【正文】 狀態(tài)。五、動態(tài)顯示動態(tài)模擬顯示選用西門子公司的ET200M（觸摸屏），系統(tǒng)通過圖形動態(tài)顯示水泵、真空泵、電動閘閥和電動球閥的運行狀態(tài)，采用改變圖形顏色和閃爍功能進行事故報警。目前，大多用統(tǒng)計經(jīng)驗公式進行存儲器容量估算。其主要組成部分有導軌(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)字信號電平轉換成S7300內(nèi)部信號電平。“A”位置用于測量177。在電流輸出方式時，將負載連接到QI和MANA上即可。四、外部設備人機接口人機接口裝置可分為操作員接口、加固的“半智能”型CRT接口、“智能”接口。有些機型還向外提供24V DC的穩(wěn)壓電源，用于對外部傳感器供電，這就避免了由于電源污染或不合格電源產(chǎn)品而引起的故障。 PROFIBUSDP總線PROFIBUS是世界上最大的開放式工業(yè)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡之一。ET200M也可以在運行過程中，在有電源情況下配置S7300 I/O模塊的有源總線模塊，其余模塊仍繼續(xù)運行。它提供了一個非易失的用戶程序的保存方法，存放在EPROM中的程序在沒有電源的情況下也不會丟失。根據(jù)需要，部分數(shù)據(jù)在停電時用后備電池維持現(xiàn)行狀態(tài)。采用4線回路可以獲得比較高的輸出精度。A/D轉換部件是模塊的核心，其轉換原理采用積分方法，積分時間直接影響到A/D轉換時間和A/D轉換的精度。同時PLC又通過I/O接口將處理結果送給被控設備或工業(yè)生產(chǎn)過程。選用： CPU3152 DP處理器；PS307電源模塊；ET200M遠程控制單元；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51 模擬量輸入通道統(tǒng)計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電機溫度3電機電流3電機電壓3總計22 表52 數(shù)字量輸入點數(shù)統(tǒng)計表數(shù)字量輸入點數(shù)電動閘閥開3電動閘閥關3電動閘閥停3電動閘閥開到位3電動閘閥關到位3電動閘閥開過轉矩3電動閘閥關過轉矩3真空泵狀態(tài)2電機合閘3電機分閘3電機合閘到位3電機分閘到位3真空泵球閥開到位2真空泵球閥關到位2球閥開到位9球閥關到位9故障復位1急停1操作方式選擇3真空泵射流管啟動方式選擇1總計64 表53 數(shù)字量輸出點數(shù)統(tǒng)計表數(shù)字量輸出點數(shù)真空泵球閥開2真空泵球閥關2排水泵球閥開9排水泵球閥關9電動閘閥開3電動閘閥關3電動閘閥開到位3電動閘閥關到位3電動閘閥開過轉矩3電動閘閥關過轉矩3真空泵電機開3真空泵電機關3水泵電機開3水泵電機關3警鈴1故障顯示燈1總計54考慮到前面的設計中I/O點數(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，應在統(tǒng)計后得出的I/O總點數(shù)基礎上，增加10％到15％的裕量。四、系統(tǒng)保護功能超溫保護：水泵長期運行，當軸承溫度或定子溫度超出允許值時，通過溫度保護裝置及PLC 實現(xiàn)超限報警。處理外設請求操作每次執(zhí)行完用戶程序后，就進入服務外設請求命令的操作，外設的請求命令包括操作人員的介入和硬件設備的中斷。然后返回第一條指令開始新的一輪掃描。 模擬數(shù)據(jù)處理:PID、積分和濾波?？煽刂埔慌_單機、一條生產(chǎn)線，也可控制一個機群、多條生產(chǎn)線。如果因為工藝上少許變化，需要改變電氣控制系統(tǒng)時，原先整個電氣控制系統(tǒng)將被全部拆除，而重新進行布線、焊接、固定等工作，耗費大量人力、物力、和時間。STEP 7軟件是用于西門子S7300/400 型PLC 創(chuàng)建可編程邏輯程序的標準軟件，可使用梯形邏輯圖、功能塊圖和語句表進行程序編制。當水泵出現(xiàn)故障時，及時停泵，檢修。手動閘閥(SF)手動閘閥的啟閉件是閘板，閘板的運動方向與流體方向相垂直，閘閥只能作全開和全關，不能作調(diào)節(jié)和節(jié)流。上位計算機通過工業(yè)以太網(wǎng)與PLC柜里面的觸摸屏進行通訊，對水泵系統(tǒng)的信息和數(shù)據(jù)進行采集，計算機安裝了MCGS組態(tài)軟件，通過組態(tài)軟件將采集到的數(shù)據(jù)顯示出來。該程序結構具有清晰、簡捷、易懂，便于模擬調(diào)試，運行速度快等特點；并可利用PLC控制柜上的觸摸屏，可實現(xiàn)界面切換、系統(tǒng)巡查、故障復位、控制方式轉換等功能。水泵在運行時，流量減小系數(shù)，這里取，則每臺工作水泵的流量。如下圖所示：啟動按鈕自動模式被控設備手動模式PLC開關量輸出停止按鈕閉鎖觸點圖32 手動和自動模式轉換 系統(tǒng)具有高可靠性因為開關量本身具有不受周圍環(huán)境干擾的特點，同時這種結構本身是一種“星型結構”，所以某一故障點不會影響其它環(huán)節(jié)的工作，也就是說整個系統(tǒng)具有極高的可靠性。人工操作無法避免高強度的勞作。在無底閥的排水系統(tǒng)中，水泵每次起動都要灌水，這一工作由抽真空設備完成，一般使用射流泵或真空泵。其缺點是密封面容易擦傷，檢修較為困難，高度尺寸較大，在安裝位置受到限制時，安裝不便，結構較復雜，價格較高。如果不能及時地將這些積水排送到井上，井下的生產(chǎn)就可能受到阻礙，井下的安全就會得不到保障，嚴重者會造成重大事故?？刂葡到y(tǒng)通過以太網(wǎng)接入礦井工業(yè)以太網(wǎng)，實現(xiàn)水泵監(jiān)控子系統(tǒng)與全礦井的監(jiān)控系統(tǒng)信息共享，滿足礦井自動化控制的要求。井下排水設備所配備電機的功率，小的幾千瓦到幾十千瓦，大的幾百千瓦到上千千瓦、在我國煤炭行業(yè)中，井下排水用電量占原煤生產(chǎn)總耗電量的18%41%，一般為20%左右。當排水管中有存水時，也可通過旁通管向水泵和吸水管中灌引水，此時要將旁通管上的閥門打開。當水倉水位到達設定的高水位時，工人打開射流泵(或真空泵)，為水泵抽真空，同時觀測真空表的讀數(shù)。PLC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)傳至地面生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控中心主機，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。(3)機械方面可靠性高、噪聲低、振動小。與之匹配的電機型號為Y200L22，電動機參數(shù)為：額定轉速，額定功率。PLC柜為礦用隔爆型，PLC選用西門子公司S7200系列。采用AC660V電動閘閥或電液控閘閥。PLC自動巡檢，通過擴展工業(yè)以太網(wǎng)模塊及井下以太網(wǎng)交換機及光纖收發(fā)器傳給地面調(diào)度中心。即當PLC讀取的水倉水位值為H4時，表示水倉水位低于低限水位，水泵機組將不投入運行；水位值≥H3，一臺水泵機組投入運行，則等待水位上漲到H2時再投入一臺水泵機組運行。硬件組態(tài)確定了輸入/輸出變量的地址,為編制順序控制程序打下了基礎。因此，要求在各種惡劣工作環(huán)境和條件(如電磁干擾、灰塵等)下可靠工作，將故障率降至最低。因此，PLC在機電一體化產(chǎn)品中被廣泛應用。在系統(tǒng)構成時，可由一臺計算機與多臺PLC構成“集中管理、分散控制”的分布式控制網(wǎng)絡，以便完成較大規(guī)模的復雜控制。PLC的基本工作過程為： 圖 PLC工作原理示意圖1公共操作公共操作是在每次掃描程序前進行自檢，若發(fā)現(xiàn)故障，除了故障燈外，還可判斷故障性質(zhì)：一般性故障，只報警不停機，等待處理；嚴重故障，則停止運行用戶程序，此時PLC切斷一切輸出聯(lián)系。數(shù)據(jù)自動采集主要由PLC實現(xiàn)，PLC模擬量輸入模塊通過傳感器連續(xù)檢測水倉水位，將水位變化信號進行轉換處理，計算出單位時間內(nèi)不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，控制排水泵的啟停。直觀地顯示電磁閥和電動閥的開閉位置，實時顯示水泵抽真空情況和壓力值。這種方法是以PLC處理每個信息量所需存儲器數(shù)的統(tǒng)計平均經(jīng)驗值為依據(jù)，乘以信息量數(shù)再考慮一定的裕量計算得到存儲器需要容量。它可以通過MPI連接電纜或通訊模塊與計算機進行通訊，再加上其全面的診斷功能和完善的自我保護技術，使其具有極高的可靠性，極其適合本系統(tǒng)的需求。對于現(xiàn)場輸入元件，僅需要提供開關觸點即可。1000MV以內(nèi)的小電壓信號，由于電阻和熱電偶信號均屬于這個范圍，所以“A”位置適用于它們。QI和QV實際上是同一個端子。操作員接口用于實現(xiàn)操作人員與PLC控制系統(tǒng)之間的對話，人機接口的最簡單和最普通的形式是由安裝在控制臺上的按鈕、轉換開關、指示燈、LED數(shù)字顯示器和聲光報警器等元件組成。S7300系列PLC就配有專用電源模塊PS 307。這種網(wǎng)絡能夠支持32個節(jié)點，最高運行速度為12Mbps。最大數(shù)據(jù)傳輸速率為12M位/S。EPROM寫入器EPROM寫入器用來把用戶程序寫入到EPROM中去。在PLC系統(tǒng)的工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)，開辟有輸入輸出數(shù)據(jù)映像區(qū)、計數(shù)器、定時器、輔助繼電器等邏輯部件，這些部件的設定值和當前值是根據(jù)用戶程序的初始設置和運行狀況而確定的。在輸出電壓時，可以采用2線回路和4線回路兩種方式與負載相連。SM331模擬量輸入模塊主要由A/D轉換部件、模擬切換開關、補償電路、恒流源、光電隔離部件、邏輯電路等組成。通過I/O接口可以檢測被控對象或被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為PLC對被控對象進行控制的信息依據(jù)。滿足設計需要。經(jīng)過粗略計算，需要數(shù)字量輸入64點，數(shù)字量輸出56點，模擬量輸入通道22路，其具體分配見表51，52，53。要實現(xiàn)“避峰填谷”，需調(diào)度各水泵在用電的“谷段”和“平段”時間段，將水倉的水位排至設定的低位，以便水倉能夠騰出盡可能大的容積，使其在“峰段”容納更多的礦井涌水而不用啟動水泵。如果是偶然因素造成超時，重新掃描程序不會再遇到“偶然干擾”，系統(tǒng)便轉入正常運行；若由于不可恢復的確定性故障，則系統(tǒng)會自動地停止執(zhí)行用戶程序、切斷外部負荷、發(fā)出故障信號，等待處理。CPU從第一條指令開始，順序逐條地執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結束。 數(shù)據(jù)處理:選擇、組織、規(guī)格化、移動和先入先出。因此，PLC既可對開關量進行控制，又可對模擬量進行控制。 1. PLC的特點 1)靈活、通用 在繼電器控制系統(tǒng)中，使用的控制裝置是大量的繼電器，整個系統(tǒng)是根據(jù)設計好的電氣控制圖，由人工通過布線、焊接、固定等手段組裝完成的，其過程費時費力。 PLC 程序設計PLC 程序設計采用STEP 7 軟件編制。當水位超過警戒水位時(出現(xiàn)涌流)，水泵全部開啟。采用隔爆兼本質(zhì)安全型超聲流流量計。在水泵與電機聯(lián)接處增加KR939SB2型一體化溫度、振動傳感器, 內(nèi)部分別集成振動、。PLC控制程序采用模塊化結構，系統(tǒng)可按程序模塊分段調(diào)試，分段運行。由于存在沿程損失，局部阻尼損失等，所以水泵的實際流量和揚程要比設計流量和揚程大。吸入側的最低液面，排出側的最高液面等一些數(shù)據(jù)和管道規(guī)格及其長度、材料