前进煤矿井水泵无人职守远程控制系统设计方案终-星奥5.13.doc

湘煤集团南阳矿业有限公司前进煤矿
-250水平中央水泵无人职守远程控制系统

设

计

方

案

湖南星奥信息技术有限公司
2011-05-13

目 录
1. 概述 3
1.1系统参数 3
1.2所有权信息 3
2. 系统建设目标 3
2.1用户需求分析 4
2.2系统功能及特点 4
3. 系统设计原则和依据 5
3.1设计依据 5
3.2设计原则 5
3.3引用标准 6
4. 系统总体设计 6
4.1控制方式 7
4.2控制对象 8
4.3控制功能及要求 9
5. 主要设备技术参数 16
5.1控制分站 17
5.2传感器 17
5.3上位机 22
6. 技术支持与服务 23
6.1保障机制 23
6.2咨询服务 23
6.3故障响应 24
6.4备品备件 24
6.5系统升级 24
6.6保修服务 24
6.7人员培训 24
7．项目实施方案摘要及起止时间………………………………………………………………………27
8. 设备清单 27

1. 概述
矿井排水系统承担着排出井下涌水的重要任务，是矿井安全生产的关键环节，排水系统各种设备能否安全、可靠、有效的运行，关系到整个矿井的生产与安全。排水设备一般功率大，耗电量多，传统排水只能靠人工手动控制泵的起停，无法利用排水设备与仓容，科学、合理的调度排水量与排水时间。因而传统的矿井排水方式普遍存在能耗大、效率低、生产成本高的缺点。
基于以上原因实现矿井排水自动化控制和地面远程监控，可依据水仓水位起停水泵，提高水泵有效利用率，大大降低生产成本；可减少看护人员，相应减少工资投入，并可充实设备维护检修队伍，提高维护质量，减少事故发生，变事故发生后的被动检修为主动的定期检修，提高设备的使用率；可以保证安全生产，改善工作环境，提高劳动生产率；可有效的保护水泵电机等设备，延长使用寿命，减少事故停机时间，提高排水能力；通过调整开停时间避开电力负荷高峰期，有效地削峰填谷，节约电费开支。
1.1系统参数
前进煤矿-250水平中央水泵房由4台型号为D450-60/84*3型水泵组成，功率355KW，电压为6KV，水泵流量450立方米/小时，水泵扬程为175.1米，排水管路为二趟，内水仓容量为733立方米，外水仓容量为1102立方米。
1.2所有权信息
本技术方案的所有权归属山湖南星奥信息技术有限公司，如果没有征求卖方的同意和允许，不得复制、发表和提供给其他任何人或单位。
2. 系统建设目标
1、节省传输通道（光纤、通讯设备等）的重复投资费用和维护费用；
节省数据库、组态软件、软件开发等重复投资费用；
搭建传输平台、数据平台和监控平台，一次投资，长期受益；
2、在地面集中监测监控，井下减员，减少井下人员伤亡的可能性；
改善工作环境，提高安全系数，保障职工人身安全；
数据共享，报警联动，减少由于矿井灾难所造成的损失；
3、实现无人值守和定期巡检，有效降低人员成本；实现设备自动控制，减少工人劳动强度；减少岗位用工，提高全员效率；
4、减少人工操作失误，延长设备使用寿命；
提高对设备的故障分析和判断能力，减少停机事故；
加强对运输的调度和管理，提高运输能力；
5、为矿井自动化系统提供一个高速、安全、可靠的管理平台；
提高整体集成水平，发挥自动化系统的综合管理效益；
实现煤矿管控一体化，提高煤矿的安全生产管理调度水平。
2.1用户需求分析
煤矿井下水泵是煤矿生产的主要设备之一，实现井下泵房的远程控制与监测，是综合自动化建设的重要组成部分。目前,在矿井泵房的排水系统设计中 ,一般设置多台多级离心水泵 ,一组工作、一组备用 ,并设置了用于轮换检修的水泵。这些水泵电压高、功率大、运行工况复杂，人工很难做到实时监控。另外，对于水泵启动前吸水管路的充水（抽真空）、水仓水位监测、泵房内设备的运行与管理等工作 ,普遍采用人工操作方式。传统模式操作过程繁琐、劳动强度大、人为因素多、启泵时间长、自动化程度低，已不能适应现代化矿井管理的要求 ,因此 ,有必要使泵房水泵实现自动化控制。
2.2系统功能及特点
1、实时在线监测水仓水位，当水位达到上限时能够报警，自动开启水泵；当水位达到下限时，发出声光信号，自动停泵；
2、实时在线监测水泵各工况参数，包括水位、流量、电压、电流、压力、功率、温度、真空度、闸阀开启度等；
3、具有数据分析功能，对水泵的效率、电耗、工况点等进行分析，确保经济运行；
4、当水泵出现故障时，能够及时报警，并能够自动开启备用水泵，不能满足排水能力时根据涌水量情况自动确定开启水泵台数。系统应具有以水仓水位为主，结合分时计费和避峰填谷原则，确定开停水泵时间。同时根据水位控制原则自动实现水泵的轮换工作；
5、具有远程、就地启动、停止功能；
6、可现场、远程编程，完善修改系统功能；
7、水泵房现场以计算机图形界面结合现场操作，最大程度简化操作与状态显示；
8、集中控制器采用三菱公司的FX2N系列PLC及先进的过程控制软件，实现井下排水监控系统的最优控制策略；
9、井下排水监控系统的报警，信息显示，报表统计处理能够全部融入整个矿井监控系统的数据系统；
10、具备完善的系统保护功能；
11、控制系统可以通过以太网接入矿井工业以太干网实现水泵监控子系统与全矿井的自动化监控系统信息共享；
12、具有较强的兼容性和扩展性，为下一步综合自动化集中控制做好扩展接口；
13、具有实时现场工况监控功能，并能将现场运行状况图像保存，可随时查看各时间段设备的运行状况
3. 系统设计原则和依据
3.1设计依据
（1）设计方案根据前进煤矿安全生产泵房自动化监控实际要求而做出。
（2）系统设备符合前进煤矿生产环境条件，符合《煤矿安全规程》相关要求。
3.2设计原则
（1）、安全可靠性
1）、拥有远端控制及就地控制两种控制方式，当集中控制柜与远端监控平台通讯中断时，自动转入就地控制方式。就地控制方式又可分为就地集中控制及就地手动控制。
2）、全方位监控电机、水泵、启动柜、真空系统等各环节，对系统出现的异常能够提前给出预警。
3）、严格规范地按照规定的程序对水泵进行自动启、停。
4）、选用可靠的控制原器件，水泵房控制核心选用三菱公司的可编程控制器FX2N系列，继电原件选用国产名牌的器件。
（2）、先进性
1）、由于采用了光纤环网通讯传输技术使得数据传输更加快捷、可靠。
2）、采用了组态软件控制编程技术，不仅使可靠性大为提高而且使程序更加具有通用性，也使系统的二次开发及扩容变得更加规范、容易。
3）、本系统遵循矿井综合监控系统标准子系统接口规范使得该系统可以非常容易地并入矿井综合监控系统中，与其它子系统实现数据的共享。
该控制系统是由地面操作员站、水泵控制分站二部分组成。
控制系统对泵房内排水泵、射流系统、抽真空系统、管道电动阀门和水泵轴震动等装置实施了自动控制及运行参数自动检测，通过检测水仓水位、电机电流、电机电压、闸阀开启度、流量、真空度等参数，控制水泵工作。
控制系统面板上设有液晶触摸屏，就地实时以图形、图像、数据、文字等方式，直观、形象、实时地反映系统工作状态以及水仓水位、电机工作电流、电机温度、水泵温度、排水管流量、水泵真空度等参数。
通讯管理机将各种数据信息传送到地面生产调度中心和生产设备控制中心，地面操作员站进行实时监测监控及报警显示、故障历史查询、模拟量曲线显示和报表打印。该系统具有运行可靠、操作方便 、自动化程度高等特点。
视频监控系统将现场运行工况以录像的形式发送并保存到上位机，在上位机上以四画面的形式显示各设备的运行状况及吸水井液位变化。
3.3引用标准
《煤矿安全规程》
《煤矿设计规范》
《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》GB 3836.4-83
《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》 GB 3836.1-83
《矿用一般型电气设备》 GB 12173-90
《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》 MT 209-90
《工业自动化仪表工程施工及验收规范》 GBJ 93-86
《工业企业通信设计规范》 GBJ 42-81
《通用用电设备配电设计规范》 GB 50055-93
4. 系统总体设计
煤矿排水系统承担排出井下全部涌水的重要任务,是保证矿井安全生产的关键环节,其各种设备的可靠运行,关系到整个矿井的安全,能否达到经济合理运行,关系到矿井的经济效益。因此,应用现代自动化控制技术,实现煤矿排水系统的自动化控制,保证煤矿安全可靠、经济合理尤为3.1 系统组成
本控制系统以PLC作为控制核心,触摸屏为显示和主要操作设备，通过PLC检测水泵设备和传感器等的信号，控制水泵、真空泵等设备和电动阀门、电磁阀等执行器的开启与关闭。PLC模拟模块通过传感器采集现场压力、流量、电压、电流等信号，并显示在上位机上，系统主要包括控制柜、配电柜、传感器和执行器等四部分。
1、控制柜：为矿用一般型柜体，主要由PLC、触摸屏、中间继电器、信号变送器、以太网络交换机、开关电源、按钮和指示灯等元器件组成，具备信号采集、变换、处理、输出、显示、保护、故障报警和通讯等多种功能。触摸屏的作用是就地实时以图形、图像、数据、文字等方式，直观、形象、实时地反映系统工作状态以及水仓水位、电机工作电流、电机温度、水泵温度、排水管流量、水泵真空度等参数。
2、配电柜（根据现场实际的选配部分）：主要由断路器、接触器、热继电器等元器件组成，是电动阀门、真空泵、电动球阀等的配电回路。
3、传感器：主要包括超声波液位计、超声波流量计、负压变送器、压力变送器、电机绕组及轴承温度传感器、水泵轴承温度传感器、电机电压及电流互感器、阀门位置行程开关和过转矩行程开关等。
4、执行器：包括多功能控制阀、电动球阀等。
5、视频监控系统：包括摄像头、数字硬盘录像机、光纤、光端机、终端盒等
4.1控制方式
为了满足日常运行、检修、故障处理等需要，具备两种控制模式：就地、远程。操作人员可采用不同方式控制各水泵的启动和停止：
1) 就地控制
就地控制主要分为就地半自动控制与手动控制。
就地半自动控制：半自动控制主要是指操作人员在井下值班室通过控制柜上的触摸屏，实现一键启停水泵。
当与地面通讯故障或者日常检修故障处理时，操作人员可选择就地控制状态。
2) 远程控制
远程控制主要分为远程半自动控制与远程全自动控制。
半自动控制是指操作人员只需在地面控制中心操作鼠标键盘，一键启停水泵，以及故障解除等。并且通过计算机语音系统发布报警提示。
全自动控制是指系统根据水位高低（用户可以设置高低水位）实现自动开停水泵，具有避峰填谷（时间段可设置）、自动轮换、超限报警等功能。
3) 控制方式变换
远程和就地选择：可以通过就地控制柜上的远程就地选择开关，来切换远程控制或就地控制。
自动和手动选择：可以通过就地控制柜上的自动手动选择开关，来切换自动控制或手动控制。
当需要远程和就地半自动控制时，自动手动选择开关需打到自动状态；当需要手动控制时（PLC只监视不控制），屏蔽PLC的输出点，操作员通过水泵原有自带控制系统控制。
远控的两种方式可以通过上位机选择。
4.2控制对象
（1） 水泵系统

图4-1 水泵控制系统图
（2）水泵配电控制柜：
控制系统就地显示控制可采用液晶触摸屏完成，可显示水泵电机的电压，电流以及功率因数；通过指示灯显示水泵及附属设备的工作状态；水泵的开停及附属设备开停控制，能对水泵进行就地控制，可作为水泵的操作柜。显示屏具有RS485通讯接口，通过以太网或工业总线接口与上级监控系统完成通讯，实现远距离监控。
监测需要的所有信号，经传感器检测，送入相应的信号变送器变成标准的4～20mA信号或1～5V信号，由变送器送入FX2N系列控制器配置的I/O模块，实现对原始一次信号的采集，实现对所监测信号的采集与传输，包括所需的电气参数、水泵系统工作状态、故障等信号等。同时能接受上级监控系统传来的各种动作指令和保护调试指令并可靠执行，实现远方操作或自动化运行控制、接受解锁命令后能修改参数设定等。
（3）水位检测、流量检测：超声波水位计、超声波流量计信号接入。
（4）射流系统：真空度检测、射流电磁阀控制、排气管路电磁阀控制等。
（5）抽真空系统：抽真空电机控制、排气管路电磁阀控制、真空度检测等。
（6）有底阀水泵的控制：灌水、开泵。
（7）视频监控系统：现场设备监控、吸水井液位监控。

4.3控制功能及要求
4.3.1水泵操作
单台水泵自动启动的过程为：启动抽真空系统、检测真空度、启泵、检测水泵出水口压力、水泵出水口多功能控制阀自动开启。
停机过程则为通过启动柜停止水泵，水泵出水口多功能控制阀自动关闭。
4.3.2运行前状态检测
开泵前必须检查待开水泵的高压柜及电机综保的供电是否正常。待开水泵的各种显示是否正常，水仓水位显示是否正常，且应无故障显示。
4.3.3启动
系统根据水仓水位、上升速度的情况启动水泵，井下泵房排水泵的启动方式有三种：
1、自动
v 将工作方式选择开关打在“自动”位置；
v 当水仓水位高于上限水位时，计算机将自动选定射流管路和待开水泵，按照所设定的运行程序，自动启动待开水泵。
2、半自动
v 工作方式选择开关打在“半自动”位置；
v 选定排水管路；
v 选定待开水泵，并确定射流管路；
v 按下待开水泵的启动按钮，计算机将按照所设定的运行程序，自动启动待开水泵。
3、手动
v 工作方式选择开关打在“检修”位置；
v 选定排水管路，打开管路闸阀；
v 选定待开水泵，并确定射流管路；
v 开启射流；
v 观察真空表，确认泵体内已充水(否则不能进行下一步操作)；
v 启动电机；
v 水泵出水口多功能控制阀自动开启，并观察电机、水泵运转情况是否正常；
v 关闭射流。
4.3.4运行
1、水泵在运行期间，应经常进行以下观测，发现问题及时采取措施：
v 电压不得超过额定值的正负5％，电流不得超过额定值；
v 观察压力、真空和流量指示的变化情况；
v 观察模拟量的显示和水仓水位的变化情况；
v 电机和水泵有无异状；
v 检查进、出水管路，泵体、闸门、盘根密封等有无漏水现象。
2、水泵在运行期间出现下列情况之一时，应紧急停：
v 水泵不上水；
v 水泵或电机有异状；
v 电机或电气设备冒火和冒烟；
v 泵体严重漏水；
v 平衡水失常；
4.3.5正常停泵
与启动相对应，正常停泵方式也有三种：
1、自动：
水泵在“自动”工作方式下运行，当水仓水位低于下限水位时，计算机将按照所设定的停泵程序自动停止运行水泵。
2、 半自动：
水泵在“半自动”工作方式下运行，需要停泵时，司机应按下“停止”按钮，计算机也将按照所设定的停泵程序自动停止运行水泵。
3、水泵在“检修”工作方式下运行，需要停泵时，司机应按照下列顺序操作：
v 关闭出水管路手动闸阀；
v 关闭水泵出水口手动闸阀，严禁阀门在开通位置停机；
v 待阀门关闭到位后，停电动机。
4.3.6故障停泵
1、水泵在“自动”和“半自动”工作方式下运行，当发生故障时，计算机将按照所设定的停泵程序自动停止运行水泵。
2、水泵在“检修”工作方式下运行，当发生故障需要停泵时，应按下列顺序操作：
v 同时关闭管路的手动闸阀，严禁阀门在开通位置停机；
v 待阀门关闭到位后，停电动机；
v 不论水泵在哪一种工作方式下运行，当发生故障需要紧急停泵时，司机可按下“急停”按纽(带机械自锁)。
3、故障停泵后，查明故障原因，立即向有关领导汇报。
4、按下“故障复位”按纽，使系统恢复正常，为启动备用水泵做好准备。
4.3.7数据采集与检测　
系统采集与检测的数据：模拟量为电机电流、电机温度、水泵轴温、闸阀开度、出水口压力、水仓水位、主排水管流量、真空度；数字量有：电动闸阀的开关限位、电磁阀状态、电机运行返回、电机故障点、电动阀的工作状态与开关限位、射流泵工作状态。

图4-1水泵自动化控制程序系统图
数据采集主要由PLC实现，PLC通过超声波水位计连续检测汲水小井水位，将水位变化信号进行转换处理，计算出单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，自动投入或退出水泵。电机电流、水泵轴温、电机温度、排水管流量等传感器，主要用于监测水泵、电机的运行状况，温度超限报警。PLC采集各种系统中各个设备状态的开关量信号进行处理，控制每个水泵系统的启停。
4.3.8水泵自动轮换
为了防止备用泵、电气设备和备用管路长期不用而导致设备受潮或出现其他故障未经及时发现，当工作泵出现紧急故障需投入备用泵时，而不能及时投入以至影响矿井排水安全，本系统程序设计了3台泵自动轮换工作，控制程序将水泵启停次数及运行时间和管路使用次数及流量等参数自动记录累计，系统根据这些运行参数按一定规律自动启停水泵，使各水泵及其管路的使用率分布均匀，当水泵在启动或运行过程中出现故障时，系统自动停止故障水泵、投入新的水泵排水，实现水泵自动轮换工作，同时系统自动发出声光报警，并在操作屏和地面操作站上动态闪烁显示，记录事故，达到有故障早发现、早处理。
4.3.9自动控制
系统控制设计选用了三菱FX2N系列为控制主机，该PLC为模块化结构，由数字量I/O、模拟量输入、通讯口等模块构成。PLC自动化控制系统根据水仓水位的高低或者根据井下用电负荷的高、低峰和供电部门所规定的平段、谷段、峰段供电电价时间段等因素，建立数学模型，合理调度水泵，自动准确发出启、停水泵的命令，控制水泵运行。
为了保证井下安全生产，系统可靠运行，水位信号是水泵自动化一个非常重要的参数，因此，系统设置在不同水舱的两套超声波水位传感器，PLC将接受到的模拟量水位信号分成若干个水位段，计算出单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，也本系统可以同时检测井下供电电流值，计算用电负荷率，根据矿井涌水量和用电负荷，控制在用电低峰和一天中电价最低时开启水泵，用电高峰和电价高时停止水泵运行，以达到避峰填谷及节能的目的。
4.3.10动态显示
就地动态模拟显示选用操作屏，地面操作站系统动态模拟显示采用组态王组态软件开发，系统通过图形动态显示水泵、真空泵、电磁阀和电动闸阀的运行状态，采用改变图形颜色和闪烁功能进行事故报警，直观地显示电磁阀和电动闸阀的开闭位置，实时显示水泵抽真空情况和出水口压力值。
用实时趋势图方式和数字形式准确实时地显示水仓水位，并在启停水泵的水位段发出预告信号和低段、超低段、高段、超高段水位分段报警，用事先录制的语音提示形式提醒操作人员注意。
采用图形、趋势图和数字形式直观地显示趟管路的瞬时流量及累计流量、水泵轴温、电机温度等动态值，超限报警，自动记录故障类型、时间等历史数据，并通过每台水泵的流量计算出水泵的有效功率，以提醒巡检人员及时检修或更换水泵
系统功能画面参照图4-2工程案例：

-250水泵自动化控制程序系统图
4.3.11通讯接口
PLC通过485通讯协议与操作屏进行通讯，将水泵机组的工作状态与运行参数传至操作屏，完成各数据的就地动态显示；通过井下光纤，将水泵机组的运行状态、参数传至地面生产指挥调度中心或机电控制中心，在地面生成图形、趋势图和数字形式等直观的界面信息，开放通讯协议，在地面监控中心有上位机，上位机通过OPC接入全矿井安全生产自动化控制网，管理人员在地面即可掌握井下主排水系统设备的所有检测数据及工作状态，又可根据自动化控制信息，实现井下主排水系统的三遥，并为矿领导提供生产决策信息。操作屏与监测监控站均可动态显示主排水系统运行的模拟图、运行参数图表，记录系统运行和故障数据，并显示故障点。
4.3.12 视频监控
在井下水泵房和吸水井液位位置装有摄像头，实时拍摄现场水泵运行状况及吸水井液位变化，通过光纤点对点形式以图像的形式显示在上位机界面上，系统配置数字硬盘录像机，能够将各时段的运行录像保存在硬盘里，监控系统图如下：

4.3.12系统功能及特点
1．PLC控制程序采用模块化结构，系统可按程序模块分段调试，分段运行。该程序具有结构清晰、简捷、易懂，便于模拟调试，运行速度快等特点。
2传感器检测到的压力、流量、电压、电流等信号发送给PLC进行数据处理，计算出水泵运行的实时效率。
3．PLC自动检测水位信号，计算单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，自动投入和退出水泵运行台数，合理地调度水泵运行。
4．系统根据水位和压力控制原则，自动实现水泵的轮换工作。系统运行时对每台泵的运行时间进行累积，每次重新启动泵时，系统优先启动运行时间少的水泵。
5．系统具有通讯接口功能，PLC可同时与操作屏及地面监测监控主机通讯，传送数据，交换信息，实现水泵自动监控功能。
6．系统可根据投入运行泵组的位置，自动选择启动射流泵，若在程序设定的时间内达不到真空度，便有报警输出。当射流泵出现故障时，可以投入消防水进行注水。
7．在操作屏上动态监控水泵及其附属设备的运行状况，实时显示水位、流量、压力、温度、电流、电压等参数，超限报警，故障点自动闪烁。具有故障记录，支持历史数据查询等功能。
9．系统保护功能有以下几种：
超温保护：水泵长期运行，当轴承温度或定子温度超出允许值时，通过温度保护装置及PLC 实现超限报警。
流量保护：当水泵启动后或正常运行时，如流量达不到正常值，通过流量保护装置使本台水泵停止运行，自动转换为启动另一台水泵。
电动机故障：利用PLC及触摸屏监视水泵电机过电流、漏电、低电压等电气故障，并参与控制。
电动闸阀故障：由闸阀的限位、开度指示检测故障，并参与水泵的联锁控制。
10．系统控制具有自动、半自动和手动检修3种工作方式。自动时，由PLC检测水位、压力及有关信号，自动完成各泵组运行，不需人工参与；半自动工作方式时，由工作人员选择某台或几台泵组投入，PLC自动完成已选泵组的启停和监控工作；手动检修方式为故障检修和手动试车时使用，当某台水泵及其附属设备发生故障时，该泵组将自动退出运行，不影响其它泵组正常运行。PLC柜上设有该泵的禁止启动按钮，设备检修时，可防止其他人员误操作，以保证系统安全可靠。系统可随时转换为自动和半自动工作方式运行。
11.系统具有实时监控功能，能够远程观察现场各水泵的运行情况，并保存在数字硬盘。

5. 主要设备技术参数
接入设备的选用要考虑很多的因素，尤其重要的几点包括：标准化、可靠性、可扩展性等。
1. 标准化：接入设备从设计、技术和设备的选择，为确保不同PLC厂家设
备、不同应用、不同协议连接，必须在最终接入工业以太网时支持国际标准的网络接口和协议，以提供高度的开放性。
2. 高可靠性：接入设备本身不应对通讯网络（PLC 总线、工业以太网络）的
可靠性产生影响。
3. 可升级和可扩展性：随着技术不断发展、新的标准和功能不断增加，接入
设备必须可以进行固件升级，已提供更先进、更多的功能。
4. 高性能：接入设备应具备独立的数据处理能力，能够不依赖于现有PLC处
理器的处理能力，同时接入设备不应对现有PLC系统的性能造成较大的影响，确保控制逻辑的正常处理，确保生产的安全。
5. 接入设备不应造成网络通信的瓶颈，为确保监控的实时性，接入设备与PLC
设备连接一侧通讯速率应不低于该类PLC之间互连所采用总线的最低通信的速率。

5.1控制分站
Ø 含PLC、触摸屏、工业以太网交换机、电源、输入、输出模块、等元器件，判断发出各种控制信号，监控水泵的运行工况。实现水泵房的无人值守、远程监控，PLC的输出信号应用中间继电器隔离；
Ø PLC 的I/O接口应有不少于20%的备用量；
Ø 控制柜为矿用一般型，PLC选用三菱公司的FX2N系列PLC。显示器尺寸不小于10英寸。控制柜应外形美观、装配牢固、分区明显、维护方便。控制柜电源箱内置控制变压器；
Ø 为防止凝露现象以及潮湿气流腐蚀内部电器设备，PLC柜内设置温湿度控制装置，以确保电气设施的干燥；
Ø 控制柜可通过以太网模块接入工业以太干网，实现水泵监控子系统与全矿井的监控系统信息共享。

5.2传感器
5.2.1 超声波液位计

特点
● 最大量程可达40m 固体料位测量可达25m。
● 最小分辨率1mm。
● LCD/LED大显示屏。
● 智能信号处理技术。
● 全塑料防腐外壳：防护等级IP67。
● 专利的换能器结构：小量程物位计法兰安装时，对法兰接管长度无要求。
● 简单的按键设定参数：无需等待容器排空或加满，无需附加的遥控器。
● 灵活的安装方式 ：螺纹（法兰）、固定孔（支架）。
● 探头可加长：适应寒冷地区室外密闭容器安装，防止结霜。
● 配有高低位双继电器：四线制提供此功能。
● 家刘和直流供电形式可选：四线制和分体机主机提供此功能。
5.2.2 浮球液位开关

磁钢浮子式水位信号器基本上是由浮子、导管、干簧管以及外管等组成。干簧管是把两片铁镍合金簧片封闭在玻璃管内,常开的舌簧片分别固定在玻璃管的两端,在永磁场的作用下,簧片被磁化,其自由端产生的磁性正好相反,利用“异性相吸”的原理,克服簧片的作用力矩,使簧片动作,从而使电路闭合,当永磁体远离干簧管时,簧片即断开。
浮子是一个内装永磁铁的可浮动的塑料球。水位的升降使浮子相应地产生变化,永久磁铁的磁力使导管内的干簧接点动作,发出相应的水面信号。

5.2.3 电动球阀

电动球阀是一种由球体旋转而开闭水路的新型电动阀门,其适应的供水压力范围广、不受泥沙、污水影响、供水通径大、工作过程中通电时间短、工作稳定可靠。
主要技术参数:
Ø 工作电压: 24V DC(本安电源)；
Ø 工作电流: ≤70mA DC；
Ø 工作控制电流: ≤5mA DC；
Ø 水压适应范围: 0 ～7MPa；
Ø 水温适应范围: 0℃～60℃；
Ø 球阀开启速度: ≤15秒；
Ø 球阀开启通径: 6″～2＇
5.2.4 电磁流量计

全数字量处理，抗干扰能力强，测量可靠，精度高、流量测量范围可达150：1
超低EMI开关电源，适用电源电压变化范围大，抗EMI性能好。
采用16位嵌入式微处理器，运算速度快, 精度高，可编程频率低频矩形波励磁，提高了流量测量的稳定性，功耗低。
采用SMD器件和表面贴装（SMT）技术，电路可靠性高。
管道内无可动部件，无阻流部件，测量中几乎没有附加压力损失。
在现场可根据用户实际需要在线修改量程。
测量结果与流速分布，流体压力，温度、密度、粘度等物理参数无关。
高清晰度背光LCD显示，全中文菜单操作，使用方便，操作简单，易学易懂。
具有RS485、RS232、Hart和Modbus等数字通讯信号输出。（选配）
具有自检与自论断功能。
小时总量计录功能，以小时为单位记录流量总量，适用于分时计量制（选配）
内部具有三个积算器可分别显示正向累计量反向累计量及差值积算量，内部设有不掉电始终，可记录16次掉电时间。（选配）
红外手持操作器，115KHZ通讯速率，远距离非接触操作转换器所有功能（选配）
5.2.5 压力变送器
变送器根据管道中的压力与空气中的压力差，将压力差变成电信号送给控制装置主机内，主机将此电信号还原成实际压力信号。
该本质安全型压力变送器专门用于煤矿井下管道安装方式的变送器，该变送器选用进口不锈钢隔离膜片敏感器件，将芯
装入一不锈钢壳体内，将壳体直接安装于被测压力的管道上，测量准确，长期稳定性好，并具有优良的密封和防腐性能。
5.2.6 多功能水泵控制阀（可根据现场实际选取）

1. 用途
安装在市政、建筑、钢铁、冶金、石油、化工、煤气（天然气）、食品、医药、电站、核电、水利及灌溉等领域的取水、送水、潜水、污水泵房及石油、化工流体的输送系统中，融电动阀、止回阀和水锤消除器三种设备的功能于一体，能有效地提高系统安全可靠性，满足系统自动化控制要求。
2. 特点
1) 安全可靠性高，具有速闭、缓闭以及吸能腔三种消除水锤措施，而且动作完全联锁，不会产生误动作。
2) 无需操作控制，当水泵启停时，巧妙地利用阀门前后介质的压力变化来控制动力，使阀门自动按照水泵操作规程的要求进行动作。
3) 无需专业调试，阀门动作不受水泵扬程及流量变化的影响，适应范围广。
4) 基本无需维修，寿命长。
5) 节能效果明显，利用进口端的压力进入膜片下腔支撑膜片压板及阀杆的重量，阻力损失小。

5.3上位机
Ø 工控机采用研华IPC610H系列；
Ø PLC编程软件采用三菱公司的GX Developer8.5；
Ø 触摸屏组态软件采用维纶公司的Weinview；
Ø 上位机组态软件采用亚控公司的组态王6.53；
Ø 显示器选用22英寸的液晶显示器。
5.4 摄像头

摄像仪由防爆外壳和机芯组成，机芯固定在防爆外壳内。机芯由电源板、光端机、摄像机三部分组成。摄像机采用黑白1/3CCD感光器件 600TV 超低照度0.001LUX、强光抑制功能，输出1Vp-p全电视视频信号，光端机将视频信号转换为光信号并传输至地面监控中心，起到实时监视作用。
结构示意图如下：
环境条件：
² 环境温度－5℃～40℃；
² 海拔高度不超过2000m；
² 空气相对湿度不大于95％（25℃时）；
² 在有瓦斯、煤尘爆炸危险的场所；
² 在无破坏绝缘的腐蚀性气体或蒸汽的场所；
² 在无显著振动和冲击的场所；
² 污染等级为3级；
² 安装类别为Ⅲ类。
6. 技术支持与服务
6.1保障机制
l 产品符合国家技术及管理要求，具有相应资质；
l 企业具有相应资质；
l 企业内部人员安全审查制度；
l 现场施工授权及用户确认制度；
l 客户响应中心及用户跟踪服务制度；
l 产品应用备案制度，每台产品档案及用户联系信息等工程信息均报国家相关管理部门备案；
l 故障处理规程，设备更换由用户监督进行。

6.2咨询服务
湖南星奥信息客户咨询服务中心7x24小时向客户提供信息与技术方面的咨询和服务。技术人员将回答客户提出的各种技术问题，并在客户允许的情况下，进行面对面的技术交流服务。
咨询服务中心： 湖南星奥信息技术有限公司技术支持部
联系电话： [phone] 88421995
传真： [phone]

6.3故障响应
用户发现问题后，通过我方提供的技术支持热线电话，向其申报设备故障排除申请。我方技术支持中心根据用户提供的信息，按照故障分级标准对故障进行分级，并在规定的时间内对用户的故障进行处理。如果通过远程方式可以对故障进行定位的，则可以远程对故障进行具体的处理直到故障排除。如果无法通过远程方式对故障进行定位，则我方的技术工程师在规定的时间内前往故障现场收集信息、定位和解决问题。
6.4备品备件
湖南星奥设有备件仓库，拥有充足的产品的备件，为客户提供及时的维修服务
6.5系统升级
湖南星奥将对系统提供升级支持服务，并就客户对系统功能的需求变化与客户展开密切合作，协助客户对系统扩展进行完善的设计和实施。

6.6保修服务
湖南星奥对所提供的设备自验收合格起免费保修一年，在此期间提供免费的硬件保修和系统软件升级服务。在保修期内，如因湖南星奥的设备问题使系统出现故障，无法正常使用，除非出现人力不可抗拒的情况，湖南星奥保证在48小时内到现场检修或用相同产品更换故障设备。
湖南星奥为保证用户的利益，提供用户长久的技术支持，在用户购买的设备超出保证期后，仍向用户提供与保证期内同等质量的技术服务，包括服务响应时间、到达现场时间、处理解决问题的效果等。通过电话解答用户提出的问题，指导用户技术人员，对设备进行诊断和维修。设备保修期满后，本公司将继续为买方提供良好的服务，并保证在一定时期内免费提供软件升级。
卖方备有充足的备品、配件，可及时向买方提供技术服务和备件服务。如诊断为硬件损坏，本公司将提供备件。坏损件维修通常采用返修方式。
6.7人员培训
完善的人员培训是一切现代科技应用的基础，也是本项目成功的关键。我们为煤矿井下人员管理系统工程设计了一套完整的培训计划，安排经验丰富的讲师，对项目各类工作人员，施以专业的培训，以期达到为用户培训出一支训练有素的操作维护与管理队伍，保障系统高效、可靠的运转，提高运营质量和降低运营成本。
井下泵房远程控制系统采用了目前先进的工业控制及计算机技术，对职工的素质提出更高的要求。为保证系统的安全、高效运行，必须拥有一批高素质的技术工人和管理人员，中标方应认真做好岗前培训工作。
1）按现代化矿井的生产要求，上岗的人员都应进行严格的岗前培训，培训人员范围包括工人及管理人员。
2）培训内容应注重理论培训和实践操作相结合，充分利用职工教育、电化教育、网络教育等方式进行基础性、常规性、专业性培训。区别中级管理人员、系统使用人员和系统维护人员，做到培训内容各有侧重。
3）培训目标：通过严格培训，使整个组织机构人员能胜任本岗位工作，形成一个有机的高素质、高效能的管理队伍。
4）在培训的过程中，借鉴大型矿井的生产经验和教训，如果条件允许，还可组织部分人员尤其是关键岗位的操作和维护人员外出考察学习先进技术及管理经验。
6.8.1培训内容和培训级别
系统的原理和技术性能、操作维护方法、安装调测、排除故障及软件结构、定制和升级等各个方面等内容。
培训分为初级培训、高级培训两个级别。初级培训主要针对系统操作人员，高级培训主要针对系统管理人员。
6.8.2培训对象
本次培训对象包括以下人员：
l 相关管理人员
l 一般操作人员
6.8.3培训课程和培训计划
集中培训内容包括：
井下人员管理系统 基本的知识和技术操作
设备操作 系统参数设定
系统检测 使用注意事项
日常维护 故障诊断与排除
现场培训内容包括：
系统组成 设备安装及与外设的连接
简单设备操作 系统参数设定
系统检测 使用注意事项
日常维护 简单故障诊断与排除
6.8.4培训时间
培训根据内容和工程阶段的不同，分为：现场培训和集中高级培训。
培训时间为3天。具体时间由买卖双方及最终用户共同协商而定。
6.8.5培训地点与条件
² 培训地点：双方商定
² 培训人数：暂定3人。
² 培训计划的实施，以方便培训对象参与为主要原则，并配合实际操作，使培训对象具备完整的系统操作及管理能力。
² 我方选派具有相应技术水平和培训经验的技术人员担任授课教师，用中文授课。教材由我方提供。
² 集中培训以讲授方式为主。集中在一个时间和一个地点，对客户方所有受训人员进行理论和实践的系统培训。
² 现场培训：以实习操作为主。对客户方人员在用户现场，进行系统安装