【正文】 度，同時又為設備維護創(chuàng)造了方便的條件。其參數(shù)為：流量，揚程。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)的揚程，有效氣蝕余量計算和合適泵的類型；化學性質(zhì)，主要指液體介質(zhì)的化學腐蝕性和毒性，是選用泵材料和選用那一種軸封型式的重要依據(jù)。 經(jīng)濟性 選泵依據(jù)水泵選型，應根據(jù)設計的工藝流程和排水要求，從以下幾個方面加以考慮：流量是選泵的重要性能數(shù)據(jù)之一，它直接關系到整個排水系統(tǒng)的排水能力。該系統(tǒng)采用先進的集散式控制方式，建立了多級模塊化的結構體系，提出了多參數(shù)的模糊綜合決策方法。自動控制系統(tǒng)的應用，將使得排水系統(tǒng)可靠性增強，整個工作流程通過軟件的編程來實現(xiàn)，程序確定后，水泵機組將按給定的程序自動啟停水泵、開合閥門，極大的減小工人的勞動強度。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，泵站的起停時間判斷，完全依賴于工人的經(jīng)驗和已有的操作規(guī)程。根據(jù)其結構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，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，每開采1噸煤就要排出27噸礦井水，有時甚至要排出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礦井水泵房設備運行實施實時監(jiān)控，自動、手動控制水泵的啟停及閘閥的開、關，并具有自診斷功能，可實現(xiàn)水泵房的無人值守。關鍵字：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，擔負著井下積水排除的重要任務。給人民的生命、國家的財產(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。當水倉積水降至低水位時，先將閘閥關死，再停水泵機組。尤其是閘閥的操作，勞動量最大。所以靠人工檢測的方法已不適應煤炭發(fā)展的需要，取而代之的是自動化排水系統(tǒng)。C、手動操作方式為集中操作對于某一臺泵而言，其手動操作完全可以通過在水泵附近的就地操作柜進行全部的手動操作，例如真空泵操作、排氣閥操作、排水泵操作、主排水電動閥操作等等，不用到這些被控設備附近進行操作。從經(jīng)濟和管理上對水泵臺數(shù)和工作方式進行確定，做到投資，維修費最低，正常工作能耗最低。根據(jù)上一章節(jié)，得。對于多級提升的礦井排水系統(tǒng)可以通過安裝多級自動化排水設備做到由地面調(diào)度中心根據(jù)各級泵房水倉容量及液位統(tǒng)籌調(diào)度，實現(xiàn)高效、經(jīng)濟地運行。第四章 中央水泵房系統(tǒng)的配置及工作原理 系統(tǒng)設備及組成水泵房監(jiān)控裝置包括PLC柜、就地控制箱和外圍傳感器以及上位計算機等，系統(tǒng)組成示意圖如31。按鈕、指示燈、轉(zhuǎn)換開關、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球閥切斷、分配和改變介質(zhì)的流動方向，它只需要用旋轉(zhuǎn)90度的操作和很小的轉(zhuǎn)動力矩就能關閉嚴密。采用DN250、DN200（）手動閘閥。就地手動工作方式時，根據(jù)水倉水位或浮球狀態(tài)，就地通過現(xiàn)場手動控制柜手動控制水泵的啟停。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、電價避峰填谷的原則實現(xiàn)水泵的起停。 圖44 水泵起動流程圖 水泵關機順序每個水泵在確定關閉之后，首先關閉出水電動閥門；判斷閘閥是否關到位；停止排水泵運行。S7 系列PLC包括一個供電單元、一個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的井下自動排水系統(tǒng)總體設計系統(tǒng)采用現(xiàn)場層(遠程IO),控制層(PLC)和管理層(工業(yè)計算機)組成的三級控制系統(tǒng)來實現(xiàn)排水系統(tǒng)的自動控制。而PLC是通過在存儲器中的程序?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)行時間，但對大多數(shù)機電控制設備來說，PLC的控制速度還是足夠快的?？捎糜诂F(xiàn)場控制，也可用于遠距離控制。定時控制:它為用戶提供了若干個電子定時器，用戶可自行設定:接通延時、關斷延時和定時脈沖等方式。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，進行編程、調(diào)試、監(jiān)視、試驗和記錄，并通過打印機打印出程序文件。PLC就是這樣周而復始地重復上述的掃描循環(huán)的。當CPU采樣時輸入信號由緩沖區(qū)進入映像區(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)動負載。外設請求一般不會影響系統(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，模擬量信號的處理是將模擬信號變換成數(shù)字信號（A/D轉(zhuǎn)換），其變換速度由采樣定律確定。流量保護：當水泵啟動后或正常運行時，如流量達不到正常值，通過流量保護裝置使本臺水泵停車，自動轉(zhuǎn)換為啟動另一臺水泵。PLC同時將水泵機組的運行狀態(tài)與參數(shù)經(jīng)安全生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)分站傳至地面生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控中心主機，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)設備的所有檢測數(shù)據(jù)及工作狀態(tài)，又可根據(jù)自動化控制信息，實現(xiàn)井下主排水系統(tǒng)的遙測、遙控，并為礦領導提供生產(chǎn)決策信息?？紤]裕量后的I/O總點數(shù)即為I/O點數(shù)估計值。（3） 響應速度PLC是為工業(yè)自動化而設計的通用控制器，不同檔次的PLC的響應速度一般能滿足起應用范圍內(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)動能力的I/O單元，有各種各樣的I/O單元供用戶選用。按負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。被測模擬量的精度是所設定的積分時間的正函數(shù)，也即積分時間越長，被測值的精度越高。5V，1～5V等。如圖45所示，檢測線S+和S直接接到負載上。系統(tǒng)程序關系到PLC的性能，用戶不能訪問，修改這一部分存儲器的內(nèi)容。在掉電時可以保持數(shù)據(jù)的存儲器區(qū)域稱保持數(shù)據(jù)區(qū)。有時用磁帶和磁盤來存儲PLC的用戶程序。同一PLC系統(tǒng)的各種不同應用場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，保護等級為IP20。 ET200M由以下部分組成 ： IM153接口：用于與PROFIBUSDP現(xiàn)場總線的連接 ； 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), 總線連接器設計，在運行過程中不能更換模塊； 有源總線模塊設計，在運行過程中能更換模塊；電源(如有必要) ； S7300自動化單元的所有I/O模塊：都可應用(功能和通信模塊只用于SIMATIC S7/M7主設備)； HART模塊 。PROFIBUSDP 的特點：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)所需時間2 ms；強有力的工具，減少組態(tài)和維護費用；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；每個站的輸入和輸出數(shù)據(jù)最多可達 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尤其適用于復雜的自動化任務。與普通電源相比，PLC電源穩(wěn)定性好，抗干擾能力強。存儲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器容量，系指用戶程序和數(shù)據(jù)存儲器而言。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，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。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構。晶體管輸出方式的模塊，只能帶直流負載，屬于直流輸出模塊，沒有反極性保護措施，輸出具有短路保護功能，使用于驅(qū)動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。另一個是位處理器，也稱為布爾處理器，是一些廠家設計制造的專用芯片。它的系統(tǒng)構成如圖54所示。 通過上面的計算，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） 存儲器容量選擇PLC的I/O點數(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點數(shù)估算值的基礎上計算對PLC存儲器容量的需求。七、三種工作方式系統(tǒng)控制具有自動、半自動和手動檢修3種工作方式。電動閘閥故障：由電動機綜保監(jiān)視閘閥電機的過載、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地址分配和實現(xiàn)控制功能從系統(tǒng)的控制功能上來說，應具備以下七大功能：一、數(shù)據(jù)自動采集與檢測 數(shù)據(jù)自動采集與檢測主要分為兩類：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進行清零或復位處理，消除各元件狀態(tài)的隨機性；檢查I/O單元連接是否正確；啟動監(jiān)控定時器T0，執(zhí)行一段涉及到各種指令和內(nèi)存單元的程序，如果所用的時間不超過T0，則可證實自身完好，否則系統(tǒng)關閉。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)絡技術，有RS232或RS485接口，可進行遠程I/O控制，多臺PLC可彼此間聯(lián)網(wǎng)、通信，外部器件與一臺或多臺可編程控制器的信號處理單元之間，實現(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PLC可作為多部步進控制器使用。 6)體積小、重量輕、易于實現(xiàn)機電一體化 P