基于G120变频器的控制系统在矿井加压泵站的应用

陈继勋

（甘肃能源化工职业学院，甘肃 兰州 730207）

1 泵站变频控制技术简述

泵站的变频调速技术的原理是利用管网压力上的感应信号保持在输入状态下，自动调节变频器根据系统提供的信息来调整输出频率，进而对泵电节，这样就不仅能够保证供水量而且能有效的减少单位的水资源的浪费，下面是关机的转速与供水量进行调于泵站变频控制技术的优势[1]。

（1）能够实现对泵站系统进行精准控制。可以利用计算机的自动检测功能，对泵站的变频调速系统进行控制，当用水量或者是水压发生改变，计算机可以及时发现并且能够对泵站做出相应的调整，这样就能够保证泵站一直都处于节能并且高效率的工作，根据研究发现，泵站将水的压力调整到20kpa之内，计算机对泵站的变频控制最高。由于泵站启动是通过变频调速控制，因此可以对泵站中泵所需要的启动电流和需要的启动能耗进行精准控制，能够有效的降低这些能耗，除此之外，这能够有效地降低泵站在启动时对机械的一些损坏，最重要的是采用变频技术能够避免在进行切换时所引起的水泵发生震动，可以延长泵站的机械设备的使用寿命。

（2）在煤矿中采用变频泵站控制系统的优势。我国在智能化，机械自动化的技术的突飞猛进，使得工程中重要系统环节的集中控制和管理已成为趋势。煤矿中采用变频泵站系统已经取代了原始的泵站的管理系统。通过利用先进的数字化信息通信技术，能够对泵站系统进行全面的监控以及精准控制，很大程度上保障了泵站正常运行。传统的矿井加压泵站的控制系统线路复杂，维护繁琐等缺点，无法自动控制整个泵站，远程通讯能力差等缺点和局限性，阻碍了业务的发展。随着可编程控制技术在工业控制领域的应用和发展，建立基于G120变频器的自动控制系统已成为解决这一问题的有效途径。

2 基于G120变频器的自动化控制的优势

首先在硬件方面，因为自来水泵站的自动控制系统基于G120变频器并采用了可编程控制器。上位机以控制网为主要控制设备，因此控制线相对于传统控制系统要简单得多，因此其可靠性很高，而且只要变更控制程序就能满足变更生产过程的要求[2]。其次，在控制规模上，基于G120变频器的加压泵站自动控制系统由可编程控制器进行控制，从而使程序员可以编写一套闭式的上位机上的回路控制程序，实现对整个泵站的自动控制。

3 基于G120变频器控制系统矿井系统的实现

3.1 控制系统

变频器的控制系统选择的SIMATICS7PLC系统，变频泵站系统所采用控制器是有西门子研究开发的，属于一种新型的控制系统，这种系统属于可以一种功能比较强大的系统，可以将整个生产过程进行全面的控制，这种控制具有很强的稳定性。而PLC则是采用SIMATICs7-200SMARTSR40CPU。上位机监控一般都是采用两套配置，这样有利于双机热备功能的实现[3]。对于泵站运行的控制以及操作等的调节还有就是运行过程中的一些信息参数均能够在计算机上进行操作。上位机的功能是可以对各种仪器的运行参数，和机械设备的运行状态，并且能够将这些信息绘制成曲线图。

所采用的变频器具有下面几项特点：

（1）由于该变频器是采用的模块化设计，因此能够进行灵活驱动，并且便于维护，能够完成适应于各种应用中实现其保护功能。

（2）该变频器能够保证设备的安全运行，并且操作比较简单，从某种方面来说大大降低了企业需要在安全方面的成本，不仅可以节约成本而且对于工作人员和设备的安全也有足够的保障。

3.2 系统功能的实现与设置

利用PROFI-NET以太网来完成系统的通讯信息的传递，变频器完成CDS/DDS功能的过程是：CDS表示变频器控制参数，DDS表示的是驱动参数，工作人员可以根据实际情况进行设置不同的配置，这样就能够在需要的时候进行切换最合适的配置，不仅节约了时间还提高了效率[4]。

3.3 离心泵的启动，以及停止的操作方式

（1）主要的控制方式分为三种，本地控制，远程手动控制方式以及远程自动控制。本地控制的方式是通过在现场控制箱上自带的操作按钮来实现对离心泵的控制；远程手动控制的方式是利用计算机来远程控制，其控制效果与前一种控制方式相同。远程自动控制与前两种方式完全不同，它的原理是通过对储液罐的液位的变化进行自我调节，一般采用这种方式都要求储液罐带有高精确度的检测器，这样才能够精准实现对离心泵的控制。不过利用这种方式还需要工作人员对液压值进行设定，当计算机检测到储液罐内的液压低于了设定值，就会控制降低变频器的频率，当检测到储液罐内的液压值高于设定值，则会加快变频器的频率。除此之外还要求工作人员对变频器的频率设定一个范围，这样才能够达到对最合理的控制。

离心泵的启动一般都是通过变频器来控制的，因为变频器的特点，工作人员可以随时随地的根据实际需要对其进行相应的调整，一般情况下，现场只拥有一台变频器，因此为了避免由于变频器发生故障的时候，会严重影响到矿井的供水问题，所以对于这种情况，可以加入另外两种启动方式，一种是软启动器，另一种是工频直接启动，一般离心泵在启动时会产生很大的电流，这种情况会对矿金的电网以及变压器造成损坏，加入软启动器还有一个特别重要的原因就是可以降低这种启动电流，从而对电网和变压器起到保护作用。

3.4 电动阀的启停控制

为了在上位机上实现统一操作，增加了两种类型的启停回路，并且这两种回路都是由PLC进行控制，因为plc控制能够对回路如果发生过载，超转矩等现象时起到保护作用，与此同时，还能够让电动阀门的开度在上位机进行实时显示，从而便于工作人员根据实际情况进行做出正确的判断。

4 结语

综上所述，当基于G120变频器系统在矿井泵站投入运行后，从自动化控制的角度来说，节省了人力资源，提高了工作效率。