基于PLC和VXI的煤矿主排水系统监控系统技术方案

本实用属煤矿排水控制技术领域，公开了一种基于PLC和VXI的煤矿主排水系统监控系统，监控系统为：自动采集现场传感器的数据，并保存和显示；根据当前水仓水位和要求达到的目标水位值进行计算，实现水仓水位的PID闭环控制；监控系统包括：PLC自动控制系统和VXI数据采集系统；VXI数据采集系统用于采集煤矿井下排水系统的传感器数据；PLC自动控制系统用于采集数字量反馈量和输出数字量控制量。本实用还实现了水仓水位的PID闭环控制，提高了系统的控制精度；在水泵的监控过程中，本实用还设计了故障监控模块，该模块能够针对水泵故障作出相应动作和反映，具有很重要的现实意义。

【技术实现步骤摘要】
基于PLC和VXI的煤矿主排水系统监控系统
本实用属于煤矿排水控制
，尤其涉及一种基于PLC和VXI的煤矿主排水系统监控系统。
技术介绍
煤矿主排水系统是保障煤矿安全生产的很重要的系统之一，其作用是将煤矿井下涌水、淋水排出地面。煤矿主排水系统一般包括若干水泵装置、配套电机、吸排水管路以及其附属的抽真空系统、管路电动阀门等装置。目前，大多数的煤矿主排水系统采用人工操作的方式控制和管理设备的运行，这种方式的自动化程度低，系统的更改比较复杂、也不具备可遗传性；井下排水系统的传感器数据也不能及时测量、处理和保存，当系统故障时，不能及时处理问题。因此，设计一个自动化程度较高，能实时测量现场水仓水位等数据并显示、保存并处理的安全可靠的煤矿主排水监控系统有着很重要的意义。综上所述，现有技术存在的问题是：现有煤矿主排水系统监控系统水仓水位的PID闭环控制差，系统的控制精度低。实用内容针对现有技术存在的问题，本实用提供了一种基于PLC和VXI的煤矿主排水系统监控系统。本实用是这样实现的，一种基于PLC和VXI的煤矿主排水系统监控系统，所述基于PLC和VXI的煤矿主排水系统监控系统自动采集现场传感器的数据，并保存和显示；根据当前水仓水位和要求达到的目标水位值进行计算，实现水仓水位的PID闭环控制。进一步，所述基于PLC和VXI的煤矿主排水系统监控系统还包括PLC水泵故障监控；分别进行监控设备故障和监控传感器故障；进行实时的监控水泵启动过程、水泵状态和水泵停止过程，当任何一个过程出现故障时，及时作出相应的动作。进一步，水仓水位闭环PID控制方法包括：采用PID闭环控制，当水仓水位与实际给定值不相等或者差很大时，PLC根据差值进行PID运算，输出一个4—20mA的控制信号到调节阀，改变调节阀的开度，改变水仓的水位，闭环PID调节不断的执行，直到水仓水位达到要求值。本实用的另一目的在于提供一种基于PLC和VXI的煤矿主排水系统监控系统包括：PLC自动控制系统和VXI数据采集系统；VXI数据采集系统用于采集煤矿井下排水系统的传感器数据；PLC自动控制系统用于采集数字量反馈量和输出数字量控制量。进一步，VXI数据采集系统包括各个电动阀的开关程度、主水泵的轴温、水仓水位、配套电机温度、水泵入水口真空度、出水口压力模拟量数据；PLC自动控制系统的数字量反馈包括水泵电机的开关状态、射流泵电磁阀的开关状态、手自动切换控制方式的开关信号、各水泵的开关按钮输入信号；输出的数字控制量包括各台水泵电机的开关信号、射流泵电机动球阀的控制信号、排水管电动阀的控制信号、报警开关信号；VXI数据系统和工控机通过工业以太网进行连接，将采集的传感器数据传输到工控机，由工控机显示、保存和处理；PLC控制系统与工控机通过以太网联系，将水泵电机的状态、电磁阀的开关状态以及其他开关状态信号传输给工控机，并显示。本实用的另一目的在于提供一种实现所述基于PLC和VXI的煤矿主排水系统监控系统的计算机程序。本实用的另一目的在于提供一种搭载有所述计算机程序的计算机。本实用的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的基于PLC和VXI的煤矿主排水系统监控系统。本实用的优点及积极效果为：本实用设计了一套基于VXI数据采集系统和PLC自动控制系统的煤矿井下水仓水位监控系统。考虑到部分执行机构的控制偶尔需要手动进行控制，本实用设计了部分执行机构的手动控制，并与自动控制进行灵活的切换。本实用还实现了水仓水位的PID闭环控制，提高了系统的控制精度。在水泵的监控过程中，本实用还设计了故障监控模块，该模块能够针对水泵故障作出相应动作和反映，具有很重要的现实意义。本实用自动采集现场传感器的数据，并保存和显示；还能根据当前水仓水位和要求达到的目标水位值进行计算，自动实现水仓水位的PID闭环控制，具有很高的控制精度和控制准确性。本实用采用手自动的切换以及水泵的故障检测设计思想，都具有很重要的意义。附图说明图1是本实用实施例提供的基于PLC和VXI的煤矿主排水系统监控系统示意图。图2是本实用实施例提供的水仓水位PID闭环控制图。图3是本实用实施例提供的手自动切换原理图。图4是本实用实施例提供的水泵故障监控流程图。具体实施方式为了使本实用的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用，并不用于限定本实用。下面结合附图及具体实施例对本实用的应用原理作进一步描述。如图1，本实用实施例提供的基于PLC和VXI的煤矿主排水系统监控系统。由两大部分组成：PLC自动控制系统和VXI数据采集系统。VXI数据采集系统用于采集煤矿井下排水系统的传感器数据，包括各个电动阀的开关程度、主水泵的轴温、水仓水位、配套电机温度、水泵入水口真空度、出水口压力等模拟量数据；PLC自动控制系统用于采集数字量反馈量和输出数字量控制量，数字量反馈主要有水泵电机的开关状态、射流泵电磁阀的开关状态、手自动切换控制方式的开关信号、各水泵的开关按钮输入信号等，输出的数字控制量主要有各台水泵电机的开关信号、射流泵电机动球阀的控制信号、排水管电动阀的控制信号、报警开关信号等。VXI数据系统和工控机通过工业以太网进行连接，将采集的传感器数据传输到工控机，由工控机显示、保存和处理；PLC控制系统也与工控机通过以太网联系，将水泵电机的状态、电磁阀的开关状态以及其他开关状态信号传输给工控机，并显示。下面结合具体分析对本实用作进一步描述。1、VXI总线是一种虚拟仪器总线，VXI总线数据采集系统是21世纪仪器总线系统和自动测试系统公认的优秀平台。由于VXI总线模块仪器具有良好的交互操作性、高速的数据传输速率、高可靠性、低功耗、可移动性好、易维修、体积小、重量轻等特点，而且VXI总线模块仪器的价格相比传统的自动测试系统，性价比高。使得VXI总线模块仪器的出现为虚拟仪器的发展提供了新的动力。本实用的VXI数据采集系统由一个9槽的VXIbus主机箱、一个VXIbus资源管理器(零槽控制器)、主控制器(工控机)和一个AD数据采集模块组成。主机箱容纳资源管理器和各种仪器模块并为它们提供背板总线、供电等，资源管理器完成总线仲裁和提供时钟源，由于本实用的VXI数据采集系统只需要实现模拟量数据采集的功能，因此本实用只选择了一种除了资源管理器意外的仪器模块——AD数据采集模块。2、PLC自动控制系统可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController，PLC)采用了一种可编程的存储器，用来存储程序和数据，根据数字量或者模拟量的输入，配合执行逻辑运算、顺序控制、定时和计数等指令，输出模拟量或者数字量来控制执行机构的动作。可编程逻辑控制器因为具有使用方便、编程简单；功能强、性能价格比高；硬件配套齐全，用户使用方便、适应性强；可靠性高、抗干扰能力强；系统的设计、安装、调试工作量少；维修工作量小、维修方便等特点，使得PLC被广泛使用。3、水仓水位闭环PID控制：本实用的水仓水位采用了PID闭环控制，如图2所示，当水仓水位与实际给定值不相等或者差很大的时候，PLC根据差值进行PID运算，输出一个4—20mA的控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于PLC和VXI的煤矿主排水系统监控系统，其特征在于，所述基于PLC和VXI的煤矿主排水系统监控系统自动采集现场传感器的数据，并保存和显示；根据当前水仓水位和要求达到的目标水位值进行计算，实现水仓水位的PID闭环控制；所述基于PLC和VXI的煤矿主排水系统监控系统包括：PLC自动控制系统和VXI数据采集系统；VXI数据采集系统用于采集煤矿井下排水系统的传感器数据；PLC自动控制系统用于采集数字量反馈量和输出数字量控制量。

【技术特征摘要】
1.一种基于PLC和VXI的煤矿主排水系统监控系统，其特征在于，所述基于PLC和VXI的煤矿主排水系统监控系统自动采集现场传感器的数据，并保存和显示；根据当前水仓水位和要求达到的目标水位值进行计算，实现水仓水位的PID闭环控制；所述基于PLC和VXI的煤矿主排水系统监控系统包括：PLC自动控制系统和VXI数据采集系统；VXI数据采集系统用于采集煤矿井下排水系统的传感器数据；PLC自动控制系统用于采集数字量反馈量和输出数字量控制量。2.如权利要求1所述的基于PLC和VXI的煤矿主排水系统监控系统，其特征在于，所述基于PLC和VXI的煤矿主排水系统监控系统还包括PLC水泵故障监控；分别进行监控设备故障和监控传感器故障；进行实时的监控水泵启动过程、水泵状态和水泵停止过程，当任何一个过程出...

【专利技术属性】
技术研发人员：张子砚，
申请(专利权)人：贵阳学院，
类型：新型
国别省市：贵州,52