【正文】 4 ABSTRACT Pumping equipment in coal mine production is indispensable in the construction of large fixed equipment. A coal mine drainage pump station, in general, there are posed of many sets of drainage pumps, it runs through the drainage system plays a very important role. Because water is affected by environment is larger, so the operation of the drainage pump number also should make relative changes. Now with microprocessor as the core programmable controller (PLC) has gradually replaced the relay control, automatic control field is widely used in all walks of life. Combining with the current control technology, automatic control system is developed in our country, the application of the mine drainage system. With Siemens S7200 series PLC as central control unit, and expanded the necessary digital quantity input module, analog input module and munication module. Designed for automatic and manual control two kinds of control mode, can choose according to different situation control mode. Automatic mode, the realtime measurement of water warehouse water level, according to the change of water level and water warehouse water level change speed, and give full consideration to the principle of peak to valley, automatically determines the time of open the pump and the Numbers, ensure safety, on the basis of as much as possible, reduce the power consumption cost, to achieve economic efficiency of coal mine production. Key words: Underground drainage system 。低于地下水位開(kāi)采礦產(chǎn)，為了防止地下水含水層中進(jìn)我的，充滿了隔水層必須維護(hù)。俄羅斯研究人員利用成本相等的原則，推出了水泵循環(huán)使用周期和管道清 洗周期的計(jì)算公式，為管道清理和水泵的使用提出了科學(xué)依據(jù)，提高了整個(gè)排水系統(tǒng)的安全性能。 10 2 煤礦泵房自動(dòng)控制系統(tǒng) 可編程控制器技術(shù)概況 可編程序邏輯控制器 （ Programmable Logic Controller， PLC） 是一種 可編程的存儲(chǔ)器，用來(lái)執(zhí)行內(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)和算術(shù)等方面的操作，并可以通過(guò)數(shù)字量或模擬量輸入 /輸出來(lái)控制各種類型的機(jī)器和生產(chǎn)過(guò)程。 系統(tǒng)存儲(chǔ)器用來(lái)存放由 PLC 生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在 ROM內(nèi)，用戶不能更改，它使 PLC 具有基本的功能，能夠完成 PLC 設(shè)計(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)工作 。當(dāng)指令涉及輸入、輸出狀態(tài)時(shí)， PLC 就從輸入映像寄存器中“讀入”對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從元件映像寄存器“讀入”對(duì)應(yīng)元件的當(dāng)前狀態(tài)，然后進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，最新運(yùn)算的結(jié)果馬上再存入到相應(yīng)的元件映像寄存器中。由于軟件編程取代了硬接線實(shí)現(xiàn)控制功能，大大減輕了繁重的安裝接線工作，從而縮短了施工周期。 S7200 PLC 也支持高速脈沖輸出功能，其輸出點(diǎn) 和 可形成高速脈沖串輸出或脈寬調(diào)制輸出。上位機(jī)用于監(jiān)控井下主排水自控系統(tǒng)，通過(guò)以太網(wǎng)與 PLC 控制箱進(jìn)行信息交換，并根據(jù)攝像儀顯示的現(xiàn)場(chǎng)層水 泵及相關(guān)聯(lián)設(shè)備的參數(shù)信息對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。 小結(jié) 本章先是介紹了 PLC 的特點(diǎn)功能，工作原理，然后分析了煤礦井下自動(dòng)控制的原理，即是以 PLC 控制箱為核心，采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的參數(shù)，對(duì)水泵的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)與上位機(jī)通信，接收來(lái)自上位機(jī)和顯示控制臺(tái)的控制命令，實(shí)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，最后從硬件方面簡(jiǎn)單介紹了井下排水系統(tǒng)的組成部分，最后簡(jiǎn)單介紹了射流泵、離心泵等相關(guān)技術(shù)。根據(jù)煤礦井下主排水控制系統(tǒng)的要求，對(duì)每個(gè) PLC 模塊 I/O 端口的定義如下表所示 表 端口定義 EM231端口定義 模塊號(hào) 輸入端口 端口定義 EM2311 AIW0 1水泵開(kāi)停檢測(cè) AIW2 1水泵吸水口負(fù)壓 AIW4 1水泵出水口負(fù)壓 AIW6 1主排水管路流量 EM2312 AIW8 2水泵開(kāi)停檢測(cè) AIW10 2水泵吸水口負(fù)壓 AIW12 2水泵出水口正壓 AIW14 2副排水管路流量 EM2313 AIW16 3水泵開(kāi)停檢測(cè) AIW18 3水泵吸水口負(fù)壓 AIW20 3水泵出水口正壓 AIW22 水倉(cāng)水位 EM2314 AIW24 1水泵軸溫 AIW26 1電機(jī)軸溫 AIW28 2水泵軸溫 AIW30 2電機(jī)軸溫 EM2315 AIW32 3水泵軸溫 AIW34 3電機(jī)軸溫 AIW36 備用 AIW38 備用 29 表 EM223CN 端口定義 EM223CN端口定義 模塊號(hào) 輸入端口 端口定義 輸出端口 端口定義 EM2231 1排水閘閥開(kāi)到位 1排水閘閥打開(kāi) 1排水閘閥關(guān)到位 1排水閘閥關(guān)閉 2排水閘閥開(kāi)到位 2排水閘閥打開(kāi) 2排水閘閥關(guān)到位 2排水閘閥關(guān)閉 3排水閘閥開(kāi)到位 3排水閘閥打開(kāi) 3排水閘閥關(guān)到位 3排水閘閥關(guān)閉 4排水閘閥開(kāi)到位 4排水閘閥打開(kāi) 4排水閘閥關(guān)到位 4排水閘閥關(guān)閉 5排水閘閥開(kāi)到位 5排水閘閥打開(kāi) 5排水閘閥關(guān)到位 5排水閘閥關(guān)閉 6排水閘閥開(kāi)到位 6排水閘閥打開(kāi) 6排水閘閥關(guān)到位 6排水閘閥關(guān)閉 1電磁閥開(kāi)到位 1電 磁閥打開(kāi) 1電磁閥關(guān)到位 1電磁閥關(guān)閉 2電磁閥開(kāi)到位 2電磁閥打開(kāi) 2電磁閥關(guān)到位 2電磁閥關(guān)閉 EM2232 3電磁閥開(kāi)到位 3電磁閥打開(kāi) 3電磁閥關(guān)到位 3電磁閥關(guān)閉 4電磁閥開(kāi)到位 4電磁閥打開(kāi) 4電磁閥關(guān)到位 4電磁閥關(guān)閉 5電磁閥開(kāi)到位 5電磁閥打開(kāi) 5電磁閥 關(guān)到位 5電磁閥關(guān)閉 6電磁閥開(kāi)到位 6電磁閥打開(kāi) 6電磁閥關(guān)到位 6電磁閥關(guān)閉 備用 備用 備用 備用 備用 備用 備用 備用 備用 備用 備用 備用 備用 備用 30 備用 備用 表 CPU226CN 端口定義 CPU226CN端口定義 輸入端口 端口定義 輸出端口 端口定義 遠(yuǎn)控 故障指示 就地 急停指示 自動(dòng) /手動(dòng) 水位超限指示 復(fù)位 報(bào)警 急停 1水泵運(yùn)行指示 超高限水位開(kāi)關(guān) 2水泵運(yùn)行指示 高限水位開(kāi)關(guān) 3水泵運(yùn)行指示 底限水位開(kāi)關(guān) 1水泵啟動(dòng) 1水泵工作 1水泵停止 1水泵檢修 2水泵啟動(dòng) 2水泵工作 2水泵停止 2水泵檢修 3水泵啟動(dòng) 3水泵工作 3水泵停止 3水泵檢修 備用 1水泵啟動(dòng) 備用 1水泵停止 備用 2水泵啟動(dòng) 2水泵停止 3水泵啟動(dòng) 3水泵停止 1/2真空泵選擇 真空泵選擇 真空泵停止 備用 31 表 部分內(nèi)存變量分配 部分內(nèi)存變量分配 變電量名稱 地址 備注 上電延時(shí) T37 預(yù)設(shè)值 5s 1水泵運(yùn)行計(jì)時(shí) T38 預(yù)設(shè)值 10s 2水泵運(yùn)行計(jì)時(shí) T39 預(yù)設(shè)值 10s 3水泵運(yùn)行計(jì)時(shí) T40 預(yù)設(shè)值 10s 1水泵運(yùn)行時(shí)間 VD72 2水泵運(yùn)行時(shí)間 VD76 3水泵運(yùn)行時(shí)間 VD80 1水泵運(yùn)行次數(shù) VD84 2水泵運(yùn)行次數(shù) VD88 3水泵運(yùn)行次數(shù) VD92 最少運(yùn)行時(shí)間 VD96 最少運(yùn)行次數(shù) VD100 1泵啟動(dòng)標(biāo)志 2泵啟動(dòng)標(biāo)志 3泵啟動(dòng)標(biāo)志 排水自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件連接 PLC 作為排水系統(tǒng)的控制中樞和數(shù)據(jù)處理中心，根據(jù)煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)，以為工作在煤礦井下的中央泵房?jī)?nèi)，所以 PLC 的控制柜應(yīng)使用防爆外殼，電纜需要用從外殼上的喇叭進(jìn)出，不用的喇叭嘴用堵片將之密封，這樣就可以達(dá)到防爆的效果。工作方式是指在本次水泵操作中當(dāng)前水泵被優(yōu)先開(kāi)啟，備用是指在本次水泵操作時(shí)當(dāng)前水泵處于備用狀態(tài)，當(dāng)打開(kāi)的水泵不能滿足施工的排水要求時(shí)，備用水泵才開(kāi)始工作，檢修是指是在本次水泵的操作中，當(dāng)前的水泵不被使用，則是對(duì)該水泵進(jìn)行維護(hù)。真空泵運(yùn)行效率高，水泵啟動(dòng)快，但需要提供專門的驅(qū)動(dòng)設(shè)備。以水泵的工作效率高為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，優(yōu)化排水系統(tǒng)的工作狀態(tài)，使系統(tǒng)高效運(yùn)行。 3)對(duì)輸入信號(hào)增加濾波器 干擾信號(hào)會(huì)引起系統(tǒng)的誤操作， S7200 PLC 允許為 CPU 模塊上的輸入點(diǎn)設(shè)置濾波器，并未濾波器定義延遲時(shí)間，延遲時(shí)間從 ~ 可選。 PLC 控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)性的好處是當(dāng) 控制要求改變時(shí)，需要變更控制系統(tǒng)的功能時(shí)，只需對(duì)程序進(jìn)行簡(jiǎn)單的修改，對(duì)硬件部分稍作更改即可，而不像繼電器控制系統(tǒng)那樣，在一個(gè)裝配好的控制盤上，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行修改幾乎是不可能的事。 四、 電源部分 PLC 一般使用 220V 的交流電源或是 24V 的直流電源，內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源為 PLC 的中央處理器、存儲(chǔ)器等電路提供 5V、 24V 等直流電源，整體式的小型 PLC 還提供一定容量的直流 24V 電源，供外部有源傳感器使用。但由于它和個(gè)人計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱容易混淆，所以現(xiàn)在把可編程控制器簡(jiǎn)稱為 PLC。 本課題研究 的 主要內(nèi)容 針對(duì)目前我國(guó)煤礦井下排水系統(tǒng)的現(xiàn)狀，本課題研制開(kāi)發(fā)適合我國(guó)煤礦的井下自動(dòng)排水系統(tǒng)。隨后幾年，國(guó)內(nèi)研究人員從離心泵、管道、電動(dòng)機(jī)三個(gè)方 面提出了對(duì)地下排水系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造。當(dāng)?shù)乇硭w中影響范圍內(nèi)采礦時(shí)，在一定的條件下，水會(huì)涌進(jìn)坑道成為礦井充水來(lái)源。 本人簽 名： 日期： 3 摘 要 排水設(shè)備在煤礦生產(chǎn)建設(shè)中是必不可少的大型固定設(shè)備。一個(gè)煤礦排水泵站，一般來(lái)說(shuō)，由多臺(tái)排水泵組成，它貫穿整個(gè)排水系統(tǒng)起著非常重要的作用。一般來(lái)說(shuō)，離地表水越接近，礦井涌水量越大，造成的損失越大。國(guó)內(nèi)某研究所提出了采用 PLC 自動(dòng)檢測(cè)水倉(cāng)的水位、管道壓力、排水流量等數(shù)據(jù)，根據(jù)煤礦用電情況和具體條件建立數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)水泵避峰就谷操作，節(jié)省礦山排水系統(tǒng)在能源上的消耗，因此來(lái)降低煤礦生產(chǎn)的成本。主要研究?jī)?nèi)容包括： PLC 硬件選型和軟件的設(shè)計(jì)。 11 的系統(tǒng)組成 PLC 種類繁多，但其組成結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。PLC 所采用的開(kāi)關(guān)電源輸入電壓范圍寬、體積小、效率高、抗干擾能力強(qiáng)。同一個(gè) PLC 裝置用于不同的控制對(duì)象，只是輸入 /輸出組件和應(yīng)用軟件不同。延遲時(shí)間可有助于濾除輸入雜波，減少輸入狀態(tài)發(fā)生意外改變的可能性。 ，可以根據(jù)水倉(cāng)水位的變化，控制開(kāi)關(guān)閥來(lái)控制水泵的工作狀態(tài) 。射流泵的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，根據(jù)礦井的地下環(huán)境和條件，射流泵的應(yīng)用更為普遍。 按照系統(tǒng)的需求，礦井主排水控制系統(tǒng)的 PLC 主要包括數(shù)字量輸入、模擬輸入和數(shù)字量輸出三種信號(hào)。 28 各模塊地址分配 PLC 的 I/O 端口對(duì)