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1、山东英才学院毕业设计题 目： 矿山井下泵房的PLC控制 专 业： 机电一体化专业 姓 名： 指导教师： 二O一O年十一月 四 日目录摘要3关键词3Abstract4Keywords5第一章 概述51.1 煤矿水泵自动控制系统的发展及现有缺陷51.2煤矿综合自动化系统实现的主要目标5第二章 泵控系统设计与分析72.1系统硬件72.1.1 井下设备72.1.2 地面设备72.2软件系统82.3控制系统功能设计82.4 控制系统可靠性设计9第三章 水位监测系统103.1超声波液位传感器103.2投入式液位传感器123.3水泵的工作环节及控制过程133.3.1工作环节133.3.2 控制过程13第四章
2、 自动排水监控系统设计154.1井下排水系统的组成154.2井下水泵自动排水总体分析154.2.1系统的检测环节164.2.2系统的控制方式174.2.3工作方式与工作环节174.3水泵控制的控制原则19第五章 基于PLC的应用分析225.1系统的I/O分配表225.2PLC的接线图245.3 PLC编程245.3.1 以下为部分PLC程序片段255.4结语26参考文献27鸣谢27摘要煤炭行业是我国的支柱产业。几年来煤炭工业的发展证明,建设以自动化、信息化为标志的新型现代化矿井已成为煤炭企业提高矿井安全程度,实现高产高效,增强核心竞争力的必然途径。矿山在生产过程中，会有一定的涌水量产生，因此，
3、排水设备是矿山建设和生产中不可缺少的固定设备。它的主要任务是即时迅速的排除井下的涌水，以保证矿井的正常生产和安全。矿山排水系统承担着排出井下全部涌水的重要任务，是保证矿井安全生产的关键环节，其设备的可靠运行关系到整个矿井的安全。另一方面，排水系统能否达到经济合理运行，直接影响矿井的安全和经济效益。我国矿山泵房排水系统大部分还处于手动及半自动运行状态，这种运行状态存在很多弊端。针对这些弊端文章介绍了以PLC为控制核心的泵房自动化控制系统、工作原理、功能实现系统，实现了矿井排水量的自动控制和水泵、电机等设备的安全监测系统，使中央泵房实现远程监控、无人值守，提高了矿井排水系统的工作效率和安全性。关键
4、词：PLC，排水系统，控制系统，传感器，监控系统AbstractThe coal industry is the pillar industry. The development of the coal industry over the years has proved that building to automation, information into the new logo has become a modern coal enterprise to improve mine safety mine, to achieve high efficiency, and enhance
5、 core competitiveness of the inevitable way. Mine in the production process, there will be some inflow generated, so drainage is mine construction and production of essential capital equipment. Its main task is to immediately rule out the underground water gushing rapidly in order to ensure normal p
6、roduction and mine safety. Discharge of mine drainage system to undertake the important task of mine all the gushing water, is to ensure that key aspects of mine safety, reliable operation of its equipment related to the safety of the mine. On the other hand, the drainage system can achieve economic
7、al operation, a direct impact on mine safety and economic benefits. Most of mine drainage pumping station is still in the manual and semi-running state, there are many disadvantages of this operation status. This article introduces these drawbacks to the core of the pumping station for the control o
8、f PLC automatic control system, working principle, function realization system to achieve automatic control of the mine discharge and water pumps, motors and other equipment of the safety monitoring system so that the Central Pumping Station, remote monitoring, unattended, the mine drainage system t
9、o improve the efficiency and safety. Keywords: PLC, drainage systems, control systems, sensors, control systems第一章 概述1.1 煤矿水泵自动控制系统的发展及现有缺陷煤矿水泵自动控制系统是根据煤矿矿井的实际情况，在原来的设施基础上进行自动化改造，以使设备在无人干涉的情况下自动运行和自我诊断的一套系统。通过工业计算机的决策控制，对设备的运行状态、运行过程进行自动检测、自动控制，使设备达到最佳工作状态，从而达到有效地节约能源、降低劳动强度、降低运行成本和延长设备使用寿命等目的。系统综合了
10、工业控制技术和现代软件技术，保证了系统的稳定性和可靠性，并可与全煤矿自动化系统进行联网，作为全煤矿自动化系统的一个子系统。排水设备一般功率大，耗电量多，传统排水只能靠人工手动控制泵的起停，无法利用排水设备与仓容，科学、合理的调度排水量与排水时间。因而传统的矿井排水方式普遍存在能耗大、效率低、生产成本高的缺点。在煤矿开采过程中会连续不断地涌出矿井水，为保证煤矿生产安全，必须及时将涌出的矿井水快速地排放到地面，煤矿主排水系统能否正常运行直接关系到矿井的安全生产。矿井排水系统一般由水仓、吸水井、多台排水泵（包括其抽真空引水装置）、闸阀、配水阀以及多路排水管路组成，这些设备具有电机功率大、电压高、启动
11、复杂、故障多发等特点。目前，矿井排水系统普遍采用人工操作，人员劳动强度大、电机启停时间长、水泵运行效率低等诸多问题，如何实现煤矿井下排水泵的自动控制和无人值守，并满足煤矿生产调度综合自动化的要求，便成为当前急需解决的问题。1.2煤矿综合自动化系统实现的主要目标煤矿综合自动化系统作为煤矿自动化总平台,实现了在地面对煤矿井上下诸多设备的可靠控制。(1)采用光纤组建了煤矿井下工业以太网并形成环网,全矿井下胶带、轨道、供电、排水、通风、矿井提升、选煤等自动控制子系统均以现场总线等形式就近接入工业以太环网1,同时,采用OPC及组态软件等技术接入软件平台,形成全矿井自动控制信息传输及处理的总集成平台,基于
12、该平台实现了在地面集控中心对井下胶带、供电、排水、轨道、通风、压风、提升、选煤等设备的远程开停控制和在线监测,井下诸多环节和岗位实现了无人值守,大大减少了井下现场人员,提高了矿井安全水平。(2)煤矿安全监控、人员定位等监测监控系统在地面接入煤矿自动化平台,实现了矿井自动化信息、安全生产监测信息的集成、共享和Web发布等功能,实现了对井下所有掘进头、工作面的瓦斯自动检测和超限自动断电、告警,实现了对井下所有重要地点的风速、温度、风门、局扇开停的自动监测,实现了对井下人员分布情况的在线监测和统计。(3)建立了矿井自动化监控中心,具有大屏幕显示功能,控制功能,数据统计汇总功能,网络功能等,操作员站之
13、间具备相互冗余功能。(4)建立了矿井工业电视监视系统,将井下和地面各主要地点摄像机的信号传输到地面视频服务器,在集控中心显示和切换图像,为地面远程控制提供了必备的监视手段。(5)建立了矿井移动通信系统,实现了井下现场与集控中心的清晰通话,为地面远程控制提供了畅通的联络手段。(6)完成了煤矿综合自动化系统与煤矿管理网络安全对接,将煤矿井下现场的自动化信息、安全监测信息、井下视频与管理信息系统联通,通过Web等方式实现了各类信息在全公司的资源共享。第二章 泵控系统设计与分析2.1系统硬件本系统的硬件由井下和地面两部分组成。井下主要包括PLC控制箱、操作台、电动阀和各种监测传感器。地面设备包括通信站
14、和控制计算机。井下和地面设备的通信介质用光缆。2.1.1 井下设备1）矿用PLC控制箱 需一采区矿房设置矿用PLC控制箱一台，其主要任务是：通过可编程控制器的输入模块采集各监测传感器的信号，按程序要求自动控制五台水泵的启停：通过通信接口把信息传送给地面控制计算机；根据地面计算机和操作台的命令控制水泵的启停。2）操作台 在泵房设本操作台一台。操作台主要用于系统工作方式选择和就地水泵的启停。操作台上可以选择四种操作方式中的一种。1）自动方式，PLC通过对输入参数的判断，自动控制每台水泵的启停；2）手动方式，即按照操作顺序，通过操作台上的按钮和开关，人工依次启动各个设备；3）传统方式，为满足操作习惯
15、，本系统保留原系统的操作方式；4）远方控制方式，此时允许地面计算机对水泵实施控制。在操作台和地面计算机操作界面分别设置急停按钮。3）矿用光端机 在井下和地面设置一对光端机，以便用光缆连接地面和井下通信接口。2.1.2 地面设备地面设备包括通信站和控制计算机。通信站主要由光信号接收转换器、西门子中继器、电源模块等组成。计算机选用IBM商用机，光信号接收转换器选用CVR/T单模光端机。2.2软件系统1）PLC程序 井下PLC监控系统是基于STEP7软件编写的，采用模块化结构编程，包括监测模块、数据模块、控制模块、显示模块、通信模块等。这种编程方法是系统运行安全可靠，修改方便易于扩展。2）上位机程序 上位机采用组态软件WINCC进行开发，该应用软件为用户提供了厂级的可视化过程、数据获取和监视控制功能。采用面向目标的开发方法，可以快速容易的按照操作人员的设计处理、显示生产过程的数据。采用客户/服务器体系结构，能够提供数据在网络上的全面集成和共享，为企业管理系统提供数据，提高监控系统的性能。使
