抽水泵的plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案-wenkub
2023-05-08 03:38:41 本頁面
【正文】 主要有：水泵高壓啟動(dòng)柜真空斷路器和電抗器柜真空接觸器的狀態(tài)、電動(dòng)閥的工作狀態(tài)與啟閉位置、真空泵工作狀態(tài)、電磁閥狀態(tài)、水泵吸水管真空度及水泵出水口壓力。系統(tǒng)通過觸摸屏以圖形、圖像、數(shù)據(jù)、文字等方式，直觀、形象、實(shí)時(shí)地反映系統(tǒng)工作狀態(tài)以及水倉水位、電機(jī)工作電流、電機(jī)溫度、軸承溫度、排水管流量等參數(shù)，并通過通訊模塊與綜合監(jiān)測監(jiān)控主機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。因此，礦井排水設(shè)備是煤礦建設(shè)和生產(chǎn)中不可缺少的，排水泵的安全可靠運(yùn)行對保證礦井安全生產(chǎn)起著非常重要的作用。抽水泵的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 概述 隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，以微處理器為核心的可編程序控制器（PLC）控制已逐步取代繼電器控制，普遍應(yīng)用于各行各業(yè)的自動(dòng)化控制領(lǐng)域。目前，礦井排水系統(tǒng)普遍采用人工操作，存在著人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、電機(jī)啟停時(shí)間長、水泵運(yùn)行效率低等諸多問題，如何實(shí)現(xiàn)煤礦井下排水泵的自動(dòng)控制和無人值守，并滿足煤礦生產(chǎn)調(diào)度綜合自動(dòng)化的要求，便成為當(dāng)前急需解決的問題。該系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠、操作方便、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，并可節(jié)省水泵的運(yùn)行費(fèi)用。 數(shù)據(jù)自動(dòng)采集主要由PLC實(shí)現(xiàn)，PLC模擬量輸入模塊通過傳感器連續(xù)檢測水倉水位，將水位變 化信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，控制排水泵的啟停。一般情況下，采樣頻率應(yīng)為模擬信號中最高頻率成分的2倍以上，這樣經(jīng)A/D變換的精度可完全恢復(fù)到原來的模擬信號精度。同時(shí)，PLC所采用的A/D模塊均以積分方式變換，可使輸入信號的尖峰噪音和感應(yīng)噪聲平均化，適用于噪音嚴(yán)重的工業(yè)場所。 為了保證井下安全生產(chǎn)，系統(tǒng)可靠運(yùn)行，水位信號是水泵自動(dòng)化一個(gè)非常重要的參數(shù)，因此，系統(tǒng)設(shè)置了兩套水位傳感器，模擬量和開關(guān)量傳感器，兩套傳感器均設(shè)于水倉的排水配水倉內(nèi)，PLC將接受到的模擬量水位信號分成若干個(gè)水位段，計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，同時(shí)檢測井下供電電流值，計(jì)算用電負(fù)荷率，根據(jù)礦井涌水量和用電負(fù)荷，控制在用電低峰和一天中電價(jià)最低時(shí)開啟水泵，用電高峰和電價(jià)高時(shí)停止水泵運(yùn)行，以達(dá)到避峰填谷及節(jié)能的目的。 采用圖形、趨勢圖和數(shù)字形式直觀地顯示3趟管路的瞬時(shí)流量及累計(jì)流量，對井下用電負(fù)荷的監(jiān)測量、電機(jī)電流和水泵瞬時(shí)負(fù)荷及累計(jì)負(fù)荷量、水泵軸溫、電機(jī)溫度等進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示、超限報(bào)警，自動(dòng)記錄故障類型、時(shí)間等歷史數(shù)據(jù)，并在屏幕下端循環(huán)顯示最新出現(xiàn)的3條故障（故障顯示條數(shù)可在觸摸屏上設(shè)置），以提醒工作人員及時(shí)檢修，避免水泵和電機(jī)損壞。2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用現(xiàn)場層(遠(yuǎn)程IO)、控制層(PLC)和管理層(上位機(jī))組成的三級控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)排水系統(tǒng)的自動(dòng)控制。為保證控制器的可靠性，系統(tǒng)選用德國西門子生產(chǎn)的S7300系列PLC作為主要控制單元，考慮到現(xiàn)場設(shè)備比較分散，就地控制箱采用遠(yuǎn)程I/O的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及控制，并通過現(xiàn)場總線同CPU模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 現(xiàn)場級控制網(wǎng)絡(luò)排水系統(tǒng)監(jiān)測參數(shù)及參控設(shè)備較多，采用傳統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)接線復(fù)雜、可靠性低且維護(hù)困難?？刂茖覲LC統(tǒng)一采用了西門子的S7300系列PLC進(jìn)行配置，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單清晰，避免了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連時(shí)必須安裝相應(yīng)網(wǎng)關(guān)的缺點(diǎn)。該程序結(jié)構(gòu)具 有清晰、簡捷、易懂，便于模擬調(diào)試，運(yùn)行速度快等特點(diǎn)。 （5）PLC自動(dòng)檢測水位信號，計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，自動(dòng)投入和退出水泵運(yùn)行臺數(shù)，合理地調(diào)度水泵運(yùn)行。 （8）系統(tǒng)保護(hù)功能有以下幾種。流量保護(hù)：當(dāng)水泵啟動(dòng)后或正常運(yùn)行時(shí)，如流量達(dá)不到正常值，通過流量保護(hù)裝置使本臺水泵停車，自動(dòng)轉(zhuǎn)換為啟動(dòng)另一臺水泵。電動(dòng)閘閥故障：由電動(dòng)機(jī)綜保監(jiān)視閘閥電機(jī)的過載、短路、漏電、斷相等故障，并參與水泵的聯(lián)鎖控制。系統(tǒng)可隨時(shí)轉(zhuǎn)換為自動(dòng)和半自動(dòng)工作方式運(yùn)行。 傳感器可靠性保障排水系統(tǒng)采用了多種傳感器，傳感器的可靠性直接影響著系統(tǒng)的整體可靠性?？刂芇LC與上位機(jī)之間的通信故障判別采用校驗(yàn)碼與狀態(tài)位相結(jié)合的方式，其中校驗(yàn)碼判斷數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，狀態(tài)位判斷傳輸通道的通暢性，如果狀態(tài)位不正常時(shí)表明通信通道中斷，啟用備用通訊網(wǎng)絡(luò)。STEP 7軟件是用于西門子S7300/400 型PLC 創(chuàng)建可編程邏輯程序的標(biāo)準(zhǔn)軟件，可使用梯形邏輯圖、功能塊圖和語句表進(jìn)行程序編制。其主要任務(wù)就是在STEP 7 中生成一個(gè)與實(shí)際硬件系統(tǒng)完全相同的系統(tǒng),生成網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)站的機(jī)架和模塊,以及設(shè)置各硬件組成部分的參數(shù),即給參數(shù)賦值。STEP 7軟件通過建立在線連接下載程序到PLC以對編制好的程序進(jìn)行調(diào)試，可實(shí)現(xiàn)程序的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、強(qiáng)制性數(shù)據(jù)變更和輸入輸出信號的強(qiáng)制開/關(guān)等。操作員可通過觸摸屏進(jìn)行系統(tǒng)
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