摘要：PLC作为适用于工业生产的可编程逻辑控制器，可以通过信息采集、参数设置、编程、逻辑处理等，实现定时、顺序控制、计数功能，达到智能控制、自动控制、信息化控制目的。在将PLC运用于煤矿自动化排水口控制过程中时，需要重视PLC 运用时的信息采集及通信、信息控制、排水设备。
关键词：PLC；自动化；排水
引言：生产用水、地下水等导致的井下积水对井下施工安全造成影响，有必要设置自动化排水系统，改善井下施工环境，避免积水造成土质粘结力下降、漏电、设备损耗加剧等。运用PLC系统时，需要重视该系统在智能控制、设备运作稳定性、远程监控及即时操作方面的价值，增强排水效能。本文首先探究基于PLC的排水系统结构、原理，随后从硬件设计、软件设计、监控设计探煤矿自动化排水控制系统。
一、基于PLC的煤矿自动化排水控制系统结构及原理
PLC自动化排水体系可以简单的划分为信息采集及通信单元、信息控制单元、排水设备单元，在此之中，PLC承担核心运算及数据信号转化功能，辅助上位机展开自动化排水工作。从信息采集及通信单元来看，信息采集单元及通信单元可依托各类传感器及防爆摄像头，了解井下排水单元的水位、水压、流量、温度、启停状态及矿井即时环境，依托光纤、信号转化单元等，可将侦测到的信号透过光纤输入至PLC控制单元中，处理后，传输信号至继电器等上，从信息控制单元来看，依托PLC核心处理部件、预设编程，对输入信号进行逻辑运算，随后输出控制信号，控制继电器的启停等，从排水设备单元来看，排水设备单元直接关联到排水系统的排水效果，主要包括继电器、水泵、水管、水阀，在PLC控制单元影响下，自动启停继电器、水阀、水泵，展开排水作业[1]。
二、基于PLC的煤矿自动化排水控制系统运用
（一）PLC自动化排水系统硬件设计
PLC自动化排水系统硬件设计可以包括传感器、摄像头、光纤、光端机、视频显示器、PLC控制器件、显示操作台、继电器、阀门、水泵、排水管道。
从传感器及摄像头来看，传感器可以侦测井下水泵房流量、液位、温度等信号，了解井下水泵房各个参数指标，防爆摄像头也可以配合传感器，即时上传井下水泵房工作画面，便于操作设备人员人为干预排水作业进程，为自动化排水控制系统加装保险，安装时，流量传感器安装至水管节点，正压、负压传感器安装至水泵出水口、吸水口，温度传感器安装至水泵电机上，浮球液位开关、超声波传感器安装至水仓中，摄像头安装至可以较为全面观察井下排水系统的地方，从光纤来看，可以连接传感器、摄像头与PLC控制器件、光端机，作为信号传输通道在该系统中发挥作用，从光端机及视频显示器来看，透过光端机的接收端、输出端，将摄像头录入光信号对外传输，视频显示器可以在接收光端机输出的光信号后，即时显示井下水泵房运作状态，便于人为干预排水作业进程，降低事故率，增强排险效能，从PLC控制器件来看，PLC控制器件包括CPU、模拟量输入、模拟量输出、I/O扩展、以太网、电源，其中CPU可以按照预设并存储的程序，对输入的数字信号进行逻辑运算，运算结束后，对外输出信号，模拟量输入模块可以在传感器侦测并上传的模拟量信号的基础上，运用RS485串口，转化为485数字信号，输入至CPU处理模块内，便于核心处理器进行逻辑运算，从模拟量输出来看，可以在CPU模块输出控制信号后，将其转化为模拟信号，便于电压比较器转化为电平信号，驱动继电器，I/O扩展可以拓展功能，根据实际工作环境，联结更多的外围设备，以太网模块可以增强PLC器件的通信效能， 独立电源模块可以直接或间接为PLC器件供电，增强PLC器件适应能力，避免电流异常对PLC器件启停状态及运作质量产生影响，从显示操作台来看，显示操作台可以人为干预PLC器件运作状态及运作方向，透过显示操作台，操作人员可以直接调用程序、调整阈值、切换自动或手动状态等，可以增强煤矿自动化排水系统的灵活性，从继电器来看，继电器可以在电压比较器输出电平信号下，三极管与信号同步运作，驱动继电器启停，继电器可以随之控制排水单元运作，从阀门、水泵、排水管道、水仓来看，排水阀安装在排水管道节点，在继电器影响下呈现开启/关闭状态，水泵作为排水动力来源，可在继电器影响下呈现开启/关闭状态，排水管道是排水单元基本结构[2]。
（二）PLC自动化排水系统软件设计
PLC器件可以运用西门子S7-300系列，在普通window系统中运行STEP7-Micro/WIN V4.0SP3编程软件，设计程序时，自动工作程序下，可以根据实际操作环境，拟定液位、温度、压力、流量参数，在数值达到预设阈值下，启停排水阀、水泵，在手动操作模式下，传感器、摄像头将侦测到的模拟信号、光信号向上传输，操作人员根据反馈信号，调用手动操作程序，手动操作水泵、排水阀的状态。
（三）PLC自动化排水系统监控设计
监控画面设计主要包括人机交互界面、运作数据、远程控制、权限管理。人机交互界面主要包括登录界面、主界面、菜单界面，设置登录界面时，可以包括用户、密码，用户输入身份、密码进入菜单界面，菜单界面包括登出、阈值设置、模式切换等选项，主界面直接显示排水系统运作状态，直观展现温度、液位、流量、水压等信息，还可以调用后台数据，在排水系统出现异常后，可以及时启动报警功能，便于操作人员及时排障。运作数据包括即时数据、历史数据、数据变化报表，可以由操作人员直接调用，评估各个数据变化趋势，凭借经验判断排水系统运作状态。远程控制是根据排水系统运作状态反馈的数据，采取的人为干预措施，可以在菜单界面上，根据实际需要，调用各个程序，进行排障、启停或调整阈值等。权限管理是为保证排水运作安全，避免无关人员胡乱操作，导致排水系统运作稳定性下降，另外，权限管理也可以增加操作用户，让合格操作人员参与到系统管理进程中，达到应急处理、分担处理目的[3]。
三、总结
基于PLC展开煤矿自动化排水可以在信息采集及通信单元、信息控制单元、排水设备单元的相互协作下，构架起自动化排水系统体系，完成矿井排水作业，在具体应用PLC器件时，可从硬件设计、软件设计、监控画面设计上，合理规划传感器、摄像头、光纤、视频显示器、PLC控制器件、显示操作台、继电器等设备，做好手动/自动操作模式及其他子程序设计工作，设计好人机交互界面等。
参考文献：
[1]郑华华. 基于PLC的煤矿自动化排水控制系统设计[J]. 机械管理开发, 2018, 33(12):215-216+284.
[2]杜勇威. 基于PLC的矿井水泵自动化控制系统研究[J]. 当代化工研究, 2019, 000(006):P.93-94.
[3]赵宝宝. 基于PLC的煤矿主排水泵自动控制系统设计与应用[J]. 水力采煤与管道运输, 2018, 147(04):60-61+64.