【文章內(nèi)容簡介】 電壓Vp通過原邊電阻R 1轉(zhuǎn)換為原邊電流Ip，Ip產(chǎn)生的磁通量與霍爾電壓經(jīng)放大產(chǎn)生的副邊電流Is通過副邊線圈所產(chǎn)生的。（2）霍爾電流、電壓傳感器技術指標及特點 ①量程：電流為5～10000A；電壓為5～5000V； ②精度：霍爾傳感器模塊在工作區(qū)域內(nèi)的精度優(yōu)于1%； ③線性度：%； ④工作頻帶：0～20HZ； ⑤過載能力：0～177。10000A。 開關量輸入通道 開關量輸入為數(shù)字量輸入模塊，設計采用SM321數(shù)字量輸入模塊。該模塊共有32點輸入，按每組16個隔離，直流24V供電，模塊接口電路完成現(xiàn)場的開關量信號變?yōu)镻LC內(nèi)部處理的標準信號，其中外部開關信號與內(nèi)部電路通過光耦隔離來實現(xiàn)。根據(jù)煤礦井下防爆電氣設備的要求，從危險區(qū)域引入水泵控制裝置的信號必須經(jīng)過電氣隔離。因此該系統(tǒng)中需要在SM321接口模塊前端加以光耦隔離板。危險區(qū)引入的開關量信號采用本安電源供電，引入到SM321模塊內(nèi)的開關量信號采用PS307電源模塊供電。 SM321接線原理 該設計所用數(shù)字量輸入點數(shù)為32點， 。 數(shù)字量輸入點數(shù)統(tǒng)計表數(shù)字量輸入點數(shù)方式選擇開關2水泵手動啟動3水泵手動停止3水泵檢修3真空電磁閥開到位2真空電磁閥關到位2水泵電動閥開到位3水泵電動閥關到位3電機開返回信號3電機關返回信號3備用開關1故障復位信號1采集水位信號3總計32 顯示模塊的設計 觸摸屏是一種定位設備，用戶可以直接用手向計算機輸入坐標信息和鼠標、鍵盤一樣，是一種輸入設備。觸摸屏具有堅固耐用、反應速度快、節(jié)省空間、易于交流等許多優(yōu)點。利用這種技術，只要用手指輕輕地碰觸計算機顯示屏上的圖符或文字就能實現(xiàn)對主機操作，從而使人機交互更為直接了當，這種技術極大方便了那些不懂電腦操作的用戶。觸摸屏的應用范圍非常廣闊，主要有公共信息的查詢，如電信局、稅務局、銀行、電力等部門的業(yè)務查詢；城市街頭的信息查詢；此外還可廣泛應用于企業(yè)辦公、工業(yè)控制、軍事指揮、電子游戲、點歌點菜、多媒體教學、房地產(chǎn)預售等。 所謂觸摸屏，從市場概念來講，就是一種人人都會使用的計算機輸入設備，或者說是人人都會使用的與計算機溝通的設備。不用學習，人人都會使用，是觸摸屏最大的魔力，這一點無論是鍵盤，還是鼠標，都無法與其相比。人人都會使用，也就標志著計算機應用普及時代的真正到來。 從技術原理角度來講，觸摸屏是一套透明的絕對定位系統(tǒng)，首先它必須保證是透明的，因此它必須通過材料科技來解決透明問題，像數(shù)字化儀、寫字板、電梯開關，它們都不是觸摸屏；其次它是絕對坐標，觸摸屏軟件都不需要光標，有光標反倒影響用戶的注意力，因為光標是給相對定位的設備用的，相對定位的設備要移動到一個地方首先要知道現(xiàn)在在何處，往哪個方向去，每時每刻還需要不停的給用戶反饋當前的位置才不至于出現(xiàn)偏差。這些對采取絕對坐標定位的觸摸屏來說都不需要。再其次就是能檢測手指的觸摸動作并且判斷手指位置。 為了操作上的方便，人們用觸摸屏來代替鼠標或鍵盤。工作時，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標或菜單位置來定位選擇信息輸入。觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成；觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器。而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點坐標，再送給CPU，它同時能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。本設計選用臺達觸摸屏（）作為顯示界面，其工作原理為：電容屏表面涂有透明電導層ITD，電壓連接到四角，微小直流電散部在屏表面，形成均勻之電場，用手觸屏時，人體作為耦合電容一極，電流從屏四角匯集形成耦合電容另一極，通過控制器計算電流傳到碰觸位置的相對距離得到觸摸的坐標。臺達觸摸屏是一種可接收觸頭等輸入訊號的感應式液晶顯示裝置，當接觸了屏幕上的圖形按鈕時，屏幕上的觸覺反饋系統(tǒng)可根據(jù)預先編程的程序驅(qū)動各種連結裝置，可用以取代機械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫面制造出生動的影音效果。 臺達觸摸屏 開關量輸出通道開關量輸出為數(shù)字量輸出模塊，設計采用SM322數(shù)字量輸出模塊，該模塊將S7300內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換成過程所需要的外部信號電平，可直接用于驅(qū)動電磁閥、接觸器、小型電動機、燈和電動機啟動器等。按負載回路使用的電源不同分為：直流輸出模塊、交流輸出模塊和直交流兩用輸出模塊。按輸出開關器件的種類不同可分為：晶體管輸出方式、可控硅輸出方式和繼電器輸出方式。晶體管輸出方式的模塊，只能帶直流負載，屬于直流輸出模塊，沒有反極性保護措施，輸出具有短路保護功能，使用于驅(qū)動電磁閥和直流接觸器?？煽毓栎敵龇绞綄儆诮涣鬏敵龇绞?，適用于驅(qū)動交流電磁閥、接觸器、電機起動器和燈。繼電器觸點輸出方式的模塊屬于交直流兩用輸出模塊，其額定負載電壓較寬，直流可以從24V到120V，交流可以從48V到230V。SM322有16點晶體管輸出、32點晶體管輸出、16點可控硅輸出、8點晶體硅輸出、8點可控硅輸出、8點繼電器輸出和16點繼電器輸出共七種型號輸出模塊可供選擇。 。該設計選用32點晶體輸出。該設計所用數(shù)字量輸出點數(shù)為25點， 。 數(shù)字量輸出點數(shù)統(tǒng)計表數(shù)字量輸出點數(shù)水泵電動閥開3水泵電動閥關3真空泵電磁閥開1真空泵電磁閥關1真空泵啟動2真空泵停止2水泵啟動3水泵停止3指示燈7總計25 通訊模塊設計 上位機與PLC之間進行通信，實現(xiàn)信息的有效傳遞。設計中運用RS485通訊方式進行通訊。RS485和RS232的基本的通訊機理是一致的，他的優(yōu)點在于彌補了RS232 通訊距離短，不能進行多臺設備同時進行聯(lián)網(wǎng)管理的缺點。計算機通過 RS232/RS485轉(zhuǎn)換器，既可以實現(xiàn)RS232接口與RS485接口的轉(zhuǎn)變，還可以實現(xiàn)依次連接多臺485設備，采用輪詢的方式，對總線上的設備輪流進行通訊。RS485的基本特性：①通訊距離：只負載一臺485設備時，最遠的設備（控制器）到計算機的連線距離可達1200米。485通訊總線必須用雙絞線，或者網(wǎng)線的其中一組，如果用普通的電線（沒有雙絞）干擾將非常大，通訊不暢，甚至通訊不上。②RS485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+(2~6)V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為(2~6)V表示。接口信號電平比RS232C降低了，就不易損壞接口電路的芯片， 且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL 電路連接?！　、跼S485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率:10Mbps 。　?、躌S485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強，即抗噪聲干擾性好。　?、?RS485最大傳輸速率為10Mb/S，傳輸速率與傳輸距離成反比，在100Kb/S的傳輸速率下，才可以達到最大的通信距離，如果需傳輸更長的距離，需要加485中繼器。該設計中不需要。該設計中采用PC/PPI電纜連接上位機與PLC，該電纜自帶RS232/RS485轉(zhuǎn)換器，是一根RS232/RS485匹配電纜。 PLC與上位機通信結構框圖 供電電源 一般S7300 CPU的電源分配是這樣的：PS307采用交流120/230V供電（面板上有輸入電壓選擇開關），輸出直流24V，有三種規(guī)格2A、5A、10A，提供給S7300 PLC使用，同時也可以作為負載電源，通過I/O模塊向使用直流24V的負載（傳感器、執(zhí)行機構等）供電，但大多數(shù)情況下，主要提供給CPU模塊使用，把24V直流轉(zhuǎn)換為5V直流，提供背板總線供電電流用。本設計選用 PS307（5A）電源模塊作為PLC的供電電源，其屬性為： （1）輸出電流為5A。（2）輸出電壓為24VDC；短路和短路保護；（3）與單向交流電源連接（額定輸入電壓120/230VAC,50/60HZ）；（4）安全隔離符合EN 60 950。（5）可用作負載電源。 電源接線圖① “24 V DC輸出電壓工作”顯示；② 24 V DC輸出電壓接線端；③ 固定裝置；④ 主回路和保護性導體接線端；⑤ 24 V DC開關。 電源方塊圖 系統(tǒng)排水設備的選型設計由于是單水平開采，故采用直接排水系統(tǒng)。主泵房的排水設備，必須有工作、備用和檢修水泵。其中任一臺水泵的排水能力應能在20h內(nèi)排出24h的正常涌水量，兩臺水泵同時工作的總能力，應能在20h內(nèi)排出礦井24h的最大涌水量，檢修水泵的能力應不小于工作水泵能力的25%。 離心式水泵是礦井中應用最廣泛的一類水泵，泵的主要工作部件是安裝在主軸上的葉輪，葉輪上有一定數(shù)量的葉片，泵的外殼為一螺線形擴散室，泵的吸水口和吸水管連接，排水口和排水管連接。 泵一般分單級和多級，該設計中采用多級泵，多級泵是煤礦中使用最多的一類離心泵，井下主排水、鍋爐給水、深井排水等使用的幾乎全部是多級離心泵，常見的型號有D型。多級泵一般由固定部分、轉(zhuǎn)動部分、軸承部分、密封部分組成。固定部分包括進水段、中間段和出水段；轉(zhuǎn)動部分包括泵軸、葉輪、平衡盤；軸承部分包括軸承及潤滑油；密封部分有紙墊密封、口環(huán)密封、填料密封、水封密封等。離心式水泵只有在泵殼內(nèi)充滿水的情況下允許啟動，通常采用的方法是打開逆止閥旁通道上的截止閥讓排水管道中的壓力水注入泵體，泵體內(nèi)的空氣從放氣旋塞中排出。這種方法要求水泵必須裝設底閥。在排水過程中，底閥產(chǎn)生一定的水力損失使水泵的電耗增加，效率降低。為了取消底閥、增加吸水高度、便于自動控制，還可采用以下充水裝置。水泵房排水設備一般安置在水井液面以上，所以水泵啟動前的灌水一般采用吸入式。為了減小井水吸入阻力，提高泵站運作效率，吸水管路不宜設置底閥。無底閥吸入式灌水，要采用撞門的飲水設備，對水泵排水腔和吸水管路進行抽真空，是水泵運行前充滿水，引水設備一般為真空泵或射流泵。在本系統(tǒng)中采用的是SK型水環(huán)式真空泵。在正常情況下，一臺真空泵抽氣，當一臺發(fā)生故障時，另一臺備用泵工作，仍能負擔抽氣的任務。抽氣管經(jīng)過電磁閥與每臺水泵進水端的放氣孔相連，管道接頭處要保證嚴密。由于真空泵在工作是會發(fā)熱，及一部分工作液隨氣體一起排走，所以應不斷地向真空泵補充清水。當真空表的讀數(shù)達到要求即可啟動大水泵。山東科技大學學士學位論文 軟件設計4 系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng)軟件的綜述西門子的S7300系列PLC所用的編程語言是西門子開發(fā)的STEP7，這是一種可運行于通用微機中，在WINDOWS環(huán)境下進行編程的語言。將它通過計算機的串行口和一根PC/MPI轉(zhuǎn)接電纜與PLC的MPI口相連，即可進行相互間的通信。通過STEP7編程軟件，不僅可以非常方便地使用梯形圖和語句表等形式進行離線編程，經(jīng)過編譯后通過轉(zhuǎn)接電纜直接送入PLC的內(nèi)存中執(zhí)行，而且在調(diào)試運行時，還可以在線監(jiān)視程序中各個輸入輸出或狀態(tài)點的通斷狀況，甚至可以在線修改程序變量的值，給調(diào)試工作也帶來極大的方便。 此外，還運用Screen Editor實現(xiàn)友好的人機界面設計，以便于隨時掌控整個控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)。采用RS485通信實現(xiàn)上位機與PLC的通信，應用PC/PPI電纜傳輸（自帶RS485轉(zhuǎn)換器），實現(xiàn)上位機操作監(jiān)控。 PLC程序設計在軟件設計之前，首先進行軟件流程圖的設計和地址的分配。從圖中可以看出，系統(tǒng)開始啟動后，首先與PLC通信，然后進行模擬量以及I/O處理程序，系統(tǒng)自檢與門處理程序。然后判斷系統(tǒng)處于自動運行、手動運行、遠程控制三種工作方式的哪一種，然后根據(jù)判斷得到的結果進行相應的操作。根據(jù)控制板上的旋轉(zhuǎn)開關的位置判斷出系統(tǒng)的運行方式后，如處于PLC自動運行方式，則PLC根據(jù)程序流程順序執(zhí)行，自動完成水泵的啟動，輪換工作，故障報警，停止。如處于手動運行方式，則由人工選擇哪臺水泵投入運行，PLC根據(jù)水泵的泵號自動完成該臺水泵的自動啟動，運行，停止。遠程控制方式下由地面監(jiān)控中心對中央泵房排水系統(tǒng)進行統(tǒng)一調(diào)度與控制。軟件流程圖設計完成后，在進行地址分配，、。 系統(tǒng)軟件流程圖 數(shù)字輸入量地址分配表地址連接外部設備功能說明按鈕SB0控制方式選擇開關1按鈕SB1控制方式選擇開關2按鈕SB2手動啟動水泵1按鈕SB3手動停止水泵1按鈕SB4手動啟動水泵2按鈕SB5手動停止水泵2按鈕SB6手動啟動水泵3按鈕SB7手動停止水泵3按鈕SB81水泵檢修信號按鈕SB92水泵檢修信號按鈕SB103水泵檢修信號按鈕SB11故障復位按鈕水位h0采集水位信號h0水位h1采集水位信號h1水位h2采集水位信號h2水位h3采集水位信號h31真空電磁閥開到位采集1真空電磁閥開到位信號1真空電磁閥關到位采集1真空電磁閥關到位信號2真空電磁閥開到位采集2真空電磁閥開到位信號2真空電磁閥關到位采集2真空電磁閥關到位信號1水泵電動閥開到位采集1水泵電動閥開到位信號1水泵電動閥關到位采集1水泵電動閥關到位信號2水泵電動閥開到位采集2水泵電動閥開到位信號2水泵電動閥關到位采集2水泵電動閥關到位信號3水泵電動閥開到位采集3水泵電動閥開到位信號3水泵電動閥關到位采集3水泵電動閥關到位信號1電機開/關返回采集1電機開/關返回信號2電機開/關返回采集2電機開/關返回信號3電機開/關返回采集3電機開/關返回信號開關備用開關備用開關備用 數(shù)字量輸出地址分配地址連接外部設備功能說明控制繼電器J1控制1電動閥開控制繼電器J2控制1電動閥關控制繼電器J3控制2電