【正文】 要指液體介質(zhì)的化學腐蝕性和毒性，是選用泵材料和選用那一種軸封型式的重要依據(jù)。排水系統(tǒng)的管路布置條件。但是其中最主要的依據(jù)是所需要的流量。(2)必須滿足介質(zhì)特性的要求。(4)經(jīng)濟上要綜合考慮到設(shè)備費、運轉(zhuǎn)費，維修費和管理費等，力求使的成本最低(5)離心泵具有轉(zhuǎn)速高、體積小、重量輕、效率高、流量大、結(jié)構(gòu)簡單、輸液無脈動、性能平穩(wěn)、容易操作和維修方便等特點。對水泵臺數(shù)和型號進行選定，滿足對水量和水壓的要求。 水泵選型本設(shè)計中使用了三臺工作水泵，一臺備用水泵，但每臺水泵都設(shè)置了獨立的排水管路。水泵主要有葉片泵、齒輪泵、離心泵三種類型，這些水泵的原理及優(yōu)缺點參見《液壓元件與系統(tǒng)》。設(shè)計依據(jù)是。水泵在運行時，流量減小系數(shù)，這里取，則每臺工作水泵的流量。立式水泵雖然節(jié)約安裝面積，但由于煤礦礦井安裝空間有限，吊裝困難，所以選擇臥式離心水泵。其參數(shù)為：流量，揚程。為了自動控制方便，這里將水泵進行以下分組編號，如表21。不僅使可靠性大為提高而且使程序更加具有通用性，也使系統(tǒng)的二次開發(fā)及擴容變得更加規(guī)范、容易。同時在發(fā)生透水事故時可以做到統(tǒng)一動作、統(tǒng)一指揮。水泵前軸預裝溫度、振動一體化傳感器，即保證的測試精度，同時又為設(shè)備維護創(chuàng)造了方便的條件。還提供了可以接入RS485通訊口的智能接口，該接口可以接入高壓電機液阻啟動器或低壓電抗啟動器，以實現(xiàn)對電機啟動的更加全面的監(jiān)視。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；并可利用PLC控制柜上的觸摸屏，可實現(xiàn)界面切換、系統(tǒng)巡查、故障復位、控制方式轉(zhuǎn)換等功能。圖41 水泵房監(jiān)控裝置示意圖控制柜（PLC柜）主要由可編程控制器、信號變送器、中間繼電器等組成，主要完成對信號的接受、變換、放大，并由PLC運算、判斷發(fā)出各種控制信號，監(jiān)控水泵的運行工況，實現(xiàn)水泵房的無人值守。PLC 的I/O接口應(yīng)有不少于20%的備用量。PLC柜電源箱和小功率多回路組合開關(guān)輸入電源AC127V、50HZ，內(nèi)置控制變壓器和UPS（考慮為PLC和傳感器提供后備電源）。集中控制柜為隔爆兼本質(zhì)安全型，顯示屏（嵌裝）、指示燈、按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、繼電器、電源開關(guān)、蜂鳴器等都安裝在集中控制臺內(nèi)。集中操作用于完成整套系統(tǒng)的控制與監(jiān)視。現(xiàn)場設(shè)備及傳感器包括就地控制箱、傳感器和電磁閥等組成。傳感器包括超聲水位計、管路靜壓傳感器、電機溫度傳感器等，所檢測的參數(shù)主要有：水倉水位、水泵進水管真空度、水泵出水口壓力、水泵軸溫、電機溫度及設(shè)備工作狀態(tài)等。上位計算機通過工業(yè)以太網(wǎng)與PLC柜里面的觸摸屏進行通訊，對水泵系統(tǒng)的信息和數(shù)據(jù)進行采集，計算機安裝了MCGS組態(tài)軟件，通過組態(tài)軟件將采集到的數(shù)據(jù)顯示出來。采用微阻緩閉式止回閥。用于液體、氣體和風系統(tǒng)管道介質(zhì)流量的模擬量調(diào)節(jié)，是AI控制。排真空閥(QF)：采用本質(zhì)安全型電動球閥，工作電壓DC24V，可手、電動。電動球閥它具有旋轉(zhuǎn)90度的動作，旋塞體為球體，有圓形通孔或通道通過其軸線。球閥最適宜做開關(guān)、切斷閥使用，但近來的發(fā)展已將球閥設(shè)計成使它具有節(jié)流和控制流量之用，如V型球閥。采用抗振式壓力表與壓力傳感器配接。流量計(Q)指示被測流量和(或)在選定的時間間隔內(nèi)流體總量的儀表。手動閘閥(SF)手動閘閥的啟閉件是閘板，閘板的運動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。水泵管路系統(tǒng)圖如下圖所示。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。全自動運行時，系統(tǒng)的井下下位機PLC實時采集水倉水位和浮球狀態(tài)，并根據(jù)水倉水位情況和浮球的狀態(tài)，按照各臺水泵的運行時間長短啟動相應(yīng)水泵的運行或停機。下位機在正常運行過程中，可以脫離上位機的通訊仍能正常運行。遠程手動工作時,由授權(quán)值班工作人員通過上位計算機控制水泵的啟動和停止；系統(tǒng)在正常運行過程中，不論何種工作方式，均可實時將現(xiàn)場的各種參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)通過工業(yè)以太網(wǎng)傳到地面調(diào)度室。當開啟一臺水泵運行一段時間后，發(fā)現(xiàn)水位仍然上漲，則順序開啟下一序號的水泵。 對于具備開啟條件的水泵，在開啟前首先啟動真空系統(tǒng)，檢測真空度，真空度達到后即可開啟。當水泵出現(xiàn)故障時，及時停泵，檢修。該原理為：首先設(shè)定四個水位限值：HHHH4。不論投入幾臺水泵，水位必須下降到低限水位方可停泵。當一臺機組處于運行狀態(tài)時水位仍然上漲到H1，則陸續(xù)投入所有水泵。程序流程圖如下圖： 圖43 程序流程圖 水泵的開機順序每個水泵在確定需要打開后，首先啟動真空泵，自動抽真空；通過真空表判斷真空度是否達到開啟水泵的標準；如果達到要求，則抽真空完畢，開啟水泵；打開排水管路上電動閥門；關(guān)閉真空泵運行；水泵自動開機完畢。圖45 水泵停機流程圖 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。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。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。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。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。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。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。STEP 7軟件通過建立在線連接下載程序到PLC以對編制好的程序進行調(diào)試，可實現(xiàn)程序的運行狀態(tài)監(jiān)視、強制性數(shù)據(jù)變更和輸入輸出信號的強制開/關(guān)等。工業(yè)計算機利用友好人機界面實現(xiàn)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(wù)，遠程IO實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和上傳。52 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)由PLC（可編程邏輯控制器）、觸摸屏、檢測部分（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。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。如果因為工藝上少許變化，需要改變電氣控制系統(tǒng)時，原先整個電氣控制系統(tǒng)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。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(xiàn)不同控制的控制要求。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。PLC具有很高的可靠性和抗干擾能力，不會出現(xiàn)繼電器一接觸器控制系統(tǒng)中接線老化、脫焊、觸點電弧等現(xiàn)象，故被稱為“專為適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境而設(shè)計的計算機”。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(shù)人員的讀圖習慣和應(yīng)用實際，電氣技術(shù)人員易于編程，程序修改靈活方便。此外，PLC的I/O接口可直接與控制現(xiàn)場的用戶設(shè)備聯(lián)接。 4)接線簡單 PLC只需將輸入設(shè)備(如按鈕、開關(guān)等)與輸入端子聯(lián)接，將輸出設(shè)備(如接觸器、電磁閥等)與輸出端子聯(lián)接。 5)功能強 PLC不僅具有條件控制、定時、計數(shù)、步進等控制功能，而且還能完成A/D. D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)字運算和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網(wǎng)、生產(chǎn)過程監(jiān)控等?？煽刂埔慌_單機、一條生產(chǎn)線，也可控制一個機群、多條生產(chǎn)線?？煽刂坪唵蜗到y(tǒng)，又可控制復雜系統(tǒng)。由于PLC是專為工業(yè)控制而設(shè)計的專用計算機，其結(jié)構(gòu)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(shè)備內(nèi)部。 2. PLC的主要功能 PLC是應(yīng)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(tǒng)(CIMS)內(nèi)占重要地位。 PLC系統(tǒng)一般由以下基本功能構(gòu)成 .多種控制功能 .數(shù)據(jù)采集、存儲與處理功 .通信聯(lián)網(wǎng)功能 .輸入/輸出接口調(diào)理功能 .人機界面功能 .編程、調(diào)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(guān)量控制。計數(shù)控制:用脈沖控制可以實現(xiàn)加、減計數(shù)模式，可以連接碼盤進行位置檢測。 2)數(shù)據(jù)采集、存儲與處理功能 數(shù)學運算功能包括: .基本算術(shù):加、減、乘、除。 .比較:大于、小于和等于。 模擬數(shù)據(jù)處理:PID、積分和濾波。具有溫度測量接口，直接連接各種電阻或電偶。通信接口或通信處理器按標準的硬件接口或?qū)Ｓ械耐ㄐ艆f(xié)議完成程序和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移。通常所說的SCADA系統(tǒng)，現(xiàn)場端和遠程端也可以采用PLC作現(xiàn)場機。實現(xiàn)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(tǒng)。 PLC的基本工作原理PLC運行時，內(nèi)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(lián)系工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)輸入和輸出操作，執(zhí)行用戶程序的操作，以及服務(wù)于外部設(shè)備的操作（如果外部設(shè)備有中斷請求）。與其它計算機系統(tǒng)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。然后返回第一條指令開始新的一輪掃描。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。此后，將監(jiān)控定時器T0復位，允許掃描用戶程序。數(shù)據(jù)I/O操作數(shù)據(jù)I/O操作也稱為I/O狀態(tài)刷新。在PLC的存儲器中，有一個專門存放I/O的數(shù)據(jù)區(qū)，其中對應(yīng)于輸入端子的數(shù)據(jù)區(qū)，我們稱之為輸入映像存儲器。當前處理的結(jié)果放在輸出映像存儲器區(qū)內(nèi)，在程序執(zhí)行結(jié)束后，才將輸出映像區(qū)的內(nèi)容通過鎖存器輸出到端子上。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。處理外設(shè)請求操作每次執(zhí)行完用戶程序后，就進入服務(wù)外設(shè)請求命令的操作，外設(shè)的請求命令包括操作人員的介入和硬件設(shè)備的中斷。如果沒有外設(shè)請求，系統(tǒng)則會自動循環(huán)地掃描進行。模擬量檢測的數(shù)據(jù)主要有：水倉水位、電機工作電流、水泵軸溫、電機溫度、3臺水泵的流量、水泵吸水管真空度及水泵出水口壓力；數(shù)字量檢測的數(shù)據(jù)主要有：水泵高壓啟動柜真空斷路器和電抗器柜真空接觸器的狀態(tài)、電動閘閥的工作狀態(tài)與啟閉位置、真空泵工作狀態(tài)、電動球閥狀態(tài)。影響水位的因素主要來自兩方而:一是水位計故障(如遭受雜物撞擊)，二是水位信號