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DCS在焦家金矿水泵保护系统中的应用王增加，刘继荣，刘明山等，山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿，莱州，261400摘要：自焦家金矿望儿山分矿井下排水系统改造以来，由于原设备设计不足，一直存在高压排水泵运行过程中缺少掉水保护监控，出现故障不能及时发现的问题。严重影响了水泵的安全和排水系统的可靠性。为保障系统安全，利用成熟的DCS技术设计了水泵运行保护系统。本文主要介绍了DCS水泵保护系统的组成，以及实际运行效果。并为矿山DCS系统的推广应用提供一定的借鉴。关键词:焦家金矿；水泵掉水保护；DCS中图分类号：TD63+6文献标识码：AApplicationofDCSinJiaojiaGoldMinePumpProtectionSystemZengJia-wang,JiRong-liu,MingShan-liu(Shandonggoldminingjiaojiagoldmine(laizhou)co.,LTD,laizhou,261400)Abstract:FortheWangershanmountainmineofJiaoJiagoldmineundergrounddrainagesystem，therehasbeenlackoffduringtheoperationofdrainagepumpshighpressurewaterconservationmonitoring,failuresarenotfoundintime,Duetolackoforiginalequipmentdesign.Waterpumpofsafetyandreliabilityofthedrainagesystemhasreceivedtheseriousinfluence.UsingmatureDCStechnologytodesignthepumprunningprotectionsystemtoensurethesecurity.ThisarticlemainlyintroducesthecompositionofDCSwaterpumpprotectionsystem,aswellastheactualoperationeffect.ToprovidecertainreferenceapplicationofDCSsysteminmines.Keywords:JiaojiaGoldMine;Waterpumplossofwaterconservation;DCS引言排水施救，监控检测是现代化矿山标准化建设的两大系统。焦家金矿望儿山分矿井下每天出水量1.7万立方米，共有两个主要高压水泵房，井下-630米水泵房实现一级提升，-430米水泵房二级提升，将水提升到地表水池，进一步处理利用。-630米排水泵房共有水泵四台，平均每天累计运行20小时。-430米水泵房，平均每天累计运行30小时。望儿山分矿属于存在大水和突然涌水危险的井下排水[1]。排水系统的连续性可靠性非常重要。如果水泵运行中出现故障，现场人员没有及时发现将会造成严重的事故，造成水泵损坏以至井下水位上升。为此望儿山分矿根据自身排水设备特点，设计了一套可行的水泵运行过程中掉水保护系统。主要监控水泵正常运行中电机电流变化，判断水泵是否工作在正常排水状态。如果运行中电流突然变小，则可能是水泵掉水，没有负载，此时启动报警提醒工作人员现场查看。1系统原理及组成水泵保护监控系统为简单DCS系统。控制单元采用DP通讯方式建立与各个水泵软启动柜的通讯连接，实时读取每个水泵的运行电流，PLC进行运算判断，显示到触摸屏，水泵运行过程中电流变小，PLC控制报警输出，提醒工作人员现场查看。西门子PLC（PROFIBUSDP主站）PM-125（Modbus转PROFIBUSDP适配器）软起柜Modbus从站触摸屏（MPI通讯）图1通讯框图Fig.1Communicationdiagram控制单元主型号西门子CPU313-2DP，带集成数字量输入/输出和PROFIBUSDP主站/从站接口的紧凑型CPU，是一个用于分布式结构的紧凑型CPU。内置数字量I/O可以连接到过程信号，作者简介：王增加(1988-)，男，山东潍坊，研究生，主要从事矿上电气设备等方面的维护与科研工作；孟宪禹（1986-），男，山东招远，焦家金矿电气工程师，主要从事矿山电气设备管理工作；孙丽丽（1977-）；刘明山（1976-）；张维新（1977-）；李祥龙。PROFIBUS-DP主站/从站接口可以连接到单独的I/O单元。可以用作局部单元进行快速预处理，也可以用作带从属现场总线系统的一个高级控制。Modbus转PROFIBUS-DP适配器为PM-125，其适用于点对点连接，将一个具有485接口的设备（马达保护器，变频器等）转换成一个PROFIBUS-DP总线接口设备，安装方便，结构紧凑，用户不必熟悉通信细节，不需要复杂编程，根据说明和要求完成配置就能在短时间内实现通信连接。触摸屏为步科MT4414T，人机界面产品采用32位RISCCPU和精简的LINUX内核，能显示各种真彩图形格式，其出众的处理速度和丰富的软件功能可以满足大多数用户的需要。支持与绝大多数的PLC直接通信，能够轻松实现与其所连设备之间的数据交换。软启动柜为追日GZRQ系列，通信易于扩展组态，MODBUS-RTU模式通信协议自带两个485接口。可以根据厂家提供的设备内存地址读取相关电压电流数值，送入PLC进行处理。2硬件设计和配置井下水泵房环境较差，监控和通讯需要具备健壮性，选择西门子PLC313-2DP为主控单元，MPI口连接步科触摸屏，DP口加终端电阻连接到DP通讯线上，各个PM125，DP端并联挂到通讯线上，Modbus端连接到软起柜预留485A+、B-接线上。PLC输出点接报警器。图2控制箱内部结构Fig.2Controlboxinternalstructure硬件配置包括DP通讯配置，PM125Modbus转DP参数配置，软起柜485通信协议配置，PLC和触摸屏的MPI通信配置。图3DP通讯站Fig.3DPstationDP通讯波特率19.2kbps。主站地址2，从站地址3,4,5,6。HMI利用COM0口通讯，地址为0，波特率设置为18.75kbps。PM125从站设置波特率9600bps，采用MODBUS-RTU协议模式，PM125查询软起柜平均电压，平均电流地址数据，将数据存储到内存映射，方便DP主站读取[2]。3软件设计PM125从站通讯采用MODBUS-RTU协议模式，传输方式：主从半双工方式，甲方为从设备，乙方为主设备。数据交换协议是由主设备首先发出带有从设备地址的相应命令，然后从设备在接收到命令后发出相应的应答信号传输给主设备。协议规定只允许主从设备之间通讯数据，从设备之间不允许数据交换。数据帧格式：1位始位，8位数据，1位停止位。数据帧打包格式为1位始位，8位数据位，1位停止位。应答模式为PM125主站查询，软起柜响应反馈。当设备接收发送数据时，去掉数据包响应的头，读取数据，然后执行数据校验，出错校验采用了16位循环冗余的方法[3]。此校验码用于检测主设备与从设备传输中的错误。有时，由于外界干扰，一组数据在传输过程中可能发生改变，此校验码能够尽大量地检测出数据通信中存在的错误，提高系统的安全性和效率，若没有错误就执行数据请求的任务。配置PM125功能码03，寄存器地址117，数据个数1，内存映射起始地址00H，字节数2，CRC校验读取设备地址平均电压信息，配置地址113读取软启设备平均电流信号保存到02H地址。PLC通过读取DP子站状态，获取电机运行数据，判断水泵电机是否运行正常，跳过水泵启动和管路阀门开启关闭时间判断水泵是否运行正常，若电流不在设定正常范围之内，则启动报警回路，触摸屏实时显示数据，保存报警信息。提醒水泵工及时现场查看，方便处理。触摸屏首页界面如下图4触摸屏首页显示Fig.4Thehomepageoftouchscreendisplay内容包括各个水泵运行实时电流电压，可以通过触摸屏设置每个水泵的保护电流范围。并保留报警记录。4结束语目前此水泵掉水保护系统已在我矿应用，试验效果良好，系统运行可靠，当水泵运行在不正常状态时能及时的给出报警信息，为水泵的安全运行提供了可靠的保障，同时也减轻了水泵工作人员的劳动强度。产生可比较好的经济效益，保障了矿山排水系统的可靠性，具有明显的实用价值。参考文献(References)[1]张宁宁．矿山井下排水系统节能优化设计［J］．矿业工程，2013，11(3):49-54．[2]上海泗博PM125使用说明书[3]GZRQ系类软起柜通信协议说明书