煤矿矿井水处理集控.docx
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煤矿矿井水处理集控
内蒙古珠江投资有限公司青春塔煤矿
矿井水处理集控系统
使
用
说
明
书
济南贝特机电技术有限公司
二○一七年十一月
一、概述
内蒙古珠江投资有限公司青春塔煤矿井下排水处理站为青春塔煤矿配套工程，位于内蒙古自治区准格尔旗，地处内蒙古自治区西南部，鄂尔多斯高原东端，蒙晋陕三省交界带，行政区划隶属于魏家峁镇、哈岱高勒乡、长滩乡；本区属典型的大陆性干旱气候。
冬季严寒而漫长，夏季温热而短暂，寒暑变化剧烈，昼夜温差较大；当地最高气温39.5℃,最低气温为-24.3℃；一般结冰期为每年十月至翌年四月下旬，最大冻土深度1.50m。
煤矿废水主要来源于煤矿作业时产生的井下废水，废水中含有多种有害的有机物、无机物、重金属离子等，且水质成份复杂多样。
如废水不经处理直接排放，则会给周围环境及水质资源带来严重的污染，破坏生态环境，所以必须建立矿井水处理站，对煤矿废水进行综合治理，使治理后出水达到国家《煤炭工业污染物排放标准》（GB20426-2006）和《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的相关排放要求。
二、生产流程
青春塔煤矿矿井水处理采用机械混凝沉淀、过滤、消毒的工艺。
工艺流程如下：
矿井水首先进入调节水池，再用1#提升泵将矿井水打入反应沉淀池，在反应沉淀池前加入助凝剂，在反应沉淀池内加入絮凝剂，经反应沉淀池处理后的水进入调节水池，调节水池中一部分水经3#提升泵进入风井场地黄泥灌浆水池，另一部分经2#提升泵进入重力无阀过滤器，出水一部分进入调节水池，一部分经消毒后回用于井下消防洒水；产生的污泥一部分经排泥泵进入排入污泥浓缩池，一部分进入污泥池，经污泥加压泵后进入污泥浓缩池，产生的污泥经污泥泵进入污泥脱水机脱水后，泥饼外运；污泥浓缩池上层清液则进入调节沉淀池，同矿井水一起循环至下一环节（见下图图一）。
图一、青春塔煤矿水处理工艺流程图
三、控制系统综述
青春塔煤矿水处理系统严格按照国家有关安全、环保等强制性标准生产，所有设备及附属部件都成熟、可靠，适应煤矿使用。
本系统涉及的零部件，严格遵循质量可靠，性能优良，尽最大限度的保证较高性能价格比的原则设计、选型，以保证系统整体的稳定性与可靠性。
1、系统原理
系统使用西门子S7-300PLC作为主控单元，对设备的运行状态进行统一采集、处理和记录，对设备的启停实行集中控制。
采用集控自动控制、集控连锁控制、集控单机控制以及就地检修操作四种操作方式相结合的手段，使设备操作更方便，更灵活。
同时，将所有设备的保护装置统一纳入该集控系统，实时采集各种保护信号，当皮带机保护装置动作时，由PLC自动判断，做出报警和停机处理，同时，并通过上位计算机组态软件实时监控设备的运行状态，对各种数据进行显示、记录，真正实现矿井水处理系统的集中监视、控制，使生产更合理、更科学，保证矿井安全生产。
2、系统组成
矿井水处理集控系统主要由低压柜、集中操作台、上位工控计算机（双机热备）、PLC控制柜、设备低压开关柜、组态软件、通讯单元、就地控制箱、模拟量传感器及UPS等部件组成。
根据青春塔煤矿矿井水处理工艺要求，将地面设备的低压开关柜与PLC控制柜统一安装在地面配电室内。
（1）上位计算机：
使用两台研华工控机，实现双机热备。
用西门子Wincc组态软件完成主画面与分画面的设计，包括系统模拟图、运行状态监视（启、停）、操作信息界面、故障报警界面、模拟量显示界面等。
（2）PLC控制柜：
柜内PLC采用德国西门子S7-300PLC，功能强大、可靠性高、使用方便，适应煤矿这种粉尘大、噪声高、震动强、干扰强的场合。
PLC负责对设备的运行状态进行统一采集、处理和记录，对设备的启停实行集中控制。
同时，实时采集各种保护信号，做出快速反应。
系统设置急停功能，以防有故障发生时发生危险。
PLC柜的防护等级高于IP42，电缆由柜底引入，柜内的每个端子排和端子都有清晰的标志，并与图纸和接线表相符。
柜内控制继电器采用欧姆龙公司产品，端子采用凤凰端子。
柜内强弱电接线端子分离，PLC各模块之间无手工接线。
柜内预留充足的空间，方便接线、汇线和布线。
（3）系统通讯：
上位计算机与下位机PLC采用以太网通讯，实现分布式控制。
同时，PLC上位机可作为矿管理信息系统的一个子网，通过交换机与矿井整个网络系统的互连，共享信息资源。
网络系统如下图
图二、青春塔煤矿网络系统图
（4）就地控制箱：
可以就地操作设备的起停，主运行设备的就地操作箱安装有声光告警装置，以实现开机前的声光预警。
就地控制箱外壳防护等级为IP42，箱内的每个端子排和端子都有清晰的标志，并与图纸和接线表相符。
箱内主要元件采用施耐德公司产品，端子采用凤凰端子。
（5）设备保护装置：
所有传感器都采集进入PLC，由PLC自动判断传感器状态，在传感器保护动作时，做出停机和报警处理。
以实现对设备的各种保护，满足安全生产的需要。
（6）采用电流互感器与电流变送器，由上位机实时监测大功率设备的工作电流，以便掌握主要设备的负荷及运转情况。
（7）系统选用知名品牌UPS不间断电源，容量3KVA，在断电情况下可以维持两小时的运行时间，保证系统运行正常。
四、操作使用说明
现场工作人员对系统检查无误后，将进线柜供电的空气开关闭合，观测所以仪表是否显示正常，确定显示正常后，逐一闭合各个馈线柜中各设备的空气开关，确保设备的正常供电。
闭合PLC柜中的两个微型断路器，并开启UPS，此时，PLC柜面板电源指示灯亮，PLC进入自检，稍后自检完成。
开启工控机，登录windowsxp操作系统，运行上位监控软件，进入系统监控画面。
三上位机主监控画面
1上位机主要画面划分
预处理站，水处理站，运行记录，报警记录，历史曲线，数据报表
其中的功能和操作方法分别介绍如下：
（1）预处理站，水处理站上位机主监控画
1监控功能：
实时显示设备运行状态，
液位、水度、流量显示
泵机运行显示
蝶阀状态显示
系统会根据现场设备运行的状态，把设备的实时状态反馈到wincc人机界面，让操作人员实时掌控现场设备的液位，浊度。
流量等各种仪表以及各个电动水泵，阀门的运行状态。
2设备操作功能：
在集中控制模式下可在wincc上位机操作，当设备选择现场就地启停时，画面中设备名称栏状态显示为“就地”。
当设备选择画面远控启停时，画面中设备名称栏状态显示为“远控”。
在远控状态下，选择“手动”控制启动设备时鼠标单击设备名称栏，弹出设备启停操作对话框启动设备，单击“隐藏窗口”设备启停操作对话框隐藏，要停止设备运行再次鼠标单击设备名称栏弹出设备操作对话框单击停止设备运行。
画面最左边是画面切换工具栏，每一个画面都有画面切换工具栏，可以切换到任意一个画面；操作简单方便而且实用。
。
选择设备
设备对话框各个功能区介绍
3“复位”：
当设备出现故障时鼠标单击复位按钮复位当前设备故障；如果设备无法启动故障不能复位，请检查设备现场就地操作控制箱。
4画面选择
在上部的选择条可以选择需要进行查看和操作的画面。
（2）运行记录画面
运行记录画面主要记录所有设备的操作时间。
主要包含设备的操作顺序，开始和结束的时间，运行的总时长。
以及设备所进行的操作。
方便用户进行查询，并且形成记录。
作为故障。
误操作等各种查询的依据并具有打印功能（绿色表示开到位或者开启，红色表示关到位或者关闭）
3）警记录画面
报警记录画面是记录设备运行中的故障信息、液位警告，同时有报警地点显示功能；结合主画面报警信息实时显示设备报警故障地点。
最高可储存1000条设备报警记录，具有分时间段查询和打印功能。
（黄色表示报警指示，红色表示复位成功）
4）历史曲线画面
历史曲线画面可以根据过去的12个小时绘制出流量。
水位，流量。
浊度。
有机物等的变化趋势变化折线图。
用户可根据曲线的变化监控一天中水质的变化，适时采取措施进行工艺调整。
5）数据归档画面
数据归档画面具有整点（每小时）记录水位、流量、浊度变化的功能，能清晰分辨数据变化的趋势，可分时段查询、打印；
2、操作说明
青春塔煤矿矿井水处理集控系统的操作分为上位机集中控制方式与就地手动两种方式:
（1）集中控制方式
集中操作方式由上位机操作。
当现场就地箱的转换开关打到集控位置，该设备可以集控操作。
各设备的控制顺序依生产工艺要求进行控制。
集中操作又包括三种方式：
集控自动、集控手动
（2）就地手动方式
当设备的转换开关打到手动设备就只能就地操作。
此种工作方式主要是满足当某设备出现异常时，用户维护后，可单机调试，使之达到正常使用状态。
（3）禁起状态
当就地箱的转换开关打到中间位置，此时为设备禁起状态。
无论就地还是集控都不能开启设备。
此种方式适用于检修或者设备发生故障时急停使用。
例如，当生产过程中某一台设备发生故障，现场操作工可将该设备转换开关打到中间位置，此时设备停机，可有效防止发生危险。
设备2种操作方式即1，就地操作2，基于wincc的远程操作。
以上2种操作方式都会在wincc系统给与显示。
我们都可以远程监控调度。
分别简要
说明如下
1，就地操作
一，检查各个设备是否正常主要检查需要开启的设备是否有破损毁坏，必要时报维修。
。
二，主电源送电，主电源柜送电。
在送电后主电源柜相应指示灯亮起。
三，就地箱送电，在确定总电源柜送电后，打开电源柜给就地箱送电。
送电后红色电源指示灯亮起。
四，选择操作模式；在电源亮起后，把选择开关打到手动挡。
五，开机；在确定设备处和人员处于安全状态后按开机按钮，开机。
六，在生产完成后按红色按钮停机，并断电。
2，基于wincc的远程操作
开机，开电源柜plc电源。
开启PLC柜电源
开UPS电源
PLC进入自检，指示灯开始闪烁，稍后自检完成。
开启工控机，登录windowsxp操作系统，运行上位监控软件，进入系统监控画面
系统开机完成后就可以按画面说明进行操作
停机顺序依次返回。
综上所述，常用的起车流程可以简单归纳为：
开机前通知现场操作工将转换开关打到集控状态，然后通过预警信号通知现场操作人员，待现场回复正常后，用鼠标点击“自动”-“自动开机”，系统自动按照流程起车，系统开始正常运行。
当生产完成需要停机，集控室操作人员用鼠标点击“自动”-“自动停机”，系统自动按照流程停机。
至此，系统正常停机完成。
五、系统的维护与保养
系统的及时维护与保养是保证本系统正常工作的前提条件，因此，要求管理人员与操作人员认真做好这项工作。
1、定时进行控制柜内的卫生清理工作，打开控制柜时需有技术人员在场。
2、维修人员要详细了解系统的原理与相关元器件的性能，及时发现问题，及时处理问题，保障安全生产。
3、每周进行一小次系统维检，每月进行一大次系统维检，主要维检内容为：
认真检查集控系统的元器件是否处于良好的工作状态，元器件的接线是否牢靠，松动后应及时上紧。
损坏的元器件应及时更换。
4、检修集控室内的PLC控制柜时，一定要注意安全，即使PLC控制柜在停电的情况下，柜内的控制回路也可能通过现场带有交流220V的电压，严防触电事故发生。
5、经常了解PLC控制柜内的设备运行状况。
可编程控制器的运行指示灯及故障指示灯对掌握其工作状况很重要，请您注意。
6、留一份系统的主要元器件清单，以便了解其性能及技术参数，做好购买备件的准备。
建议留有一定的备件，这样可大大减少维修设备的时间，进一步提高系统的工作效率。
7、设备检修过程中，必须将本系统及上下级设备断电，挂牌，防止其他人员误送电开车造成危险。
8、当检修故障结束后，建议做好检修记录，逐步积累检修经验。
9、在系统故障的原因还没有查明的情况下，检修人员可将方式开关转换至就地控制位置，暂时采用就地方式进行生产，由系统设计人员完成故障的处理，避免在不明维修方向的情况下进一步将故障扩大。
六、操作使用注意事项
1、操作人员上岗前应认真学习煤矿安全规程，掌握本使用说明书的有关内容及本系统的要求，熟悉本系统的有关组成及工作原理。
2、本系统使用前，有关人员应详细了解矿井水处理的工艺流程。
3、本系统使用前应仔细检查监控系统的工作状况，为系统的启动作好准备。
4、操作使用本系统时须严格按照各状态下的操作使用要求进行操作，做到认真负责，避免人为误操作情况出现产生影响生产的事故。
5、系统工作时，操作人员应坚守工作岗位，不得擅自离开工作岗位，及时监控设备的运行情况，做到发现问题及时处理，以保证安全生产。
6、设备停止运行后，系统操作人员应将方式开关打到禁启位置,即可防止现场与集控的误启车。
7、发现设备出现运转异常，监控人员应及时告知系统管理人员与系统维修人员，查明原因并处理后，方可继续使用。
8、有关人员在设备正常运行状态下，严禁私自切换转换开关，否则将引起设备的紧急停车。
9、设备检修过程中，必须将本设备及上下级设备断电，挂牌，将设备就地箱转换开关打到中间的禁起位置，防止其他人员误送电开车造成危险。
10、非检修人员不能打开PLC控制柜。
11、操作人员应养成良好的工作习惯，按规定登录与退出本系统，并记录当班设备的运转记录，进行交接班。
七、常见故障及处理方法
序号
常见故障
故障原因及处理方法
1
PLC控制柜电源指示灯不亮
1、外部停电，应重新上电；
2、指示灯损坏应更换之
3、检查UPS是否开启
2
设备打到集控状态，没有集控反馈信号
1、检查该设备是否送电
2、检查现场转换开关是否故障
3、检查低压柜中该设备的集控反馈继电器是否损坏
4、检查接线端子是否出现松动
3
集控开机无法开机
1、检查PLC柜内相应设备的输出继电器是否损坏
2、检查该设备是否打到集控状态
3、确保各设备是按工艺顺序开启
4
PLC柜内控制继电器损坏，影响系统运行
更换损坏的继电器。
5
工控机运行速度慢或者死机
重新启动计算机
6
上位机画面无法监控设备
1、检查工控机后面网线是否插牢
2、检查交换机上网线是否插牢
3、重新启动计算机
八、易损件明细表
序号
名称
型号、规格
备注
1
保险丝
低压柜内
2
控制继电器
24V
PLC柜内
3
输入继电器
220V
PLC柜内，低压柜内
4
电源指示灯
就地操作箱，低压柜内
5
转换开关
就地操作箱
6
按钮
就地操作箱
附录：
刮泥机操作说明
1，选择手动-手动就地时。
手动按钮可以任意操作
2，选择手动-自动就地时，系统自动来回刮泥
选择自动-手动时远程控制手动操作
3，
4，选择自动-自动远程控制自动操作，系统自动来回刮泥
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