【正文】 圖 24 系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)框圖 泵的真空度達(dá)到泵正常啟動(dòng)的設(shè)定值 啟動(dòng)泵開始抽水 啟動(dòng)排水管的電磁閥， 系統(tǒng)開始正常排水 檢測(cè)到水壓上升達(dá)到設(shè)定值 檢測(cè)的水位達(dá)用戶設(shè)定的啟動(dòng)值 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )報(bào)告用紙 第 13 頁(yè) 共 41 頁(yè) 由于本次任務(wù)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的需要，而非真實(shí)工業(yè)應(yīng)用，所以 任務(wù) 設(shè)計(jì)更多的是立足于原理和系統(tǒng)核心控制部分的研發(fā)。系統(tǒng)通過 PLC的輸出的信號(hào)對(duì)電磁閥 的開關(guān)進(jìn)行 控制，根據(jù)管路的使用次數(shù)，選擇啟動(dòng)的管路 。用戶能通過各種按鍵的操作，現(xiàn)實(shí)對(duì)系統(tǒng)的各種功能控制。 當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定 啟動(dòng)一臺(tái)泵設(shè)定 值時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)輪班工作制，順序 啟動(dòng)一臺(tái)抽水泵 進(jìn)行抽水，如果水位下降到停機(jī)水位，泵自動(dòng)停機(jī)； 但是 如果水位 繼續(xù) 上升達(dá)到啟動(dòng)兩臺(tái)泵的設(shè)定值， 系統(tǒng) 則自動(dòng)啟動(dòng)第二臺(tái)泵進(jìn)行抽水。 . 自動(dòng)排水系統(tǒng) 功能設(shè)定 為滿足煤礦排水系統(tǒng)的生產(chǎn)需要、同時(shí)考慮系統(tǒng)的可行性，系統(tǒng)的運(yùn)行應(yīng)該具備以下的功能。設(shè)備的點(diǎn)檢是指按照一定的標(biāo)準(zhǔn)、一定的周期對(duì)設(shè)備規(guī)定的部位進(jìn)行檢查，以便即使發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障隱患，及時(shí)加以修理調(diào)整，使設(shè)備保持起規(guī)定功能的一種設(shè)備管理方法。即按照設(shè)備的性能標(biāo)準(zhǔn)，開展積極的維護(hù)保養(yǎng)工作，以保持其原有性能，延長(zhǎng)劣化過程。在加入油箱前必須進(jìn)行過濾。 其內(nèi)容包括 ： 設(shè)備 的日常維護(hù)保養(yǎng)、一級(jí)保養(yǎng)、二級(jí)保養(yǎng)。對(duì)違章而造成的不良后果要追究有關(guān)人員的責(zé)任。同時(shí) 隨著國(guó)家對(duì)煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)要求的不斷提高和企業(yè)自身發(fā)展的需要 ,煤礦安全問題已經(jīng)成為國(guó)家和企業(yè)關(guān)注的首要問題 ,但是煤礦的自然環(huán)境復(fù)雜 ,存在多種安全隱患。這種方式稱為集中輸出。 ③ 輸出刷新階段 當(dāng)所有程序執(zhí)行完畢后，進(jìn)入輸出處理階段。 (2)PLC 執(zhí)行程序的過程及特點(diǎn) PLC 執(zhí)行程序的過程分為三個(gè)階段，即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段、輸出刷新階段 。整個(gè)過程掃描執(zhí)行一遍所需的時(shí)間稱為掃描周期。 (5) 通信接口 通信接口的主要作用是實(shí)現(xiàn) PLC 內(nèi)部信號(hào)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換（通信）。 (3) I/O接口單元 I/O接口單元通常也稱 I/O 接口模塊，是 PLC 在工業(yè)過程控制現(xiàn)場(chǎng)與外部設(shè)備相連接的部件。 其中 PLC 的主機(jī)部分由中央處理器（ CPU） 、存儲(chǔ)器、輸入 /輸出 接口 、通信接口、擴(kuò)展 模塊 接口等部分組成 。 一旦 PLC 外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障， 工作人員 可根據(jù) PLC 輸入 /輸出指示燈提 供的信息，迅速查明原因。因此， PLC 具有很大的靈活性和通用性，可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模進(jìn)行容量、功能和應(yīng)用范圍的擴(kuò)展，甚至可以通過與集散控制系統(tǒng)（ DCS）或者其他上位機(jī)的通信來擴(kuò)展功能，并與外圍設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換 ，可以適用于各種不同規(guī)模、不同工業(yè)控制要求。 PLC 自從產(chǎn)生至今，雖然短短 40年，但它具有使用靈活、編程方便、可靠性高、體積小、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，使其 在機(jī)械、冶金、化工、輕工、紡織等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。 . 研究?jī)?nèi)容 目前國(guó)內(nèi)礦井的排水系統(tǒng)多采用傳統(tǒng)的人工監(jiān)測(cè)，操作者通過繼電器控制排水泵實(shí)現(xiàn)對(duì)井下污水的排放。集中了規(guī)范化、統(tǒng)計(jì)化、實(shí)時(shí)化和運(yùn)籌化管理水資源質(zhì)量及水環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)用了系統(tǒng)論、信息論、控制論和計(jì)算機(jī)技術(shù)，建立起了水資源管理信息系統(tǒng) . 研究意義 礦井主排水系統(tǒng)是煤礦自動(dòng)化生產(chǎn)中最重要的系統(tǒng)之一、在煤礦安全生產(chǎn)中有著舉足輕重的作用 。 隨著煤礦數(shù)字化生產(chǎn)的引入，建 立綜合信息基礎(chǔ)框架，使全體開采過程與集成化支持系統(tǒng)連成網(wǎng)絡(luò) 。所以針對(duì)我國(guó)目前的情況，研發(fā)出一套安全可靠的煤礦井下排水系統(tǒng)，有著很大的應(yīng)用前景。 而傳統(tǒng)的煤礦產(chǎn)業(yè)的開發(fā)，將無法滿足發(fā)展的需要。系統(tǒng)還對(duì)泵房的各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)處于故障或者非正常運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行提示和報(bào)警，提醒操作人員進(jìn)行檢修，同時(shí)對(duì)各臺(tái)泵的使用情況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)泵房各個(gè)參數(shù)對(duì)泵及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制，也可以利用半自動(dòng)方式可通過鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)對(duì)中央泵房設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，并且通過控制柜，井下人員還可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。 remote monitoring 目 錄 1. 緒論 ................................................................. 1 . 研究背景 ............................................................. 1 . 研究意義 ............................................................. 2 . 研究?jī)?nèi)容 ............................................................. 2 2. 控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) ............................................ 3 . 可編程控制器的概論 ................................................... 3 . PLC 的定義和特點(diǎn) ....................................................... 3 . PLC 的結(jié)構(gòu)和原理 ....................................................... 4 . 煤礦設(shè)備的工作環(huán)境及安全要求 ......................................... 8 . 設(shè)備的安全使用管理 ..................................................... 8 . 排水系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) ................................................... 9 . 自動(dòng)排水系統(tǒng)功能設(shè)定 ................................................... 9 . 排水系統(tǒng)的布局 ........................................................ 11 . 排水系統(tǒng)的工作過程 .................................................... 11 . 排水系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu) .................................................. 12 . 模擬量輸入模塊 ...................................................... 13 . 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) ...................................................... 17 . 系統(tǒng)的 I／ O 點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì) ................................................... 17 . PLC 開關(guān)量 I／ O 模塊的選擇 .............................................. 18 . PLC 系統(tǒng)的模塊連接 .................................................... 20 3. 排水系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) ................................................ 21 . PLC 的 I/O 點(diǎn)及寄存器 的使用分配 ...................................... 21 . 程序流程框圖及程序代碼 .............................................. 23 . 泵、排水管輪換工作的實(shí)現(xiàn) ............................................... 23 . 水位檢測(cè)與 泵的啟動(dòng) .................................................... 25 . 系統(tǒng)故障診斷 ......................................................... 27 4. 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) .................................................... 29 . 監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)軟件簡(jiǎn)介 ................................................ 29 . 組態(tài)軟件特點(diǎn) ........................................................ 30 . 組態(tài)王 軟件 ............................................. 31 . 組態(tài)王 軟件的應(yīng)用 ....................................... 31 . 監(jiān)控系統(tǒng)的功能簡(jiǎn)介 .................................................. 32 5. 排水系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ................................................ 36 . 主要的硬件結(jié)構(gòu) ...................................................... 36 . 系統(tǒng)硬件布線圖 ...................................................... 36 . 控制面板 ............................................................ 38 6. 設(shè)計(jì)總結(jié) ........................................................... 39 謝 辭 .................................................................. 40 參考文獻(xiàn)： ............................................................. 41 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )報(bào)告用紙 第 1 頁(yè) 共 41 頁(yè) 1. 緒論 . 研究背景 我國(guó)是一個(gè)煤炭生產(chǎn)大國(guó)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)煤炭的需求量將進(jìn)一步增長(zhǎng) 。 但由于以上的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、開發(fā)成本較高，同時(shí)由于煤礦井下環(huán)境復(fù)雜，干擾性大所以并不能得到很好的推廣。隨著控制理論和現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)排水系統(tǒng)的研究在理論和實(shí)踐上都取得了一定進(jìn)步。在許多發(fā)達(dá)國(guó)家里，礦井排水系統(tǒng)管理己進(jìn)入了系統(tǒng)化管理階段。 一套 安全可靠、智能自動(dòng)化、故障監(jiān)測(cè) 、 具體 遠(yuǎn)程監(jiān)控等 的排水系統(tǒng)將為為我國(guó)煤礦產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提高很好的保障。 1969 年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）成功研制出第一臺(tái)可編程控制器 — PDP14，并成功地應(yīng)用在美國(guó)通用汽車公司（ GM） 的生產(chǎn)線上。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。由于 PLC的高可靠性 ， 所以 PLC的故障率很低， 并且能通過各種方式直觀地反映控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況 ， 便于工作人員很好的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢查和維護(hù)。 1． PLC 的硬件組成 PLC 的硬件主要由主機(jī)、 I/O 擴(kuò)展單元 、電源模塊、外部功能擴(kuò)展模塊等組成，如圖 。采取的措施，一般是為 RAM配備一個(gè)鋰電池，通常鋰電池能用 2～ 5年 。 如 本次設(shè)計(jì) 中采用的 PLC（三菱FX2N64MR 型號(hào)）附帶有 兩個(gè) 24V的直流電源輸出 接口 。整個(gè)掃描工作過程包括內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新五個(gè)階段。當(dāng)PLC 掃描到的指令被執(zhí)行后，其結(jié)果馬上就被后面將要掃描到的指令所利用， 而且還可通過 CPU內(nèi)部設(shè)置的監(jiān)視定時(shí)器來監(jiān)視每次掃描是否超 過規(guī)定時(shí)間，避免由于 CPU內(nèi)部故障使程序執(zhí)行進(jìn)入死循環(huán)。對(duì)于元件映象寄存器來說，其內(nèi)容會(huì)隨程序執(zhí)行的過程而變化。在其它階段里輸 出狀態(tài)一直保存在輸出映象寄存器中。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )報(bào)告用紙 第 8 頁(yè) 共 41 頁(yè) . 煤礦設(shè)備的工作環(huán)境及安全要求 隨著 生產(chǎn)力提高， 煤礦 設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作過程越來越復(fù)雜 ，對(duì)設(shè)備的安全要求越來越嚴(yán)格， 設(shè)備狀態(tài)對(duì)生產(chǎn)的影響越來越重要，傳統(tǒng)的 設(shè)備已經(jīng)無法滿足自動(dòng)化 的生產(chǎn)需要 。對(duì)任何違章現(xiàn)象，任何人都有權(quán)制止。三級(jí)保養(yǎng)制是我國(guó)設(shè)備管理堅(jiān)持預(yù)防為主的維修管理方針。尤其是潤(rùn)滑油和液壓油，必須經(jīng)化驗(yàn)合格后才能使用。 ② 技術(shù)狀態(tài)的保持。 (2)設(shè)備的點(diǎn)檢。 . 排水系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的排水系統(tǒng)， 基于 PLC控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、 上位機(jī) 組態(tài)監(jiān)控技術(shù)等的 綜合應(yīng)用 ， 適應(yīng)井下自動(dòng)排水系統(tǒng)的需要，對(duì)礦