【正文】 SM331 可選四檔積分：， ， 20ms， 100ms，相對應(yīng)的以位表示的精度為： 9， 12， 12， 14 位。外部設(shè)備傳感器和執(zhí)行機構(gòu)所需的信號電平是多種多樣的，而 PLC 中 CPU 處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以 I/O 單元需實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。 系統(tǒng)采用德國 SIEMENS 的可編程控制器（帶觸摸屏）作為水泵主控制器，地面控制中心采用研華工業(yè)控制計算機作上位機，系統(tǒng)具有現(xiàn)場可編程、輸入 /輸出點數(shù)可擴展、顯示操作簡便等特點，除能完成水泵的 單機控制外，可通過以太網(wǎng)接口與全礦綜合自動化網(wǎng)絡(luò)連接 ,由井上控制中心監(jiān)控所有被控設(shè)備 . 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 22 第 4 章 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)。如 :水泵流量、壓力、軸溫、電機溫 度、電機功率與工作電流等。系統(tǒng)自動化的實現(xiàn)是建立在單臺水泵自動啟停之上。 系統(tǒng)停止時，點擊系統(tǒng)停止按鈕，若彈出提示操作成功的窗口則主排水泵開關(guān)打開，電機斷電，然后短路電抗器分閘，此時水泵上旋轉(zhuǎn)的停止顯示，表示分閘成功。 關(guān)泵工作過程：關(guān)閉單臺水泵工作順序為：首先關(guān)閉電動閘閥，等其關(guān)到位之后再將高壓開關(guān)柜分閘即停止水泵。 根據(jù)該方程 式，可以方便地根據(jù) D 值計算出 A 值。5V OFF OFF ON OFF OFF OFF 177。 EM235 開關(guān) 單 /雙極性選擇 增益選擇 衰減選擇 SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 ON 單極性 OFF 雙極性 OFF OFF X1 OFF ON X10 ON OFF X100 ON ON 無效 ON OFF OFF OFF ON OFF OFF OFF ON 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 11 表 由表 ， DIP開關(guān) SW6決定模擬量輸入的單雙極性，當(dāng) SW6為 ON時， 模擬量輸入為單極性輸入， SW6 為 OFF 時，模擬量輸入為雙極性輸入。以下是該系統(tǒng)部分用戶程序。在蝸殼中，液體由于流道的逐漸擴大而減速，又將部分動能轉(zhuǎn) 變?yōu)殪o壓能，最后以較高的壓力流入排出管道，送至需要場所。葉輪進口與泵殼間的間 隙過大會造成泵內(nèi)高壓區(qū)的水經(jīng)此間隙流向低壓區(qū)，影響泵的出水量，效率降低！間隙過小會造成葉輪與泵殼摩擦產(chǎn)生磨損。中央泵 房有 5 臺排水泵組成，采用降壓啟動方式，目前大部分關(guān)鍵閥門為電動控制，但沒有形成自動化控制，基本情況如下： 設(shè)備名稱 基本情況 數(shù)量 說明 水泵 ，電機 10KV，功率 1400KW，南陽防爆電機廠 5 電抗器降 壓啟動 閥門 電動 /手動兩用閥門。 設(shè)計題 目： 平煤首山一礦井下中央水泵控制系統(tǒng)設(shè)計 專題 （ 論 文） 題 目： 平煤首山一礦井下中央水泵控制系 統(tǒng)設(shè)計 指 導(dǎo) 老 師 ： 曹留柱 答 辯 委 員會 根據(jù) 學(xué) 生提交的 畢業(yè)設(shè)計 （ 論 文）材料，根據(jù) 學(xué) 生答 辯 情 況 ，經(jīng) 答 辯 委 員會討論評 定， 給 予 學(xué) 生 梁占營 畢業(yè)設(shè)計 （ 論 文）成 績?yōu)? 。地質(zhì)報告初步預(yù)測己及戊煤層為有瓦斯突出危險煤層，己煤層底板埋深多在 730m 以下，鉆孔實測巖溫 ～ ℃ ，全部處在二級高溫區(qū)，戊煤層底板埋深多在 550m 以下，鉆孔實測巖溫 ～ ℃ ，大部處在二級高溫區(qū)，少部處在一級高溫區(qū)。葉輪上的內(nèi)外表面要求光滑，以減少水流的摩擦損失。 3） 按泵軸位置來分類 臥式泵：泵軸位于水平位置。 3. PLC 終端 PLC 是該系統(tǒng)的終端核心，本系統(tǒng) 采用 S7300PLC。1V 177。25mV OFF ON OFF ON OFF OFF 177。 3. EM235 輸出數(shù)據(jù)字格式 圖 表 給出了 12 位數(shù)據(jù)值在 CPU 的模擬量輸出字中的位置： 表 數(shù)字量到模擬量轉(zhuǎn)換器（ DAC）的 12 位讀數(shù)在其輸出格式中是左端對齊的，最高有效位是符號位， 0 表示正值。 （ 2） PLC 就地控制柜由 S7300PLC 系統(tǒng)構(gòu)成，完成水泵自動開 /停所需的模擬量及狀態(tài)信號檢測并發(fā)出控制命令，控制各個相應(yīng)閥門及電機動作。此方式主要用于設(shè)備檢修時。保護流程可參考監(jiān)控原理部分給出的流程圖。如采用模擬量壓力表 ,可提高系統(tǒng)的可靠性 ,并可連續(xù)檢測壓力隨電動閥打開時的變化情況 ,為水泵效率及工況的測量提供條件。當(dāng)某臺水泵或其所屬閥門故障或檢修時，系統(tǒng)發(fā)出警報，同時該泵退出輪換，其余各泵仍按輪換工作制運行，以達到均勻磨損的目的。另一個是位處理器，也 稱為布爾處理器，是一些廠家設(shè)計制造的專用芯片。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。5V， 1～ 5V 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢。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。 一般的中型可編程控制器多為雙微處理器系統(tǒng)。 水泵的合理調(diào)度應(yīng)包括如下幾個方面； 1）根據(jù)水倉水位啟動或停止水 泵； 2)根據(jù)礦井的涌水量控制水泵運行的臺數(shù)； 3）控制各臺水泵輪流工作 ,使其磨損程度均等； 機組均勻磨損：由于水泵機組一般有 5 臺 ，為了防止因備用泵或者管路長期不用而使電機受潮或者其他故障而未被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)緊急情況需要投入而不能投入以至影響礦井安全，本自動控制系統(tǒng)按 “輪換工作制 ”來設(shè)計，以達到有故障早發(fā)現(xiàn)，、早處理，以免影響礦井安全生產(chǎn)的目的。自動控制時 ,只需將控制信號接入啟動柜并將狀態(tài)信號返回控制系統(tǒng)即可。當(dāng)運行 中水泵出現(xiàn)故障時，啟動下一臺水泵。 就地集中控制方式 此種方式下 ,操作人員可在 PLC 控制柜觸摸屛上實現(xiàn)一鍵開泵 ,程序自動執(zhí)行啟泵的全過程 ,可大大減輕工人的勞動強度 ,提高操作的可靠性。由此得出， AIW0 的數(shù)值轉(zhuǎn)換為實際壓力值（單位為 KPa）的計算公式為： VW0 的值＝ (AIW0 的值－ 6400)(5000－ 100)/(32020－ 6400)＋ 100（單位： KPa） 開關(guān)量檢測部分 將高壓啟動柜中的真空斷路器狀態(tài)、電抗柜中的真空接觸狀態(tài)、電動閥的工作狀態(tài)與啟閉位置、真空泵工作狀態(tài)等開關(guān)量信號接入 PLC 控制系統(tǒng)中，可檢測系統(tǒng)運行狀態(tài)。在單極性格式中， 3 個連續(xù)的 0 使得模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器（ ADC）每變化 1 個單位，數(shù)據(jù)字則以 8 個單位變化。 2）接通 CPU 和模塊電源，使模塊穩(wěn)定 15 分鐘。5V 177。由于無人職守系統(tǒng)不只有水泵控制系統(tǒng)，還有包括主扇風(fēng)機等一些控制系統(tǒng)，所有在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和客戶端之間加 DLINK HUB，用來擴展網(wǎng)絡(luò)接口。多級泵：即在泵軸上有兩個或兩個以上的葉輪，這時泵的總揚程為 n 個葉輪產(chǎn)生的揚程之和。 增加兩套防水門的液壓控制系統(tǒng) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 離心泵基本構(gòu)造 離心泵的基本構(gòu)造是由六部分組 成的，分別是：葉輪，泵體，泵軸，軸承，密封環(huán)，填料函。井田內(nèi)可采及局部可采煤層 5 層，可采儲量 ，主采戊 910 及己 1617(含己 15)煤層為中厚及厚煤層，厚度穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，具備了建設(shè)現(xiàn)代化大型高產(chǎn)高效礦井的資源條件。 集成當(dāng)今先進的計算機信息化、自動化和監(jiān)測監(jiān)控等技術(shù)，針對煤礦高危險、惡劣環(huán)境的特點，通過系統(tǒng)優(yōu)化和創(chuàng)新，開發(fā)煤礦綜合自動化技術(shù)，在現(xiàn)場控制為主的局部控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上 ，實現(xiàn)以地面集中操作、分布控制為主的全過程控制。常州蘭陵閥門 5 管路閥門 同上 5 高壓供電 無錫軍工隔爆型，電壓 10KV，有綜保，綜保為安華順城產(chǎn)品，具備通訊和四遙功能，型號 SDZBL6 5 低壓供電 低壓供電為 660V，浙江恒泰的產(chǎn)品，綜保也為 恒泰產(chǎn)品，具備通訊和四遙功能，型號為ZBK36。 6） 填料函主要由填料，水封環(huán)，填料筒，填料壓蓋，水封管組成?？梢姡灰~輪不斷地轉(zhuǎn)動，液體便會不斷地被吸入和排出。 如上圖所示： 模擬量擴展模塊接線圖及模塊設(shè)置 EM235 是最常用的模擬量擴展模塊，它實現(xiàn)了 4 路模擬量輸入和 1 路模擬量輸出功能。 根據(jù)上表 6 個 DIP 開關(guān)的功能進行排列組合，所有的輸入設(shè)置如下表 表 6 個 DIP 開關(guān)決定了所有的輸入設(shè)置。 4）將一個滿刻度值信號接到輸入端子中的一個，讀出送到 CPU 的值。 具體舉一個實例，以 S7200 和 4—20mA 為例，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后，我們得到的數(shù)值是6400—32020，即 A0＝ 4， Am＝ 20， D0＝ 6400， Dm＝ 32020，代入公式，得出： A＝（ D－ 6400） （ 20－ 4）／（ 32020－ 6400）＋ 4 假設(shè)該模擬量與 AIW0 對應(yīng)，則當(dāng) AIW0 的值為 12800 時，相應(yīng)的模擬電信號是640016／ 25600＋ 4＝ 8mA。 中央泵房單臺水泵系統(tǒng)基本示意如圖 圖 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 16 第 3 章 井下中央水泵控制系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)運行方式 水泵系統(tǒng)運行分為三種方式控制：就地控制方式、半自動運行方式、自動運行方式。若彈出操作失敗的窗口則操作失敗，需 在操作箱上打到就地方式人工手動停止。 1 啟動抽真空系統(tǒng) 為保證離心排水泵能夠正常啟動 ,須先向水泵及其吸水管內(nèi)充水 ,目前 ,一般采用抽真空吸水的方式實現(xiàn)。 監(jiān)控中心上位機通過通信線路監(jiān)測參數(shù)和實施控制。它的系統(tǒng)構(gòu)成如 圖 41所示： 其主要組成部分有導(dǎo)軌 (RACK)、電源模塊 (PS)、中央處理單元模塊 (CPU)、接口模塊 (IM),信號模塊 (SM)、功能模塊 (FM)等。 SM321 數(shù)字量輸入模塊將現(xiàn)場過程送來的數(shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成 S7300 內(nèi)部信號電平。 “A”位置用于測量 177。 A/D 轉(zhuǎn)換部件是模塊的核心，其轉(zhuǎn)換原理采用積分方法，積分時間直接影響到 A/D 轉(zhuǎn)換時間和 A/D 轉(zhuǎn)換的精度。同時 PLC 又通過 I/O 接口將處理結(jié)果送給被控設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程。若水位繼續(xù)上升至極限水位時，則表明一臺水泵的排水量已不足以排除礦井出水，必須啟動第 2 臺水泵，用 2 臺水泵一起排水，以礦井的最大排水能力來排除礦井涌水。 根據(jù)水倉水位、供電峰谷段時間劃分等情況 ,合理調(diào)度水泵運行 ,節(jié)省運行費用。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 19 系統(tǒng)集控 今后采區(qū)泵房也進行類似自動化改造后，通過決策控制中心的智能閉鎖實現(xiàn)兩個水泵房的聯(lián)合控制，協(xié)調(diào)控制排水過程，最終實現(xiàn)主排水系統(tǒng)的最優(yōu)控制。水泵合閘成功后則主管道壓力開始增加，流量計顯示數(shù)值也逐漸增大，當(dāng)壓力達到一定值打開主排水管電動閥門。 （ 4）地面遠(yuǎn)程控制終端：采用高性能工控計算機，控制軟件采用國際領(lǐng)先的工控組態(tài)軟件編制，可實時監(jiān)視水泵系統(tǒng)的運行參數(shù)，并可遠(yuǎn)程控制水泵系統(tǒng)的啟停。 表 演示了 CPU224 后面依次排列一個 4 輸入 /4 輸出數(shù)字量模塊，一個 8 輸入數(shù)字量模塊，一個 4 模擬輸入 /1 模擬輸出模塊，一個 8 輸出數(shù)字量模塊，一個 4 模擬輸入 /1 模擬輸出模塊的尋址情況，其中，灰色通道不能使用。1V 500μV ON OFF OFF OFF OFF OFF 177。25mV 電流 0～ 20mA 數(shù)據(jù)字格式 雙極性 全量程范圍32020～ +32020 單極性