1 引言
礦井涌水由井下排水系統排至地面，其能否有效、可靠地運行，關係到整個礦井的安危。我國礦井排水系統普遍採用人工操作，存在著勞動強度大、啟停時間長、效率低等諸多不適應現代化礦井管理的問題。對此，本系統以安全生產、節能降耗為控制目標，設計了煤礦多水平排水綜合自動化控制系統，可以有效簡化操作、提高系統可靠性、降低設備故障率，有效降低噸水排出費用，節約能源。
2 綜合自動化控制系統的組成
2.1 硬體組成
系統硬體結構採用三級網路體系（現場層、控制層和管理層）來實現排水系統的自動化控制。兩層排水控制分系統採用相同硬體配置，整個系統布置結構如圖1所示。
（1）現場層結構
中央泵房和二水平的現場層主要利用遠程i/o實現，一台就地箱控制一台水泵。就地箱內安裝有et200m模塊化dp從站，並擴展數字量輸入輸出和模擬量輸入模塊。就地箱內模塊主要用來輸進球閥、閘閥等到位信號，輸出球閥，閘閥，合閘等控制信號，以及採集壓力、負壓、吸水井液位、水泵和電機的軸溫等模擬量信號。
（2）控制層結構
每個水平的控制層即利用西門子觸摸屏來實現對這一水平多台水泵的集中控制，PLC選用cpu315-2dp模塊，cp340串口通訊模塊、cp342-5通信模塊、cp343-1乙太網模塊。其中cpu模塊的mpi介面與施耐德的觸摸屏連接，dp介面與多台就地箱連接實現Profibus-dp現場匯流排。利用串口通訊rs485介面與水泵啟動櫃的綜保通訊，採集水泵電機電流、電壓、功率等重要數據。利用cp343-1模塊與上位機實現工業乙太網，把現場實時數據傳送到地面。系統設立兩個水平的控制分站，要實現整個排水系統的統一調度和管理，兩個水平的控制分站之間需要交換必要的監測、控制信息。考慮到工業控制系統的可靠性，選擇基於cp342-5通信模塊的profibus-fdl通信和基於西門子mpi介面的mpi通信互為備用。
（3）管理層結構
管理層由上位機來完成，遠程計算機設置在地面集中控制室，利用intouch組態軟體和plc之間通過乙太網進行通訊。上位機利用其opc客戶端驅動程序opclink建立和opcscout的連接，根據定義實時地從其中取得所需數據，放入自己的資料庫中。本系統中，plc控制櫃與調度中心控制室相距較遠，而且現場干擾又比較嚴重，所以對通信系統的抗干擾性能要求比較高。考慮到以上兩點，本系統採用了乙太網與光纖傳輸技術實現各分系統控制plc與調度中心監控終端之間的通信。
2.2 軟體組成
軟體部分有plc程序、西門子觸摸屏程序以及上位機intouch的監控程序。這裡主要介紹遠程監控及管理軟體設計。系統中各層控制分系統的plc控制櫃是其當地集控中心，一方面起著就地集中監控的作用，一方面承擔與遠程監控計算機通信以實現遠程集控的任務。系統中各分系統plc與遠程監控計算機之間的通信採用工業乙太網的方式，這裡著重介紹遠程監控計算機與plc的數據交換的實現及監控軟體的開發。
