【文章內(nèi)容簡介】 制 4～ ； 3 、 量 程 ,,,1,1.6,2, ,3,4,5,6,8,10,16,20,25,30,40,50,60Mpa 電源 ,無負載時可工作在 ， 最大電源電壓 36 ； 負載范圍 允許最小負載為零，最大負載 RL=50（ US12） Ω。其中 US 為電源電壓 ； 過壓 量程的 120% ； 輸出限制 變送器過壓時，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 。 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、電動機電流有直接的關(guān)系。這些 參數(shù)之間相互結(jié)合可以檢測出水泵、電動機的性能和工況。因此水泵出口流量的檢測有非常重要的意義。水泵出口流量的檢測有兩種布置方式 : ① 流量檢測器安裝分別安裝在水泵出口的分支管路上 ， 圖 36所示 。 ② 流量檢測器安裝在水泵出口的總管路上，如圖 37 所示。 兩 種安裝位置的比較，采用圖 37 所示的安裝方式可以滿足需要。 XIV 采用如圖 36示的安裝方式可以保證準確測量每一個水泵在工作過程中的流量。 從而可以比較準確的判斷出各個水泵機組的工作特性。但是結(jié)合煤礦井下排水過程的特點 :水泵的工作方式 (輪番啟動 )，如果采用如圖 37 所示的安裝方式，也可以判 斷出每個水泵的流量，但是需要比較復(fù)雜的軟件設(shè) 圖 各個水泵分別安裝流 量 傳感器 計來實現(xiàn)。軟件中可以通過檢測干路中的流量總和與所開啟的水泵數(shù)目，可以得到整個排水泵一電機機組 的工況。因此出于造價、硬件系統(tǒng)的復(fù)雜等方面的考慮，優(yōu)先選擇圖 37 所示的方式設(shè) 置 流量計。 圖 各個水泵只安裝一個流 量 傳感器 流量檢測傳感器 XV E XNBVS一、 電磁流 量 計工作原理 在工業(yè)中經(jīng)常使用的大口徑流量計是電磁流量計。自 20 世紀 50 年代末國內(nèi)首次 工業(yè)應(yīng)用以來，七八十年代在流量測量中運用和發(fā)展很快。 電磁流量計由電磁流量轉(zhuǎn)換器和電磁流量傳感器組成的。電磁流量轉(zhuǎn)換器是為電磁流量傳感器提供電源，并將其測量的流量信號整定成為標準的 420mA 電流等其 他形 式的信號。電磁流量傳感器是根據(jù)法拉第原理制成的一種流量計，用來測量導(dǎo)電液體的流量。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。磁場方向、電極連線、管道軸線三者之間是相互垂直的。 當(dāng)被測導(dǎo)電液體流過管道時，切割磁力線，于是在和磁場及流動方向垂直的方向 上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其數(shù)值與液體的流速成正比。即 E BDv? （式33） 式中 :B— 磁感應(yīng)強度 (T)； D— 切割磁力線的導(dǎo)體液體的長度 (為管道內(nèi)徑 )(m)； v— 導(dǎo)電液體在管道內(nèi)的平均流速 (m/s )。 由式 (33 )得被測導(dǎo)電液體得體積流量為 23 .1 4 1 5 3 .1 4 1 544D D EQ V v B???? （式34） 因此，知道感應(yīng)電動勢就可以測出導(dǎo)電液體的流量。 XVI 圖 電磁流量傳感器原理圖 二、 電磁流量傳感器的結(jié)構(gòu)特點 理論上認為磁感應(yīng)強度 B 是常量，即直流磁場。但直流電勢將使被測液體電解， 使電極極 化。正電極被負離子包圍，負電極被一層正離子包圍，加大了電極的電阻。破壞了原來的測量條件。同時內(nèi)阻增加隨被測液體成分的變化和工作時間長短而變化，因而使輸出電勢不固定，影響測量精度。 而對被測量介質(zhì)的流量測量采用交流電 (頻率為 5OHz)勵磁的交流磁場，即 max sin( )B B t?? （式 35） 感應(yīng)電動勢為 m ax si n( )E B t Dv?? （式36） 所以體積流量為 m a x3 .1 4 1 54 s in ( )DQ V EBt??? （式37） 為了避免測量管路引起磁分流，故需要用非導(dǎo)磁材料做成。另外，由于測量管路處于較強的交流磁場中，管壁產(chǎn)生渦流，因而產(chǎn)生二次磁通。為了減少渦流，要求測量管路的材料具有高電阻率。且對于不同直徑的電磁流量計，其電 極、測量管路都采用不同的材料做成。 三、 電磁流 量 計的特點 ①測量管路內(nèi)沒有任何突出和可移動的部件，因此可用于有懸浮顆粒的漿液等流量的測量，且壓力損失極?。? ②感應(yīng)電勢與被測液體溫度、壓力、粘度等無關(guān)，因此其使用范圍廣泛 。 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電磁流量計的慣性小，可以用來測量脈動流量； ⑥對測量介質(zhì)，要求導(dǎo)電率大于 。 流 量 計的要求 XVII 隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的加強和進步，各種智能型電磁流 量計已經(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。在石油化工、礦冶、煤炭、水利工程給排水、污水處理等行業(yè)中廣泛應(yīng)用。電磁流量計可以達到以下要求 : ① 420mA 信號輸出型 ； ② 抗干擾性強、精度高、穩(wěn)定性可靠、整體防爆 ； ③ 測量范圍寬，流速 ； 實際上，以常村煤礦 S3 水泵房為例，其理論上管路中液體的流速范圍是 :。結(jié)合電磁流量傳感器自身的特點，煤礦井下水泵房采用電磁流量傳 感器檢測水 泵出口的流量是簡單易行的。 隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的加強和進步，電磁流量計達到抗干擾性強、精度高、穩(wěn)定性 可靠、整體防爆的要求，適合在煤礦井下使用，且也逐步的推廣和使用。由于每臺水泵的工作曲線特別是使用了一定年限的離心式水泵的流量 /功率、流量 /效率等曲線 有較大的差異，因此無法給出每臺水泵在工作過程中的流量正常閾值和水泵排出水過少的閾值。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。雖然電磁流量傳感器在使用、安裝的過程中比較復(fù)雜，但可以肯定的說，隨著流量傳感器在自動排水系統(tǒng)的應(yīng)用，將大大提高整個系統(tǒng) 的穩(wěn)定性和安全性。 水泵負壓檢測 NSK 型負壓傳感器采用先進的靜電焊接技術(shù)形成穩(wěn)定的參考腔，可以用來測量小于大氣壓的壓力和真空度，廣泛用于石油、化工、冶金、制藥冷凍、真空儀表等自動化行業(yè)。 NSK 型負壓傳感器的主要技術(shù)指標如表所示： 表 NSK 型負壓傳感器的主要技術(shù)指標 輸入 0~? 1kPa? 10kPa? 30kPa? 50kPa? 100kPa 過載能力 2 倍 測量介質(zhì) 對不銹鋼不腐蝕的氣、液體 工作方式 負壓、真空度 XVIII 工作電壓 5VDC 或 10VDC(24V) 輸出 100mV 或 0～ 5V、 4～ 20mA 零位輸出 ≤2mV 綜合精度 %、 %、 % 非線性 177。% （典型值） 重復(fù)性 177。% （典型值） 工作溫度范圍 40~120℃ 溫度補償范圍 25~80℃ 溫度漂移 %℃ 第三章 基于 PLC 的井下自動排水系統(tǒng)總體設(shè)計 控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)采用現(xiàn)場層 (遠程 IO),控制層 (PLC)和管理層 (工業(yè)計算機 )組成的三級控制系統(tǒng)來實現(xiàn)排水系統(tǒng)的自動控制。工業(yè)計算機利用友好人機界面實現(xiàn)人機對話 和遠程監(jiān)控功能， PLC 作為控制器完成邏輯處理和控制任務(wù)，遠程 IO 實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和上傳?？刂葡到y(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖所示。 1井 井 井 井 井井 井井 井 井 井P L C 井 井 井井 井井 井 井 井 井P R O F I B U S D P4 8 5井 井 井 井 井 井 井井 井 井 井 井 井 井井 井 井 井 井 井 井井 井 井 井 井井 井 井 井井 井 井 井圖 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) XIX 基于 PLC 的礦井主排水控制系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)由 PLC（ 可編程邏輯控制器 ）、觸摸屏、檢測部分（模擬量和開關(guān)量采集）和執(zhí)行部分等組成，其硬件結(jié)構(gòu)如圖 42 所示。 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 警1 高 壓 柜綜 保 單 元R S 4 8 5數(shù)字量輸入模塊1 遠 程 擴 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壓傳感器球閥控制電動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 屏聲光報警主CPU模塊4 遠 程 擴 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 PLC（ Programmable Logic Controller） ，即 可編程邏輯控制器 ，定義是 ： 一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。 XX 它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算 ， 順序控制 、 定時 、 計數(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械或生產(chǎn)過程。 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(shè)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。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。而 PLC 是通過在存儲器中的程 序?qū)崿F(xiàn)控制功能，若控制功能需要改變，只需修改程序及少量接線即可。而且，同一臺 PLC 還可用于不同控制對象，通過改變軟件則可實現(xiàn)不同 控制的控制要求。因此， PLC 具有很大的靈活性和通用性，結(jié)構(gòu)形式多 樣化，可以適用于各種不同規(guī)模、不同工業(yè)控制要求。 2)可靠性高、抗干擾能力強 可靠性是工業(yè)控制器件的重要指標。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。 PLC具有很高的可靠性和抗干擾能力，不會出現(xiàn)繼電器一接觸器控制系統(tǒng)中接線老化、脫焊、觸點電弧等現(xiàn)象，故被稱為“專為適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境而設(shè)計的計算機”。 3)編程簡單、使用方便 PLC 采用面向控制過程、面向問題的 “ 自然語言 ” 編程，容易掌握。目前， PLC 大多采用梯形圖語言編程方式，它既繼承了繼電器控制線路的清晰直觀感，又考慮到電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣和應(yīng)用實際，電氣技術(shù)人員易于編程，程序修改靈活方便。這種面向控制過程、面向問題的編程方式，與匯編語言相比，雖然增加了解釋程序和程序執(zhí)行時間，但對大多數(shù)機 電控制設(shè)備來說， PLC 的控制速度還是足夠快的。此外， PLC的 I/O 接口可直接與控制現(xiàn)場的用戶設(shè)備聯(lián)接。如繼電 器、接觸器、電磁閥等聯(lián)接，具有較強的驅(qū)動能力。 4)接線簡單 PLC 只需將輸入設(shè)備 (如按鈕、開關(guān)等 )與輸入端子聯(lián)接，將輸出設(shè)備 (如接觸器、電磁閥等 )與輸出端子聯(lián)接。接線極其簡單、工作量極少。 XXI 5)功能強 PLC 不僅具有條件控制、 定 時、計數(shù)、步進等控制功能，而且還能完成 A/D. D/A 轉(zhuǎn)換、數(shù)字運算和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網(wǎng)、生產(chǎn)過程監(jiān)控 等。因此， PLC 既可對開關(guān)量進行控制，又可對模擬量進行控制?？煽?制一臺單機、一條生產(chǎn)線，也可控制一個機群、多條生產(chǎn)線。可用于現(xiàn)場控制，也可用于遠距離控制?？煽刂坪唵蜗到y(tǒng)，又可控制復(fù)雜系統(tǒng)。 6)體積小、重量輕、易于實現(xiàn)機電一體化 PLC 具有體積小、重量輕、功耗低等特點。由于 PLC 是專為工業(yè)控制而設(shè)計的專用計算機，其結(jié)構(gòu)緊湊、堅固耐用，以及有很強的可靠性和抗干擾能力，易于嵌入機械設(shè)備內(nèi)部。因此， PLC 在機電一體化