【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 壓力表 (P)以彈性元件為敏感元件，測(cè)量并指示高于環(huán)境壓力的儀表。 采用抗振式壓力表與壓力傳感器配接。 負(fù)壓表 (Z)采用抗振式真空表與真空度傳感器配接。 流量計(jì) (Q)指示被測(cè)流量和 (或 )在選定的時(shí)間間隔內(nèi)流體總量的儀表。采用隔爆兼本質(zhì)安全型超聲流流量計(jì)。 手動(dòng)閘閥 (SF)手動(dòng)閘閥的啟閉件是閘板，閘板的運(yùn)動(dòng)方向與流體方向相垂直，閘閥只能作全開和全關(guān) ， 不能作調(diào)節(jié)和節(jié)流。采用 DN250、 DN200（ ）手動(dòng)閘閥。 水泵管路系統(tǒng)圖如下圖所示。該圖是用 CAXA 軟件畫出來的。 圖 42 水 泵管路系統(tǒng)圖 系統(tǒng)工作原理及工作方式 泵房水泵啟動(dòng)開關(guān)的電量參數(shù)由 PLC 配以各種開關(guān)量、模擬量的輸入輸出模塊以及以太網(wǎng)通訊模塊共同完成。 PLC 自動(dòng)巡檢，通過擴(kuò)展工業(yè)以太網(wǎng)模塊及井下以太網(wǎng)交換機(jī)及光纖收發(fā)器傳給地面調(diào)度中心。 全自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的井下下位機(jī) PLC 實(shí)時(shí)采集水倉(cāng)水位和浮球狀態(tài)，并根據(jù)水倉(cāng)水位情況和浮球的狀態(tài)，按照各臺(tái)水泵的運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)短啟動(dòng)相應(yīng)水泵的運(yùn)行或停機(jī)。不需要人工參與。下位機(jī)在正常運(yùn)行過程中，可以脫離上位機(jī)的通訊仍能正常運(yùn)行。 就地手動(dòng)工作方式時(shí)，根據(jù)水倉(cāng)水位或浮球狀態(tài)，就地通過現(xiàn) 場(chǎng)手動(dòng)控制柜手動(dòng)控制水泵的啟停。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 １４ 頁(yè) 遠(yuǎn)程手動(dòng)工作時(shí) ,由授權(quán)值班工作人員通過上位計(jì)算機(jī)控制水泵的啟動(dòng)和停止；系統(tǒng)在正常運(yùn)行過程中，不論何種工作方式，均可實(shí)時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)的各種參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)通過工業(yè)以太網(wǎng)傳到地面調(diào)度室。 水泵控制的控制原則 水泵開啟時(shí)，首先檢測(cè)水倉(cāng)水位 ， 當(dāng)水位超過低水位（滿足開泵條件），開啟一臺(tái)水泵，當(dāng)系統(tǒng)第一次運(yùn)行，開啟一號(hào)泵。當(dāng)開啟一臺(tái)水泵運(yùn)行一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)水位仍然上漲，則順序開啟下一序號(hào)的水泵。當(dāng)水位下降到低水位限以下時(shí)，則停止一臺(tái)水泵。 對(duì)于具備開啟條件的水泵，在開啟前 首先啟動(dòng)真空系統(tǒng)，檢測(cè)真空度，真空度達(dá)到后即可開啟。 當(dāng)水位超過警戒水位時(shí) (出現(xiàn)涌流 )，水泵全部開啟。 當(dāng)水泵出現(xiàn)故障時(shí)，及時(shí)停泵，檢修。 該無人值守系統(tǒng)以水倉(cāng)水位作為水泵的起停的基本條件，在此條件滿足的前提下，然后再根據(jù)均勻磨損的原則、電價(jià)避峰填谷的原則實(shí)現(xiàn)水泵的起停。該原理為：首先設(shè)定四個(gè)水位限值： H H H H4。 當(dāng)水位達(dá)到報(bào)警水位時(shí)，可以開啟兩臺(tái)水泵；當(dāng)水位繼續(xù)上升至超限水位時(shí)，則表明一臺(tái)水泵的排水量已不足以排除礦井出水，以礦井的最大排水能力來排除礦井涌水，啟動(dòng)所有水泵。不論投入幾臺(tái)水泵，水 位必須下降到低限水位方可停泵。即當(dāng) PLC 讀取的水倉(cāng)水位值為 H4 時(shí)，表示水倉(cāng)水位低于低限水位，水泵機(jī)組將不投入運(yùn)行；水位值 ≥H3，一臺(tái)水泵機(jī)組投入運(yùn)行，則等待水位上漲到 H2時(shí)再投入一臺(tái)水泵機(jī)組運(yùn)行。當(dāng)一臺(tái)機(jī)組處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)水位仍然上漲到 H1，則陸續(xù)投入所有水泵。機(jī)組運(yùn)行至水位下降到 H4 時(shí)，水泵機(jī)組退出運(yùn)行。程序流程圖如下圖： 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 １５ 頁(yè) 圖 43 程序流程圖 水泵的開機(jī)順序 每個(gè)水泵在確定需要打開后，首先啟動(dòng)真空泵，自動(dòng)抽真空；通過真空表判斷真空度是否達(dá)到開啟水泵的標(biāo)準(zhǔn)；如果達(dá)到要求，則抽真空完畢，開啟水泵；打開排水管路上電動(dòng)閥門；關(guān)閉真空泵運(yùn)行；水泵自動(dòng)開機(jī)完畢。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 １６ 頁(yè) 圖 44 水泵起動(dòng)流程圖 水泵關(guān)機(jī)順序 每個(gè)水泵在確定關(guān)閉之后，首先關(guān)閉出水電動(dòng)閥門；判斷閘閥是否關(guān)到位；停止排水泵運(yùn)行。 圖 45 水泵停機(jī)流程圖 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 １７ 頁(yè) 系統(tǒng)配置 軟件配置 主監(jiān)控系統(tǒng)操作系統(tǒng)軟件為 Windows XP Professional，編程軟件采用西門子公司的 STEP7 ，組態(tài)軟件采用 MCGS。 設(shè)備清單 ZP30 礦用自動(dòng)排水控制裝置設(shè)備清單 名稱 規(guī)格 數(shù)量 生產(chǎn)廠家 集中操作臺(tái) KXJ1200/6603C 1 廣州市昌寧機(jī)電設(shè)備有限公司 集中控制柜 KXJ1200/6603 3 就地控制柜 KXJ1200/6603L 7 電源柜 KDW660 1 北京鼎天數(shù)碼 本安接線盒 KHH 系列 4 常熟市練塘膠木塑料配件廠 傳感器 真空度傳感器 GYD1 6 上海鼎鑫儀器儀表有限公司 壓力傳感器 GYD10 8 投入式液位傳感器 GUY10 量程 2 上海坤嘉自動(dòng)化科技有限公司 超聲波流量傳感器 LCZ803 2 唐山匯中大方 浮球開關(guān) ZQK6003K 2 大連瑪赫 顯示 儀表 耐震真空度表 YN60() 6 無錫市特種壓力表有限公司 耐震壓力表 YN60 8 無錫市特種壓力表有限公司 閥門 電動(dòng)球閥 DFH25/7 DN20 19 淄博德貝爾礦山設(shè)備有限公司 手動(dòng)球閥 Q11FP16C， DN20 15 天津塘沽閥門廠 電動(dòng)閘閥 Z941H40C DN300 6 常州貝斯特 異徑外接頭 DN50*20 1 廣州市昌寧機(jī)電設(shè)備有限公司 軟件 人機(jī)界面軟件 1 PLC 控制軟件 1 上位機(jī)組態(tài)軟件 WINCC 1 西門子 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 １８ 頁(yè) 上位機(jī)組態(tài)應(yīng)用軟件 1 廣州市昌寧機(jī)電設(shè)備有限公司 監(jiān)控 中心 光口工業(yè)換機(jī) KIEN20xx 1 東土科技 工控機(jī) IPC610H 1 研華科技 不銹鋼水箱 400*600*600 2 廣州市昌寧機(jī)電設(shè)備有限公司 真空泵 SZB4 2 博山超亞 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 １９ 頁(yè) 第五章 PLC 泵房自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) PLC 程序設(shè)計(jì) PLC 程序設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)軟件，可使用梯形邏輯圖、功能塊圖和語句表進(jìn)行程序編制。 S7 系列 PLC 包括一個(gè)供電單元、一個(gè) 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(gè)系統(tǒng)，并通過地址尋址尋找 I/O 模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出。 PLC 程序設(shè)計(jì) PLC 程序設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)軟件，可使用梯形邏輯圖、功能塊圖和語句表進(jìn)行程序編制。 S7 系列 PLC 包括一個(gè)供電單元、一個(gè) 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(gè)系統(tǒng)，并通過地址尋址尋找 I/O 模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出。 PLC 編制程序時(shí)首先作硬件組態(tài)。其主要任務(wù)就是在 STEP 7 中生成一個(gè)與實(shí)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(gè)站的機(jī)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(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)控制的方式選擇，進(jìn)入相應(yīng)的程序流程。整個(gè)程序主要包括運(yùn)行前水位和供電狀態(tài)檢測(cè)、正常啟停泵組、運(yùn)行中參數(shù)檢測(cè)和故障報(bào)警、故障停泵等模塊，程序流程如圖 51 所示。 STEP 7 軟件通過建立在線連接下載程序到 PLC 以對(duì)編制好的程序進(jìn)行調(diào)試，可實(shí)現(xiàn)程序的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、強(qiáng)制性數(shù)據(jù)變更和輸入輸出信號(hào)的強(qiáng)制開 /關(guān)等。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 ２０ 頁(yè) 圖 51 控制程序流程圖 基于 PLC 的井下自動(dòng)排水系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)層 (遠(yuǎn)程 IO),控制層 (PLC)和管理層 (工業(yè)計(jì)算機(jī) )組成的三級(jí)控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)排水系統(tǒng)的自動(dòng)控制。工業(yè)計(jì)算機(jī)利用友好人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 ２１ 頁(yè) 話和遠(yuǎn)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(yuǎn)程 IO 實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)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。 52 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 基于 PLC 的礦井主排水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)由 PLC（可編程邏輯控制器）、觸摸屏、檢測(cè)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。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書