【正文】 空度檢測(cè)值寄存器 D203 三號(hào)泵的真空度檢測(cè)值寄存器 D205 一號(hào)泵的水壓檢測(cè)值寄存器 D206 二號(hào)泵的水壓檢測(cè)值寄存器 D207 三號(hào)泵的水壓檢測(cè)值寄存器 D209 1 號(hào)管 水流量檢測(cè) D210 2 號(hào)管 水流量檢測(cè) D250 水位 1 抽水設(shè)定值寄存器 D251 水位 2 抽水設(shè)定值寄存器 D252 水位 3 抽水設(shè)定值寄存器 D253 緊急水位設(shè)定 D254 1 號(hào)泵真空度設(shè)定值存儲(chǔ)器 D255 2 號(hào)泵真空度設(shè)定值存儲(chǔ)器 D256 3 號(hào)泵真空度設(shè)定值存儲(chǔ)器 D257 1 號(hào)泵水壓設(shè)定值存儲(chǔ)器 D258 2 號(hào)泵水壓設(shè)定值存儲(chǔ)器 D259 3 號(hào)泵水壓設(shè)定值存儲(chǔ)器 D260 1 號(hào)泵水流量設(shè)定值存儲(chǔ)器 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )報(bào)告用紙 第 23 頁(yè) 共 41 頁(yè) D261 2 號(hào)泵水流量設(shè)定值存儲(chǔ)器 D262 3 號(hào)泵水流量設(shè)定值存儲(chǔ)器 . 程序流程 框圖 及程序代碼 . 泵、排水管輪換工作的實(shí) 現(xiàn) D0 、 D D2 三個(gè)寄存器的值進(jìn)行相互比較 開始 D0 值是否為最小 D1 值是否為最小 D2 值是否為最小 是 是 是 否 否 滿足條件啟動(dòng)1 號(hào)泵 滿足條件啟動(dòng)2 號(hào)泵 滿足條件啟動(dòng)3 號(hào)泵 D0 自加1 D1 自加1 D2 自加1 結(jié)束 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )報(bào)告用紙 第 24 頁(yè) 共 41 頁(yè) 圖 31 水泵的輪班制程序流程圖 在上述的流程圖中， D0、 D D2 的 比較， 并不能在一步比較中得出最小值，而是通過 D0、 D1 先比較得出最小值再和 D2 比較。具有內(nèi)置式 24V 直流電源，可用于外部設(shè)備的電源輸入。 由于本次任務(wù)的條件允許和用于畢業(yè)設(shè)計(jì)，所以主要采用 FX2N4AD 模塊。所以選擇 FX2n64MR001型號(hào)。一般來(lái)講，同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不要超出同一公共端輸出點(diǎn)數(shù)的60％。 用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際輸出設(shè)備的電流大小來(lái)選擇輸出模塊的輸出電流。 分組式輸出是幾個(gè)輸出點(diǎn)為一組，一組有一個(gè)公共端，各組之 間是分隔的，可分別用于驅(qū)動(dòng)不同電源的外部輸出設(shè)備；分隔式輸出是每一個(gè)輸出點(diǎn)就有一個(gè)公共端，各輸出點(diǎn)之間相互隔離。 繼電器輸出的價(jià)格便 宜，既可以用于驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載，又可用于直流負(fù)載，而且適用的電壓大小范圍較寬、導(dǎo)通壓降小，同時(shí)承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，但其屬于有觸點(diǎn)元件，動(dòng)作速度較慢（驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，觸點(diǎn)動(dòng)作頻率不得超過 1HZ）、壽命較短、可靠性較差，只能適用于不頻繁通斷的場(chǎng)合。 (4)輸入門檻電平 為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須考慮輸入門檻電平的大小。距離較遠(yuǎn)的應(yīng)選用輸入電壓等級(jí)較高的模塊。直流輸入模塊的延遲時(shí)間較短，還可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入設(shè)備連接；交流輸入模塊可靠性好，適合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。 . 系統(tǒng)的 I／ O 點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì) 根據(jù)以上控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案， 同時(shí)滿足 排水系統(tǒng)的控制需要，統(tǒng)計(jì) 出 所需PLC的 I/O口的數(shù)目 如下表所示，便于用戶根據(jù)實(shí)際的需要對(duì) PLC的型號(hào)作出合理的選擇。其中 PLC 的選擇主要是 I／ O 點(diǎn)數(shù)的選擇。 1預(yù)設(shè)范圍（ 4ma到 20ma） 2預(yù)設(shè)范圍（ 20ma 到 20ma）； 3通道關(guān)閉 ③ 、將 4寫入緩沖區(qū) 1， 2，即將通道 1和通道 2的平均采樣數(shù)設(shè)為 4，含義大概意思就是每讀取 4次將這 4次的平均值寫入 5， 6。 FX2N4AD 消耗 FX2N 主單元或有源擴(kuò)展單元 5v電源槽 30ma 的電流。范圍： 132767 FROM k1 k29 d0 k2 指令的作用是 ： 從特殊單元（或模塊） 的緩沖寄存器（ bfm） 29， 30中讀出 16 位數(shù)據(jù)傳送至 plc 的 d0， d1寄存器里。實(shí)際上讀寫操作都是對(duì) FX2N4AD 的緩沖寄存器 BFM 的操作。 FX2N4AD 模擬量輸入與輸出的關(guān)系如圖 26所示 圖 25 FX2N4AD 的線路連線 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )報(bào)告用紙 第 14 頁(yè) 共 41 頁(yè) 圖 26 FX2N4AD 模擬量輸入與輸出的關(guān)系 由于 排水系統(tǒng)需要采集的輸入信號(hào)量有 水位、真空度、水壓、水流量等 參數(shù)，需要的采集通道統(tǒng)計(jì)如表 21， 所以根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)模的需要， 采用三個(gè) FX2NAD 模塊 。 本次系統(tǒng)采用的 FX2N4AD模擬量輸入模塊 ， 它可以將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為最大分辨率為 12位的數(shù)字量，并以二進(jìn)制補(bǔ)碼方式存入內(nèi)部 16位緩沖寄存器中，通過擴(kuò)展總線與 FX2N 的基本單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 .該模塊可選擇電流或電壓輸入，選擇通過用戶接線來(lái)實(shí)現(xiàn) 如圖 25 所示 。系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)框圖如圖24所示。當(dāng)以上兩個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)，系統(tǒng)通過輸出接口輸出信號(hào)，對(duì)泵的繼電器進(jìn)行控制，從而達(dá)到控 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )報(bào)告用紙 第 12 頁(yè) 共 41 頁(yè) 制泵啟動(dòng)的目的。下面以一號(hào)泵為例對(duì)泵的工作過程進(jìn)行介紹。為了便于系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，每個(gè)泵與一個(gè)回流 電磁 閥 ，確保每個(gè)泵的啟動(dòng)真空度值達(dá)到啟動(dòng)的要求 。一旦 總個(gè)排水系統(tǒng) 中，某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障， 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )報(bào)告用紙 第 11 頁(yè) 共 41 頁(yè) 導(dǎo)致系統(tǒng)中檢測(cè)的參數(shù) 無(wú)法達(dá)到系統(tǒng)的設(shè)定要求， 系統(tǒng)將根據(jù)程序設(shè)定的運(yùn)行，把故障所在的那個(gè)泵自動(dòng) 退 出工作系統(tǒng)，并同時(shí)提供故障的發(fā)生指示 ，記錄參數(shù)的變化情況，直到故障排除，恢復(fù)正常的工作。 一旦工作中某 個(gè)泵、或者是排水管出現(xiàn)故障，監(jiān)控系統(tǒng)能及時(shí)的顯示出相應(yīng)的故障提示、同時(shí)系統(tǒng) 能自動(dòng) 記錄事故發(fā)生的日期和時(shí)間，方便工作人員及時(shí)的了解故障發(fā)生的情況，大大的降低了系統(tǒng)維護(hù)和檢修 的 工作量和成本。方便工作人員及時(shí)了解情況，安全撤離等。 (2)設(shè)備最低消耗節(jié)能 本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，通過水位檢測(cè)及時(shí)掌握水位的變化情況。 通過程序設(shè)置寄存器 自動(dòng)記錄并累計(jì)水泵啟停次數(shù) ， 管路使用次數(shù) 等。一般指有專職維修人員 (含工程技術(shù)人員 )針對(duì)某些特定的項(xiàng)目，如設(shè)備的精度或有些功能性參數(shù)進(jìn)行 的定期或不定期的檢查測(cè)定。是由設(shè)備操作工人和維修工人每日?qǐng)?zhí)行的例行維護(hù)作業(yè)。即為設(shè)備的異常狀態(tài)和磨 損的補(bǔ)償采取的相應(yīng)措施。即采取各種手段，及時(shí)獲得設(shè)備技術(shù)狀態(tài)變化的信息，并通過與原始指標(biāo)的對(duì)比分析，掌握和研究設(shè)備的異常與故障。主要包括性能指標(biāo)、檢查標(biāo)準(zhǔn)、管理標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。 (8)附件和專用工具應(yīng)有框架擱置，保持清潔，妥善保管，不得損壞、外借和丟失。 (6)潤(rùn)滑油料、擦拭材料以及清洗劑必須嚴(yán)格按說(shuō)明書的規(guī)定使用，不得隨意代用。 (2)對(duì)環(huán)境有特殊要求 (恒溫、恒濕、防震、防塵等 )的設(shè)備，應(yīng)采取相應(yīng)措施，確保設(shè)備性能和精度不受影響。因此，要使設(shè)備長(zhǎng)期保持良好的性能和精度，確保正常運(yùn)轉(zhuǎn)，延長(zhǎng)使用壽命，減少修理次數(shù)和費(fèi)用，提高產(chǎn)品質(zhì)量，保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行，就必須經(jīng)常注意維護(hù)工作。 (4)使用中的設(shè)備必須處于完好狀態(tài)，安全保護(hù)裝置齊全，動(dòng)作可靠，防爆設(shè)備不失爆。 (2)設(shè)備操作要嚴(yán)格按照本設(shè)備的操作規(guī)程進(jìn)行，嚴(yán)禁違章作業(yè)和違章指揮。 . 設(shè)備的安全 使用 管理 設(shè)備的使用過程是體現(xiàn)設(shè)備購(gòu)置設(shè)備目的、完成生產(chǎn)任務(wù)、創(chuàng)造產(chǎn)值的過程，也是反映設(shè)備壽命的過程。滯后時(shí)間是設(shè)計(jì) PLC應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意把握 。 而對(duì)于大中型 PLC，其 I/O 點(diǎn)數(shù)較多，控制功能強(qiáng)，用戶程序較長(zhǎng)，為提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，可以采用定期采樣、定期輸出方式，或中斷輸入、輸出方式以及采用智能 I/O接口等多種方式。在一個(gè)掃描周期內(nèi)，只在輸出刷新階段才將輸出狀態(tài)從輸出映象寄存器中輸出，對(duì)輸出接口進(jìn)行刷新。 因此， PLC 在一個(gè)掃描周期內(nèi)，對(duì)輸入狀態(tài)的采樣只在輸入采樣階段進(jìn)行。當(dāng)指令中涉及到輸入、輸出狀態(tài)時(shí)， PLC 從輸入映像寄存器和元件映象寄存器中讀出，根據(jù)用戶程序進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果再存入元件映象寄存器中。接著進(jìn)入程序處理階段，在程序執(zhí)行階段或其它階段，即使輸入狀態(tài)發(fā)生變化，輸入映象寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變，輸入狀態(tài)的變化只有在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才能被采樣到。 PLC 的掃描工作方式簡(jiǎn)單直觀，便于程序的設(shè)計(jì)，并為可靠運(yùn)行提供了保障。 在內(nèi)部處理階段，進(jìn)行 PLC 自檢，檢查內(nèi)部硬件是否正常，對(duì)監(jiān)視定時(shí)器（ WDT）復(fù)位以及完成其它一些內(nèi)部處理工作。 2. PLC 的掃描及工作原理 (1)PLC 掃描工作過程 PLC 的掃描工作過程除了執(zhí)行用戶程序外，在每次掃描工作過程中還要完成內(nèi)部處理、通信服務(wù)工作。同時(shí)通過各種通信模塊，可以與其他 PLC、遠(yuǎn)程 I/O 等進(jìn)行連接，構(gòu)成局域網(wǎng) 實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制的網(wǎng)絡(luò)化。電源模塊經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等處理后 將外供應(yīng)的交流電源轉(zhuǎn)換滿足 PLC 工作的直流電源 。通過用戶程序的運(yùn)行，產(chǎn)生各種控制信號(hào)，經(jīng)輸出接口輸出達(dá)到控制外部設(shè)備的效的目的。由于隨機(jī)存取存儲(chǔ) 器 (RAM),在供電電源關(guān)掉后，其存儲(chǔ)的內(nèi)容會(huì)丟失，所以在實(shí)際使用中，通常生產(chǎn)廠家會(huì)為 PLC配備掉電保護(hù)電話，當(dāng)正常電源關(guān)閉后，由備用電池供電，保護(hù) 存儲(chǔ)器的內(nèi)容不丟失。 CPU 主要由微處理器和控制器兩大部分組成，能實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，按照系統(tǒng)程序、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)內(nèi)部各部分工作。 從廣義上來(lái)看，可編程控制器也是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，但相對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)， 它具備 更適用于控制要求的 編程語(yǔ)言和更適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境的抗干擾性能，因此 PLC是一種用于工業(yè)控制的專用計(jì)算機(jī)。 (4)功能完善， 適用性強(qiáng) 隨著近年來(lái) PLC功能模塊的快速發(fā)展， PLC 除了具有邏輯運(yùn) 算、算術(shù)運(yùn)算、以及順序控制功能外，而且還 能完成 模擬運(yùn)算、顯示、監(jiān)控打印及報(bào)表等功能，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。 控制系統(tǒng)的應(yīng)用 程序大都可以 在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，調(diào)試好后再將 PLC控制系統(tǒng)安裝到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行聯(lián)機(jī)統(tǒng)調(diào) ，大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期和成本。相當(dāng)其他的控制器而言， 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng) 是 PLC最重要的特點(diǎn)之一。 若控制 系統(tǒng)需要改變，只需修改程序及少量接線即可。 1. PLC 的主要特點(diǎn) (1)應(yīng)用 靈活、 編程方便 在 傳統(tǒng)的 繼電器 接觸器 控制系統(tǒng)中， 主要是通過“固定接線”的形式實(shí)現(xiàn)邏輯控制與順序控制。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )報(bào)告用紙 第 3 頁(yè) 共 41 頁(yè) 2. 控制系統(tǒng)的總體 方案 設(shè)計(jì) . 可編程控制器的 概論 . PLC 的定義和特點(diǎn) 可編程控制器 (Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱 PLC)，是一種以微處理器為核心，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。 本任務(wù)設(shè)計(jì)了井下排水系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制，提出利用上位機(jī)實(shí)現(xiàn)地面監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò) 化 與采用 PLC（可編程邏輯控制器）構(gòu)建成 遠(yuǎn)程 的 控制系統(tǒng)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)繼電器控制的種種缺陷與不足，提高了工作 可靠性和穩(wěn)定性，具有使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)控的特點(diǎn) 。根據(jù)礦井應(yīng)用環(huán)境的的復(fù)雜情況，經(jīng)分析采用基于 PLC作為微處理器的控制系統(tǒng)， 能很好的適用煤礦井下排水系統(tǒng)的需要 。 尤其是隨 著我國(guó)經(jīng)濟(jì) 快速發(fā)展的需要，國(guó)家提出了對(duì) 山西省煤礦企業(yè)兼并重組整合 的 宏觀 政策 后，我國(guó)煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必將會(huì)向數(shù)字自動(dòng)化的方向發(fā)展。 而國(guó)外，俄 羅斯則針對(duì)礦山設(shè)備的研制，提出了采用以微處理技術(shù)為基礎(chǔ)的自動(dòng)控制和故障診斷系統(tǒng)以及保護(hù)和安全操作系統(tǒng)。 國(guó)內(nèi)部分煤礦曾嘗試采用自己研發(fā)的自動(dòng)控制排水系統(tǒng)，但由于受到當(dāng)時(shí)檢測(cè)技術(shù)、以及控制系統(tǒng)中心處理器落后的影響，自動(dòng)排水系統(tǒng)的發(fā)展在國(guó)內(nèi)并沒有取得很大的 進(jìn) 展。 自動(dòng)化 排水系統(tǒng)的 發(fā)展 井下排水是伴隨著采礦工程產(chǎn)生的一項(xiàng)系統(tǒng)工程。 過去 由于煤礦的需求量少，煤 礦開采的自動(dòng)化程度低， 對(duì)煤礦井下水的檢測(cè)監(jiān)控自動(dòng)化要求不高 。 將規(guī)則控制、模糊控制、 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、專家系統(tǒng)等智能型的控制方法用于排水系統(tǒng)的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)控制，自動(dòng)監(jiān)測(cè)排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)記錄、故障報(bào)警、事