基于PLC的井下排水控制系统设计

基于PLC的井下排水控制系统设计I摘要矿井下排水设备的正常运行对保障矿井正常安全生产起着相当重要的作用。目前，国内大部分矿山排水系统仍旧使用继电器控制的常规手段，人为地进行检查。这种检查和控制的手段因控制线路复杂，可靠性低，工作强度大已不能满足矿业开发的设备运行和要求。本文设计的排水控制系统由PLC与PC监控的组合控制，这样它避免了常规继电器控制方法的短缺和限制，改进了运行的可靠性和稳定性。这种系统具有较长工作寿命和维护方便的特性。依据一些矿井的现实情况，本文首先选择和设计排水设备，然后设计了基于排水控制要求的自动控制系统。本系统采用西门子S7-300系列PLC并具有自动，半自动和手动工作模式可供选择。为了防止长期运行水泵和管道磨损严重及防止备用水泵和管道的电动机和电气设备长期闲置受潮或其他故障没有被发现，本系统设计了水泵及管道的自动轮换工作制。又根据“避峰填谷”的原则和系统抗干扰的能力完善控制系统。总而言之，PLC与PC机组合的自动排水系统的优点是传统继电器控制系统无法媲美的。同时，该系统也改善了现有排水系统存在的不足。因此，它对矿井安全、自动化生产具有相当重要的意义。关键词排水系统，PLC，自动控制，抗干扰沈阳工程学院毕业设计（论文）IIABSTRACTThenormaluseofdrainageunderminewellisveryimportantEquipmentforensuringnormalProductionofminewell.Atpresent,mostdrainagesystemsofalldomesticmineswelladoptconventionalmeansofrelayControlling,inspectedartificially.Thiskindmeansofinspectionandcontrolcan’tmeettherequirementofminingdevelopmentforitscomplicatedcontrolcircuit,lowreliabilityofequipmentrunningandgreatworkingintension.TheautomatismdrainagesystemdesignedinthistextcombinedcontrolbyPLCwithstakeoutbyPC,sothatitmadeupavarietyoflimitationandshortageofconventionalmeansofrelaycontrollingandimprovedrunningreliabilityandstability.Thissystemhascharacteristicsoflongoperatinglife-spanandConvenientmaintenanceAccordingtoactualconditionsofsomeminewell,atfirstthistextchoseanddesignedequipments,thendesignedautocontrolpartbasedondrainageControlrequest.ThissystemadoptsS7-300PLCseriesproducesbySIEMENSandhasautomatic,semiautomaticandmanualworkingmodestochoose.Inordertopreventrunningwaterpumpsandpipelinesfromwearingtoobadlyandpreventelectromotorandelectricequipmentsofstandbywaterpumpsandpipelinesfrombeingaffectedwithdamportheirtroublenotbeingfoundintime,waterpumpsandpipelinesOfthissystemarecontrolledtoruninturnautomatically.Accordingtotheprincipleofavoidingthepeaktothevalleyandtheabilityofanti-jammingtoimprovethecontrolsystem.Inconclusion,theautomatismdrainagesystemcombiningPLCwithPChasAdvantagesthatconventionalsystemcontrolledbyrelayisunabletocomeupto.Atthesametime,thissystemhasmadeupavarietyofshortageoftheautomatismdrainagesysteminexistence.Soithasveryimportantmeaningforsecureautomaticproductionofmine.KeyWordsdrainagesystem,PLC,autocontrol,anti-jamming基于PLC的井下排水控制系统设计III目录摘要......................................................................ⅠABSTRACT................................................................Ⅱ目录......................................................................Ⅲ1绪论......................................................................11.1矿井下排水系统概况....................................................11.2国内外研究现状........................................................21.3本课题研究的主要内容及意义............................................22井下排水控制系统介绍......................................................32.1功能设定..............................................................32.2控制系统总体结构......................................................42.3统中的检测元件........................................................52.3.1水位测量..........................................................52.3.2压力测量..........................................................62.3.3流量测量..........................................................63井下排水控制系统设计......................................................73.1可编程控制技术........................................................73.1.1可编程控制器的主要特点及功能......................................73.1.2可编程控制器的发展趋势............................................83.1.3PLC系统选型......................................................93.1.4PLC控制系统的主要抗干扰措施.....................................103.2PLC的软件设计.......................................................123.2.1操作方式的选择...................................................123.2.2水泵及管路的自动轮换工作.........................................133.2.3水泵启动过程的程序实现...........................................163.3监控画面设计.........................................................27结论.......................................................错误!未定义书签。致谢......................................................................30参考文献...................................................................31基于PLC的井下排水控制系统设计11绪论1.1矿井下排水系统概况矿井水是指由于采矿活动对区域水文地质系统的破坏，从而改变地表水和地下水的流向，最后汇聚在采空区或者采动场所，并在汇聚的过程中遭受污染的水体。采矿作业中会常常看到其流入工作面和巷道。它的形成一般是因为采空区塌陷等原因波及到水源导致的，其来源主要是降水、地表水、含水层水等等。而大量的矿井水会严重威胁矿井的安全生产，突发时甚至会危及生产作业人员的生命，造成重大的人员财产损失，因此，排水设备就成为了矿井下生产作业必不可缺的设备，它对保障矿井的正常运转起到很关键的作用。尽管每个矿区的地质不同，但是矿井水的形成以及制约因素都有或多或少相同的特点。矿井水一般有两种赋存形式，一种是在采矿的过程中随聚随排的过路水，为保障安全生产工作必须将其疏排；另一种是在矿井或巷道封闭一段时间之后汇聚而成的滞留水，其在取用前循环性与交替性极差。依据矿井水的成因和它的赋存形式可知其为矿区水资源系统的一个特定组成部分，也是一个具有补给能力的含水系统中的特殊单元，但是因为采动裂隙的扩大或贯通而导致渗流条件改变，使不同水文地质系统的地下水直接向采空区汇聚排水。而其排水方式亦可分为两种，一种是自流法排水，此法是通过使用倾斜的坑道将水排放到露天的水沟再进行处理；另一种则是扬水法排水，是利用排水设备将水排至地面后再处理。排水设备又可以按工作地点分为固定式和移动式。固定式排水设备的工作原理是主排水设备负责将矿井的大部分水排至地面，辅助排水设备则将下一开采水平的水排至主排水设备所在水平，区域排水设备则将所在区域的矿井水排至地面，转载排水设备则将因反向坡度而不能以自流方式到主排水设备的水转载过去，中央排水设备则将涌水量不大的矿井涌水汇聚到一起排出矿井。固定排水设备应实现以下功能：工作水泵在20小时内应当能排出24小时的正常涌水量，备用水泵的能力应不小于工作水泵的能力的70%，工作和备用水泵的总能力应达到正常工作水泵的排水能力，检修水泵的能力最低不小于工作水泵能力的25%。工作及备用排水管路的能力应与工作及备用水泵的能力相配。配电设备应足够供工作和备用水泵同时开动，主排水泵房应有至少两回路供电线路，且每一回路都能在另一回路发生故障时担起全部负荷的供电能力。主排水设备应该具