PLC控制技术在铁矿供水管理中的应用

PLC控制技术在铁矿供水管理中的应用

朱帅

五矿矿业安徽开发有限公司 安徽合肥

摘要：近年来，随着社会的发展，我国的铁矿采矿技术的发展也有了改善。铁矿的供水系统管理模式较为落后，主要体现在以下几个方面：其一，企业的指导思想是生产为中心，但在生产过程中未能认识到水系统的重要性；其二，多层次协商供水系统管理制度不合理，调度中心整体负责供水系统调节，各分厂协调日常供水系统，这样的管理可能出现职责不清和决策不及时的问题；其三，供水系统工作效率低，较长的能耗分析周期，较低的信息处理效率，主要通过手工方式进行能源计量和开停供水泵；其四，通过文档形式来存储数据，给后台的分析和检索增加了难度；其五，业务部门电话传递是使用供水数据的基本方式，存在较多的主观因素，也影响到相关业务处理速度。针对以上存在的问题，为减少供水系统能耗，降低运行成本，提升管理技术水平，可在PLC控制技术基础上对供水监控系统进行设计优化，实现供水系统与电力调度系统、采矿部生产系统共同部署的采矿部调度室，打造一体化信息平台，助力生产管控和决策的实施。

关键词：PLC控制技术；铁矿供水管理；应用

引言

由于铁矿生产作业的特点，铁矿井下用水具有时间集中,用水量变化较大的特点。铁矿原有供水系统存在成本高,管网负责、距离远、供水不稳定等多种问题；大型工作面单纯依靠地面供水的方式往往不能满足生产需要，为了确保生产系统对供水压力、供水流量的要求，通常配套选型的水泵、电机功率余量较大，设备运行效率低；采用手工操作，人工调节必然导致设备运行滞后；水泵长期高速运行，容易造成机械磨损，减少设备使用寿命。

1概述

铁矿矿井水是由铁矿建井和铁矿开采过程中产生的地下涌水、防尘用水、设备冷却用水、注浆用水及地表渗透水汇集而成，主要是含有以铁屑和岩粉为主的悬浮物。矿井水未经处理直接排放会造成环境污染，对矿井水进行处理利用，具有明显的经济、环境和社会效益。矿井水处理后可以作为生产用水、采后充填用水和生活用水等，是解决铁矿水循环利用问题的一条重要途径。由于矿井水处理过程是一个连续的动态过程，在这个过程中，任何一个环节出现问题，都有可能导致出水水质不合格和水资源的浪费。但随着PLC控制技术的快速发展，使得自动控制系统的自动化程度越来越高，矿井水处理系统应用PLC控制技术解决其复杂的控制过程成为可能。本文针对某铁矿的矿井水处理系统为对象，构建由PLC组成的自动控制系统，以确保矿井水处理工艺和设备正常运转，出水水质满足设计要求。

2PLC控制技术在铁矿供水管理中的应用

2.1监视与远程控制

（1）供水系统过程数据监视。各个采集站点的网络信息通过站点PLC汇集到矿部监控站WINCC，在实时数据控中收录采集到的数据。系统采集的信息包括泵站设备的运行状况、计量仪表的温度、频率、压力、电流和流量等。根据实际需求的不同，各站点CPU能自行配置任意模拟量。在监控站内，历史趋势和实时状态都可通过WINCC曲线来得到直观显示。（2）供水系统及工序运转状态监视。供水系统的生产工序情况以及设备的运行状态都可通过站点CPU实时采集。在WINCC作用下，调度中心监控站主机能达到故障报警功能，实现系统重要参数的多级提示和按级别设置。供水作业区只是监视供水系统。（3）供水设备的远程控制。调度中心通过监控站主机将控制（设置）指令下达到各泵站PLC系统，控制供水设备的运行或停止。

2.2PLC控制系统的控制要求

通过对该水处理系统工艺流程进行分析，可以看出整个系统存在大量的机电设备，且有许多工艺参数需要进行实时的监测，因此，PLC控制系统的控制要求主要是对其各主要的工艺环节进行自动控制，实现整个水处理系统进行全过程监控，保证该水处理工艺系统能够稳定、可靠的运行，使其处理后的水质指标达到设计要求。根据整个水处理工艺流程的阶段不同，主要的工艺环节有四个，依次为原水提升系统、净化处理系统、供水系统和铁泥压滤系统。因此，PLC控制系统也相应针对这四个主要工艺环节进行控制，同时要紧密联系各工艺环节，保证整个水处理系统连续稳定运行。对于原水提升系统，主要是根据矿井水来水量以及蓄水池的液位情况，自动控制原水提升泵的开停台数和时间，将原水提升到厂区内的预沉调节池中；对于净化处理系统，主要是根据预沉调节池的液位，及时的将原水进行处理，重点需要控制的是混凝剂和絮凝剂的投加，高效澄清池的排泥和消毒剂的投加；对于供水系统，需要根据设定的供水压力实现恒压供水；对于铁泥压滤系统，主要是根据铁泥浓缩池的液位，及时对铁泥水进行压滤处理，将系统的铁泥分离出来，保证系统的水处理系统正常运转。

2.3关键技术

（1）供水设备逻辑控制。自动运行泵台数的确定需要以水位区和水位点为依据来进行设定，对投入自动组态泵的数量能不能达到实际需求进行判断，在未能满足的情况下会出现故障报警；在可组态泵数量超过投入运行泵数量，则可对泵的运行时间进行对比分析，投入运行累计数下的泵。在水位逐步降低的过程中，可将运行时间长的泵慢慢退出。（2）跨平台、异构应用数据交换。公司生产系统中使用的有windows和wincc平台，供水系统可通过微软的WebService技术来集成两个系统，通过Web服务描述语言向对方提供服务接口，运行过程中，数据的交换是通过调用堆放对应的服务来实现。（3）无人值守。通过远程控制专用操作计算机，调度室监控站能通过供水自动化系统来远程控制深井泵站等各泵站设施。供电作业区的数据只能监视而不能被操作。专业操作计算机在Wincc界面设置操作密码，通过泵站之间PLC和工业以太网的通讯能实现指令的下达，泵站PLC接到控制指令后进行现场控制。（4）合理的网络结构。该供水系统的分层网络结构能实现分布式处理，在共享信息资源网络结构上连接各个CPU。这一网络结构中，多台CPU能共同承担供水自动化系统的各项功能，这也是其突出特点，根据功能设计，该结构主从PLC协同工作。CPU运算处理中存在的问题通过CPU结构得到良好解决，使其在并行多发事件的处理方面大大提升效率，在网络作用下，各个功能模块之间能实现有效的信息交互。

结语

在铁矿的控制系统中应用PLC控制技术取得了一定的效果，但还需要后续的持续完善和优化，还可在矿山的其他领域内推广和应用PLC控制技术，应用微软WebService技术将矿部工业控制系统与矿部Erp系统进行数据交换，这是后续的推广和发展方向。根据生产系统的实际需求，按照“压力优先”、“流量优先”、“混合控制”之间自由设置，通过安装在现场的压力传感器、流量传感器、液位传感器等不同功能传感器构成一套全自动控制系统，通过PLC控制系统采集后进行动态实时智能调节，同时可实现数据的上传和远程控制。通过现场实际运行证明，不仅在节约电能、提高供水稳定性稳定性、自动化先进可靠等方面,明显优于传统的供水方式，并且最大化发挥了水泵运行效率，明显提高了设备使用寿命；彻底解决了传统手工操作，人工调节导致设备运行滞后的现状，对铁矿安全高效生产、矿井智能化具有重要意义。

参考文献

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