[实用新型]基于RS485总线的带泵效控制的矿山排水系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种排水控制系统，尤其涉及一种基于RS485总线的带泵效控制的矿山排水系统。

背景技术

通过自动监测系统和更加智能的液位监测装置的安装，可以利用先进的 PLC 技术和矿井用电的峰谷时段相结合起来，达到“避风就谷”的自动控制效果。据可靠数据显示，我国煤炭的开采过程都是伴有大量积水排出井底的浩大的工程的，排水对一个矿井来说对其的开支也是一笔非常巨大的开销。提升矿井排水自动化、智能化水平，追求节能降耗是本课题研究的重点。煤炭生产对我国来说是十分重要的资源产业之一，矿井井下排水能否及时把积水排除关系着整个矿井的安全生产。所以对整套排水系统有着很高的要求，要有高可靠性、高效率，并且要操作简便、能解放劳动力。行业自动化、智能化不仅仅是矿山行业的趋势，也是目前各生产行业大环境下的必然趋势。

矿井井下排水系统的自动化、智能化研究对矿井生产来说是具有十分重要的意义的。目前我国已有一部分矿井采用了自动化排水系统，但是自动化程度比较低、不够完善。排水用电基本上占全矿用电总量的 20%左右，是用电量非常大的一套系统，因此怎么样能够既能保证正常给矿井及时排水又能节省用电也是需要解决的一个非常重要的问题。对于传统的矿山排水系统的主要实现方法有：模拟式，以单片机为核心的智能排水系统，基于计算机的智能排水系统。这些系统在工作的时候，基本不考虑水泵的工作效率，其运行成本高，此外，系统的稳定性不高，布线复杂，实施起来比较困难，基本不具备可扩展性。在很多情况下，需要一种布线简单，操作方便直观，运行成本低廉的排水控制系统，对矿井水位进行调节。

ADC数字采样技术：ADC技术（电压采样技术），对于大多数电子测量仪器来说都是将被测量转换成电压量来进行测量的，ADC技术就是对得到的电压或者电流进行测量的技术，该技术能够对电压采样并转换成数字信号。

数字总线技术：采用RS485作为通讯的手段，极大的简化了系统的整体结构，数据结构有通信线与电源线两个部分构成，布线简单，方便。此外，从通讯距离上讲，模拟信号随着通信距离的增加，信号会大幅度衰减，在采用上述的ADC数字采样技术后，将模拟信号变成数字信号，通过数字总线技术，实现RS485的通信。该技术不仅确保了数据的可靠性，而且通信距离增加。泵效控制技术：采用多级响应控制技术，在确保矿井安全的前提下，对于矿井的水流流量和电机工作所耗费的功率进行调节，确保系统工作在最优的工作效率之下。

变频调节控制技术：对于三相交流电机，可采用改变电源频率的方法对电机的工作情况进行控制。在排水系统中，根据当前水位的情况，采用变频器对水泵进行调节，实现水泵的无极变速，确保水泵工作在最优情况之下。

目前，矿山排水系统的实现方法主要有：

模拟式排水控制系统：

模拟式排水控制系统采用的是模拟电路作为主体，通过对当前水位进行检测和测量，采用人工干预或者简单的线性比较的方法来确定是否开启电机来实现的。

基于单片机的智能排水控制系统

基于单片机的智能排水控制系统是采用了单片机作为控制核心，将模拟信号转变为数字信号进行处理的一个过程，一般采用的是模拟式直接输入，或者重新设计相应的AD转换电路，从而达到控制的目的。

传统的矿井排水系统存在操作不方便，不能直观的反应问题，布线复杂等一系列问题，而这些问题给系统的施工方以及现场的管理人员带来了或多或少的不便。一般矿山排水系统，基本不考虑能耗的问题。

发明内容

本实用新型的目的就在于提供一种解决上述问题，即具有极强的可扩展能力，也具有节约能耗的功能，利于推广的基于RS485总线的带泵效控制的矿山排水系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是这样的：一种基于RS485总线的带泵效控制的矿山排水系统，包括水仓，所述水仓内设有数组水泵单元，所述水泵单元包括由电动机驱动的水泵、进水管和出水管，所述电动机连接有一变频器，所述进水管上设有止回阀，出水管上设有电磁阀，每组水泵单元的出水管，分别连通第一排水管和第二排水管，所述第一排水管和第二排水管末端分别设有一排水闸阀；

还包括信号采集单元、RS485模块和一PLC，所述信号采集单元包括设置在水仓内的压力传感器、第一排水管和第二排水管末端的流量传感器、水泵和电动机的变频器上的功率传感器，各传感器通过RS485模块与PLC连接，所述RS485模块还与变频器的控制端连接；所述PLC还与电磁阀连接。

作为优选：所述PLC的串口还连接有一触摸屏。

作为优选：所述水泵单元为三组。