毕业论文-基于plc和触摸屏的煤矿泵房控制系统设计

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1、中国矿业大学本科生毕业设计姓 名： * 学 号： * 学 院： * 专 业： * 论文题目：基于PLC和触摸屏的煤矿泵房控制系统设计 专 题： 指导教师： * 职 称： * *年 *月 徐州中国矿业大学徐海学院毕业论文任务书专业年级 * 学号 * 学生姓名 * 任务下达日期：*毕业论文日期： *毕业论文题目：基于PLC和触摸屏的煤矿泵房控制系统设计 毕业论文专题题目：毕业论文主要内容和要求： 1.设计一套基于PLC和触摸屏的煤矿泵房自动控制系统，达到高效，安全的控制水泵电机轮流工作的目的，节能高效的目的。2.掌握PLC及触摸屏硬件选型基础。3.掌握煤矿水泵工作原理。4.掌握触摸屏使方法。指导教

2、师签字：郑 重 声 明本人所呈交的毕业论文，是在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本论文属于原创。本毕业论文的知识产权归属于培养单位。本人签名： 日期： 中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年

3、月 日中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要在本设计中首先对煤矿井下排水系统进行概述，然后根据排水控制的要求，进行自动控制方面的设计。

4、本系统采用西门子的S7-300系列PLC，有自动、半自动和手动三种操作方式可供选择。为了防止工作水泵及管路磨损过于严重、备用泵及其电气设备或备用管路长期不用而导致电机和电气设备受潮或有其他故障不能及时发现，本系统采用水泵及管路的“自动轮换”工作制。系统还提出了应用触摸屏以图形、图像、数据、文字等方式，直观、形象、实时的反应系统工作状态以及水仓水位、电机工作电流、电机温度等参数。关键词：井下排水； 泵站监控； PLC； 触摸屏； ABSTRACTIn the design of the coal mine drainage system first were reviewed in this p

5、aper, and then based on the drainage control requirements, the design of automatic control. The system USES the Siemens S7-300 PLC series, have to be automatic, semi-automatic and manual operation of three way to choose from. In order to prevent the work from the pump and pipeline wear too serious,

6、spare pump and its electrical equipment or spare line a long time and lead to the motor and electrical equipment damp or have other fault can not be found that the system USES the water pump and pipeline automatic rotation of duty. The system also put forward the application with graphics, image, to

7、uch screen data, text and other way, intuitive, image, real-time response system working state and water warehouse water level, motor working current, motor parameters such as temperature.Keywords: touch screen; PLC; Pump station monitoring; Underground drainage目 录1 绪论11.1研究背景11.2井下排水系统存在的主要问题21.3排水

8、系统为何要实现自动控制21.4我国矿井主排水系统的现状31.5本节课题研究的主要内容31.6 小结42 排水系统主要技术简介52.1离心式水泵的工作原理52.1.1离心式水泵排水系统组成52.1.2射流泵或真空泵的工作原理62.1.3离心式水泵的启动和停机过程72.2可编程逻辑控制器的概况82.2.1可编程逻辑控制器的发展历程82.2.2可编程逻辑控制器的结构92.2.3可编程逻辑控制器的应用领域和主要特点102.2.4 PLC的基本工作原理112.3触摸屏简介122.3.1 触摸屏的工作原理132.3.2 触摸屏的主要特性132.3.3 触摸屏的类型142.3.4 各类触摸屏介绍142.3.

9、5各类触摸屏原理192.4 小结203 泵房排水系统总体方案设计213.1排水系统的功能223.1.1排水系统的控制方式223.1.2水泵与排水管道的工作过程223.1.3水泵的开启与自动关闭223.1.4参数的显示233.1.5故障检测233.2系统结构框图243.3排水系统双位逻辑控制方式253.4排水系统控制过程273.5排水系统监测系统的特点283.6 小结284 硬件设计294.1 PLC种类和硬件选型294.1.1 控制系统的输入/输出参数统计294.1.2 PLC系统选型314.2水位与系统参数检测324.3触摸屏选型344.4 小结355 泵站排水系统的软件设计365.1 PL

10、C的软件设计365.1.1 操作方式的选择365.1.2 水泵及管路的自动轮换工作375.1.3 动态监测及保护功能的实现395.2 上位机的软件实现405.2.1 设计要求405.2.2 设计内容415.2.3 界面显示415.3 上位机与PLC的通信445.3.1 PLC部分445.3.2 上位机部分475.4 小结486 总结与展望496.1总结496.2展望49参考文献50英文原文52中文译文60致 谢66中国矿业大学2012届本科生毕业设计1 绪论 井下排水系统是煤矿生产中四大系统之一，担负着井下积水排除的重要任务。然而，目前我国的井下排水系统仍由很多依靠传统的人工操作方式。本章分析

11、这种排水系统的组成及工作过程，指出其存在的问题，为井下主排水系统自动控制的研究提供依据。1.1研究背景 在煤矿地下开采的过程中，由于地层中含水的涌出，雨水和江河中水的渗透，水砂充填和水力采煤矿井的井下供水，将要有大量的水昼夜不停地汇集于井下。矿井涌水与采区的水文地质及当地的气象条件有关系，涌水量在不同的季节也呈现不同。在一些大水矿井，矿井涌水量可达到每秒17立方米，甚至超过每秒20立方米。另外，煤炭开采过程中，由于地层结构被破坏，岩层断裂，使采区与储水层连通，发生突水事故，涌水量会突然增加。如果不能及时地将这些积水排送到井上，井下的生产就可能受到阻碍，井下的安全就会得不到保障，严重者会造成重大

12、事故。给人民的生命、国家的财产都带来了极大的威胁。因此，井下排水就显得尤为重要。井下排水系统的任务就是把流入井下煤矿巷道中的矿井积水排送至地表。根据统计，每开采1吨煤就要排出2-7吨矿井水，有时甚至要排出30-40吨矿井水。井下排水设备所配备电机的功率，小的几千瓦到几十千瓦，大的几百千瓦到上千千瓦,在我国煤炭行业中，井下排水用电量占原煤生产总耗电量的18%-41%，一般为20%左右。因此，井下排水设备运转的可靠性(安全运转)与经济性(效率高、电耗量小)，具有十分重要的意义。矿井水的成分很复杂，它对水泵和水管的腐蚀性，不仅与游离硫酸的存在有关系，而且也和硫酸镁、硫酸铁和硫酸铝的存在有一定关系。矿井水的物理性质和酸度，可用氢离子浓度(又叫氢离子指数)pH值的大小来表示。由于酸性矿井水对金属具有腐蚀破坏作用，所以井下排水设备的钢铁零件，一旦遇到酸性矿井水时，将会很快遭到破坏。因此，当pH值小于5时，就必须采用耐酸泵等防酸措施。1.2井下排水系统存在的主要问题目前，我国大多煤矿企业的井下水泵房使用的仍然是传统的人工操作排水系统