抽水泵的plc控制系統(tǒng)設(shè)計方案(編輯修改稿)
2025-05-20 03:38 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，開發(fā)出一套以PLC 為核心的井下泵房自動控制系統(tǒng)，主要實現(xiàn)以下功能：（1）PLC控制程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)可按程序模塊分段調(diào)試，分段運行。該程序結(jié)構(gòu)具 有清晰、簡捷、易懂，便于模擬調(diào)試，運行速度快等特點。（2）系統(tǒng)根據(jù)水位和壓力控制原則，自動實現(xiàn)水泵的輪換工作，延長了水泵的使用壽命。 （3）系統(tǒng)可根據(jù)投入運行泵組的位置，自動選擇啟動就近的真空泵，若在程序設(shè)定的時間內(nèi)達不到真空度，便自動啟動備用真空泵。 （4）系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)負荷和供電部門所規(guī)定的平段、谷段、峰段供電電價時間段，以“避峰填谷”原則確定開、停水泵時間，從而合理地利用電網(wǎng)信息，提高礦井的電網(wǎng)運行質(zhì)量。 （5）PLC自動檢測水位信號，計算單位時間內(nèi)不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，自動投入和退出水泵運行臺數(shù)，合理地調(diào)度水泵運行。 （6）在觸摸屏上動態(tài)監(jiān)控水泵及其附屬設(shè)備的運行狀況，實時顯示水位、流量、壓力、溫 度、電流、電壓等參數(shù)，超限報警，故障畫面自動彈出，故障點自動閃爍。具有故障記錄，歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。 （7）系統(tǒng)具有通訊接口功能，PLC可同時與觸摸屏及地面監(jiān)測監(jiān)控主機通訊，傳送數(shù)據(jù)，交換信息，實現(xiàn)遙測遙控功能。 （8）系統(tǒng)保護功能有以下幾種。 超溫保護：水泵長期運行，當(dāng)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。 流量保護：當(dāng)水泵啟動后或正常運行時，如流量達不到正常值，通過流量保護裝置使本臺水泵停車，自動轉(zhuǎn)換為啟動另一臺水泵。 電動機故障：利用PLC及觸摸屏監(jiān)視水泵電機過電流、漏電、低電壓等電氣故障，并參與控制。 電動閘閥故障：由電動機綜保監(jiān)視閘閥電機的過載、短路、漏電、斷相等故障，并參與水泵的聯(lián)鎖控制。 （9）系統(tǒng)控制具有自動、半自動和手動檢修3種工作方式。自動時，由PLC檢測水位、壓力及有關(guān)信號，自動完成各泵組運行，不需人工參與；半自動工作方式時，由工作人員選擇某臺或幾臺泵組投入，PLC自動完成已選泵組的啟停和監(jiān)控工作；手動檢修方式為故障檢修和手動試車時使用，當(dāng)某臺水泵及其附屬設(shè)備發(fā)生故障時，該泵組將自動退出運行，不影響其它泵組正常運。PLC柜上設(shè)有該泵的禁止啟動按鈕，設(shè)備檢修時，可防止其他人員誤操作，以保證系統(tǒng)安全可靠。系統(tǒng)可隨時轉(zhuǎn)換為自動和半自動工作方式運行。 控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計 排水系統(tǒng)是否能可靠運行直接影響著煤礦生產(chǎn)和人員安全，為提高控制系統(tǒng)的可靠性，針對傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的不足，系統(tǒng)從設(shè)備本身、傳感器、通信網(wǎng)絡(luò)等各方面設(shè)計了可靠性保障措施。 設(shè)備可靠運轉(zhuǎn)保障設(shè)備可靠運轉(zhuǎn)是安全排水的前提，針對現(xiàn)場實際情況，該系統(tǒng)開發(fā)了排水系統(tǒng)控制軟件的輔助管理模塊，對設(shè)備進行統(tǒng)一的管理。依據(jù)設(shè)備運行情況，監(jiān)控軟件的設(shè)備輔助管理模塊讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)后進行邏輯處理，給出維護意見，從管理上來彌補設(shè)備本社在可靠性上的不足。 傳感器可靠性保障排水系統(tǒng)采用了多種傳感器，傳感器的可靠性直接影響著系統(tǒng)的整體可靠性。不同的傳感器對系統(tǒng)的影響也不盡相同，根據(jù)影響范圍的不同，系統(tǒng)將傳感器分為全局型和局部型。其中全局型傳感器為液位傳感器，它的可靠性關(guān)系到整個系統(tǒng)安全排水的實現(xiàn)，其余傳感器主要反映單臺泵的運轉(zhuǎn)工況，屬于局部型。系統(tǒng)中的全局型傳感器采用冗余設(shè)計，而對于局部型傳感器則采取自診斷方式確定其故障類型并報警，提示工作人員進行維護或者更換。控制PLC與上位機之間的通信故障判別采用校驗碼與狀態(tài)位相結(jié)合的方式，其中校驗碼判斷數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，狀態(tài)位判斷傳輸通道的通暢性，如果狀態(tài)位不正常時表明通信通道中斷，啟用備用通訊網(wǎng)絡(luò)。 控制系統(tǒng)程序設(shè)計控制系統(tǒng)程序的設(shè)計主要基于控制要求和具體控制方案的實現(xiàn)。本系統(tǒng)程序設(shè)計包括PLC 程序設(shè)計和組態(tài)軟件程序設(shè)計兩大部分。 PLC 程序設(shè)計 PLC 程序設(shè)計采用STEP 7 軟件編制。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。S7 系列PLC包括一個供電單元、一個CPU，以及輸入和輸出模塊(I/O 模塊)。PLC 應(yīng)用STEP 7軟件編制的S7 程序監(jiān)視控制整個系統(tǒng)，并通過地址尋址尋找I/O 模塊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出。 PLC 編制程序時首先作硬件組態(tài)。其主要任務(wù)就是在STEP 7 中生成一個與實際硬件系統(tǒng)完全相同的系統(tǒng),生成網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)中各個站的機架和模塊,以及設(shè)置各硬件組成部分的參數(shù),即給參數(shù)賦值。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(chǔ)。然后根據(jù)手動、半自動、自動控制的方式選擇，進入相應(yīng)的程序流程。整個程序主要包括運行前水位和供電狀態(tài)檢測、正常啟停泵組、運行中參數(shù)檢測和故障報警、故障停泵等模塊，程序流程如圖1 所示。STEP 7軟件通過建立在線連接下載程
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