煤矿井下泵房自动控制系统设计与实现

摘要

井下排水泵房是煤矿安全生产现场非常重要的机电硐室，排水泵房及其排水系统是保证煤矿井下安全生产的前提，担负着排出井下涌水的艰巨任务。整个排水系统设备能否安全可靠的有效运行与矿井的安全生产紧密相关。
　　本文针对我国目前煤矿井下排水方式仍为普通的使用人工手动控制的落后现状，提出了一种结合煤矿行业中井下排水系统的实际需求，利用先进的计算机技术和自动化监测控制技术，以 S7-300型可编程序控制器（PLC）为核心设计了一套分布式网络控制系统。S7-300PLC能够实现自动采集数据的功能，外部传感器将监测的水仓水位的模拟量通过PLC的输入模块输入到PLC的中央处理单元，通过中央处理单元自动采集水位的变化信息，转换并计算出水位在单位时间内的上升率和涌水量，根据用户设定的水位和涌水量，控制水泵的自动开、停。
　　另外，监测电机、水泵等设备运行状况的电流、电压、功率、压力、温度、流量、振动等模拟量传感器采样数据和表现水泵开停、开关位置等的开关量，通过输入模块传输到PLC中，以做为控制水泵开停的逻辑条件和依据，自动完成超限报警或停泵，避免损坏设备。该型号可编程序控制器具有通讯接口，通过扩展工业以太网模块CP343-1及工业以太网介质转换器OMC TP11-LD接入信息化系统，将泵房内设备运行情况、各种信息上传给地面调度中心。
　　系统具有本地手动控制、本地集中控制、自动控制和远程控制四种控制方式。本地手动控制：脱开该控制系统，靠现场原有的设施，完成水泵的启动和停止，是控制系统故障时应急的一种操作方式；本地集中控制：是指用现场操作台上的按钮，通过PLC的程序控制，不依靠系统自动判断水位的条件，是人为干预控制，该操作方式需要由操作人员根据看到的水仓水位等人工判断条件，确定需要开启水泵的台数，然后人工在现场操作台上启停水泵。自动控制：系统通过人为预设的参数（水位、时间段要求）而自动运行的，即系统根据液位高低、判断矿井涌水量和水位上升速度等因素自动启停水泵，水泵起停与阀门开闭实行联锁控制，系统实时检测各个设备的运行状态，状态异常时自动停机并故障报警。此方式下可实现无人值守。远程控制：所有现场的信息通过网上传输，地面调度人员人工有计划的进行水泵启、停的控制，在地面调度控制室一键式启停设备并监视设备的运行状态。在远程启停某台设备时，操作人员只需按下监控软件上的开启（关闭）按钮即可。
　　兴隆庄煤矿十采泵房水泵自动监控系统监控系统是适应煤矿排水现场的需求而开发的高科技产品，对煤矿排水系统安全可靠运行性能的提高具有着重要的作用。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2 国内外现状

1.3 十采泵房现状

1.4 本章小结

第二章 煤矿井下泵房自动控制系统的需求分析

2.1 系统总体设计思想

2.2设计与选型遵循原则

2.3 系统控制的要求

2.4研究开发的内容

2.5拟解决的关键问题

2.6本章小结

第三章 PLC的特点及在系统中的应用

3.1 PLC的主要特点

3.2 PLC的工作原理

3.3 PLC的应用领域

3.4 PLC的发展趋势

3.5 系统选用的PLC

3.6本章小结

第四章 控制系统的硬件设计

4.1系统硬件设计的原理依据：

4.2控制过程原理描述

4.3设计方案

4.4 PLC接线图

4.5实现的功能

4.6 本章小结

第五章 控制系统的软件设计

5.1 PLC监控软件开发平台

5.2 PLC控制系统软件开发

5.3本章小结

第六章 控制系统的人机界面设计

6.1 就地监控箱界面

6.2 排水泵工作参数界面

6.3 系统控制条件及阈值设定界面

6.4 设备故障显示报警界面

6.5 上位机监控主界面

6.6 系统工作参数设定调整界面

6.7 电动机历史运行参数查询界面

6.8 报警信息搜寻

6.9 本章小结

第七章 系统测试

7.1测试内容和要求

7.2测试方法、步骤

7.3测试结果

7.4 测试结果分析

7.5本章小结

第八章 总结与展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果