基于PLC的井下分散式排水汇集点潜水泵集控系统设计

摘要

矿井下面的排水系统是矿下不可或缺的生产系统，它可以将井下的水及时、有效、可靠地排到矿井外，以确保井下人员的人身安全和生产过程的正常运行。
　　依据目前煤矿下面储水的实际情况，本文提出了一种基于千兆工业环网的井下分散式排水泵集中控制解决方法，并介绍了该系统的硬件结构和软件设计。本系统采用的电磁启动器内置有综合控制器，该控制器以S7-200系列PLC为主体，可实现井下分散排水汇集点潜水泵的智能控制。并通过接入浮球开关，根据水位变化可对电磁启动器实现开停控制，从而实现了系统的就地控制。
　　建立井下千兆光纤以太环网，并将电磁启动器内置智能控制器接入监控网络，形成矿井下到地面的专用网络。基于以上基础，最终选用了基于MODBUS的通讯。因此，通过上位机和井下控制器的通讯，可实现对潜水泵开停和电压等参数的远程测量和控制，从而实现了潜水泵的集中调度和管理。
　　该系统在保留现有单机就地控制的基础上，建立了基于独立网络的集中监测，实现了远程预警和集中控制。为解决数量多、分布广、启停频繁的井下潜水泵的控制问题提供了一种方法，对提高矿井的中央泵房的自动化水平有着积极的作用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 矿下积水的形成和自动排水装置的作用

1．1．1 矿井水的形成

1．1．2 井下排水自控系统的作用

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．3 本课题的研究目的、意义及内容

1．3．1 研究目的和意义

1．3．2 研究内容

1．4 小结

第二章 井下潜水泵概述

2．1 排水泵的分类

2．2 本系统选用的潜水泵

2．2．1 电机电流与潜水泵流量的关系

2．2．2 潜水泵的工况特性

2．3 井下潜水泵的分布

2．4 小结

第3章 系统的总体架构

3．1 井下排水自控系统

3．1．1 系统工作原理

3．1．2 系统的构成

3．2 电磁启动器简介

3．2．1 PLC的结构

3．2．2 PLC的工作原理

3．2．3 PLC的特征

3．2．4 系统选用的电磁启动器

3．3 小功率潜水泵

3．4 水锤现象

3．5 本质安全

3．6 入机界面HMI

3．7 组态软件

3．8 小结

第四章 千兆工业网络

4．1 工业以太网概述

4．2 井下千兆工业网络

4．3 小结

第五章 增设传感器

5．1 水位传感器

5．1．1 小水窝水位检测

5．1．2 中转水仓水位检测

5．2 流量传感器

5．3 小结

第六章 井下排水自控系统的硬件设计

6．1 井下排水系统的主要设备

6．1．1 井下排水管路概述

6．1．2 智能控制器

6．2 PLC的地址分配

6．3 系统各设备的电源供应

6．4 小结

第七章 井下排水系统的软件设计

7．1 主程序设计

7．2 模拟量的采集程序

7．3 高低水位的判断

7．4 潜水泵的轮流工作

7．5 排水闸的自动就位

7．6 相关保护环节

7．7 控制方式的选择

7．8 小结

第八章 系统的人机界面设计

8．1 文本显示器设计

8．1．1 通讯设置

8．1．2 文本显示器的画面设计

8．2 上位机的组态设计

8．2．1 通讯设置

8．2．2 组态画面的设计

8．3 小结

第九章 结论和展望

致谢

参考文献