【正文】 度，保證系統(tǒng)正常工作。真空度達(dá)到要求后，起動(dòng)水泵機(jī)組，使水泵運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)涌水量的不同，工人還要判斷同時(shí)投入幾臺(tái)水泵工作，以便于既能及時(shí)排出積水，又能使泵站合理使用，避免過度頻繁的起停。作業(yè)過程比較復(fù)雜，要求工人具有很強(qiáng)的責(zé)任心，否則可能出現(xiàn)誤操作，甚至發(fā)生大的事故。而且，水泵房要時(shí)時(shí)有人值守，以便在發(fā)生異常情況時(shí)，及時(shí)報(bào)警檢修。井下排水是伴隨著采礦工程產(chǎn)生的一項(xiàng)系統(tǒng)工程。隨之，一種新穎的礦井排水計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)問世。所謂多線制結(jié)構(gòu)模式就是控制核心PLC與被控設(shè)備采用多線制的開關(guān)量接口作為控制及反饋的接口，因?yàn)殚_關(guān)量本身具有不受周圍環(huán)境干擾的特點(diǎn)，同時(shí)這種結(jié)構(gòu)本身是一種“星型結(jié)構(gòu)”，所以某一故障點(diǎn)不會(huì)影響其它環(huán)節(jié)的工作，也就是說整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性[1]。D、主排水泵運(yùn)行電量的采集靈活主排水泵運(yùn)行電量的采集即可以通過電磁啟動(dòng)器的微機(jī)綜保的智能數(shù)據(jù)接口采集，也可以通過多線制方式直接采集二次側(cè)的電流、電壓輸出，第二種采集方式特別適合于礦井電力自動(dòng)化占用微機(jī)綜保的智能數(shù)據(jù)接口情況下的電量采集。在工藝設(shè)計(jì)中計(jì)算出水泵正常、最小和最大三種流量。排水系統(tǒng)的管路布置條件。但是其中最主要的依據(jù)是所需要的流量。(4)經(jīng)濟(jì)上要綜合考慮到設(shè)備費(fèi)、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)，維修費(fèi)和管理費(fèi)等，力求使的成本最低(5)離心泵具有轉(zhuǎn)速高、體積小、重量輕、效率高、流量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸液無脈動(dòng)、性能平穩(wěn)、容易操作和維修方便等特點(diǎn)。 水泵選型本設(shè)計(jì)中使用了三臺(tái)工作水泵，一臺(tái)備用水泵，但每臺(tái)水泵都設(shè)置了獨(dú)立的排水管路。設(shè)計(jì)依據(jù)是。立式水泵雖然節(jié)約安裝面積，但由于煤礦礦井安裝空間有限，吊裝困難，所以選擇臥式離心水泵。為了自動(dòng)控制方便，這里將水泵進(jìn)行以下分組編號(hào)，如表21。同時(shí)在發(fā)生透水事故時(shí)可以做到統(tǒng)一動(dòng)作、統(tǒng)一指揮。還提供了可以接入RS485通訊口的智能接口，該接口可以接入高壓電機(jī)液阻啟動(dòng)器或低壓電抗啟動(dòng)器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)啟動(dòng)的更加全面的監(jiān)視。圖41 水泵房監(jiān)控裝置示意圖控制柜（PLC柜）主要由可編程控制器、信號(hào)變送器、中間繼電器等組成，主要完成對(duì)信號(hào)的接受、變換、放大，并由PLC運(yùn)算、判斷發(fā)出各種控制信號(hào)，監(jiān)控水泵的運(yùn)行工況，實(shí)現(xiàn)水泵房的無人值守。PLC柜電源箱和小功率多回路組合開關(guān)輸入電源AC127V、50HZ，內(nèi)置控制變壓器和UPS（考慮為PLC和傳感器提供后備電源）。集中操作用于完成整套系統(tǒng)的控制與監(jiān)視。傳感器包括超聲水位計(jì)、管路靜壓傳感器、電機(jī)溫度傳感器等，所檢測(cè)的參數(shù)主要有：水倉水位、水泵進(jìn)水管真空度、水泵出水口壓力、水泵軸溫、電機(jī)溫度及設(shè)備工作狀態(tài)等。采用微阻緩閉式止回閥。排真空閥(QF)：采用本質(zhì)安全型電動(dòng)球閥，工作電壓DC24V，可手、電動(dòng)。球閥最適宜做開關(guān)、切斷閥使用，但近來的發(fā)展已將球閥設(shè)計(jì)成使它具有節(jié)流和控制流量之用，如V型球閥。流量計(jì)(Q)指示被測(cè)流量和(或)在選定的時(shí)間間隔內(nèi)流體總量的儀表。水泵管路系統(tǒng)圖如下圖所示。全自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的井下下位機(jī)PLC實(shí)時(shí)采集水倉水位和浮球狀態(tài)，并根據(jù)水倉水位情況和浮球的狀態(tài)，按照各臺(tái)水泵的運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)短啟動(dòng)相應(yīng)水泵的運(yùn)行或停機(jī)。遠(yuǎn)程手動(dòng)工作時(shí),由授權(quán)值班工作人員通過上位計(jì)算機(jī)控制水泵的啟動(dòng)和停止；系統(tǒng)在正常運(yùn)行過程中，不論何種工作方式，均可實(shí)時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)的各種參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)通過工業(yè)以太網(wǎng)傳到地面調(diào)度室。 對(duì)于具備開啟條件的水泵，在開啟前首先啟動(dòng)真空系統(tǒng)，檢測(cè)真空度，真空度達(dá)到后即可開啟。該原理為：首先設(shè)定四個(gè)水位限值：HHHH4。當(dāng)一臺(tái)機(jī)組處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)水位仍然上漲到H1，則陸續(xù)投入所有水泵。圖45 水泵停機(jī)流程圖 系統(tǒng)配置 軟件配置 主監(jiān)控系統(tǒng)操作系統(tǒng)軟件為Windows XP Professional，編程軟件采用西門子公司的STEP7 ，組態(tài)軟件采用MCGS。PLC 應(yīng)用STEP 7軟件編制的S7 程序監(jiān)視控制整個(gè)系統(tǒng)，并通過地址尋址尋找I/O 模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出。PLC 應(yīng)用STEP 7軟件編制的S7 程序監(jiān)視控制整個(gè)系統(tǒng)，并通過地址尋址尋找I/O 模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出。然后根據(jù)手動(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)控制的方式選擇，進(jìn)入相應(yīng)的程序流程。工業(yè)計(jì)算機(jī)利用友好人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，PLC作為控制器完成邏輯處理和控制任務(wù)，遠(yuǎn)程IO實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和上傳。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(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)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。而且，同一臺(tái)PLC還可用于不同控制對(duì)象，通過改變軟件則可實(shí)現(xiàn)不同控制的控制要求。PLC具有很高的可靠性和抗干擾能力，不會(huì)出現(xiàn)繼電器一接觸器控制系統(tǒng)中接線老化、脫焊、觸點(diǎn)電弧等現(xiàn)象，故被稱為“專為適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)”。此外，PLC的I/O接口可直接與控制現(xiàn)場(chǎng)的用戶設(shè)備聯(lián)接。 5)功能強(qiáng) PLC不僅具有條件控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、步進(jìn)等控制功能，而且還能完成A/D. D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網(wǎng)、生產(chǎn)過程監(jiān)控等?？煽刂坪?jiǎn)單系統(tǒng)，又可控制復(fù)雜系統(tǒng)。 2. PLC的主要功能 PLC是應(yīng)用面很廣，發(fā)展非常迅速的工業(yè)自動(dòng)化裝置，在工廠自動(dòng)化(FA)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)內(nèi)占重要地位。計(jì)數(shù)控制:用脈沖控制可以實(shí)現(xiàn)加、減計(jì)數(shù)模式，可以連接碼盤進(jìn)行位置檢測(cè)。 .比較:大于、小于和等于。具有溫度測(cè)量接口，直接連接各種電阻或電偶。通常所說的SCADA系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)端和遠(yuǎn)程端也可以采用PLC作現(xiàn)場(chǎng)機(jī)。 PLC的基本工作原理PLC運(yùn)行時(shí)，內(nèi)部要進(jìn)行一系列操作，大致可分為四大類：以故障診斷、通信處理為主的公共操作，聯(lián)系工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)輸入和輸出操作，執(zhí)行用戶程序的操作，以及服務(wù)于外部設(shè)備的操作（如果外部設(shè)備有中斷請(qǐng)求）。PLC的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲(chǔ)器中按序號(hào)順序排列。PLC接通電源后，在進(jìn)行循環(huán)掃描之前，PLC首先確定自身的完好性，這是起始操作的主要工作。數(shù)據(jù)I/O操作數(shù)據(jù)I/O操作也稱為I/O狀態(tài)刷新。當(dāng)前處理的結(jié)果放在輸出映像存儲(chǔ)器區(qū)內(nèi)，在程序執(zhí)行結(jié)束后，才將輸出映像區(qū)的內(nèi)容通過鎖存器輸出到端子上。當(dāng)程序執(zhí)行過程中因某種干擾使掃描失控或進(jìn)入死循環(huán)時(shí)，“看門狗”會(huì)發(fā)出超時(shí)報(bào)警信號(hào)，使程序重新開始執(zhí)行。如果沒有外設(shè)請(qǐng)求，系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)循環(huán)地掃描進(jìn)行。影響水位的因素主要來自兩方而:一是水位計(jì)故障(如遭受雜物撞擊)，二是水位信號(hào)受干擾(如水波動(dòng)較大)。一般情況下，采樣頻率應(yīng)為模擬信號(hào)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(hào)精度。三、“避峰填谷”所謂“避峰填谷”，是指調(diào)度水泵在用電的“谷段”和“平段”時(shí)間段工作，盡量避免在“峰段”啟動(dòng)。電動(dòng)機(jī)故障：利用PLC及觸摸屏監(jiān)視水泵電機(jī)過電流、漏電、低電壓等電氣故障，并參與控制。 用圖形填充以及趨勢(shì)圖、棒狀圖方式和數(shù)字形式準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地顯示水倉水位，并在啟停水泵的水位段發(fā)出預(yù)告信號(hào)和低段、超低段、高段、超高段水位分段報(bào)警，用不同音響形式提醒工作人員注意。觸摸屏與監(jiān)測(cè)監(jiān)控主機(jī)均可動(dòng)態(tài)顯示主排水系統(tǒng)運(yùn)行的模擬圖、運(yùn)行參數(shù)圖表，記錄系統(tǒng)運(yùn)行和故障數(shù)據(jù)，并顯示故障點(diǎn)以提醒操作人員注意。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。選定的PLC機(jī)型的I/O能力極限值必須大于I/O點(diǎn)數(shù)估計(jì)值，并應(yīng)盡量避免使PLC能力接近飽和，一般應(yīng)留有30％的裕量。作為一般應(yīng)用下的一種經(jīng)驗(yàn)公式是：存儲(chǔ)器容量（KB）=(L1L25)(DIDo5+AI/o100)1024其中：DI為數(shù)字量輸入總點(diǎn)數(shù)； DO為數(shù)字量輸出總點(diǎn)數(shù)； AI/O為模擬量I/O通道總數(shù)。如果要跨范圍使用PLC，或者應(yīng)用中的某些功能或信號(hào)有特別的速度要求時(shí)，確定PLC的型號(hào)就應(yīng)特別慎重。最大配置4個(gè)機(jī)架，32塊模塊。S7300系列PLC是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各種單獨(dú)模塊之間可以進(jìn)行廣泛組合和擴(kuò)展。除此之外，它自帶的STEP7編程軟件功能強(qiáng)大，使用方便，也使開發(fā)過程變得簡(jiǎn)單快捷。一個(gè)為字處理器，多為8位或16位微處理器。位處理器的采用，加快了PLC的掃描速度，使PLC能較好的滿足實(shí)時(shí)控制要求二、輸入/輸出部件輸入/輸出部件通常亦稱I/O單元或I/O模塊，PLC通過I/O單元與工業(yè)生產(chǎn)過程現(xiàn)場(chǎng)相聯(lián)系。外部設(shè)備傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的信號(hào)電平是多種多樣的，而PLC中CPU處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以I/O單元需實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。輸入信號(hào)進(jìn)入模塊后，一般都經(jīng)過光電隔離和濾波，然后才送至輸入緩沖器等待CPU采樣。按輸出開關(guān)器件的種類不同又可分為：晶體管輸出方式、可控硅輸出方式和繼電器輸出方式。SM322有16點(diǎn)晶體管輸出、32點(diǎn)晶體管輸出、16點(diǎn)可控硅輸出、8點(diǎn)晶體管輸出、8點(diǎn)可控硅輸出、8點(diǎn)繼電器輸出和16點(diǎn)繼電器輸出共七種型號(hào)輸出模塊可供選擇。SM331可選四檔積分：，20ms，100ms，相對(duì)應(yīng)的以位表示的精度為：9，12，12，14位?！癇”位置適合測(cè)量177。“C”位置用于測(cè)量由4線變送器產(chǎn)生的177。SM332模擬量輸出模塊可以輸出電壓，也可以輸出電流。這樣，在負(fù)載端直接測(cè)量和校準(zhǔn)電壓。 圖55通過4線回路將負(fù)載與隔離的模出模塊相連三、存儲(chǔ)器在可編程控制器系統(tǒng)中，存儲(chǔ)器主要存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。用戶程序是隨PLC的應(yīng)用對(duì)象而定的，它是用戶根據(jù)使用環(huán)境和生產(chǎn)工藝的控制要求來編寫的。這部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在RAM中，以適應(yīng)隨機(jī)改寫的要求。綜上所述，PLC所用存儲(chǔ)器基本上由PROM、EPROM、EEPROM及RAM等組成，存儲(chǔ)容量的大小隨機(jī)器的型號(hào)而變化。加固的“半智能”型CRT接口為密封型，可以長(zhǎng)期安裝在操作臺(tái)和控制柜的面板上，通過通信接口接收來自PLC的信息并在CRT終端上顯示出來。磁帶和磁盤稱為外存儲(chǔ)器。在離線開發(fā)用戶程序可編程裝置中，外存儲(chǔ)器特別有用。五、電源部件PLC配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源，供內(nèi)部電路使用。 、ET200MSIMATIC ET200M是采用模塊化的設(shè)計(jì)，方便安裝于控制柜。它可用S7300可編程序控制器的信號(hào)、功能和通訊模塊擴(kuò)展。ET200M是在PROFIBUSDP上的被動(dòng)站(從站)。 ET200M最多可擴(kuò)展8個(gè)I/O模塊，每個(gè)ET200M的最大地址區(qū)：128字節(jié)輸入和128字節(jié)輸出。與大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)一樣，PROFIBUS能夠減少運(yùn)營成本，提高生產(chǎn)效率，加快新品上市時(shí)間，并改善產(chǎn)品質(zhì)量。 第 ３５ 頁