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中国矿业大学本科生毕业设计姓名：**学号：**学院：**专业：自动化设计题目：煤矿井下排水系统控制的系统设计专题：指导教师：**职称：高工2012年6月徐州中国矿业大学毕业论文任务书任务下达日期：毕业论文日期：毕业设计题目：煤矿井下排水系统控制的系统设计毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：1.掌握煤矿井下排水系统的工作原理和过程，设计水泵控制的实现方法。2.完成排水系统的自动控制，实现“避峰填谷”功能。3.使用可编程控制器（PLC）、水位测量单元、压力检测单元、流量监测单元等多种手段，实现自动控制，最终达到无人值守的目的。指导教师签字：郑重声明本人所呈交的毕业论文，是在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本论文属于原创。本毕业论文的知识产权归属于培养单位。本人签名：日期：中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；○4工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩答辩情况提出问题回答问题正确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字：年月日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人：年月日摘要煤矿井下排水设备对保证矿井正常生产起着非常重要的作用。目前国内各矿井的排水系统多采用传统的继电器控制方法，用人工进行监测。传统方法控制线路复杂，设备运行的可靠性低，工人劳动强度大，不适应煤炭发展的需要。本文设计的排水系统采用PLC控制与PC监视相结合的方式，弥补了传统继电器控制的缺陷与不足，提高了工作可靠性和稳定性。在本设计中首先对煤矿排水系统进行概述，然后根据排水控制的要求，进行自动控制方面的设计。本系统采用西门子的S7-300系列PLC，并结合各种传感器（主要为水位传感器、负压传感器、压力传感器、流量传感器等），完成系统设计中要实现的控制功能。有自动、半自动和手动三种操作方式可供选择。为了防止工作水泵及管路磨损过于严重、备用泵及其电气设备或备用管路长期不用而导致电机和电气设备受潮或有其他故障不能及时发现，本系统采用水泵及管路的“自动轮换”工作机制。又根据“避峰就谷”的原则确定开启水泵台数，以达到节省用电的目的。关键词：煤矿；排水系统；集中控制;PLCABSTRACTThedrainageundercoalminewellisveryimportantequipmentforensuringnormalproductionofcoalminewell.Atpresent,mostdrainagesystemsofalldomesticcoalminewelladoptconventionalmeansofrelaycontrolling,inspectedartificially.Thiskindmeansofinspectionandcontrolcan'tmeettherequirementofcoaldevelopmentforitscomplicatedcontrolcircuit,lowreliabilityofequipmentrunningandgreatworkingintension.ThedrainagesystemdesignedinthistextcombinedcontrolbyPLCwithstakeoutbyPC,sothatitmadeupavarietyoflimitationandshortageofconventionalmeansofrelaycontrollingandimprovedrunningreliabilityandstability.Thissystemhascharacteristicsoflongoperatinglife-spanandconvenientmaintenance.Accordingtoactualconditionsofsomecoalminewell,atfirstoutlinestheminedrainagesystem,thendesignedautocontrolpartbasedondrainagecontrolrequest.ThissystemadoptsS7-300PLCseriesproducedbySIEMENS，withmanysensors(mainlyinclodingwaterlinesensors,minuspressumesensors,pressmesensors,fluxsensors)tocompleteautocontrolfunctiondemandedinthissystemdesign.Withautomatic,semiautomaticandmanualworkingmodestochoose.Inordertopreventrunningwaterpumpsandpipelinesfromwearingtoobadlyandpreventelectromotiveandelectricequipmentsofstandbywaterpumpsandpipelinesfrombeingaffectedwithdamportheirtroublenotbeingfoundintime,waterpumpsandpipelinesofthissystemarecontrolledtoruninturnautomatically.Thenumberofrunningwaterpumpsisconfirmedbytheprincipleofavoidingapexandfillingvaleinordertoeconomizeelectricity.Keywords:coalmine;drainagesystem;centralizedcontrol;PLC目录1绪论....................................................................................................................11.1煤矿井下水的形成及排水的重要性.....................................................11.2国内外研究现状及主要问题.................................................................21.2.1课题研究现状.............................................................................21.2.2主要问题.....................................................................................31.3本课题研究的主要内容.........................................................................41.4本章小结.................................................................................................52煤矿井下排水系统组成概况............................................................................62.1离心式水泵工作原理.............................................................................62.2射流泵和真空泵的介绍.........................................................................82.2.1真空泵工作原理.........................................................................92.2.2射流泵工作原理.......................................................................112.3离心式水泵的启停过程.......................................................................112.3.1离心式水泵的启动过程...........................................................112.3.2离心式水泵的停机过程...........................................................122.4多台水泵的井下排水系统组成及功能实现.......................................122.5本章小结...............................................................................................133系统硬件设计..................................................................................................143.1可编程控制技术...................................................................................143.1.1PLC的主要特点.......................................................................143.1.2PLC的基本工作原理...............................................................173.1.3PLC实现控制功能...................................................................193.2PLC控制系统总体设计.......................................................................213.2.1控制系统的输入/输出参数统计.............................................223.2.2PLC系统选型...........................................................................243.3本章小结.........................................................................