1 引言
随着煤矿近年来现代化的管理水平迅速提高，信息化建设的步伐也不断加快。为保障煤炭的安全生产、提高全矿的生产效益，必 须保证排水系统可靠、稳定、合理的运行。某采区泵房是主要采区泵房，担负着几个采区每小时300m3的排水任务，及时发现水泵运行系统中存在的隐患，对水 泵实行数字化监控水泵的运行，同时监控泵房水仓的水位，为矿各级领导和职能管理部门及时准确地掌握水泵实时运行状态，对采区泵房水泵建立一套水泵监控系统 十分必要。
2 系统的主要组成部分和实现的功能
泵房共有4台型号为200D43X8的多级泵，每台轴功率为334kW，扬程为344m，流量为 280立方米/小时，转速为1480rpm，配套电机功率为500kW，供电电压为6000V;4台真空泵，用于水泵启动是抽真空用(自动灌引水)，极限 真空为8000Pa，流量:3m3/min，转速为1450rpm，功率5.5kW，配套电机功率为5.5kW，转速1440rpm。
系统主要设 备组成如图1所示。
图1 系统主要设备
2.1 PLC隔爆控制箱
本系统选用西门子公司的S7-300型可编程控制器。
S7-300 是模块化的中小型PLC，采用模块式结构,它具有系统容量大、扩充方便、各种功能模块齐全、指令功能强、高速、坚固、通信能力强、操作方便等特点,特别适 合于工业环境及电气干扰环境。本系统PLC由电源模块、中央处理单元CPU313C-2DP、以太网通信模块CP343-1、模拟量输入模块SM331、 数字量输入模块SM321和数字量输出模块SM322等组成。PLC自动检测水位信号，根据水位的不同位置，自动投入和退出水泵运行台数，合理地调度水泵 运行，并根据排水压力和流量、电流、电压、振动、温度等信息判断水泵、电机等运行是否正常。
2.2 高压开关微机保护单元
高压开关采用 GSB-2型综合保护装置，该装置以DSP芯片TMS320F240为CPU，采用交流采样直接测量电网二次测交流信号,具有遥测、遥信、遥控功能，配置 的人机接口，可远程设置综合保护整定参数，LED数码管实时显示监测的电压、电流、有功功率、功率因数和电度参数，指示灯实时显示运行状态、分闸状态、故 障状态等信息。
2.3 地面监控站
选用研华IPC610计算机，并配以上位机组态软件，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，历史数据查询等功能，并可实现遥测、遥控功能。并配置一台UPS电 源，以保证系统的连续运行。
2.4 变送器
将现场实时参数转化为可以采集的电信号。在本系统中设置有液位、温度、振动、电量、流量和压 力等变送器。
2.5 通讯网络
{dy}个通讯网络:PLC与人机界面间的通讯。通讯采用MPI方式，速率为:187.5kbps两者可以周 期性的交换少量的数据，在本系统中该通讯完成将PLC中处理后的现场的各种运行数据送就地人机界面显示，同时可以将人机界面输入的控制命令送到PLC，控 制设备的运行。
第二个通讯网络:由于现场接线比较多，将控制箱分为主控制箱与分控制箱(ET200远程终端)，两者采用Prifobus总线通 讯。PROFIBUS是为全集成自动化定制的开放的现场总线系统，他将现场设备连接到控制装置，并保证在各个部件之间的高速通信，从I/O传送信号到 PLC的CPU模块只需毫秒级的时间。
第三个通讯网络:PLC与矿调度室间通讯。在PLC上扩展一个工业以太网模块CP343-1，并在监控计算 机上安装通讯卡，如CP5613等。两者连接可组成一个比较简单的工业以太网。在本系统中该通讯完成将现场的设备状态、运行数据、故障信息等所有设备信息 参数通过矿信息化的千兆以太网送到总调度室上位机，同时将上位机的控制指令送PLC。
2.6 其它执行元件
电动阀门、电磁阀、急停开 关、按钮等。
3 软件设计
本系统的软件主要由2大部分组成:上位机监控软件和现场PLC监控软件。
3.1 上位机监控软件设计
上位 机监控软件选用西门子公司的组态软件—Wincc6.0版，该组态软件运行于Windows环境，结合了西门子在自动化领域的先进技术和微软公司{lx1}的软 件技术，为我们提供了一种高效、开放的组态开发环境。在本系统中它完成实时数据处理、显示并定时记录泵房控制PLC和高压开关微机保护装置的数据，并能够 自动生成运行参数的日报表、月报表和年报表;当现场设备有动作或出现故障时能够自动弹出报警画面并语音提示，给值班人员警示。允许远程控制操作时，在紧急 情况下值班人员可以用自己的操作密码远程控制各水泵的运行。
3.2 下位机监控软件设计
下位机软件设计主要为PLC监控软件的设计,在 本系统中为重要软件设计部分。该系统软件的开发环境为SIEMENS SIMATIC STEP7 V5.2编程软件，用模块式结构程序方式编程，这样既可增强程序的可读性，方便调试和维护工作，又能使数据库结构统一，方便WINCC组态时变量标签的统 一编制和设备状态的统一。程序主要分为:通讯子程序、水泵控制子程序、数据处理子程序、保护功能处理子程序等。其中水泵启停子程序简要流程如图2所示:
图2 水泵启停子程序简要流程图
4 结束语
本控制系统投入运行来，一直稳定可靠，故障率低，维修量小，并具有如下的优点:
(1) 自动化程度高，同时具有自动、手动控制方式, 两种方式互为备用。
(2) 合理的使用4台电机，使其循环工作，在保证有备用的情况下，延长了每台电机的使用寿命。
(3) 设备有完善的故障判断功能，可为操作人员迅速排除故障提供方便。
(4) 系统的输出数据完整，准确，极大的方便了管理。
