简易水泵远程自动控制的应用浅析

高建强

摘 要：随着煤矿自动化、信息化建设和发展，先进的工业网络技术、计算机技术、电气自动化技术、视频监控技术、自动控制技术不断在煤矿得到应用和推广。煤矿井下使用的小排水泵多而散，管理起来相对难度较大，水泵的操作与维护浪费大量的人力资源。建立一套简单实用的简易水泵远程自动化控制系统就显得尤为重要。

关键词：水泵远程；自动控制；应用

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

1 概述

随着煤炭开采技术的进步，煤矿逐渐形成完善的矿井综合信息网络系统，实现全矿井生产各环节的过程控制自动化、生产综合调度指挥和业务运转网络化，从而保证对全矿井安全状况和生产过程进行实时监测、监视、控制和调度管理，使矿井高效集中生产，达到减员增效、降低成本，提高矿井整体生产水平的目的。煤矿井下使用的小排水泵多而散，管理起来相对难度较大，水泵的操作与维护浪费大量的人力资源。建立一套简单实用的简易水泵远程自动化控制系统就显得尤为重要。

2 系统设计的目的

（1）减少煤矿井下作业人员，提高矿井安全管理水平。

（2）提高煤矿人力资源利用效率，有效降低管理成本。

（3）对井下多部设备集中协调管理，降低设备运行成本，提高设备运行效率。

（4）实现现场设备的就地人工操作、现场无人化自动运行远程监控、远程自动化集中监控。

3 系统的组成

3.1 设备主要组成

简易水泵远程自动化控制系统由地面控制软件部分、通信网络和井下现场控制单元等组成。地面控制部分主要是在操作员站上进行软件开发，完成数据采集、监控画面制作；通信网络利用井下工业环网进行传输；井下控制设备完成水泵的就地控制、并负责将采集的数据通过网络接口送至地面监控中心，并能接受上位机控制命令，实现水泵的起停。在地面监控中心能实现对井下水泵的远程监控，实现水泵的无人值守运行。

水泵远程自动控制系统主要由JDQ-008 网络以太网继电器控制器、浮球开关式液位控制器、电子式液位继电器、电接点压力表、真空磁助式电接点压力表、开关电源等设备组成，通过网络控制井下现场网络以太网控制器，实现现场设备的运行控制。网络以太网控制器可以采集到远方被控制设备的运行状态、水位、水泵进、出水口压力等信号（开关量信号），并将采集到的信号状态实时的传递给显示终端（监控计算机），显示终端计算机通过软件可以实时显示设备的运行状态，并可以进行控制。

（1）JDQ-008 网络以太网继电器控制器。JDQ-008是一款集成网络控制和485总线控制的4路输入输出工业级控制设备。模块内部集成了硬件TCP/IP协议栈、socket编程实现，附带4路开关量输入口，可检测外部信号，主机可随时读开关量的状态，可直接接控制开关等开关量输出型的传感器，开关量信号。

（2）浮球开关式液位控制器。浮球开关式液位控制器性能稳定可靠，不会因液面的波动而引起误动作）。可与各种泵配套，广泛用于给水、排水及含腐蚀性液体的液位自动控制。

（3）电子式液位继电器。电子式液位继电器采用JYB-714排水型，可对被测（控）液位实现自动控制和报警的目的。

（4）监控软件。系统监控软件兼容Windows系统PC及android移动客户端远程异地控制功能。固定IP远程控制，能显示设备运行，返回监控状态。

3.2 系统工作原理

在井下水泵房安装网络以太网继电器控制器，将浮球开关式液位控制器、电子式液位继电器、電接点压力表开关量信号，水泵控制开关的状态信号接入网络以太网继电器控制器IO接口。网络以太网继电器控制器可以将现场采集到的水位、压力、水泵运行状态信息传递给上位机，上位机软件可以直观的显示现场设备运行状态。将水泵控制开关的启动、停止控制接入网络以太网继电器控制器相应的DO控制接口，就可以实现远方对井下水泵及相关设备的远程控制。

3.3 实现功能

通过网络以太网继电器控制器实现对井下设备的运程控制，地面监控人员可以通过计算机实时监控井下水泵的运行状态，浮球开关式液位控制器、电子式液位继电器可以检测到水仓水位的变化情况，电接点压力表、开关的运行状态信号可以清晰的反映出水泵的运行状态，实现远程监测监控。也可以通过浮球开关式液位控制器、电子式液位继电器直接控制网继电器控制器，实现水泵的自动运行。通过计算机远程对设备的运行状态、运行过程进行自动检测、自动控制，使设备达到最佳工作状态，从而达到有效地节约能源、降低工人劳动强度、降低运行成本和延长设备使用寿命等目的。

4 使用、操作方法

井下水泵即可以采用现场人工操作开停设备、也可以采用自动运行模式运行、也可以采用远程操作模式运行。现场人员可以根据水仓水位随时开启或停止水泵，与传统水泵操作模式一样。现场对水位传感器设置水仓水位上、下限，当水仓水位达到上限时水泵将自动开启，将水仓水位排至水位下限，水泵将自动停止运行。远程监控模式下，地面井控人员可以根据需要在地面监控室，根据需求对水泵进行开停操作。不论采用哪一种运行模式水位传感器都会对水泵进行保护，保障水位上限开泵或报警，水位下限停止水泵的运行。

5 效益评价

以前井下水泵采用司机现场开泵方式，每班至少需要安排水泵司机井下现场开泵，以井下辅助工按每班100元工资计算，每年可以节约人员工资100元×3班×30天×12月=108000元。系统投资小（一个月就可以收回安装成本）、见效快、安装简单、维护方便（一般煤矿电工就可以安装和维护），多台设备远程集中控制使用效果精会更加明显。同时也减少了井下作业人员，提升矿井现代化装备水平，有效提高矿井的安全管理水平。

6 结束语

通过技术论证、探讨及深入实际的研究，从而设计出我矿简易水泵远程自动化控制系统的整套详细方案。该系统综合了工业自动化控制技术和现代软件技术，保证了系统的稳定性和可靠性，并可通过组态软件与煤矿综合自动化系统进行融合，作为煤矿综合自动化系统的一个子系统。无人值守泵房工作状态模拟图、水泵及电机的各种运行参数同时可经矿井综合自动化WEB发布服务器进入局域网信息共享，从而实现全矿井管理的科学化、现代化要求。综合自动化技术在煤矿企业中的应用，必将为企业的信息化、多元化的快速发展提供可靠的技术支持，实现远程管理和实时监测。