毕业设计（论文）_矿井主排水自动控制系统设计.doc

矿井排水系统 毕 业 设 计 课 题： 矿井主排水自动控制系统设计 组 长： 硬 件： 软 件： 文 档: 目 录 摘 要 4 第一章 绪论 5 1.1排水系统概述 6 1.1.1矿井生产过程中排水的重要性 6 1.1.2矿井排水系统的组成部分 7 1.2井下排水系统存在的问题 9 1.3排水系统为何要实现自动控制 10 1.4我国矿井主排水系统的现状 11 第二章 矿井排水系统的各种参数与检测 11 2.1水仓水位的检测 12 2.1.1液位传感器介绍 12 2.1.2液位检测装置的选择 15 2.2电机及水泵温度检测 16 2.3水泵压力检测 17 2.4水泵流量检测 19 2.4.1流量检测仪器的安装位置 19 2.4.2流量检测传感器 20 2.4.3流量计的要求 22 2.5水泵负压检测 22 第三章 基于PLC的井下自动排水系统总体设计 23 3.1控制系统总体结构 24 3.2基于PLC的矿井主排水控制系统设计 24 3.2.1 PLC的主要特点 25 3.2.2 PLC的基本工作原理 28 3.2.3 PLC地址分配和实现控制功能 30 3.2.4 S7--200PLC的基本组成 34 3.3 PROFIBUS-DP总线 39 第四章 矿井自动主排水系统设备的选型设计 40 4.1初始数据 40 4.2选型设计 40 4.3引水设备 42 4.4自动阀门 45 4.4.1电动闸阀 45 4.4.2 电动球阀 46 4.5高压开关柜 47 4.6电缆的选择 49 4.6.1 高压电缆的选择 49 4.6.2低压电缆的选择 51 第五章 控制系统的软件设计 52 5.1PLC的软件设计 52 5.1.1软件流程图 52 5.1.2地址分配 54 5.1.3水泵的自动开启、运行、停止故障保护流程图 56 5.1.4 PLC的程序设计 59 5.2控制系统上位机的软件设计 61 5.2.1设计要求 62 5.2.2设计内容 62 5.2.3上位机与PLC的通信 62 5.2.4监控主界面 65 5.2.5报警界面 65 第六章 控制系统的抗干扰措施 66 6.1常见的各种干扰源 66 6.2如何采取措施排除这些干扰 66 第七章 3台电动机启动控制线路与程序 68 7.1 3台电动机启动控制线路图与输入/输出端口分配表 68 7.2 操作步骤、程序梯形图与指令表 69 7.2.1 操作步骤 69 7.2.2程序梯形图 71 7.2.3 指令表 72 第八章 总结 74 附录： 75 摘 要 文章对晋煤蓝焰凤凰山矿155301综采工作面进行了排水设计，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SIEMENS的S7-00系列PLC井下排水系统是煤矿生产中四大系统之一，担负着井下积水排在煤矿地下开采的过程中，由于地层中含水的涌出，雨水和江河立方米，甚至超过每秒立方米。另外，根据统计，每开采1吨煤就要排出27吨矿井水，有时甚至要30--40吨矿井水。井下排水设备所配备电机的功率，小的几千18%--41%，一般为20%左右。因此，井下排水设备运转的可靠性(安全运转)与经济性(效)，具有十分重要的意义。井下排水系统一般采用离心式水泵，一些小型煤矿或浅水井。①滤水器和底阀 滤水器安装在吸水管的下端，插入吸水井下面，不得低于O.m 。其作用是防止井底沉积的煤泥和杂物吸入泵内，导致水泵被堵塞或被磨损。在滤水器内装有舌型底阀，其作用是使灌入水泵和吸水管中的引水，以及停泵后的存水不致漏掉。但是现在的排水系统中，为了提高排水效率，减小水泵腐蚀，一般不用底阀，而用射流泵或真空泵为水泵和吸水管注水。 ②闸阀 调节闸阀安装在靠近水泵排水管上方的排水管路上，位于逆止阀的下方。其功用为: ①调节水泵的流量和扬程起动时将它完全关闭，以降低起动电流。 调节闸阀的优点是流动阻力和关闭压力较小，安装时无方向性， 放水闸阀安装在调节闸阀上方的排水管路的放水管上，其作用 ③逆止阀 逆止阀安装在调节闸阀的上方，其作用是当水泵突然停止运转(如突然停电)时，或者在未关闭调节闸阀的情况下停泵时，能自 ④灌引水漏斗、放气栓和旁通管 灌引水漏斗是在水泵初次起动时，向水泵和吸水管中灌引水(又叫气嘴)将 当排水管中有存水时，也可通过旁通管向水泵和吸水管中灌引 ⑤压力表和真空表 压力表安装在水泵的排水接管上，为检测排水管中水压大小用。100mm,150mm,200mm和250mm五种。压力表所测出的压力叫做表压力或1个大气压。 真空表安装在水泵的吸水接管上，为检吸水管的真空度用。60, 100, 150，和250mm五种。0--0.1 MPa(一个大气压)。 ⑥射流泵或真空泵 离心式水泵在起动前必须将吸水管和泵腔内注