首矿杏山地采井下排水泵站控制系统设计与实现

摘要

杏山铁矿是首钢矿业公司第一座露天转地下开采的矿山，是一个集开拓掘进、回采爆破、提升碎运、通风排水、喷浆支护为一体的全流程地采矿山。通风、排水、供电是关系地采矿山能否安全、可靠运行的重要环节，通风、供电相对比较稳定，不会发生突然变化，但是由于地下水文条件复杂，造成井下涌水情况没有任何规律可循，这就要求排水系统必须高度可靠。杏山地采设计之初排水泵站为人工控制方式，现场岗位根据水仓水位情况凭经验控制水泵运行，不仅当涌水发生突然变化时不能及时应对，而且人工控制对水泵运行情况统计存在失真，不利于设备倒修管控;设备运行状态不能及时、准确掌握，不利于及时发现设备运行中存在的安全隐患;不利于综合控制峰平谷设备运行，进而降低设备运行成本。 论文在对水泵运行操作过程进行详细了解的基础上，通过结合生产过程需求，运用模糊控制技术，设计并实现了排水泵站控制系统。采用西门子PLC实时自动采集现场数据，控制系统根据现场检测数据自动进行判断，消除了人为判断经验因素干扰，同时根据水位变化趋势进行推理，可以有效进行提前控制和预防;实现了十台水泵轮换运行，杜绝单一运行某一设备而其他设备长期闲置所造成的设备状况失管失控，避免关键时刻无法投入使用。通过上位机监控设备运行状态，及时发现设备隐患，实现设备长周期稳定运行，并自动调整设备启停时间，合理进行躲峰。系统投入运行后，避免了人为统计数据不准确、不全面的情况;消除了人为控制所存在安全隐患，通过分析设备运行历史曲线判断设备状况，能够及时发现设备隐患，实现设备精细化管理，尽量避免峰期启动设备，实现经济合理运行。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1选题背景

1．1．1杏山铁矿简介

1．1．2数字矿山概述

1．1．3管控一体化概述

1．1．4本质安全矿山简介

1．2水泵控制研究现状及项目研究意义

1．3杏山铁矿井下排水泵站简介

1．4本文的主要工作

1．5本章小结

第2章排水泵站工艺介绍

2．1传统排水工艺流程及结构

2．2传统排水方式特点

2．3井下排水泵站系统概述

2．3．1井下排水泵站系统组成

2．3．2卧式离心泵排水控制工作原理

2．3．3水锤现象

2．4本章小结

第3章排水泵站控制系统的研究

3．1系统总体设计目标

3．2系统控制策略

3．2．1节能控制策略

3．2．2水泵轮换控制

3．2．3水位预测

3．2．4数据监测

3．3排水系统优化控制策略

3．3．1模糊控制理论

3．3．2模糊控制器

3．3．3模糊控制在井下排水系统中的应用

3．4本章小结

第4章硬件设计

4．1水泵控制系统总体方案设计

4．2上位机配置与功能

4．2．1上位机的配置

4．2．2上位机实现的基本功能

4．3本系统的硬件组态与功能模块设计

4．3．1系统硬件组态

4．3．2系统功能模块设计

4．4现场硬件设备

4．4．1硬件执行机构

4．4．2现场检测原件

4．5本章小结

第5章软件设计与实现

5．1排水泵站控制系统软件设计

5．2程序设计

5．2．1下位机程序设计

5．2．2上位机程序设计

5．3本章小结

6．1总结

6．2展望

参考文献

致谢