赵固煤矿井下排水自动化控制系统研究

摘要

煤矿井下排水系统作为煤矿开采工作的一个环节，能否及时高效的排除开采过程中的各种积水，直接决定了煤矿的生产，决定井下开采工作能否顺利进行。煤矿开采经历从工作人员现场看守到继电器远距离控制，两者需要一个相对繁重的人力消耗。所以现代矿井排水系统急需新的技术改变传统的控制方法，以提高生产效率。采用PLC设计自动化排水系统，符合现代煤矿发展要求。
　　该系统结合赵固煤矿实际排水情况，采用西门子系列PLC315-2DP/PN，CPU上本身集成了以太网接口，不需要额外的通讯模块，根据实际扩展了数字量模块和模拟量模块，可以工作在自动和手动两种工作方式下，使用动作更为迅速可靠的电动阀门和传感器代替原有的手动控制阀门和仪表。在运行过程中实时对井下水位进行监控，能够及时高效排除煤矿井下积水，为实现高效节能目的，根据避峰就谷的原则建立数学模型，利用matlab进行数学求解，最大限度的实现节能减排，减少煤矿正常生产成本。同时采用先进的控制策略，合理选择水泵和管道，充分考虑轮换的原则，使每台水泵和管道都得到合理的利用，防止长期使用某一台水泵和管道。
　　该系统使用组态软件Intouch进行画面监控，使用工业以太网进行通信，实现了远距离实时监视和控制。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 煤矿井下排水系统概述

1．3．1 煤矿井下排水系统的组成

1．3．2 排水系统的总体控制要求

1．4 论文的主要工作

1．5 本章小结

2 节能排水控制策略研究

2．1 避峰就谷策略研究

2．2．1 避峰就谷分析

2．2．2 避峰就谷策略的实现

2．2 九点控制策略研究

2．2．1 九点控制策略的提出

2．2．2 九点控制策略的原理

2．2．3 九点控制策略的实现

2．3 本章小结

3 硬件电路设计

3．1 排水系统的设计要求

3．2 排水系统的总体设计

3．3 可编程控制器的选择及设计方案

3．4 传感器的选择

3．4．1 井下水仓液位的检测

3．4．2 温度传感器的选择

3．4．3 排水管路系统的阀门选型

3．4．4 水管流量检测

3．4．5 真空度检测

3．5 本章小结

4 控制系统软件设计

4．1 水泵主程序初始化

4．2 水泵轮换工作设计

4．3 水泵自动运行子程序

4．4 水泵手动运行子程序设计

4．5 “避峰填谷”子程序设计

4．6 系统保护功能的实现

4．7 本章小结

5 通信及上位机监控系统的实现

5．1 上位机与PLC之间的通信

5．2 上位机监控界面的开发

5．2．1 变量的定义与连接

5．2．2 上位机主界面

5．2．3 手动控制界面

5．2．4 历史记录界面和报警窗口

5．3 本章小结

6 控制系统的抗干扰研究

6．1 控制系统产生干扰的主要来源

6．2 控制系统采用的抗干扰方法

结论

参考文献

附录

作者简历

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