【正文】 第 20 頁 和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移。 2)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與處理功能 數(shù)學(xué)運(yùn)算功能包括 : .基本算術(shù) :加、減、乘、除。由于 PLC 是專為工業(yè)控 制而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)，其結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用，以及有很強(qiáng)的可靠性和抗干擾能力，易于嵌入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部。 4)接線簡(jiǎn)單 PLC只需將輸入設(shè)備 (如按鈕、開關(guān)等 )與輸入端子聯(lián)接，將輸出設(shè) 備 (如接觸器、電磁閥等 )與輸出端子聯(lián)接。 2)可靠性高、抗干擾能力強(qiáng) 可靠性是工業(yè)控制器件的重要指標(biāo)。 1井 井 井 井 井井 井井 井 井 井P L C 井 井 井井 井井 井 井 井 井P R O F I B U S D P4 8 5井 井 井 井 井 井 井井 井 井 井 井 井 井井 井 井 井 井 井 井井 井 井 井 井井 井 井 井井 井 井 井圖 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 基于 PLC 的 礦井主 排水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)由 PLC（ 可編程邏輯控制器 ）、觸摸屏、檢測(cè)部分（模擬量和開關(guān)量采集）和執(zhí)行部分等組成，其硬件結(jié)構(gòu)如圖 42所示。這些閾值只有在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)每臺(tái)水泵不同的流量特性設(shè)定出相應(yīng)的閾值。 三、 電磁流 量 計(jì)的特點(diǎn) ①測(cè)量管路內(nèi)沒有任何突出和可移動(dòng)的部件，因此可用于有懸浮顆粒的漿液等流量的測(cè)量，且壓力損失極??； ②感應(yīng)電勢(shì)與被測(cè)液體溫度、壓力、粘度等無關(guān)，因此其使用范圍廣泛 。但直流電勢(shì)將使被測(cè)液體電解， 使電極極化。電磁流量轉(zhuǎn)換器是為電磁流量傳感器提供電源，并將其測(cè)量的流量信號(hào)整定成為標(biāo)準(zhǔn)的420mA 電流等其他形 式的信號(hào)。 采用如圖 36示的安裝方式可以保證準(zhǔn)確測(cè)量每一個(gè)水泵在工作過程中的流量。 主要技術(shù)指標(biāo)： 介質(zhì) 液體、氣體或蒸汽 輸出 兩線制 4～ ； 量程 ,1,2, ,3,4,5,6,8,10,16,20,25,30,40,50,60Mpa 電源 ,無負(fù)載時(shí)可工作在 ， 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁 最大電源電壓 36 ； 負(fù)載范圍 允許最小負(fù)載為零，最大負(fù)載 RL=50（ US12） Ω。 HS956 系 列薄膜壓力變送器由高性能的薄膜壓力傳感器與信號(hào)調(diào)理電路組成。 應(yīng)用范圍 ：氣液兩用型，可用于供水系統(tǒng)，液壓，氣動(dòng)系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)，自 動(dòng)化工程等。 PT100溫度傳感器是一個(gè)模擬信號(hào)，它在實(shí)際應(yīng)用中有二種形式 :一種是不需要顯示的 ,主要采集到 PLC，這樣在使用的時(shí)候只需要一塊 PT100的集成電路，要注意的是這個(gè)集成電路采集的不是電流信號(hào) 而 是電阻值， PT100 的集成電路（需要一個(gè) 177。但是由于超聲波液位傳感器不能用在過于狹小的空間內(nèi)，當(dāng)條件不具備時(shí)，也可以使用兩個(gè)投入式傳感器來檢測(cè)水位。 液位檢測(cè)裝置的選擇 上述兩種液位傳感器是基于不同 的工作原理設(shè)計(jì)和制造出來的，分別適應(yīng)于不同 的工作場(chǎng)所。具有干擾回波的抑制功能 ， 保證測(cè)量數(shù)據(jù)的真實(shí)。 從以上公式中可以看出，只要測(cè)得超聲波脈沖從發(fā)射到接收的時(shí)間間隔，便可以求得待測(cè)的液位。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 圖 主排水泵自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)圖 排水裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的過程中，必須對(duì) 圖所示 參數(shù)進(jìn)行 檢 測(cè) ， 本 章 將對(duì)以下 5個(gè) 監(jiān)控的參數(shù)展開論述 并給出檢 測(cè)的方法和可實(shí)現(xiàn)性。 傳統(tǒng)的繼電器控制方法，用人工進(jìn)行檢測(cè) (如人工檢測(cè)水 倉水位、淤泥厚度、管道、閘閥及配電設(shè)備狀況等 )，這 種檢測(cè)控制方法效率低，工 人勞動(dòng)強(qiáng)度大，且由于井下環(huán)境惡劣，故障率較高 。人工操作無法避免高強(qiáng)度的勞作。 停泵過程要進(jìn)行相反的操作。在無底閥的排水系統(tǒng)中，水泵每次起動(dòng)都要灌水，這一工作由抽真空設(shè)備完成，一般使用射流泵或真空泵。 常用的壓力表為普通彈簧管壓力表，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征可分為徑向無邊、徑向帶邊和軸向帶邊三 種。其缺點(diǎn)是密封面容易擦傷，檢修較為困難，高度尺寸較大，在安裝位置受到限制時(shí)，安裝不便，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格較高。離心式水泵排水系統(tǒng)主要由離心式水泵、電 動(dòng)機(jī)、起動(dòng)設(shè)備、儀表、管路及管路附 件等組成 。如果不能及時(shí)地將這些積水排送到井上，井下的生產(chǎn)就可能受到阻礙，井下的安全就會(huì)得不到保障，嚴(yán)重者會(huì)造成重大事故。 S7300通過 CP340通訊模塊，采用 RS232C通信標(biāo)準(zhǔn)與就地 PC建立聯(lián)系。 院長(zhǎng)簽字： 指導(dǎo)教師簽字： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)閱書 指導(dǎo)教師評(píng)語 （①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力；③研究?jī)?nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤ 工作態(tài)度 及工作量；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）： 成 績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計(jì)評(píng)閱教師評(píng)閱書 評(píng)閱教師評(píng)語 （ ①選題的意義； ② 基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；③工作量的大?。虎苋〉玫闹饕晒皠?chuàng)新點(diǎn)；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問題； ⑧ 是否同意答辯等 ）： 成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字： 年 月 日 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)閱書 評(píng)閱教師評(píng)語 （ ①選題的意義； ② 基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；③工作量的大??；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問題； ⑧ 是否同意答辯等 ）： 成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字： 年 月 日 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及綜合成績(jī) 答 辯 情 況 提 出 問 題 回 答 問 題 正 確 基本 正確 有一般性錯(cuò)誤 有原則性錯(cuò)誤 沒有 回答 答辯委員會(huì)評(píng)語及建議成績(jī)： 答辯委員會(huì)主任簽字： 年 月 日 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評(píng)定成績(jī)： 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人： 年 月 日 摘 要 文章 進(jìn)行了排水設(shè)備的選 型 設(shè) 計(jì)，然后 根據(jù)排水控制的要求，進(jìn)行自動(dòng)控制方面的設(shè)計(jì)。本章分析這種排水系統(tǒng)的組成及工作過程，指出其存在的問題，為井下主排水系統(tǒng)自動(dòng)控制的研究提供依據(jù)。井下自動(dòng)排水系統(tǒng)的任務(wù)就是把流入井下煤礦巷道中的礦井積水排送至地表。在濾水器內(nèi)裝有舌型底閥，其作用是使灌入水泵和吸水管中的引水，以及停泵后的存水不致漏掉。 ④ 灌引水漏斗、放氣栓和旁通管 灌引水漏斗是在水泵初次 起動(dòng)時(shí)，向水泵和吸水管中灌引水 用。 真空表安裝在水泵的吸水接管上，為檢 測(cè) 吸水管的真空度用。 井下排水系統(tǒng)存在的問題 目前，我國(guó)大多煤礦企業(yè)的井下水泵房使用的仍然是傳統(tǒng)的人工操作排水系統(tǒng)，以離心式水泵系統(tǒng)為主。 其存在的問題有如下幾點(diǎn)： ① 效率低、可靠性差。 排水系統(tǒng) 為何要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制 針對(duì)上述排水系統(tǒng)存在的問題，本文提出了基于 PLC 的礦井主排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。由于礦井排水系統(tǒng)屬于多變量、非線性、時(shí)變的復(fù)雜系統(tǒng)，特別是在管道和水泵等環(huán)節(jié)中，各變量之間又存在著交叉，因此礦井排水系統(tǒng)非常適合于采用模糊控制的方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷。根據(jù)發(fā)射和接受換能器的功能，傳感器又可分為單換能器和雙換能器。 本設(shè)計(jì)中采用的是 Yjsonic系列的超聲波液位計(jì)， 在測(cè)量中脈沖超聲波由傳感器（換能器）發(fā)出 ，聲波經(jīng)物體表面反射后被同一傳感器接收，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 圖 超聲波液位計(jì)選型 設(shè)計(jì)中 選用二線制輸出型 液位計(jì) ，其參數(shù)如下： 量程： 0～ 1 20m 精度： % 盲區(qū)： ～ 溫度： 20℃ ～ +55℃ 電源： 24VDC 控制： 無 輸出： 4～ 20mA 二線制 防護(hù)等級(jí)： IP65 顯示方式： 4位 LCD 二、 投入式液位傳感器 投入式液位傳感器是將傳感 器的探頭投入液體中。 二、 水位檢測(cè)裝 置 的選擇 由于煤礦井下的排水系統(tǒng)重要的安全地位，而水位傳感器是整個(gè)排水系統(tǒng)的嗅覺 器官。 這類溫度傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、精度高、穩(wěn)定性好、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用最多的一類。它 可以 串 連一個(gè)電磁指示儀表 。 圖 39為膜片式壓力傳感器，應(yīng)變片貼在膜片內(nèi)壁，在壓力 p 作用下，膜片產(chǎn)生徑向應(yīng)變 r? 和切向應(yīng)變 t? ，表達(dá)式分別為： 2 2 223 (1 ) ( 3 )8r p R xhE?? ??? （式 38） 2 2 223 (1 )( )8T p R xhE?? ??? （式 39） 式中： p — 膜片上均勻分布的壓力； R、 h — 膜片的半徑和厚度； X — 離圓心的徑向距離。 HS956系列薄膜壓力變送器的特點(diǎn)： 穩(wěn)定性高 每年優(yōu)于 177。 這些 參數(shù)之間相互結(jié)合可以檢測(cè)出水泵、電動(dòng)機(jī)的性能和工況。軟件中可以通過檢測(cè)干路中的流量總和與所開啟的水泵數(shù)目，可以得到整個(gè)排水泵一電機(jī)機(jī)組的工況。磁場(chǎng)方向、電極連線、管道軸線三者之間是相互垂直的。同時(shí)內(nèi)阻增加隨被測(cè)液體成分的變化和工作時(shí)間長(zhǎng)短而變化，因而使輸出電勢(shì)不固定，影響測(cè)量精度。在石油化工、礦冶、煤炭、水利工程給排水、污水處理等行業(yè)中廣泛應(yīng)用。 NSK型負(fù)壓傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)如表所示： 表 NSK型負(fù)壓傳感器的主要技術(shù)指標(biāo) 輸入 0~? 1kPa? 10kPa? 30kPa? 50kPa? 100kPa 過載能力 2倍 測(cè)量介質(zhì) 對(duì)不銹鋼不腐蝕 的氣、液體 工作方式 負(fù)壓、真空度 工作電壓 5VDC或 10VDC(24V) 輸出 100mV或 0～ 5V、 4～ 20mA 零位輸出 ≤2mV 綜合精度 %、 %、 % 非線性 177。 1. PLC的特點(diǎn) 1)靈活、通用 在繼電器控制系統(tǒng)中，使用的控制裝置是大量的繼電器，整個(gè)系統(tǒng)是根據(jù)設(shè)計(jì)好的電氣控制圖，由人工通過布線、焊接、固定等手段組裝完成的，其過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力。 3)編程簡(jiǎn)單、使用方便 PLC采用面向控制過程、面向問題的 “ 自然語言 ” 編程，容易掌握。因此，PLC 既可對(duì)開關(guān)量進(jìn)行控制，又 可對(duì)模擬量進(jìn)行控制。今天的 PLC 功能， 遠(yuǎn)不僅是替代傳統(tǒng)的繼電器邏輯。 數(shù)據(jù)處理 :選擇、組織、規(guī)格化、移動(dòng)和先入先出。 5)人機(jī)界面功能 提供操作者以監(jiān)視機(jī)器 /過程工作必需的信息 ； 允許操作者和 PC系 統(tǒng)與其應(yīng)用程序相互作用，以便作決策和調(diào)整。 CPU 從第一條指令開始，順序逐條地執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結(jié)束。它包括兩種操作：一個(gè)是采樣輸入信號(hào)，即刷新輸入狀態(tài)表的內(nèi)容；二是送出處理結(jié)果，即用輸出狀態(tài)表的內(nèi)容刷新輸出電路。如果是偶然因素造成超時(shí)，重新掃描程序不會(huì) 再遇到 “ 偶然干擾 ” ，系統(tǒng)便轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行；若由于不可恢復(fù)的確定性故障，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地停止執(zhí)行用戶程序、切斷外部負(fù)荷、發(fā)出故障信號(hào)，等待處理。對(duì)于前一個(gè)因素 采用雙水位計(jì)，在水倉中設(shè)置兩個(gè)同樣的水位計(jì)， PLC 同時(shí)對(duì)兩個(gè)水位計(jì)取樣。要實(shí)現(xiàn)“避峰填谷”，需調(diào)度各水泵在用電的“谷段”和“平段”時(shí)間段，將水倉的 水位排至設(shè)定的低位，以便水倉能夠騰出盡