煤炭行业是我国的支柱产业。矿井安全是煤矿生产的灵魂,而井下涌水是影响矿井安全的重要因素之一。一旦采掘工作面发生透水事故,不仅影响产煤量,甚至会淹没矿井,危及矿工的生命安全。由于井下主要水仓和采区水仓担负着整个矿井积水排除的任务,其容量和水泵性能直接影响矿井安全生产。目前,部分矿井仍使用传统的人工操作排水系统,这种系统自动化程度低,应急性差,存在很大的安全隐患。虽然一些国有矿井已实现中央水泵房的自动化改造,但对于采区工作面产生透水事故,却表现出滞后性的弊端。随着我国煤矿行业的发展,完善煤矿主排水监控系统已成为一种发展趋势。本课题针对现有排水系统存在的弊病,研究适用于我国煤矿井下使用的主排水监控系统。而主排水监控系统的核心技术是水泵控制装置。本课题设计采用了西门子S7-300系列PLC作为中央控制单元,并扩展了必要的数字量输入输出模块、模拟量模块和通讯模块。本设计具有就地自动、就地手动、远程自动和远程手动四种控制方式,可以自由切换。并可在自动状态下,实时测量水仓水位,根据水位的变化情况,自动判断启动水泵的时间和台数。考虑到均匀磨损的原则及防止水泵长期不用因受潮锈死,设计有水泵轮换工作机制,使得每次启动水泵时,总是开启运行时间最少的水泵。同时,系统利用嵌入式和多点接口技术,设计实现了显示屏与可编程控制器的可靠通信,触摸屏支持无线鼠标和键盘的操作功能。在矿井恶劣环境下,操作人员只需根据水泵房水仓的实际情况及水泵运行参数,适时修改显示屏参数,就可完成整个系统的控制功能,从而方便了设备调试和维护,缩短了井下工作时间。由于系统的运行环境是I类爆炸性物质(矿井甲烷)存在的场合,因此设备间必须具备电气隔离功能。该系统设计了隔离保护电路:光耦隔离板及安全栅,并选用高性能的隔离器件,保证系统在爆炸性环境中各电气设备相互隔离,实现系统安全可靠地运行。本课题研究的主排水系统具有以下特点:水位实时在线监测与显示;水泵自动启动与停止;支持利用无线鼠标和键盘进行现场调试功能;水泵采用轮班制,达到水泵均衡工作,提高水泵的使用寿命;设计了较完善的保护功能,如缺水保护、高温保护及过流保护等;该系统可与矿井地面监测中心联网,便于集中控制。课题研究期间,通过与山西科达自控工程有限公司合作,对具有代表性的潞安集团漳村煤矿中央水泵房现场勘测与设计。以该矿1#水泵房为例,提出了煤矿主排水系统解决方案,同时,将水泵控制装置安装于现场,从而进一步验证了设计的可行性。