毕业设计_井下排水系统(编辑修改稿)

毕业设计_井下排水系统(编辑修改稿)内容摘要：

压力表 (P)以弹性元件为敏感元件，测量并指示高于环境压力的仪表。 采用抗振式压力表与压力传感器配接。 负压表 (Z)采用抗振式真空表与真空度传感器配接。 流量计 (Q)指示被测流量和 (或 )在选定的时间间隔内流体总量的仪表。 采用隔爆兼本质安全型超声流流量计。 手动闸阀 (SF)手动闸阀的启闭件是闸板，闸板的运动方向与流体方向相垂直，闸阀只能作全开和全关 ， 不能作调节和节流。 采用 DN250、 DN200（ ）手动闸阀。 水泵管路系统图如下图所示。 该图是用 CAXA 软件画出来的。 图 42 水 泵管路系统图 系统工作原理及工作方式 泵房水泵启动开关的电量参数由 PLC 配以各种开关量、模拟量的输入输出模块以及以太网通讯模块共同完成。 PLC 自动巡检，通过扩展工业以太网模块及井下以太网交换机及光纤收发器传给地面调度中心。 全自动运行时，系统的井下下位机 PLC 实时采集水仓水位和浮球状态，并根据水仓水位情况和浮球的状态，按照各台水泵的运行时间长短启动相应水泵的运行或停机。 不需要人工参与。 下位机在正常运行过程中，可以脱离上位机的通讯仍能正常运行。 就地手动工作方式时，根据水仓水位或浮球状态，就地通过现 场手动控制柜手动控制水泵的启停。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 １４ 页 远程手动工作时 ,由授权值班工作人员通过上位计算机控制水泵的启动和停止；系统在正常运行过程中，不论何种工作方式，均可实时将现场的各种参数、设备状态通过工业以太网传到地面调度室。 水泵控制的控制原则 水泵开启时，首先检测水仓水位 ， 当水位超过低水位（满足开泵条件），开启一台水泵，当系统第一次运行，开启一号泵。 当开启一台水泵运行一段时间后，发现水位仍然上涨，则顺序开启下一序号的水泵。 当水位下降到低水位限以下时，则停止一台水泵。 对于具备开启条件的水泵，在开启前 首先启动真空系统，检测真空度，真空度达到后即可开启。 当水位超过警戒水位时 (出现涌流 )，水泵全部开启。 当水泵出现故障时，及时停泵，检修。 该无人值守系统以水仓水位作为水泵的起停的基本条件，在此条件满足的前提下，然后再根据均匀磨损的原则、电价避峰填谷的原则实现水泵的起停。 该原理为：首先设定四个水位限值： H H H H4。 当水位达到报警水位时，可以开启两台水泵；当水位继续上升至超限水位时，则表明一台水泵的排水量已不足以排除矿井出水，以矿井的最大排水能力来排除矿井涌水，启动所有水泵。 不论投入几台水泵，水 位必须下降到低限水位方可停泵。 即当 PLC 读取的水仓水位值为 H4 时，表示水仓水位低于低限水位，水泵机组将不投入运行；水位值 ≥H3，一台水泵机组投入运行，则等待水位上涨到 H2时再投入一台水泵机组运行。 当一台机组处于运行状态时水位仍然上涨到 H1，则陆续投入所有水泵。 机组运行至水位下降到 H4 时，水泵机组退出运行。 程序流程图如下图： 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 １５ 页 图 43 程序流程图 水泵的开机顺序 每个水泵在确定需要打开后，首先启动真空泵，自动抽真空；通过真空表判断真空度是否达到开启水泵的标准；如果达到要求，则抽真空完毕，开启水泵；打开排水管路上电动阀门；关闭真空泵运行；水泵自动开机完毕。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 １６ 页 图 44 水泵起动流程图 水泵关机顺序 每个水泵在确定关闭之后，首先关闭出水电动阀门；判断闸阀是否关到位；停止排水泵运行。 图 45 水泵停机流程图 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 １７ 页 系统配置 软件配置 主监控系统操作系统软件为 Windows XP Professional，编程软件采用西门子公司的 STEP7 ，组态软件采用 MCGS。 设备清单 ZP30 矿用自动排水控制装置设备清单 名称 规格 数量 生产厂家 集中操作台 KXJ1200/6603C 1 广州市昌宁机电设备有限公司 集中控制柜 KXJ1200/6603 3 就地控制柜 KXJ1200/6603L 7 电源柜 KDW660 1 北京鼎天数码 本安接线盒 KHH 系列 4 常熟市练塘胶木塑料配件厂 传感器 真空度传感器 GYD1 6 上海鼎鑫仪器仪表有限公司 压力传感器 GYD10 8 投入式液位传感器 GUY10 量程 2 上海坤嘉自动化科技有限公司 超声波流量传感器 LCZ803 2 唐山汇中大方 浮球开关 ZQK6003K 2 大连玛赫 显示 仪表 耐震真空度表 YN60() 6 无锡市特种压力表有限公司 耐震压力表 YN60 8 无锡市特种压力表有限公司 阀门 电动球阀 DFH25/7 DN20 19 淄博德贝尔矿山设备有限公司 手动球阀 Q11FP16C， DN20 15 天津塘沽阀门厂 电动闸阀 Z941H40C DN300 6 常州贝斯特 异径外接头 DN50*20 1 广州市昌宁机电设备有限公司 软件 人机界面软件 1 PLC 控制软件 1 上位机组态软件 WINCC 1 西门子 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 １８ 页 上位机组态应用软件 1 广州市昌宁机电设备有限公司 监控 中心 光口工业换机 KIEN20xx 1 东土科技 工控机 IPC610H 1 研华科技 不锈钢水箱 400*600*600 2 广州市昌宁机电设备有限公司 真空泵 SZB4 2 博山超亚 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 １９ 页 第五章 PLC 泵房自动化控制系统设计 PLC 程序设计 PLC 程序设计采用 STEP 7 软件编制。 STEP 7 软件是用于西门子 S7300/400 型 PLC 创建可编程逻辑程序的标准软件，可使用梯形逻辑图、功能块图和语句表进行程序编制。 S7 系列 PLC 包括一个供电单元、一个 CPU，以及输入和输出模块 (I/O 模块 )。 PLC 应用 STEP 7 软件编制的 S7 程序监视控制整个系统，并通过地址寻址寻找 I/O 模块，实现数据的输入输出。 PLC 程序设计 PLC 程序设计采用 STEP 7 软件编制。 STEP 7 软件是用于西门子 S7300/400 型 PLC 创建可编程逻辑程序的标准软件，可使用梯形逻辑图、功能块图和语句表进行程序编制。 S7 系列 PLC 包括一个供电单元、一个 CPU，以及输入和输出模块 (I/O 模块 )。 PLC 应用 STEP 7 软件编制的 S7 程序监视控制整个系统，并通过地址寻址寻找 I/O 模块，实现数据的输入输出。 PLC 编制程序时首先作硬件组态。 其主要任务就是在 STEP 7 中生成一个与实际硬件系统完全相同的系统 ,生成网络、网络中各个站的机架和模块 ,以及设置各硬件组成部分的参数 ,即给参数赋值。 硬件组态确定了输入 /输出变量的地址 ,为编制顺序控制程序打下了基础。 然后根据手动、半自动、自动控制的方式选择，进入相应的程序流程。 整个程序主要包括运行前水位和供电状态检测、正常启停泵组、运行中参数检测和故障报警、故障停泵等模块，程序流程如图 51 所示。 STEP 7 软件通过建立在线连接下载程序到 PLC 以对编制好的程序进行调试，可实现程序的运行状态监视、强制性数据变更和输入输出信号的强制开 /关等。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 ２０ 页 图 51 控制程序流程图 基于 PLC 的井下自动排水系统总体设计 控制系统总体结构 系统采用现场层 (远程 IO),控制层 (PLC)和管理层 (工业计算机 )组成的三级控制系统来实现排水系统的自动控制。 工业计算机利用友好人机界面实现人机对平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 ２１ 页 话和远程监控功能， PLC 作为控制器完成逻辑处理和控制任务，远程 IO 实现现场数据的采集和上传。 控制系统总体 结构如图所示。 52 系统总体结构图 基于 PLC 的矿井主排水控制系统设计 系统由 PLC（可编程逻辑控制器）、触摸屏、检测部分（模拟量和开关量采集）和执行部分等组成，其硬件结构如图 42所示。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书。