【正文】 通過 I/O接口可以檢測被控對(duì)象或被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為 PLC對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的信息依據(jù)。 圖 44 S7300PLC 系統(tǒng)構(gòu)成框圖 一、中央處理單元 CPU 同一般的微處理 器一樣，中央處理單元是 PLC的主要部分，是系統(tǒng)的核心。滿足設(shè)計(jì)需要。 DI點(diǎn)數(shù)估計(jì)值為 641 .15=74， DO 點(diǎn)數(shù)估計(jì)值為 56= 65， AI通道估 計(jì)值為 22 =26 個(gè)。 經(jīng)過粗略計(jì)算，需要數(shù)字量輸入 64 點(diǎn)，數(shù)字量輸出 56 點(diǎn)，模擬量輸入通道 22路，其具體分配見表 41， 42， 43。直觀地顯示電磁閥和電動(dòng)閥的開閉位置，實(shí)時(shí)顯示 用圖形填充以及趨勢圖、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 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(duì)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。 二、自動(dòng)輪換工作 為了防止因備用泵及其電氣設(shè)備或備用管路長期不用而使電機(jī)和電氣設(shè)備受潮或其他故障未經(jīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)工作泵出現(xiàn)緊急故障需投入備用泵時(shí)，而不能及時(shí)投入以至影響礦井安全，本系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)了 3臺(tái)泵自動(dòng)輪換工作控制，控制程序?qū)⑺脝⑼４螖?shù)及運(yùn)行時(shí)間和管路使用次數(shù)及流量等參數(shù)自動(dòng)記錄并 累計(jì)，系統(tǒng)根據(jù)這些運(yùn)行參數(shù)按一定順序自動(dòng)啟停水泵和相應(yīng)管路，使各水泵及其管路的使用率分布均勻，當(dāng)某臺(tái)泵或所屬閥門故障、某趟管路漏水時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警，并在觸摸屏上動(dòng)態(tài)閃爍顯示，記錄事故，同時(shí)將故障泵或管路自動(dòng)退出輪換工作，其余各泵和管路繼續(xù)按一定順序自動(dòng)輪換工作，以達(dá)到有故障早發(fā)現(xiàn)、早處理，以免影響礦井安全生產(chǎn)的目的。 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(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)不同水位段 中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁 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。監(jiān)控定時(shí)器T1就是通常所說的 “ 看門狗 ” ，它是用來監(jiān)視程序執(zhí)行是否正常的，正常時(shí)，執(zhí)行完用戶程序所用的時(shí)間不會(huì)超過 T1 的設(shè)定值，執(zhí)行完用戶程序后立即使 “ 看門狗 ” 復(fù)位，表示程序執(zhí)行正常。 PLC的基本工作過程為： 中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 圖 PLC工作原理示意圖 公共操作 公共操作是在每次掃描程序前進(jìn)行自檢，若發(fā)現(xiàn)故障，除了 故障燈外，還可判斷故障性質(zhì)：一般性故障，只報(bào)警不停機(jī)，等待處理；嚴(yán)重故障，則 中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁 停止運(yùn)行用戶程序，此時(shí) PLC切斷一切輸出聯(lián)系。這種分時(shí)操作進(jìn)程稱為 CPU 對(duì)程序的掃描。 在系統(tǒng)構(gòu)成時(shí)，可由一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多臺(tái) PLC構(gòu)成 “ 集中管理、分散 控制”的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，以便完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。 .擴(kuò)展算術(shù) :平方根、三角函數(shù)和浮點(diǎn)運(yùn)算。因此， PLC在機(jī)電一體化產(chǎn)品中 被廣泛應(yīng)用。接線極其簡單、工作量極少。因此，要求在各種惡劣工作環(huán) 境和條件 (如電磁干擾、灰 塵等 )下可靠工作，將故障率降至最低。 中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁 模擬量輸入模塊數(shù)字量輸出模塊真 空 泵 球 閥到 位 信 號(hào)聲 光 報(bào) 警1 高 壓 柜綜 保 單 元R S 4 8 5數(shù)字量輸入模塊1 遠(yuǎn) 程 擴(kuò) 展 模 塊數(shù) 字 量 輸 入 模 塊 數(shù) 字 量 輸 出 模 塊真 空 泵 控 制模 擬 量 輸 入 模 塊溫度巡檢儀球閥到位信號(hào)閘閥到位信號(hào)就地控制命令流量傳感器壓力傳感器負(fù)壓傳感器球閥控制電動(dòng)閘閥控制水泵高壓柜控制R S 4 8 5P R O F I B U S D P觸 摸 屏聲光報(bào)警主CPU模塊4 遠(yuǎn) 程 擴(kuò) 展 模 塊水 位 傳 感 器4 高 壓 柜綜 保 單 元圖 42排水控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 PLC 的主要特點(diǎn) PLC（ Programmable Logic Controller） ，即 可編程邏輯控制器 ， 定義是 ： 一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。雖然電磁流量傳感器在使用、安裝的過程 中比較復(fù)雜，但可以肯定的說，隨著流量傳感器在自動(dòng)排水系統(tǒng)的應(yīng)用，將大大提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。 ③測量范圍寬， max min 1500 ? ； ④可以測量各種腐蝕性液體的流量； ⑤電磁流量計(jì)的慣性小，可以用來測量脈動(dòng)流量； ⑥對(duì)測量介質(zhì)，要求導(dǎo)電率大于 。正電極被負(fù)離子包圍，負(fù)電極被一層正離子包圍，加大了電極的電阻。電磁流量傳感器是根據(jù)法拉第原理制成的一種流量計(jì)，用來測量導(dǎo)電液體的流量。 從而可以比較準(zhǔn)確的判斷出各個(gè)水泵機(jī)組的工作特性。其中 US為電源電壓 ； 過壓 量程的 120% ； 輸出限制 變送器過壓時(shí)，內(nèi)部限流器輸出電流限制在 25mA以下 ； 溫度范圍 敏感元件工作溫度： 50～ 125℃ ； 電子部件工作溫度：40～ 85℃ ； 濕度范圍 0～ 99% 相對(duì)濕度 。該系列產(chǎn)品技術(shù)獨(dú)特、性能優(yōu)越 ,具有體積小、重量輕、安裝簡便、能在惡劣環(huán)境長期穩(wěn)定工作的特點(diǎn)，特別適合頻繁沖擊壓力的測量。 水泵壓力檢測 一、應(yīng)變式壓力傳感器原理介紹 應(yīng)變式壓力傳感器主要用來測量流動(dòng)介質(zhì)的動(dòng)態(tài)或靜態(tài)壓力，如動(dòng)力管道設(shè)備的進(jìn)出口氣體或液體的壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的壓力、槍管及炮管內(nèi)部的壓力、內(nèi)燃機(jī)管道的壓力等。 12VDC 電源提供工作電壓）直接把采集到的電阻變?yōu)?5VDC 輸入到 PLC，經(jīng)過簡單的計(jì)算就可以得到相應(yīng)的溫度值 。 電機(jī)及水泵溫度檢測 溫 度 傳感器一般分為接觸式與非接觸式兩大類。當(dāng)然，有些場所可以使用兩種當(dāng)中的任何一種，也可以同時(shí)使用在同一個(gè)被檢測對(duì)象 (水倉 )。 16位 D/A轉(zhuǎn)換，提高電流輸出的精度和分辨率。 超聲波液位傳感器具有精度高和使用壽命長的特點(diǎn)，但若液體中有氣泡或液面發(fā)生波動(dòng)，便會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。 (1)水倉水位 的檢 測 (2)水泵流量的 檢 測 (3)水泵壓力檢測 (4)水泵負(fù)壓檢測 (5)電機(jī)及水泵溫度檢測 水倉水位的檢測 液位傳感器介紹 一、超聲波液位傳感器 超聲波液位傳感器是利用超聲波在兩種介質(zhì)的分界面上的反射特性而制成的。所以靠人工檢測的方法已不適應(yīng)煤炭發(fā)展的需要，取而代之的是自動(dòng)化排水系統(tǒng)。尤其是 閘閥的操作，勞動(dòng)量最大。當(dāng)水倉積水降至低水位時(shí)，先將 閘閥關(guān)死，再停水泵機(jī)組。如圖 12 所示。表殼的公稱直徑有 60mm,100mm,150mm,200mm 和 250mm五種。 放水閘閥安裝在調(diào)節(jié)閘閥上方的排水管路的放水管上，其作用 為檢修排水管路時(shí)放水用。 ① 濾水器和底閥 濾水器安裝在吸水管的下端，插入吸水井下面，不得低于 。給人民的生命、國家的財(cái)產(chǎn)都帶來了極大的威脅。 關(guān)鍵詞 ： PLC、排水系 統(tǒng)、自動(dòng)控制 ABSTRACT At first this text chose and designed drainage equipments, then designed autocontrol part based on drainage control request. This system adopts S7300 PLC series produced by SIEMENS， with many sensors(mainly incloding water line sensors,minus pressume sensors,pressme sensors,flux sensors) to plete autocontrol function demanded in this system design. Water pumps and pipelines of this system are controlled to run in turn automatically. The number of running water pumps is confirmed by the principle of avoiding apex and filling vale in order to economize electricity. On the spot of PC,it introduces controlease configuration control system to take charge of inspecting running state and parameters of equipments so that trouble can be found and dealt with in time. S7300 used Standard RS232 to municate with PC on the spot through Module CP340. KEY WORDS:drainage system； PLC； autocontrol 目 錄 第一章 緒論?????????????????????????? 1 排水系統(tǒng)概述 ?????????????????????? 1 礦井生產(chǎn)過程中 排水的重要性???????????? 1 礦井排水系統(tǒng)的組成部分?????????????? 1 井下排水系統(tǒng)存在的問題 ??????????????????? 3 排水系統(tǒng)為何要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制 ???????????????? 3 我國礦井主排水系統(tǒng)的現(xiàn)狀 ????????????????? 4 第二章 礦井自動(dòng)排水系統(tǒng)的各種參數(shù)與檢測 ????????? 4 水倉水位的檢測 ?????????????????????? 5 液位傳感器介紹 ??????????????????? 5 液位檢測裝置選擇 ??????????????????? 8 電機(jī)即水泵溫度檢測 ????????????????????? 9 水泵壓力檢測????????????????????? 10 水泵流量檢測???????????????????? 12 流量檢測儀器的安裝 ???????????????? 12 流量計(jì)的要求 ???????????????????? 13 流量檢測傳感器的使用 ???????????????? 15 水泵負(fù)壓檢測????????????????????? 15 第三章 基于 PLC 的礦井主排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) ????? 16 控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) ???????????????????? 16 基于 PLC 的礦井主排水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ???????????? 17 PLC 的主要特點(diǎn) ?????????????????? ?? 17 PLC 的基本工作原理 ????????????????? 20 PLC 地址分配和實(shí)現(xiàn)控制功能???????????? 22 3s7— 300PLC的基本組成?????????????? 27 西門子 ET200M與 PROFIBUSDP總線???????????? 32 第四章 礦井自動(dòng)主排水系統(tǒng)設(shè)備的選型設(shè)計(jì) ?????????? 33 初始數(shù)據(jù) ?????????????????????????? 33 選型設(shè)計(jì) ????????? ????????????????? 33 引水設(shè)備 ?????????????????????????? 35 自動(dòng)閥門??????????????????????? 38 高壓開關(guān)柜?????????????????????? 40 第五章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)??????????????????? 41 PLC的軟件設(shè)計(jì)