【正文】 水倉水位分為四段，即超低水位、低水位、高水位和超高水位。但是和節(jié)能相比，安全是第一位的，是有著更高優(yōu)先級的，所以當(dāng)這兩個因素發(fā)生沖突時，應(yīng)該首先顧及到水倉水位的變化。根據(jù)供電部門提供的不同時間段的電價，將時間分為“峰段”、“平段”和“谷段”，通常有兩個“峰段”，分段的界線為時和分。 水泵輪換工作 模擬量采集在軟件中安裝 STEP 7Micro/WIN Instruction Library 指令庫，可以直接調(diào)用其中的 Scale_I_To_R 子程序來實現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)化。通過相互比較各個水泵運行的時間和運行次數(shù)，來合理安排運行時間和次數(shù)少的水泵擔(dān)任下次的排水任務(wù)，這樣就實現(xiàn)了水泵的輪流工作。水泵的運行次數(shù)加1，在水泵運行的時候，運算器自動累加水泵的運行次數(shù)，然后將水泵的工作次數(shù)在相應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器中儲存。當(dāng)有水泵開始工作時，其相對應(yīng)的輔助繼電器就會導(dǎo)通，同時定時計時器開始計時，同時輸出信號給運算器，運算器計算出水泵的運行時間并儲存在數(shù)據(jù)寄存器中。為了提高設(shè)備的利用率，本系統(tǒng)進(jìn)行了將水泵和排水管路進(jìn)行輪換工作的設(shè)計，這樣是水泵和排水管道等設(shè)備得到充分利用，而且可以降低故障發(fā)生率并減少維修費用，還使得排水系統(tǒng)更加穩(wěn)定的工作。當(dāng)三組浮球都沒有浮起時為超低限水位，此時指示燈亮但是不報警；當(dāng)只有第三組浮球浮起時為低限水位，此時指示燈和警報都不工作；當(dāng)只有第一組沒有浮起時為高限水位，此時超限指示燈亮但是不報警；當(dāng)三組浮球都浮起時為超高限水位，水位超限指示和警報同時工作。數(shù)字液位開關(guān)由3組浮球開關(guān)組成，這3組浮球開關(guān)按照規(guī)定的液位進(jìn)行安裝，設(shè)置浮球浮起時為導(dǎo)通信號，并根據(jù)信號來判斷水位。 當(dāng)水泵處于自動方式工作時，水倉水位的判斷十分重要，水泵的開停、超限指示和報警指示都應(yīng)該來根據(jù)水位的變化自行控制。 圖 上電延時因為S7200系列PLC程序是以并行處理的方式運行的，所以調(diào)用子程序不需要設(shè)置先后順序，CPU會周期性的反復(fù)掃描主程序，并在一定的條件下執(zhí)行掃描各個子程序。主程序是由上電延時和子程序的調(diào)用兩個部分組成的。234 自動控制系統(tǒng)的程序設(shè)計系統(tǒng)采用的編程語言為西門子公司開發(fā)的STEP7，這是一種可運行于通用微機中，在Windows操作環(huán)境下進(jìn)行編程的語言。 PLC CPU226 接線圖 數(shù)字量I/O模塊EM2231 數(shù)字量I/O模塊EM2232 模擬量輸入模塊 EM2311 PLC 模塊的連接圖 小結(jié)本章介紹了煤礦井下排水系統(tǒng)的管路情況，采用了主副兩組排水管路，用3臺礦用隔爆型三相異步電機驅(qū)動3臺離心式水泵。根據(jù)煤礦井下主排水控制系統(tǒng)的要求，對每個PLC模塊I/O端口的定義如下表所示 EM231端口定義模塊號輸入端口端口定義EM2311AIW01水泵開停檢測AIW21水泵吸水口負(fù)壓AIW41水泵出水口負(fù)壓AIW61主排水管路流量EM2312AIW82水泵開停檢測AIW102水泵吸水口負(fù)壓AIW122水泵出水口正壓AIW142副排水管路流量EM2313AIW163水泵開停檢測AIW183水泵吸水口負(fù)壓AIW203水泵出水口正壓AIW22水倉水位EM2314AIW241水泵軸溫AIW261電機軸溫AIW282水泵軸溫AIW302電機軸溫EM2315AIW323水泵軸溫AIW343電機軸溫AIW36備用AIW38備用 EM223CN端口定義EM223CN端口定義模塊號輸入端口端口定義輸出端口端口定義EM22311排水閘閥開到位1排水閘閥打開1排水閘閥關(guān)到位1排水閘閥關(guān)閉2排水閘閥開到位2排水閘閥打開2排水閘閥關(guān)到位2排水閘閥關(guān)閉3排水閘閥開到位3排水閘閥打開3排水閘閥關(guān)到位3排水閘閥關(guān)閉4排水閘閥開到位4排水閘閥打開4排水閘閥關(guān)到位4排水閘閥關(guān)閉5排水閘閥開到位5排水閘閥打開5排水閘閥關(guān)到位5排水閘閥關(guān)閉6排水閘閥開到位6排水閘閥打開6排水閘閥關(guān)到位6排水閘閥關(guān)閉1電磁閥開到位1電磁閥打開1電磁閥關(guān)到位1電磁閥關(guān)閉2電磁閥開到位2電磁閥打開2電磁閥關(guān)到位2電磁閥關(guān)閉EM22323電磁閥開到位3電磁閥打開3電磁閥關(guān)到位3電磁閥關(guān)閉4電磁閥開到位4電磁閥打開4電磁閥關(guān)到位4電磁閥關(guān)閉5電磁閥開到位5電磁閥打開5電磁閥關(guān)到位5電磁閥關(guān)閉6電磁閥開到位6電磁閥打開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備用備用 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/手動水位超限指示復(fù)位報警急停1水泵運行指示超高限水位開關(guān)2水泵運行指示高限水位開關(guān)3水泵運行指示底限水位開關(guān)1水泵啟動1水泵工作1水泵停止1水泵檢修2水泵啟動2水泵工作2水泵停止2水泵檢修3水泵啟動3水泵工作3水泵停止3水泵檢修備用1水泵啟動備用1水泵停止備用2水泵啟動2水泵停止3水泵啟動3水泵停止1/2真空泵選擇真空泵選擇真空泵停止備用 CPU226CN端口定義 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T37預(yù)設(shè)值5s1水泵運行計時T38預(yù)設(shè)值10s2水泵運行計時T39預(yù)設(shè)值10s3水泵運行計時T40預(yù)設(shè)值10s1水泵運行時間VD722水泵運行時間VD763水泵運行時間VD801水泵運行次數(shù)VD842水泵運行次數(shù)VD883水泵運行次數(shù)VD92最少運行時間VD96最少運行次數(shù)VD1001泵啟動標(biāo)志2泵啟動標(biāo)志3泵啟動標(biāo)志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內(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。通過對系統(tǒng)I / O點數(shù)的統(tǒng)計我們選擇西門子S7 200系列的PLC做為控制核心，包括226CN的CPU模塊1個， EM223CN數(shù)字量輸入/輸出擴展模塊2個，EM231模擬量輸入模塊5個。模擬輸入信號是指水泵出水口正壓、入水口負(fù)壓、水泵和電機的軸承溫度、排水道路的水流量、水倉庫水位和水泵的開停狀態(tài)等信號。數(shù)字量輸入信號主要包括水泵的工作,水泵的啟動和停止信號、水泵控制方式選擇的信號、選擇真空泵的信號、真空泵啟動和停止信號、排水閥以及電磁閥等開關(guān)位置的信號等。工作方式是指在本次水泵操作中當(dāng)前水泵被優(yōu)先開啟，備用是指在本次水泵操作時當(dāng)前水泵處于備用狀態(tài)，當(dāng)打開的水泵不能滿足施工的排水要求時，備用水泵才開始工作，檢修是指是在本次水泵的操作中，當(dāng)前的水泵不被使用，則是對該水泵進(jìn)行維護(hù)。在水倉中裝配兩組液位傳感器，一組為超聲波傳感器用來檢測水倉庫水位的變化趨勢，另一組是數(shù)字液位開關(guān)，是由3套浮球液位開關(guān)組成，可以根據(jù)浮球的沉浮情況來判斷水位的高低，使系統(tǒng)能夠根據(jù)水位變化來自動控制水泵的工作狀態(tài)。 從上圖我們可以看到，所有水泵都和1 主排水管路和2 副排水管路相接，支路上分別安裝了排水閘閥，并且在排水管路上安裝了真空閥。因為地下環(huán)境的復(fù)雜性，所以采用了3臺隔爆型三相異步電動機來作為三臺水泵的驅(qū)動，在正常情況下一臺正常運轉(zhuǎn)工作，一臺備用，一臺維護(hù)。本章先是介紹了PLC的特點功能，工作原理，然后分析了煤礦井下自動控制的原理，即是以PLC控制箱為核心，采集現(xiàn)場設(shè)備的參數(shù)，對水泵的運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，同時與上位機通信，接收來自上位機和顯示控制臺的控制命令，實行遠(yuǎn)程監(jiān)控，最后從硬件方面簡單介紹了井下排水系統(tǒng)的組成部分，最后簡單介紹了射流泵、離心泵等相關(guān)技術(shù)。此后水泵出口壓力將逐漸增加，當(dāng)達(dá)到一定值時就不再增加，此時開啟該水泵的電動閘閥，使得這個水泵進(jìn)行排水，同時關(guān)閉射流泵停止為其引水。 啟動過程第一是監(jiān)測水倉的水位，當(dāng)水倉的水位達(dá)到設(shè)置的水位標(biāo)準(zhǔn)時，通過控制射流泵的電磁閥線圈，打開噴射泵為離心式水泵注水。射流泵的結(jié)構(gòu)簡單，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。 1水倉；2水泵；3電動閘閥；4逆止閥；5射流泵電磁閥；6靜止水管；7電機啟動開關(guān)；8電動機；9射流泵 射流泵的工作原理 引水設(shè)備一般為真空泵或射流泵。水泵相關(guān)聯(lián)設(shè)備主要包括各種傳感器和各種閥門。顯示操作臺由開關(guān)按鈕?？刂茖影≒LC控制箱和顯示操作臺。 井下主排水系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 ，管理層中網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器與井下的防爆攝像儀通過以太網(wǎng)通信，實現(xiàn)對中央住水泵房工作情況的實時監(jiān)控。7. 排水系統(tǒng)和上位機實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄、查詢等功能。5. 對異常情況可及時發(fā)出警報，如高水位警報和其他故障警報。3. 在自動控制下，可以根據(jù)水倉水位的變化，控制開關(guān)閥來控制水泵的工作狀態(tài)。具體來說，系統(tǒng)具有以下功能：1. 可以選擇自動控制或是手動控制2. 水泵輪換工作。而手動控制則需要操作員根據(jù)要求，按照一定順序來進(jìn)行水泵及其相關(guān)設(shè)備的開?？刂?。在手動控制排水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，使排水系統(tǒng)具備手動和自動兩種控制方式，達(dá)到智能工作的目的。7) 設(shè)置停止模式下的輸出值 有些情況下，為了安全等方面的原因，需要設(shè)置在停止?fàn)顟B(tài)下PLC的輸出值。6) 高速I/O S7200 PLC具有集成的高速計數(shù)功能，它能夠?qū)ν獠扛咚偈录嫈?shù)而不影響CPU的性能。這些電位器可以完成很多功能，如更新定時器、計時器的設(shè)定值、修改限定值等。當(dāng)一個輸入點設(shè)置了脈沖捕捉功能后，輸入點的狀態(tài)變化被鎖存并一直保持到下一個掃描采樣階段，這就保證了一個持續(xù)時間很短的脈沖信號能被捕捉到。延遲時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。2) 立即讀寫I/OS7200 PLC提供有立即讀寫物理I/O點的指令，使用這些指令可以直接訪問真正的輸入/輸出點，而不必使用映像寄存器作為源地址和目的地址來訪問I/O。只有保持型定時器可以設(shè)為設(shè)為掉電保護(hù)的，對計數(shù)器和定時器來說，只有