井下信号采集传输系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种井下信号采集传输系统，包括变压器、本质安全型直流稳压电源、直流稳压电源、PLC系统；变压器原边的AC660V电源引自地面，次变的AC220V电源分别与本安电源、PLC电源模块和稳压电源的输入端相连；本安电源的DC24V输出与现场流量计相连，PLC电源模块通过背板向通信模块、数字量输入模块和模拟量输入模块供电；稳压电源的DC24V输出分别与光电转换器和温度变送器相连。它可采集矿用潜水泵的开机水位、上水位、下水位、缺水和STP断电请求等数字量信号，还可采集水泵排水管流量、水泵温度、水泵轴温等模拟量信号，经通信模块的PN口将所采集信号传输到光电转换器，再以PROFINET协议通过光纤传输到地面控制系统。

【技术实现步骤摘要】
井下信号采集传输系统
：本技术涉及一种井下信号采集传输系统，适用于外壳防护等级达到IP68及以上的矿用隔爆型产品。
技术介绍
：目前国内市场对煤矿强排水泵的信号采集均由地面实现。具体做法：在地面设一套控制系统，通过煤矿用控制电缆将所采集的信号用硬接线方式传到地面，作为判断依据，从而决定强排水泵的启停。如地面控制系统到井下强排水泵的距离超过1.0km，所采集的信号就会失真，无法确定强排水泵的启停与否，即可靠性不高。
技术实现思路
：本技术在于克服上述现有的技术缺点，提供了一种井下信号采集传输系统，用于外壳防护等级达到IP68及以上的矿用隔爆型产品；采用AC660V电源供电，选用截面10mm2的铜芯电缆，供电距离可达5～8km；采用光纤传输信号，距离可达20km；提高了可靠性。为达到上述目的，本系统采取如下的技术方案予以实现：井下信号采集传输系统，该系统外壳防护等级达到IP68的矿用隔爆型，包括电源系统、PLC信号采集系统和光电转换传输系统；其中，电源，用于为PLC系统电源模块、本安稳压电源和稳压电源提供AC220V电源；PLC信号采集系统用于采集潜水泵的开机水位、上水位、下水位、1号水泵缺水1、1号水泵缺水2、2号水泵缺水1、2号水泵缺水2以及现场断电请求按钮等数字量信号；还用于采集潜水泵的1号水泵排水管流量、2号水泵排水管流量、1号水泵温度、2号水泵温度、1号水泵轴承温度和2号水泵轴承温度等模拟量信号；光电转换传输系统，用于将PLC系统采集的现场电信号转换成光信号，采用PROFINET协议传输到地面控制系统。本技术进一步的改进在于：电源包括手柄开关、AC660V侧熔断器、AC660V/AC220V变压器、AC220V侧熔断器、AC220V/DC24V本安稳压电源和AC220V/DC24V稳压电源；AC660V/AC220V变压器原边的AC660V电源引自地面强排变配电系统，手柄开关串联与三相电源进线和其输出端之间，AC660V侧熔断器并联与三相电源进线和AC660V/AC220V变压器之间，且AC660V侧熔断器的输出端与AC660V/AC220V变压器的原边相连，AC660V/AC220V变压器次变与AC220V侧熔断器的输入端相连，AC220V侧熔断器的输出端分别与本安电源、PLC电源模块和稳压电源的输入端相连；本安电源的DC24V输出与现场流量计相连，PLC电源模块通过背板向通信模块、数字量输入模块和模拟量输入模块供电；稳压电源的DC24V输出分别与光电转换器和温度变送器的输入端相连。本技术进一步的改进在于：光电转换器和温度变送器的DC24V电源能够替换为AC220V电源。本技术进一步的改进在于：PLC信号采集系统包括电源模块、通信模块、数字量输入模块和模拟量输入模块；其中，PLC电源模块通过背板向通信模块、数字量输入模块和模拟量输入模块供电；数字量输入模块和模拟量输入模块均通过背板向通信模块传递信息。本技术进一步的改进在于：光电转换传输系统包括光收发元件、电收发元件和光电转换元件，并通过内部线路板连接。本技术进一步的改进在于：AC660V供电电源能够替换为AC1140V或AC380V。本技术进一步的改进在于：PLC系统包括电源模块、通信模块、数字量输入模块和模拟量输入模块，其中，电源模块采用AC220V电源或者DC24V电源；PLC电源模块PSU100S通过背板向IM155-6PN通信模块、ET200SP-16点数字量输入模块和PLCET200SP-8点模拟量输入模块供电；数字量输入模块和模拟量输入模块均通过背板向通信模块传递信息。本技术进一步的改进在于：AC220V侧熔断器能够替换为低压微型断路器。本技术进一步的改进在于：PLC系统的输入信号直接输入，或者经过隔离端子输入。相对于现有技术，本技术具有如下的优点：本技术为外壳防护等级达到IP68的矿用隔爆型产品，其中包括电源系统、PLC信号采集系统和光电转换传输系统；本技术防爆、防水、防尘。在煤矿井下发生水灾淹井的情况下，浸泡在水中亦能正常工作；从地面强排变配电系统采用AC660V电源供电，选用截面10mm2的铜芯电缆，供电距离可达5～8km；现场就近采集信号，准确度高；采用光纤传输，安全性高；传输距离远(可达20km)，信号抗干扰能力强、不失真。附图说明：附图1为井下信号采集传输系统原理图，其中：FU1～FU4为熔断器，T为660V/220V变压器，SPS1为AC220V/DC24V本质安全型直流稳压电源，为AC220V/DC24V直流稳压电源，PSU100S为PLC电源，IM155-6PN为PLC通信模块，ET200SP-16点DI为16点PLC数字量输入模块，ET200SP-8点AI为8点PLC模拟量输入模块，L/E为光电转换器，T/I为温度变送器，STP为断电请求按钮。具体实施方式：结合附图对井下信号采集传输系统工作原理做进一步说明。如图1所示，AC660V电源引自地面强排变配电系统，经AC660V/AC220V变压器(T)变为AC220V电源后，分别为AC220V/DC24V本质安全型直流稳压电源SPS1，AC220V/DC24V直流稳压电源SPS2，PLC电源模块PSU100S供电。本质安全型直流稳压电源SPS1为现场1号、2号流量计LL提供DC24V本质安全型电源，直流稳压电源SPS2为光电转换器L/E和4台温度变送器T/I提供DC24V电源，PLC电源模块PSU100S通过背板向IM155-6PN通信模块、ET200SP-16点数字量输入模块和PLCET200SP-8点模拟量输入模块供电。根据《煤炭矿井防治水设计规范》GB51070-2014第12.0.12条，本技术中PLC的16点数字量输入模块ET200SP-16点DI采集矿用潜水泵的开机水位、上水位、下水位、1号水泵缺水信号1、1号水泵缺水信号2、2号水泵缺水信号1、2号水泵缺水信号2和STP断电请求等数字量信号；PLC的8点模拟量输入模块ET200SP-8点AI采集1号水泵排水管流量、2号水泵排水管流量、1号水泵温度、2号水泵温度、1号水泵轴承温度和2号水泵轴承温度等模拟量信号，通过PLC的通信模块IM155-6PN的PN口将所采集信号传输到光电转换器，再以PROFINET协议通过光纤传输到地面控制系统。本文档来自技高网...

【技术保护点】
井下信号采集传输系统，其特征在于：该系统外壳防护等级达到IP68的矿用隔爆型，包括电源系统、PLC信号采集系统和光电转换传输系统；其中，电源，用于为PLC系统电源模块(PSU100S)、本安稳压电源(SPS1)和稳压电源(SPS2)提供AC220V电源；PLC信号采集系统用于采集潜水泵的开机水位、上水位、下水位、1号水泵缺水1、1号水泵缺水2、2号水泵缺水1、2号水泵缺水2以及现场断电请求按钮数字量信号；还用于采集潜水泵的1号水泵排水管流量、2号水泵排水管流量、1号水泵温度、2号水泵温度、1号水泵轴承温度和2号水泵轴承温度模拟量信号；光电转换传输系统，用于将PLC系统采集的现场电信号转换成光信号，采用PROFINET协议传输到地面控制系统。

【技术特征摘要】
1.井下信号采集传输系统，其特征在于：该系统外壳防护等级达到IP68的矿用隔爆型，包括电源系统、PLC信号采集系统和光电转换传输系统；其中，电源，用于为PLC系统电源模块(PSU100S)、本安稳压电源(SPS1)和稳压电源(SPS2)提供AC220V电源；PLC信号采集系统用于采集潜水泵的开机水位、上水位、下水位、1号水泵缺水1、1号水泵缺水2、2号水泵缺水1、2号水泵缺水2以及现场断电请求按钮数字量信号；还用于采集潜水泵的1号水泵排水管流量、2号水泵排水管流量、1号水泵温度、2号水泵温度、1号水泵轴承温度和2号水泵轴承温度模拟量信号；光电转换传输系统，用于将PLC系统采集的现场电信号转换成光信号，采用PROFINET协议传输到地面控制系统。2.根据权利要求1所述的井下信号采集传输系统，其特征在于：电源包括手柄开关(QS)、AC660V侧熔断器(FU1、FU2)、AC660V/AC220V变压器(T)、AC220V侧熔断器(FU3、FU4)、AC220V/DC24V本安稳压电源(SPS1)和AC220V/DC24V稳压电源(SPS2)；AC660V/AC220V变压器(T)原边的AC660V电源引自地面强排变配电系统，手柄开关(QS)串联与三相电源进线和其输出端之间，AC660V侧熔断器(FU1、FU2)并联与三相电源进线和AC660V/AC220V变压器(T)之间，且AC660V侧熔断器(FU1、FU2)的输出端与AC660V/AC220V变压器(T)的原边相连，AC660V/AC220V变压器(T)次变与AC220V侧熔断器(FU3、FU4)的输入端相连，AC220V侧熔断器(FU3、FU4)的输出端分别与本安电源(SPS1)、PLC电源模块(PSU100S)和稳压电源(SPS2)的输入端相连；本安电源(SPS1)的DC24V输出与现场流量计相连，PL...

【专利技术属性】
技术研发人员：李民智，张美茹，胡涛，
申请(专利权)人：中煤西安设计工程有限责任公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61