系统的正常运行。只有深入研究各种干扰因素，才能提高系统的抗干扰能力。

对可编程井下排水自动控制系统受到的干扰因素主要包括三个方面：①电源以及设备引入的干扰。包括设备开启与停止、开关操作、雷电冲击等，都会造成系统发生故障，影响其正常运行；②系统I/O端头引入的干扰，由于系统中的各个设备接入I/O端口过程中，设备可能会产生电磁干扰，影响系统正常运行；③接地引线引入的干扰，如果进行接地工作中，存在处理混乱、电位分布不合理现象，也会造成电路运行不正常，还容易造成信号失真等故障。

2.3可编程井下排水自动控制系统抗干扰措施

针对上述对可编程排水自动控制系统造成干扰的三方面因素，提出了对应的三方面解决措施。具体措施包括以下几个方面：①采取有效的措施抑制干扰源。电源系统采取有效的抗干扰措施就是为了抑制电网电压波动以及畸变等产生的电源干扰，一般采用使用低通滤波器或者使用隔离变压器，另外，也可以改变电源，使用稳定的交流电源，增强电源抗干扰的能力。②对产生的衰减干扰信号以及祸合通道进行隔离。对交流干扰信号的隔离，可以在输入负载两端并联压敏电阻或者RC浪涌吸收器，对于直流干扰信号的隔离，可以在负载两端并联稳压二极管或者RC浪涌吸收器等。另外，需要尽量避免I/O线路与其他的控制线使用同一根电缆。③从自身性能出发，降低可编程排水自动控制对电磁等干扰的灵敏度。

3井下排水自动控制系统开发建议

采用可编程排水自动化控制系统，系统的可靠性是开发过程中重点考虑的问题，下面提出了几点提升系统可靠性的注意事项：

①传统的井下排水控制都是继电器控制系统，其稳定性不高，所以需要在开发电器控制系统中，将传统的继电器控制系统换为可编程逻辑控制系统。

②在可编程排水自动控制系统开发过程中，需要选用可靠性强的设备以及电气元件，这样才能适应恶劣的煤矿井下环境。由于煤矿井下工作环境差，所以控制系统开发过程中，不仅需要是系统能够满足井下工作的需求，还需要保证自动控制系统具有较强的可操作性。

③在设计系统过程中，根据煤矿井下的实际情况，根据排水控制的具体要求，设计合理的可编程程序，实现自动控制轮换功能，达到高效工作。

④在开发过程中，加强对系统通讯的信息数字化建设，可以利用先进的数字传感技术，如利用数字水位传感器，测量煤泥下层水位，还可以利用电量监测仪对井下水泵实施有效的监测。可编程逻辑控制器与各个设备建立有效的通讯连接，就能及时的掌握各个设备的运行状态，在故障发生的第一时间进行处理，降低故障损失。

4结语

随着我国经济的发展，特别是工业的发展，会不断的增加对煤矿资源利用量。而在煤矿生产过程中，井下排水是一项非常重要的工作，合理进行井下排水，不仅可以节约大量的水资源，还能降低煤矿安全事故的发生几率，对煤矿安全生产具有重要的意义。自动控制系统应用在井下排水工作中，不仅可以提高排水的工作效率，实现了对排水系统的自动化控制。目前我国PLC系统在煤矿井下排水自动控制系统中的应用还存在一定的问题，需要加大科研力度，通过实践，提升自动控制系统的可靠性以及安全性。

参考文献：

[1] 刘杰民.井下排水PLC自动控制系统的研究[J].商情教育经济研究,2012,(5).

[2] 孙正伟.井下自动控制排水系统探究[J].工程技术,2011,(14).

[3] 张志杰,张文杰,冯巧红.自动控制技术在井下排水方面的研究和应用[J].科技论坛,2013,(7).