【正文】 包括操作人員的介入和硬件設備的中斷。當程序執(zhí)行過程中因某種干擾使掃描失控或進入死循環(huán)時，“看門狗”會發(fā)出超時報警信號，使程序重新開始執(zhí)行。執(zhí)行用戶程序操作在程序執(zhí)行前復位監(jiān)控定時器T1，即執(zhí)行程序并開始計時。當前處理的結果放在輸出映像存儲器區(qū)內，在程序執(zhí)行結束后，才將輸出映像區(qū)的內容通過鎖存器輸出到端子上。在PLC的存儲器中，有一個專門存放I/O的數據區(qū)，其中對應于輸入端子的數據區(qū)，我們稱之為輸入映像存儲器。數據I/O操作數據I/O操作也稱為I/O狀態(tài)刷新。此后，將監(jiān)控定時器T0復位，允許掃描用戶程序。PLC接通電源后，在進行循環(huán)掃描之前，PLC首先確定自身的完好性，這是起始操作的主要工作。然后返回第一條指令開始新的一輪掃描。PLC的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲器中按序號順序排列。與其它計算機系統一樣，PLC的CPU是采用分時操作的原理，每一時刻執(zhí)行一個操作，隨著時間的延伸一個動作接一個動作順序地進行。 PLC的基本工作原理PLC運行時，內部要進行一系列操作，大致可分為四大類：以故障診斷、通信處理為主的公共操作，聯系工業(yè)現場的數據輸入和輸出操作，執(zhí)行用戶程序的操作，以及服務于外部設備的操作（如果外部設備有中斷請求）。實現人機界面功能的手段:從基層的操作者屏幕文字顯示，到單機的CRT顯示與鍵盤操作和用通信處理器、專用處理器、個人計算機、工業(yè)計算機的分散和集中操作與監(jiān)視系統。通常所說的SCADA系統，現場端和遠程端也可以采用PLC作現場機。通信接口或通信處理器按標準的硬件接口或專有的通信協議完成程序和數據的轉移。具有溫度測量接口，直接連接各種電阻或電偶。 模擬數據處理:PID、積分和濾波。 .比較:大于、小于和等于。 2)數據采集、存儲與處理功能 數學運算功能包括: .基本算術:加、減、乘、除。計數控制:用脈沖控制可以實現加、減計數模式，可以連接碼盤進行位置檢測。 PLC系統一般由以下基本功能構成 .多種控制功能 .數據采集、存儲與處理功 .通信聯網功能 .輸入/輸出接口調理功能 .人機界面功能 .編程、調試功能1)控制功能邏輯控制:PLC具有與、或、非、異或和觸發(fā)器等邏輯運算功能，可以代替繼電器進行開關量控制。 2. PLC的主要功能 PLC是應用面很廣，發(fā)展非常迅速的工業(yè)自動化裝置，在工廠自動化(FA)和計算機集成制造系統(CIMS)內占重要地位。由于PLC是專為工業(yè)控制而設計的專用計算機，其結構緊湊、堅固耐用，以及有很強的可靠性和抗干擾能力，易于嵌入機械設備內部?？煽刂坪唵蜗到y，又可控制復雜系統?？煽刂埔慌_單機、一條生產線，也可控制一個機群、多條生產線。 5)功能強 PLC不僅具有條件控制、定時、計數、步進等控制功能，而且還能完成A/D. D/A轉換、數字運算和數據處理以及通信聯網、生產過程監(jiān)控等。 4)接線簡單 PLC只需將輸入設備(如按鈕、開關等)與輸入端子聯接，將輸出設備(如接觸器、電磁閥等)與輸出端子聯接。此外，PLC的I/O接口可直接與控制現場的用戶設備聯接。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，又考慮到電氣技術人員的讀圖習慣和應用實際，電氣技術人員易于編程，程序修改靈活方便。PLC具有很高的可靠性和抗干擾能力，不會出現繼電器一接觸器控制系統中接線老化、脫焊、觸點電弧等現象，故被稱為“專為適應惡劣工業(yè)環(huán)境而設計的計算機”。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。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不同控制的控制要求。如果因為工藝上少許變化，需要改變電氣控制系統時，原先整個電氣控制系統將被全部拆除，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。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。圖 系統總體結構系統由PLC（可編程邏輯控制器）、觸摸屏、檢測部分（模擬量和開關量采集）和執(zhí)行部分等組成，其硬件結構如圖42所示。工業(yè)計算機利用友好人機界面實現人機對話和遠程監(jiān)控功能，PLC作為控制器完成邏輯處理和控制任務，遠程IO實現現場數據的采集和上傳。%（典型值）重復性177。 NSK型負壓傳感器采用先進的靜電焊接技術形成穩(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)。這些閾值只有在現場根據每臺水泵不同的流量特性設定出相應的閾值。 隨著工業(yè)生產技術的加強和進步，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。電磁流量計可以達到以下要求: ①420mA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，；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:。 隨著工業(yè)生產技術的加強和進步，各種智能型電磁流量計已經很容易的制造出來，并應用于測量管道中導電液體的體積流量，如水、污水、泥漿、礦漿、酸、堿、鹽液體及食品槳液等。三、電磁流量計的特點①測量管路內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感應電勢與被測液體溫度、壓力、粘度等無關，因此其使用范圍廣泛。為了減少渦流，要求測量管路的材料具有高電阻率。而對被測量介質的流量測量采用交流電(頻率為5OHz)勵磁的交流磁場，即 （式35）感應電動勢為 （式36）所以體積流量為 （式37） 為了避免測量管路引起磁分流，故需要用非導磁材料做成。破壞了原來的測量條件。但直流電勢將使被測液體電解，使電極極化。由式(33 )得被測導電液體得體積流量為 （式34）因此，知道感應電動勢就可以測出導電液體的流量。當被測導電液體流過管道時，切割磁力線，于是在和磁場及流動方向垂直的方向上產生感應電動勢，其數值與液體的流速成正比。其原理圖如圖38所示，它是由產生均勻磁場的系統、不導磁材料的管道以及在管道橫截面上的導電電極組成。電磁流量轉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。自20世紀50年代末國內首次工業(yè)應用以來，七八十年代在流量測量中運用和發(fā)展很快。因此出于造價、硬件系統的復雜等方面的考慮，優(yōu)先選擇圖37所示的方式設置流量計。但是結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，但是需要比較復雜的軟件設圖 各個水泵分別安裝流量傳感器計來實現。 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。②流量檢測器安裝在水泵出口的總管路上，如圖37所示。因此水泵出口流量的檢測有非常重要的意義。 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系。主要技術指標：介質 　 液體、氣體或蒸汽輸出　　 兩線制4～ ；量程 ,1,2,　　　　　 　 ,3,4,5,6,8,10,16,20,25,30,40,50,60Mpa電源　　 ,，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。%/℃適應惡劣環(huán)境　耐溫、耐腐、抗振動 適應性廣　　 產品體積小、重量輕、無隔離膜片和中介液體； 全不銹鋼密封結構，無可動部件；可直接、任意安裝。% 測量誤差小　　綜合誤差可小于 177。是目前理想的流體壓力測量儀表。HS956系列薄膜壓力變送器由高性能的薄膜壓力傳感器與信號調理電路組成。其中，且R1=R2=R3=R4，則： （式310） （式311）此時全橋差動電路不僅沒有非線形誤差，而且電壓靈敏度為單片工作時的4倍，同時仍具有溫度補償作用。 由應力分布圖可知，膜片彈性元件承受壓力時，其應變變化曲線的特點為：當x=0時，；當 x=R時，=0，=。 應變式壓力傳感器大多采用膜片式或筒式彈性元件。應用范圍：氣液兩用型，可用于供水系統，液壓，氣動系統，冷卻系統，加熱系統，空調系統，自動化工程等。（＋│t│）；熱響應時間30s；最小置入深度：熱電阻的最小置入深度≥200mm；允通電流≤5mA。 Pt100溫度傳感器的主要技術參數如下：測量范圍：200℃～+850℃；允許偏差值△℃：A級177。（這樣的形式可以同時采集多路），還有一種就是單獨的一個PT100溫度傳感器（工作電源是24VDC），產生一個420mA的電流，然后再通過一個420mA電流電路板把420mA的電流變?yōu)?5V電壓。PT100溫度傳感器是一個模擬信號，它在實際應用中有二種形式:一種是不需要顯示的,主要采集到PLC，這樣在使用的時候只需要一塊PT100的集成電路，要注意的是這個集成電路采集的不是電流信號而是電阻值，PT100的集成電路（需要一個177。 （式312）（2）0℃≤t≤850℃時，本文選擇PT100溫度傳感器測電機及水泵溫度。非接觸式溫度傳感器理論上不存在接觸式溫度傳感器的測量滯后和應用范圍上的限制，可測高溫、腐蝕、有毒、運動物體及固體、液體表面的溫度，不干擾被測溫度場，但測量精度低，使用不太方便。所謂接觸式就是傳感器直接與被測物體接觸，這是測溫的基本形式。但是由于超聲波液位傳感器不能用在過于狹小的空間內，當條件不具備時，也可以使用兩個投入式傳感器來檢測水位。在水位檢測裝置的選擇上，至少選擇兩個水位傳感器來提高水位檢測裝置的可靠性。也就是說，一旦水位傳感器失靈，后面的排水硬件和響應軟件設置的再好都無法啟動。一、兩種液位傳感器的比較 投入式液位傳感器的特點在于: ①制造成本相對于超聲波液位傳感器較為低廉: ②量程比較小(5 —10米)，但一般能滿足測量水倉水位的要求: ③性能受到被檢測介質物理性質(如液體有固體沉積或粘稠)的影響； ④測量工作不受空氣中的懸浮成分如粉塵、濃煙等的影響 相對而言，超聲波液位傳感器的特點在于: ①超聲波傳播會受到空氣中粉塵的影響； ②超聲波水位傳感器的測量量程大； ③超聲波水位傳感器屬于非接觸式傳感器，性能不受被檢測介質的影響； ④制造成本比較高。上述兩種液位傳感器是基于不同的工作原理設計和制造出來的，分別適應于不同的工作場所。圖34水位計示意圖圖 傳感器功能模塊圖具體的來說是:傳感頭根據水中的壓力與空氣中的壓力差，傳感頭把水位的高度變換成壓力差，再把壓力差轉換成微弱的電信號，該微弱的電信號經放大器放大后送A/D變換器，單片機采集數字信號經運算處理后，輸出的水位高度用數碼管來顯示，同時輸出對應的輸出信號。利用處于一定深度時液體會產生一定的壓強這個基本原理制成的。圖 超聲波液位計選型設計中選用二線制輸出型液位計，其參數如下：量程： 0～120m精度： % 盲區(qū)： ～溫度： 20℃～+55℃電源： 24VDC控制： 無輸出： 4～20mA 二線制防護等級：16位D/A轉換，提高電流輸出的精度和分辨率。采用新型的波形計算技術，提高儀表的測量精度。工作特點：采用SMD技術，提高儀器的可靠性，自動功率調整，增益控制、溫度補償。本設計中采用的是Yjsonic系列的超聲波液位計，在測量中脈沖超聲波由傳感器（換能器）發(fā)出，聲波經物體表面反射后被同一傳感器接收，轉換成電信號。 超聲波液位傳感器具有精度高和使用壽命長的特點，但若液體中有氣泡或液面發(fā)生波動，便會產生較大的誤差。 圖 超聲波液位計安裝示意圖對于單換能器來說，超聲波從發(fā)射器到液面，又從液面反射到換能器的時間為： （式31）則 （式32）式中： h —換能器距液面的距離； c —超聲波在介質中的傳播速度。下面就單換能器的超聲波傳感器加以介紹。根據發(fā)射和接受換能器的功能，傳感器又可分為單換能器和雙換能器。(1)水倉水位的檢測(2)水泵流量的檢測(3)水泵壓力檢測(4)水泵負壓檢測(5)電機及水泵溫度檢測一、超聲波液位傳感器超聲波液位傳感器是利用超聲波在兩種介質的分界面上的反射特性而制成的。這些運行狀態(tài)經過系統中央處理單元的分析和運算后，做出判斷并顯示給集中監(jiān)控室。目前，PLC在國內外工業(yè)控制中已獲得廣泛應用，在礦井排水系統中，采用PLC自動監(jiān)測排水系統的運行狀況，自動進行數據采集、自動記錄、故障報警、事故分析、多臺水泵啟動的自動切換等，所得到的動態(tài)資料準確性高，控制的可靠性高。由于礦井排水系統屬于多變量、非線性、時變的復雜系統，特別是在管道和水泵等環(huán)節(jié)中，各變量之間又存在著交叉，因此礦井排水系統非常適合于采用模糊控制的方法進行動態(tài)監(jiān)測和故障診斷。所以靠人工檢測的方法已不適應煤炭發(fā)展的需要，取而代之的是自動化排水系統。隨著控制理論和現代檢測技術的發(fā)展，自動排水系統的研究在理論和實踐上都取得了一定進