【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè)年級 學(xué)號 學(xué)生姓名 任務(wù)下達(dá)日期： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)日期： 年 月 日 至 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：基于PLC的煤礦水泵控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)專題題目：畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：熟悉煤礦水泵系統(tǒng)的工作方式和控制要求，了解PLC在工業(yè)過程控制的一般方法；熟悉S7200系列PLC的硬件模塊，學(xué)習(xí)并掌握編程監(jiān)控軟件的使用及控制軟件的編制； 完成煤礦中央泵房系統(tǒng)就地控制系統(tǒng)PLC模塊的配置，模塊硬件連接圖，編制控制程序； 翻譯近5年的相關(guān)英文資料（或論文）一篇，中文字?jǐn)?shù)不少于3000漢字；完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的撰寫。指導(dǎo)教師簽字： 鄭 重 聲 明本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實(shí)可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均已在文中以明確的方式標(biāo)明。本論文屬于原創(chuàng)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)的知識產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。本人簽名： 日期： 摘 要排水設(shè)備在煤礦生產(chǎn)建設(shè)中是必不可少的大型固定設(shè)備。一個(gè)煤礦排水泵站，一般來說，由多臺(tái)排水泵組成，它貫穿整個(gè)排水系統(tǒng)起著非常重要的作用。因?yàn)榉e水受環(huán)境的影響比較大，所以排水泵的運(yùn)行數(shù)量也要做相對的變化?，F(xiàn)在以微處理器為核心的可編程控制器(PLC)已逐步取代了繼電器控制，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的自動(dòng)控制領(lǐng)域。本文結(jié)合當(dāng)前控制技術(shù)，設(shè)計(jì)了自動(dòng)控制系統(tǒng)在礦井排水系統(tǒng)中的應(yīng)用。以西門子S7200系列PLC作為中心控制單元，并擴(kuò)展了必要的數(shù)字量輸入模塊，模擬輸入模塊和通信模塊。設(shè)計(jì)了自動(dòng)和手動(dòng)控制兩種控制模式，可以根據(jù)不同情況選擇控制方式。自動(dòng)模式下，實(shí)時(shí)測量水倉的水位，根據(jù)水位的變化和水倉水位變化速度，并充分考慮“避峰就谷”的原則，自動(dòng)決定開啟水泵的時(shí)間和臺(tái)數(shù)，保證安全的基礎(chǔ)上，盡可能降低電力消耗成本，來實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效的煤礦生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：井下排水系統(tǒng)； PLC； 自動(dòng)控制ABSTRACTPumping equipment in coal mine production is indispensable in the construction of large fixed equipment. A coal mine drainage pump station, in general, there are posed of many sets of drainage pumps, it runs through the drainage system plays a very important role. Because water is affected by environment is larger, so the operation of the drainage pump number also should make relative changes.Now with microprocessor as the core programmable controller (PLC) has gradually replaced the relay control, automatic control field is widely used in all walks of life. Combining with the current control technology, automatic control system is developed in our country, the application of the mine drainage system. With Siemens S7200 series PLC as central control unit, and expanded the necessary digital quantity input module, analog input module and munication module.Designed for automatic and manual control two kinds of control mode, can choose according to different situation control mode. Automatic mode, the realtime measurement of water warehouse water level, according to the change of water level and water warehouse water level change speed, and give full consideration to the principle of peak to valley, automatically determines the time of open the pump and the Numbers, ensure safety, on the basis of as much as possible, reduce the power consumption cost, to achieve economic efficiency of coal mine production.Key words: Underground drainage system 。PLC 。 automatic control目 錄1 緒論 1 煤礦井下排水重要性 1 礦井水的來源 1 1 2 國內(nèi)研究狀況 2 國外研究狀況 2 3 32煤礦泵房自動(dòng)控制系統(tǒng) 4 可編程控制器技術(shù)概況 4 可編程控制器的產(chǎn)生和發(fā)展 4 5 6 PLC的功能特點(diǎn) 9 12 12 12 14 離心泵排水系統(tǒng)組成部分 14 射流泵的工作原理 14 15 15 啟動(dòng)過程 15 停機(jī)過程 16 163主排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 17 17 17 PLC 的選型 18 22 25 小結(jié) 314 自動(dòng)控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) 32 32 34 水泵輪換工作 35 模擬量采集 37 避峰就谷原則 39 自動(dòng)控制 41 425 PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì) 43 PLC控制系統(tǒng)的干擾因素 43 43 I/0信號線引入的干擾 43 43 PLC控制系統(tǒng)的抗干擾措施 44 44 I/0通道的抗干擾措施 44 小結(jié) 44總 結(jié) 451 緒論 煤礦井下排水重要性 礦井水的來源礦井水的形成一般是由于巷道揭露和采空區(qū)塌陷波及到水源所致，其水源主要是含水層水、采空區(qū)老塘水、地表水、大氣降水和斷層水。⑴含水層水： 絕大多數(shù)的情況下,大氣降水和地表水被添加到含水層,然后流入礦井中。含水層早期對礦井影響較小,隨著時(shí)間的推移,含水層水會(huì)長期影響礦山。⑵采空區(qū)老塘水：古代和近期的采空區(qū)及廢棄巷道，由于長期停止排水而使地下水聚集。這種水源含有大量的硫酸根離子，PH值在3左右，有的甚至為1，具有強(qiáng)烈腐蝕性，這種水成為突水水源時(shí)，危害性極大。⑶地表水：地表水包括河流、湖泊、池塘、水庫等。當(dāng)?shù)乇硭w中影響范圍內(nèi)采礦時(shí)，在一定的條件下，水會(huì)涌進(jìn)坑道成為礦井充水來源。一般來說，離地表水越接近，礦井涌水量越大，造成的損失越大。⑷ 大氣降水：地區(qū)降水量的大小、降水性質(zhì)和強(qiáng)度及延續(xù)時(shí)間也對礦井的充水有很大影響。礦井水量變化與氣候息息相關(guān)，但是涌水量高峰出現(xiàn)的時(shí)間往往有些滯后，而且隨深度的增加滯后的時(shí)間更長。⑸斷層水：是指由不透水巖層,切斷了的地下水。由于水不能通過土壤或巖石，如粘土、壤土和致密完整的頁巖、火成巖和變質(zhì)巖。因此存在的隔水層，使兩層不接觸水。所以在有多層不同的水質(zhì)、水量的含水層地區(qū)，需要分層開采地下水，隔水層厚度和位置必須確定。低于地下水位開采礦產(chǎn)，為了防止地下水含水層中進(jìn)我的，充滿了隔水層必須維護(hù)。在現(xiàn)階段我國煤礦事故頻繁發(fā)生，造成傷亡的人數(shù)和設(shè)備財(cái)產(chǎn)損失是巨大的，因此煤礦安全問題日益受到人們的關(guān)注。煤礦事故的原因有很多，如頂板、運(yùn)輸、火災(zāi)和煤塵爆炸，但通常瓦斯爆炸和水災(zāi)是最頻繁、最嚴(yán)重的。如果礦井水不能夠及時(shí)排放，將不可避免地導(dǎo)致水災(zāi)，導(dǎo)致設(shè)備損壞、人員傷亡，對礦井帶來災(zāi)難性的后果。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)有效的煤礦井下排水系統(tǒng)是必不可少的 國內(nèi)研究狀況國內(nèi)外學(xué)者在研究煤礦井下排水系統(tǒng)控制上已取得了許多成果。國內(nèi)研究工作者主要是從安全性、可靠性和節(jié)能的角度來研究煤礦排水系統(tǒng)。對煤礦中央泵房水泵的自動(dòng)控制系統(tǒng)的成功改造，為在我國在自動(dòng)控制排水系統(tǒng)開辟了一個(gè)新方法。這也證明了計(jì)算機(jī)對水泵的控制和礦井監(jiān)控組成的礦井排水控制系統(tǒng)是一種可行的方法。隨后幾年，國內(nèi)研究人員從離心泵、管道、電動(dòng)機(jī)三個(gè)方面提出了對地下排水系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造。國內(nèi)某研究所提出了采用PLC自動(dòng)檢測水倉的水位、管道壓力、排水流量等數(shù)據(jù)，根據(jù)煤礦用電情況和具體條件建立數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)水泵避峰就谷操作，節(jié)省礦山排水系統(tǒng)在能源上的消耗，因此來降低煤礦生產(chǎn)的成本。 國外研究狀況礦井排水設(shè)備是煤礦生產(chǎn)的主要用電設(shè)備之一，因此實(shí)現(xiàn)排水系統(tǒng)的節(jié)能用電是十分必要的。，以及離心泵工況點(diǎn)經(jīng)修正后的能耗估算方法。并以北烏拉爾鋁土礦和斯塔哈諾夫煤炭生產(chǎn)聯(lián)合公司為例，具體介紹了幾種工況點(diǎn)經(jīng)修正后的離心泵能耗估算情況。由于控制理論和現(xiàn)代檢測技術(shù)的發(fā)展，使得自動(dòng)排水系統(tǒng)的研究在理論和實(shí)踐中取得了一些巨大成果。俄羅斯教授波波夫、博士波波夫教授和北烏拉爾鋁土礦生產(chǎn)聯(lián)合公司工程師沙爾塔諾夫，在2000 3500 kw異步電動(dòng)機(jī)直接進(jìn)入電網(wǎng)全電壓起動(dòng)與礦井高揚(yáng)程水泵雙機(jī)拖動(dòng)的的比較，指出了礦井排水高揚(yáng)程水泵采用雙電機(jī)拖動(dòng)具有無可爭辯的優(yōu)越性。井水質(zhì)量對排水設(shè)備的影響、管道的維護(hù)和清理也是一個(gè)需要長期研究的問題。俄羅斯研究人員利用成本相等的原則，推出了水泵循環(huán)使用周期和管道清洗周期的計(jì)算公式，為管道清理和水泵的使用提出了科學(xué)依據(jù)，提高了整個(gè)排水系統(tǒng)的安全性能。酸性礦井廢水和有害元素對井下排水系統(tǒng)的影響也是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。它不僅僅是關(guān)于整個(gè)排水系統(tǒng)正常運(yùn)行，還影響地下設(shè)備的運(yùn)行和礦井工作人員的安全。因此排除酸性礦井廢水和有害元素的技術(shù)是國外學(xué)者研究礦山排水竭力解決的問題。國外很多國家根據(jù)他們特定的環(huán)境問題，由其是對礦井酸性廢水進(jìn)行大量研究，并發(fā)表數(shù)百篇學(xué)術(shù)論文和一些專著，對世界在礦井排水的研究上作出了巨大的貢獻(xiàn)。在許多發(fā)達(dá)國家，礦井排水已經(jīng)進(jìn)入系統(tǒng)管理的階段。集中在標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)時(shí)化和統(tǒng)計(jì)劃管理礦井排水問題，利用信息論、控制論、系統(tǒng)論和計(jì)算機(jī)技術(shù)建立水資源管理的信息系統(tǒng)。他們將排水設(shè)備的自動(dòng)化的內(nèi)容列入了礦山整體水資源管理的規(guī)劃之中，將所有的控制信息集中給中心控制室來進(jìn)行統(tǒng)一控制。針對目前我國煤礦井下排水系統(tǒng)的現(xiàn)狀，本課題研制開發(fā)適合我國煤礦的井下自動(dòng)排水系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容包括：。、輪換工作?！氨芊逄罟取钡脑瓌t啟停水泵。、保護(hù)等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和傳送。，啟動(dòng)故障處理功能。這一章先是介紹了煤礦井水災(zāi)的主要來源和水災(zāi)帶來的危害，明確礦井排水的重要性。然后分別介紹了煤礦井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)在國內(nèi)外的研究狀況，最后根據(jù)目前煤礦排水系統(tǒng)所面臨的的問題，提出本文研究的主要內(nèi)容。2煤礦泵房自動(dòng)控制系統(tǒng) 可編程控制器技術(shù)概況可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一種可編程的存儲(chǔ)器，用來執(zhí)行內(nèi)部存儲(chǔ)程序、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)等方面的操作，并可以通過數(shù)字量或模擬量輸入/輸出來控制各種類型的機(jī)器和生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌湎嚓P(guān)的設(shè)備是根據(jù)易于工業(yè)控制系統(tǒng)和擴(kuò)充的原則設(shè)計(jì)的一個(gè)有機(jī)整體。PLC只有30多年的發(fā)展歷史，卻取得了快速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。 可編程控制器的產(chǎn)生和發(fā)展20世紀(jì)20年代起，人們把各種繼電器、定時(shí)器、接觸器及其觸電按照一定的邏輯關(guān)系連接起來組成控制系統(tǒng)，控制各種機(jī)械，這就是大家所熟悉的傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)。由于他結(jié)構(gòu)簡單、易于掌握、價(jià)格便宜，能夠滿足大部分場合電氣順序邏輯控制的要求，因此在工業(yè)控制領(lǐng)域一直占有主導(dǎo)地位。20世紀(jì)60年代，由于小型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和大規(guī)模生產(chǎn)的發(fā)展，人們曾經(jīng)試圖利用小型計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制的要求，但由于價(jià)