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1、中国矿业大学信电学院 毕业设计开题报告 中国矿业大学毕业论文(设计)开题报告课题名称： 基于PLC的矿井排水控制系统设计 毕业设计起止时间： 学生姓名： 学号： 专 业：电气工程及其自动化 班级： 指导教师： 报告日期： 1本课题所涉及的内容国内(外)研究现状综述矿井排水系统作为煤矿生产的主要工作系统之一，在煤矿安全生产过程中占有重要地位。目前国内煤矿井下排水系统仍多采用继电器控制水位的监测、水泵的开停及选择切换均由人工完成。这种系统装备落后、操作复杂、运行不可靠、工人劳动强度大，严重影响井下排水系统的管理水平和经济效益的提高。矿井排水系统属于多变量、非线性、时变的复杂系统，随着控制理论和现代
2、检测技术的发展，以微处理器为核心的可编程序控制器(PLC)控制已逐步取代继电器控制，并普遍应用于各行各业的自动化控制领域。 可编程序控制器（PLC）是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种机械和生产过程。现在的PLC产品已经使用了16位、32位高性能微处理器，而且实现了多处理器的多通道处理通信技术，使PLC的应用得到进一步发展。PLC的技术已经非常成熟。目前，世界上有200多个厂家生产PLC产品。比较著名的有美国的AB、通用（GE）、莫迪康（M
3、ODICON）、日本的三菱（MITSUBISHI）、欧姆龙（OMRON）、富士电机（FUJI）、松下电工、德国的西门子（SIEMENS）、法国的TE、施耐德（SCHNEIDER）、韩国的三星（SAMSUNG）、LG等。PLC总的发展趋势正在向着高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能方向发展。而且PLC具有抗干扰能力强，可靠性高；控制系统结构简单，通用性强；编程方便，易于使用；功能完善；设计、施工、调试的周期短；体积小、维护操作方便等特点，使其在工业控制领域占据了不可或缺的地位。与此同时，国外一些矿产资源丰富的国家，在矿业生产自动化技术方面也已取得了突飞猛进的成就。加拿大针对矿山生产方
4、面提出了数字化矿山的概念，即建立综合信息基础框架，使全体开采过程与集成化支持系统连成网络，大力发展生产监控方面的传感技术，减小排水设备的自动控制和监测误差，使基于PLC控制的排水工作系统运行更加可靠、稳定。俄罗斯莫斯科开放大学技能科学副博士B.B.马祖连科介绍了作为排水装备首要类型的离心泵的能耗估算方法和离心泵工况点经批改后的能耗估算方法。并以北乌拉尔铝土矿和斯塔哈诺夫石炭生产联合公司为例，具体介绍了几种工况点经批改后的离心泵能耗估算环境。其次，俄罗斯还针对矿山设备的研制，提出了采用以微处理技术为基础的自动控制和故障诊断系统以及保护和安全操作系统。芬兰采矿工业也发布了智能化矿山项目，目的是实现
5、及时资源管理和生产控制，构建全矿规模的信息网络、新型机器生产及维护的自动化。在少数发达国家，矿井水资源管理己步入了系统化管理阶段。集中了标准化、统计化、及时化和运筹化管理水资源质量及水环境的长处，运用了系统论、信息论、控制论和计算机技术，建立起了水资源管理信息系统。他们在采区工作面水文现象、地质探测、泉水动态测候，水害预先推测、应急堵截水方面和矿井水综合治理方面均有成熟的技术值得借鉴。虽然这些国家没有将排水系统的自动化控制单独进行研究，但他们将这一方面的内部实质意义列入了矿山群体水资源管理的规划之中，将所有的控制信息包括抽水机的运行都集中在中心控制室，进行统一控制。2本课题有待解决的主要关键问
6、题【1】从现有井下排水系统现状出发，根据井下涌水情况的变化，研究切实可行的自动化排水方案，解决井下排水现状存在的问题。【2】优化电气控制系统，选择可靠的控制器及附属电气元件，以适应井下环境，使其符合矿用设备的安全标准，针对井下条件，有效提高控制系统的安全性和可靠性。【3】针对设计方案，以西门子S7-200系列的PLC编写切实可行的运行程序。3对课题要求及预期目标的可行性分析 (包括解决关键问题技术和所需条件两方面)对于设计基于PLC控制的矿井排水系统，首先需要解决的问题是：【1】 了解井下排水系统的工作原理。【2】 制定出合理、有效、可行的无人自动化工作方案。【3】 应用西门子Step7软件编
7、写可行的运行程序。所需条件方面：【1】 选择能够符合煤矿生产标准的经济、耐用、可靠性高的排水泵。【2】 选择能够在允许误差范围内，实现液位、温度、压力、流量精确检测的各类传感器。【3】选择合理的PLC控制器模块，以及安装配套设施。 4完成本课题的工作计划及进度安排三月下旬，主要针对课题研究方向，查阅和收集相关设计资料和期刊。四月上旬，结合材料和任务书要求，制定课题设计总纲。四月中、下旬，完成课题设计中所涉及到的设备计算选型，以及主要运行程序的编写。五月上旬，对论文进行补充和完善。五月中、下旬，交予导师审阅、指正。5指导教师审阅意见指导教师(签字)： 年 月 日6指导小组意见 指导小组组长(签字)： 年 月 日说明：1. 本报告前4项内容由承担毕业论文(设计)课题任务的学生独立撰写；2. 本报告必须在第八学期开学两周内交指导教师审阅并提出修改意见；3. 学生须在小组内进行报告，并进行讨论；4. 本报告作为指导教师、毕业论文(设计)指导小组审查学生能否承担该毕业设计(论文)课题和是否按时完成进度的检查依据，并接受学校的抽查。6
