【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(hào)。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(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。 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。 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(tái)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(tái)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(hào)，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(hào)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(hào) ： 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(hào)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(hào)閘閥到位信號(hào)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)