【正文】 度，同時(shí)又為設(shè)備維護(hù)創(chuàng)造了方便的條件。其參數(shù)為：流量，揚(yáng)程。水泵主要有葉片泵、齒輪泵、離心泵三種類型，這些水泵的原理及優(yōu)缺點(diǎn)參見《液壓元件與系統(tǒng)》。(2)必須滿足介質(zhì)特性的要求。 (3)液體性質(zhì)，包括液體介質(zhì)名稱，物理性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)和其它性質(zhì)，物理性質(zhì)有溫度C密度D，粘度U，介質(zhì)中固體顆粒直徑和氣體的含量等，這涉及到系統(tǒng)的揚(yáng)程，有效氣蝕余量計(jì)算和合適泵的類型；化學(xué)性質(zhì)，主要指液體介質(zhì)的化學(xué)腐蝕性和毒性，是選用泵材料和選用那一種軸封型式的重要依據(jù)。 經(jīng)濟(jì)性 選泵依據(jù)水泵選型，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的工藝流程和排水要求，從以下幾個(gè)方面加以考慮：流量是選泵的重要性能數(shù)據(jù)之一，它直接關(guān)系到整個(gè)排水系統(tǒng)的排水能力。該系統(tǒng)采用先進(jìn)的集散式控制方式，建立了多級(jí)模塊化的結(jié)構(gòu)體系，提出了多參數(shù)的模糊綜合決策方法。自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，將使得排水系統(tǒng)可靠性增強(qiáng)，整個(gè)工作流程通過軟件的編程來實(shí)現(xiàn)，程序確定后，水泵機(jī)組將按給定的程序自動(dòng)啟停水泵、開合閥門，極大的減小工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。這種排水系統(tǒng)的工作流程完全由手工完成，工人按部就班的完成各個(gè)執(zhí)行件的操作。這種排水系統(tǒng)的操作以離心式水泵的工作特性為基礎(chǔ)，泵站的起停時(shí)間判斷，完全依賴于工人的經(jīng)驗(yàn)和已有的操作規(guī)程。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征也可分為徑向無邊、徑向帶邊和軸向帶邊三種。在向水泵和吸水管中灌引水時(shí)，要通過放氣栓(又叫氣嘴)將水泵和吸水管中的空氣放掉。但是現(xiàn)在的排水系統(tǒng)中，為了提高排水效率，減小水泵腐蝕，一般不用底閥，而用射流泵或真空泵為水泵和吸水管注水。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，每開采1噸煤就要排出27噸礦井水，有時(shí)甚至要排出3040噸礦井水。在煤礦地下開采的過程中，由于地層中含水的涌出，雨水和江河中水的滲透，水砂充填和水力采煤礦井的井下供水，將要有大量的水晝夜不停地匯集于井下。本文采用集中控制器對(duì)礦井水泵房設(shè)備運(yùn)行實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控，自動(dòng)、手動(dòng)控制水泵的啟停及閘閥的開、關(guān)，并具有自診斷功能，可實(shí)現(xiàn)水泵房的無人值守。關(guān)鍵字：PLC，西門子S7200，MCGS，工業(yè)以太網(wǎng) 第二章 緒論井下排水系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)中四大系統(tǒng)之一，擔(dān)負(fù)著井下積水排除的重要任務(wù)。給人民的生命、國家的財(cái)產(chǎn)都帶來了極大的威脅。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， 。 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。表殼的公稱直徑有60mm,100mm,150mm,200mm和250mm五種。如圖12所示。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。尤其是閘閥的操作，勞動(dòng)量最大。所以靠人工檢測(cè)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)。C、手動(dòng)操作方式為集中操作對(duì)于某一臺(tái)泵而言，其手動(dòng)操作完全可以通過在水泵附近的就地操作柜進(jìn)行全部的手動(dòng)操作，例如真空泵操作、排氣閥操作、排水泵操作、主排水電動(dòng)閥操作等等，不用到這些被控設(shè)備附近進(jìn)行操作。從經(jīng)濟(jì)和管理上對(duì)水泵臺(tái)數(shù)和工作方式進(jìn)行確定，做到投資，維修費(fèi)最低，正常工作能耗最低。根據(jù)上一章節(jié)，得。對(duì)于多級(jí)提升的礦井排水系統(tǒng)可以通過安裝多級(jí)自動(dòng)化排水設(shè)備做到由地面調(diào)度中心根據(jù)各級(jí)泵房水倉容量及液位統(tǒng)籌調(diào)度，實(shí)現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。第四章 中央水泵房系統(tǒng)的配置及工作原理 系統(tǒng)設(shè)備及組成水泵房監(jiān)控裝置包括PLC柜、就地控制箱和外圍傳感器以及上位計(jì)算機(jī)等，系統(tǒng)組成示意圖如31。按鈕、指示燈、轉(zhuǎn)換開關(guān)、繼電器等采用品牌優(yōu)質(zhì)電器元件[6]。 水泵管路系統(tǒng)圖止回閥(ZH)又稱單向閥或逆止閥，其作用是防止管路中的介質(zhì)倒流。球閥在管路中主要用來做電動(dòng)球閥切斷、分配和改變介質(zhì)的流動(dòng)方向，它只需要用旋轉(zhuǎn)90度的操作和很小的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩就能關(guān)閉嚴(yán)密。采用DN250、DN200（）手動(dòng)閘閥。就地手動(dòng)工作方式時(shí)，根據(jù)水倉水位或浮球狀態(tài)，就地通過現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制柜手動(dòng)控制水泵的啟停。該無人值守系統(tǒng)以水倉水位作為水泵的起停的基本條件，在此條件滿足的前提下，然后再根據(jù)均勻磨損的原則、電價(jià)避峰填谷的原則實(shí)現(xiàn)水泵的起停。 圖44 水泵起動(dòng)流程圖 水泵關(guān)機(jī)順序每個(gè)水泵在確定關(guān)閉之后，首先關(guān)閉出水電動(dòng)閥門；判斷閘閥是否關(guān)到位；停止排水泵運(yùn)行。S7 系列PLC包括一個(gè)供電單元、一個(gè)CPU，以及輸入和輸出模塊(I/O 模塊)。 圖51 控制程序流程圖 基于PLC的井下自動(dòng)排水系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)層(遠(yuǎn)程IO),控制層(PLC)和管理層(工業(yè)計(jì)算機(jī))組成的三級(jí)控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)排水系統(tǒng)的自動(dòng)控制。而PLC是通過在存儲(chǔ)器中的程序?qū)崿F(xiàn)控制功能，若控制功能需要改變，只需修改程序及少量接線即可。這種面向控制過程、面向問題的編程方式，與匯編語言相比，雖然增加了解釋程序和程序執(zhí)行時(shí)間，但對(duì)大多數(shù)機(jī)電控制設(shè)備來說，PLC的控制速度還是足夠快的?？捎糜诂F(xiàn)場(chǎng)控制，也可用于遠(yuǎn)距離控制。定時(shí)控制:它為用戶提供了若干個(gè)電子定時(shí)器，用戶可自行設(shè)定:接通延時(shí)、關(guān)斷延時(shí)和定時(shí)脈沖等方式。3)輸入/輸出接口調(diào)理功能具有A/D. D/A轉(zhuǎn)換功能，通過I/O模塊完成對(duì)模擬量的控制和調(diào)節(jié)精度，可以根據(jù)用戶要求選擇。6)編程、調(diào)試等使用復(fù)雜程度不同的手持、便攜和桌面式編程器、工作站和操作屏，進(jìn)行編程、調(diào)試、監(jiān)視、試驗(yàn)和記錄，并通過打印機(jī)打印出程序文件。PLC就是這樣周而復(fù)始地重復(fù)上述的掃描循環(huán)的。當(dāng)CPU采樣時(shí)輸入信號(hào)由緩沖區(qū)進(jìn)入映像區(qū)，這就是數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)刷新；同樣道理，CPU不能直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。外設(shè)請(qǐng)求一般不會(huì)影響系統(tǒng)正常工作，而且可能更有利于系統(tǒng)的控制和管理。 在數(shù)據(jù)采集過程中，模擬量信號(hào)的處理是將模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)（A/D轉(zhuǎn)換），其變換速度由采樣定律確定。流量保護(hù)：當(dāng)水泵啟動(dòng)后或正常運(yùn)行時(shí)，如流量達(dá)不到正常值，通過流量保護(hù)裝置使本臺(tái)水泵停車，自動(dòng)轉(zhuǎn)換為啟動(dòng)另一臺(tái)水泵。PLC同時(shí)將水泵機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)與參數(shù)經(jīng)安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分站傳至地面生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控中心主機(jī)，與全礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，管理人員在地面即可掌握井下主排水系統(tǒng)設(shè)備的所有檢測(cè)數(shù)據(jù)及工作狀態(tài)，又可根據(jù)自動(dòng)化控制信息，實(shí)現(xiàn)井下主排水系統(tǒng)的遙測(cè)、遙控，并為礦領(lǐng)導(dǎo)提供生產(chǎn)決策信息?？紤]裕量后的I/O總點(diǎn)數(shù)即為I/O點(diǎn)數(shù)估計(jì)值。（3） 響應(yīng)速度PLC是為工業(yè)自動(dòng)化而設(shè)計(jì)的通用控制器，不同檔次的PLC的響應(yīng)速度一般能滿足起應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。 S7300PLC的基本組成本系統(tǒng)選用德國西門子公司的SIMATIC S7300系列PLC系統(tǒng)。一般的中型可編程控制器多為雙微處理器系統(tǒng)。PLC提供了多種操作電平和驅(qū)動(dòng)能力的I/O單元，有各種各樣的I/O單元供用戶選用。按負(fù)載回路使用的電源不同分為：直流輸出模塊、交流輸出模塊和交直流兩用輸出模塊。被測(cè)模擬量的精度是所設(shè)定的積分時(shí)間的正函數(shù)，也即積分時(shí)間越長，被測(cè)值的精度越高。5V，1～5V等。如圖45所示，檢測(cè)線S+和S直接接到負(fù)載上。系統(tǒng)程序關(guān)系到PLC的性能，用戶不能訪問，修改這一部分存儲(chǔ)器的內(nèi)容。在掉電時(shí)可以保持?jǐn)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)器區(qū)域稱保持?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。有時(shí)用磁帶和磁盤來存儲(chǔ)PLC的用戶程序。同一PLC系統(tǒng)的各種不同應(yīng)用場(chǎng)合的用戶程序可以分別寫入到幾片EPROM中，在改變系統(tǒng)的工作方式時(shí)只要更換EPROM就可以了。 ET200M是高密度配置的模塊化I/O站，保護(hù)等級(jí)為IP20。 ET200M由以下部分組成 ： IM153接口：用于與PROFIBUSDP現(xiàn)場(chǎng)總線的連接 ； 各種I/O模塊：用總線連接器連接或插入在有源總線模塊內(nèi), 總線連接器設(shè)計(jì)，在運(yùn)行過程中不能更換模塊； 有源總線模塊設(shè)計(jì)，在運(yùn)行過程中能更換模塊；電源(如有必要) ； S7300自動(dòng)化單元的所有I/O模塊：都可應(yīng)用(功能和通信模塊只用于SIMATIC S7/M7主設(shè)備)； HART模塊 。PROFIBUSDP 的特點(diǎn)：代替 PLC/PC 與 I/O 之間昂貴的電線；快速，傳輸 1 千字節(jié)的輸入數(shù)據(jù)和 1千字節(jié)的輸出數(shù)據(jù)所需時(shí)間2 ms；強(qiáng)有力的工具，減少組態(tài)和維護(hù)費(fèi)用；被所有主要的 PLC 制造商支持；有廣泛的產(chǎn)品：PLC, PC, I/O, 驅(qū)動(dòng)器, 編碼器等；允許周期性和非周期性的數(shù)據(jù)傳輸；單主和多主網(wǎng)絡(luò)；每個(gè)站的輸入和輸出數(shù)據(jù)最多可達(dá) 244 字節(jié)。ET200M通過RPOFIBUSDP與PLC控制柜連接通信。由于模塊的種類眾多，ET200M尤其適用于復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù)。與普通電源相比，PLC電源穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)。存儲(chǔ)在它們里面的信息可以長期保存。由于系統(tǒng)程序用戶不可改變，因而PLC產(chǎn)品樣本或使用說明書中所列存儲(chǔ)器容量，系指用戶程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器而言。用戶程序一般存放于帶有后備電池的CMOS靜態(tài)RAM、紫外線可擦的EPROM和電可改寫的EEPROM中。采用2線回路時(shí)，S+和S可以保持開路，但是輸出精度不如4線回路高。20mA以內(nèi)的電流信號(hào)。模擬量模塊都裝有量程模塊，調(diào)整量程塊的插入位置可改變模塊的硬件結(jié)構(gòu)。晶體管輸出方式的模塊，只能帶直流負(fù)載，屬于直流輸出模塊，沒有反極性保護(hù)措施，輸出具有短路保護(hù)功能，使用于驅(qū)動(dòng)電磁閥和直流接觸器。I/O單元的主要類型有：數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等。另一個(gè)是位處理器，也稱為布爾處理器，是一些廠家設(shè)計(jì)制造的專用芯片。它的系統(tǒng)構(gòu)成如圖54所示。 通過上面的計(jì)算，考慮系統(tǒng)通訊要求，選用SIMATIC S7300系列中的CPU3152 DP是最合適的。（2） 存儲(chǔ)器容量選擇PLC的I/O點(diǎn)數(shù)估算值大小，在很大程度上反映了PLC系統(tǒng)的功能要求，因此可以在I/O點(diǎn)數(shù)估算值的基礎(chǔ)上計(jì)算對(duì)PLC存儲(chǔ)器容量的需求。七、三種工作方式系統(tǒng)控制具有自動(dòng)、半自動(dòng)和手動(dòng)檢修3種工作方式。電動(dòng)閘閥故障：由電動(dòng)機(jī)綜保監(jiān)視閘閥電機(jī)的過載、短路、漏電、斷相等故障，并參與水泵的聯(lián)鎖控制。A/D變換的精度取決于A/D變換器的位數(shù)。 PLC地址分配和實(shí)現(xiàn)控制功能從系統(tǒng)的控制功能上來說，應(yīng)具備以下七大功能：一、數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與檢測(cè) 數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與檢測(cè)主要分為兩類：模擬量數(shù)據(jù)和數(shù)字量數(shù)據(jù)。這步操作稱為輸出狀態(tài)刷新。PLC進(jìn)行清零或復(fù)位處理，消除各元件狀態(tài)的隨機(jī)性；檢查I/O單元連接是否正確；啟動(dòng)監(jiān)控定時(shí)器T0，執(zhí)行一段涉及到各種指令和內(nèi)存單元的程序，如果所用的時(shí)間不超過T0，則可證實(shí)自身完好，否則系統(tǒng)關(guān)閉。其過程示意圖如圖43所示。4)通信、聯(lián)網(wǎng)功能現(xiàn)代PLC大多數(shù)都采用了通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有RS232或RS485接口，可進(jìn)行遠(yuǎn)程I/O控制，多臺(tái)PLC可彼此間聯(lián)網(wǎng)、通信，外部器件與一臺(tái)或多臺(tái)可編程控制器的信號(hào)處理單元之間，實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)交換，如程序轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)文檔轉(zhuǎn)移、監(jiān)視和診斷。順序控制:在前道工序完成之后，就轉(zhuǎn)入下一道工序，使一臺(tái)PLC可作為多部步進(jìn)控制器使用。 6)體積小、重量輕、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 P