【正文】 電 流 輸 出數(shù) 碼 管 顯 示單片機(jī)振 蕩 器E P R O M 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 統(tǒng)的嗅覺 器官。 本設(shè)計(jì)中采用的是 Yjsonic 系列的超聲波液位計(jì)， 在測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。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)測和故障診斷。 其存在的問題有如下幾點(diǎn)： ① 效率低、可靠性差。 真空表安裝在水泵的吸水接管上，為檢 測 吸水管的真空度用。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。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)。 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。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 。 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。 停泵過程要進(jìn)行相反的操作。 傳統(tǒng)的繼電器控制方法，用人工進(jìn)行檢測 (如人工檢測水 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 。 從以上公式中可以看出，只要測得超聲波脈沖從發(fā)射到接收的時(shí)間間隔，便可以求得待測的液位。 液位檢測裝置的選擇 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 的工作場所。 PT100 溫度傳感器是一個(gè)模擬信號，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 而 是電阻值， PT100 的集成電路（需要一個(gè) 177。 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調(diào)理電路組成。 采用如圖 36示的安裝方式可以保證準(zhǔn)確測量每一個(gè)水泵在工作過程中的流量。但直流電勢將使被測液體電解， 使電極極化。這些閾值只有在現(xiàn)場根據(jù)每臺水泵不同的流量特性設(shè)定出相應(yīng)的閾值。 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)。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。 通信接口或通信處理器按標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口或?qū)Ｓ械耐ㄐ艆f(xié)議完成程 序和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移。此后，將監(jiān)控定時(shí)器 T0 復(fù)位，允許掃描用戶程序。模擬量檢測的數(shù)據(jù)主要有：水 倉水位、電機(jī)工作電流、水泵軸溫、電機(jī)溫度、 3 臺水泵的流量 、 水泵吸水管真空度及水泵出水口壓力；數(shù)字量檢測的數(shù)據(jù)主要有：水泵高壓啟動(dòng)柜真空斷路器和電抗器柜真空接觸器的狀態(tài)、電動(dòng)閘閥的工作狀態(tài)與啟閉位置、真空泵工作狀態(tài)、電動(dòng)球閥狀態(tài)。 五、 動(dòng)態(tài)顯示 動(dòng)態(tài)模擬顯示選用西門子公司的 ET200M（ 觸摸屏），系統(tǒng)通過圖形動(dòng) 態(tài)顯示水泵、真空泵、電動(dòng)閘閥和電動(dòng)球閥的運(yùn)行狀態(tài)，采用改變圖形顏色和閃爍功能進(jìn)行事故報(bào)警。作為一般應(yīng)用下的一種經(jīng) 驗(yàn)公式是： 存儲(chǔ)器容量 ( ) ( ~ ) ( 10 5 / 100) / 1024K B D I D O AI O? ? ? ? ? ? ? 其中： DI 為數(shù)字量輸入總點(diǎn)數(shù)； DO 為數(shù)字量輸出總點(diǎn)數(shù)； AI/O 為模擬量 I/O 通道總數(shù) 。除此之外，它自帶的 STEP7 編程軟件功能強(qiáng)大，使用方便，也使開發(fā)過程變得簡單快捷 。同時(shí) 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。 選用： CPU3152 DP 處理器； PS307 電源模塊； ET200M 遠(yuǎn)程控制單元； CP3422DP 通信模塊； CP340 通信模塊； SM321 數(shù)字量輸入模塊； SM322 數(shù)字量輸出模塊； SM331 模擬量輸入模塊。 表 模擬量輸入通道統(tǒng)計(jì)表 模擬量輸入 通道數(shù) 水倉水位 1 水泵真空度 3 出水口壓力 3 排水管流量 3 水泵軸承溫度 3 電機(jī)溫度 3 電機(jī)電流 3 電機(jī)電壓 3 總計(jì) 22 表 42數(shù)字量輸入點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)表 數(shù)字量輸入 點(diǎn)數(shù) 電動(dòng)閘閥開 3 電動(dòng)閘閥關(guān) 3 電動(dòng)閘閥停 3 電動(dòng)閘閥開到位 3 電動(dòng)閘閥關(guān)到位 3 電動(dòng)閘閥開過轉(zhuǎn)矩 3 電動(dòng)閘閥關(guān)過轉(zhuǎn)矩 3 真空泵狀態(tài) 2 電機(jī)合閘 3 電機(jī)分閘 3 電機(jī)合閘到位 3 電機(jī)分閘到位 3 真空泵球閥開到位 2 真空泵球閥關(guān)到位 2 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 球閥開到位 9 球閥關(guān)到位 9 故障復(fù)位 1 急停 1 操作方式選擇 3 真空泵射流管啟動(dòng)方式選擇 1 總計(jì) 64 表 43數(shù)字 量輸出點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)表 數(shù)字量輸出 點(diǎn)數(shù) 真空泵球閥開 2 真空泵球閥關(guān) 2 排水泵球閥開 9 排水泵球閥關(guān) 9 電動(dòng)閘閥開 3 電動(dòng)閘閥關(guān) 3 電動(dòng)閘閥開到位 3 電動(dòng)閘閥關(guān)到位 3 電動(dòng)閘閥開過轉(zhuǎn)矩 3 電動(dòng)閘閥關(guān)過轉(zhuǎn)矩 3 真空泵電機(jī)開 3 真空泵電機(jī)關(guān) 3 水泵電機(jī)開 3 水泵電機(jī)關(guān) 3 警鈴 1 故障顯示燈 1 總計(jì) 54 考慮到前面的設(shè)計(jì)中 I/O 點(diǎn)數(shù)可能有疏漏，并考慮到 I/O 端的分組情況以及隔離與接地要求，應(yīng)在統(tǒng)計(jì)后得出的 I/O 總點(diǎn)數(shù)基礎(chǔ)上，增加 10％到15％的裕量 。 三、 “ 避峰填谷 ” 所謂 “ 避峰填谷 ” ，是指調(diào)度水泵在用電的 “ 谷段 ” 和“平段”時(shí)間段工作，盡量避免在“峰段”啟動(dòng)。當(dāng)程序執(zhí)行過程中因某種干擾使掃描失控或進(jìn)入死循環(huán)時(shí)， “ 看門狗 ” 會(huì)發(fā)出超時(shí)報(bào)警信號，使程序重新開始執(zhí)行。 PLC 的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲(chǔ)器中按序號順序排列。 .比較 :大于、小于和等于。 5)功能強(qiáng) PLC 不僅具有條件控制、 定 時(shí)、計(jì)數(shù)、步進(jìn)等控制功能，而且還能 完成A/D. D/A 轉(zhuǎn)換、數(shù)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網(wǎng)、生產(chǎn)過程監(jiān)控 等。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算 ， 順序控制 、定時(shí) 、 計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 流 量 計(jì)的要求 隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的加強(qiáng)和進(jìn)步，各種智能型電磁流量計(jì)已經(jīng)很容易的制造出 來，并應(yīng)用于測量管道 中導(dǎo)電液體的體積流量，如水、污水、泥漿、礦漿、酸、堿、鹽液體及食品槳液等。其原理圖如圖 38所示，它是由產(chǎn)生均勻磁場的系統(tǒng)、不導(dǎo)磁材料的管道以 及在管道橫截面上的導(dǎo)電電極組成。 水泵流量檢測 流量檢測儀器的安裝位 置 水泵的流量與水泵出口的閘閥開度和出口壓力、電動(dòng)機(jī)電流有直接的關(guān)系。 應(yīng)變式壓力傳感器大多采用膜片式或筒式彈性元件。所謂接觸式就是傳感器直接與被測物體接觸，這是測溫的基本形式。傳感器采用四氟乙烯材料，可用于各種腐蝕性場合，多種輸出方式：可編程繼電器輸出、高精度 4～ 20mA 電流輸出、 RS485 數(shù)字通信輸出等方式可供選擇。如果從發(fā)射超聲波脈沖開始，到接受到反射波為止的這個(gè)時(shí)間間隔為已知，就可以求出分界面的位置，利用這種方法可以對液位進(jìn)行測量。而且，水泵房要時(shí)時(shí)有人值守，以便在發(fā)生異常情況時(shí)，及時(shí)報(bào)警檢修。它們的工作原理不同，但都能在系統(tǒng)中使水泵工作腔達(dá)到一定的真空度，保證系統(tǒng)正常工作。 ③ 逆止閥 逆止閥安裝在調(diào)節(jié)閘閥的上方，其作用是當(dāng)水泵突然停止運(yùn)轉(zhuǎn) (如突然停電 )時(shí)，或者在未關(guān)閉調(diào)節(jié)閘閥的情況下停泵時(shí)，能自 動(dòng)關(guān)閉，切斷水流，使水泵不致受到水力沖擊而遭到損壞。因此，井下排水就顯得尤為重要。 中 國 礦 業(yè) 大 學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè) 計(jì) 姓 名： 梁海軍 學(xué) 號 ： 21056363 學(xué) 院： 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及自動(dòng)化 設(shè)計(jì)題目： 礦井主排水自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 胡忠建 職 稱： 講師 2021 年 6 月 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專業(yè)年級 電氣 051 學(xué)生姓名 梁海軍 任 務(wù) 下 達(dá) 日 期 ： 2021 年 1 月 15 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)日期： 2021年 3 月 5 日至 2021 年 6 月 10 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：礦井主排水自動(dòng)控制系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì)專題題目： 畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求： 1．掌握礦井水泵的工作原理和控制方法； 2．設(shè)計(jì)一種應(yīng)用 PLC 作為控制器的水泵自動(dòng)排水系統(tǒng)； 3．掌握所用傳感器的工作原理及使用方法； 4．設(shè)計(jì)主排水泵自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)； 5．用 PLC 語言編制控制系統(tǒng)軟件。給人民的生命、國家的財(cái)產(chǎn)都帶來了極大的威脅。 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。如圖 12 所示。尤其是 閘閥的操作，勞動(dòng)量最大。 (1)水倉水位 的檢 測 (2)水泵流量的 檢 測 (3)水泵壓力檢測 (4)水泵負(fù)壓檢測 (5)電機(jī)及水泵溫度檢測 液位傳感器介紹 一、超聲波液位傳感器 超聲波液位傳感器是利用超聲波在兩種介質(zhì)的分界面上的反射特性而制成的。 16 位 D/A 轉(zhuǎn)換，提高電流輸出的 精度和分辨率。 溫 度 傳感器一般分為接觸式與非接觸式兩大類。 一、應(yīng)變式壓力傳感器原理介紹 應(yīng)變式壓力傳感器主要用來測量流動(dòng)介質(zhì)的動(dòng)態(tài)或靜態(tài)壓力，如動(dòng)力管道設(shè)備的進(jìn)出口氣體或液體的壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的壓力、槍管及炮管內(nèi)部的壓力、內(nèi)燃機(jī)管道的壓力等。其中 US 為電源電壓 ； 過壓 量程的 120% ； 輸出限制 變送器過壓時(shí)，內(nèi)部限流器輸出電流限制在 25mA 以下 ； 溫度范圍 敏感元件工作溫度： 50～ 125℃ ； 電 子部件工作溫度：40～ 85℃ ； 濕度范圍 0～ 99% 相對濕度 。電磁流量傳感器是根據(jù)法拉第原 理制成的一種流量計(jì)，用來測量導(dǎo)電液體的流量。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 ③測量范圍寬， max min 1500 ? ； ④可以測量各種腐蝕性液體的流量； ⑤電磁流量計(jì)的慣性小，可以用來測量脈動(dòng)流量； ⑥對測量介質(zhì)，要求導(dǎo)電率大于 。 模擬量輸入模塊數(shù)字量輸出模塊真 空 泵 球 閥到 位 信 號聲 光 報(bào) 警1 高 壓 柜綜 保 單 元R S 4 8 5數(shù)字量輸入模塊1 遠(yuǎn) 程 擴(kuò) 展 模 塊數(shù) 字 量 輸 入 模 塊 數(shù) 字 量 輸 出 模 塊真 空 泵 控 制模 擬 量 輸 入 模 塊溫度巡檢儀球閥到位信號閘閥到位信號就地控制命令流量傳感器壓力傳感器負(fù)壓傳感器球閥控制電動(dòng)閘閥控制水泵高壓柜控制R S 4 8 5P R O F I B U S D P觸 摸 屏聲光報(bào)警主CPU模塊4 遠(yuǎn) 程 擴(kuò) 展 模 塊水 位 傳 感 器4 高 壓 柜綜 保 單 元圖 42排水控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 PLC 的主要特點(diǎn) PLC（ Programmable Logic Controller） ，即 可編程邏輯 控制器 ， 定義是 ： 一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。接線極其簡單、工作量極少。 .擴(kuò)展算術(shù) :平方根、三角函數(shù)和浮點(diǎn)運(yùn)算。這種分時(shí)操作進(jìn)程稱為 CPU 對程序的掃描。監(jiān)控定時(shí)器T1 就是通常所說的 “ 看門狗 ” ，它是用來監(jiān)視程序執(zhí)行是否正常的，正常時(shí)，執(zhí)行完用戶程序所用的時(shí)間不會(huì)超過 T1 的設(shè)定值，執(zhí)行完用戶程序后立即使 “ 看門狗 ” 復(fù)位，表示程序執(zhí)行正常。 二、自動(dòng)輪換工作 為了防止因備用泵及其電氣設(shè)備或備用管路長期不用而使電機(jī)和電氣設(shè)