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答辩人： 专 业：机械设计制造及其自动化 基于力控的协庄-500中央 泵房监控系统的设计 指导老师： 研 究 概 述 研 究 背 景 国内外研究现状 研究主要内容 排水控制系统结构 1 2 3 4 可编程控制器PLC 上位机组态软件 5 6 课题的提出 .研究背景 1 1、研究背景 煤炭行业是我国支柱产业，井下涌水是影响矿井安全的重要因素之一。煤矿井下的排水设备对保证矿井正常生产起着非常重要的作用，目前国内大多数中央泵房还在采用传统的水位报警和人工操作结合的排水方式，随着煤炭行业的发展完善井下排水自动化管理系统是非常有意义的。 .国内外研究现状 2 目前我国大多煤矿企业的井下水泵房使用的仍然是传统的人工操作排水系统，以离心式水泵系统为主。这种排水系统的操作以离心式水泵的工作特性为基础，泵站的起停时间判断，完全依赖于工人的经验和已有的操作规程。 1、 2、 国外把排水控制内容包含到矿山自动化的总体系统中，但他们把排水系统所有的控制信息传输到中央控制室进行统一分析和控制，使排水系统传感技术和排水系统控制分析系统取得了巨大的发展。 系统设计使用西门子公司的S7-300PLC可编程控制器，，编程软件采用西门子公司的step7，组态软件使用力控，结合各种传感器，完成设计要实现的控制功能。有自动、手动、单步控制三种操作方式。为了防止水泵及管路磨损过于严重、备用水泵及其电气设备及备用管路长期不用而导致电机和电气设备受潮或产生故障不能及时发现，本系统采用水泵轮换工作。又根据“避峰就谷”原则确定水泵台数，达到节约用电的目的。中央泵房监控系统是保证矿井安全的关键设备之一，在煤矿安全生产中有重要作用。 系统采用多点接口技术，实现了显示屏与可编程控制器的可靠通信。系统能实时在线监测：流量、压力、温度、电机定子温度、电机轴承温度、电机电流、电压等参数；附属设备运行状态参数等；高低压配电设备微机综保参数 LOGO . 研究的主要内容 3 .研究背景 1 4. 排水控制系统结构 系统采用现场层(远程IO),控制层(PLC)和管理层(工业计算机)组成的三级控制系统来实现排水系统的自动控制。工业计算机利用人机界面实现人机对话和远程监控功能，PLC作为控制器完成逻辑处理和控制任务，远程IO实现现场数据的采集和上传。 . 排水控制系统结构图 4 水泵的主要参数 (1)水仓水位的检测 (2)水泵流量的检测 (3)水泵压力检测 (4)水泵负压检测 (5)水泵温度检测 建筑业应用软件 PLC即可编程逻辑控制器，定义是：一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 可编程控制器PLC 5 .多种控制功能 .数据采集、存储与处理功 .通信联网功能 .输入/输出接口调理功能 .人机界面功能 .编程、调试功能 LOGO PLC系统功能 PLC的工作原理 当PLC控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、 用户程序执行和输出刷新三个阶段。 完成上述三个阶段称作一个扫描周期。 在整个运行期间，PLC控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 PLC控制柜的设计与实现 系统I/O点的统计 PLC控制柜的设计 1、 2、 PLC控制柜内部接线图： 1数字量输入模块接线； 2数字量输出模块接线； 3模拟量输入模块接线。 建筑业应用软件 西门子STEP7标准软件包提供的梯形图逻辑编程语言LAD，开发LAD控制程序。它以电路图为基础。电路中的元件，例如常开触点和常闭触点相互组合，从而构成程序段。逻辑块的代码段表示一个或多个程序段。 STEP7编程软件简述 硬件组态： 软件程序编写的时候，PLC 作为主控制系统的逻辑运算单元，起到了大脑中枢的作用，而构成系统的其他模块具有实现一定功能的能力，因而，需要一个机架把它们连接起来，继而能通过精心编写的程序实现指定的功能，这就是所谓的硬件组态。 系统硬件组态图： 系统硬件组态图： 系统硬件组态图： 建立数据块 创建数据块DB1，在DB1中定义变量。 对于需要重复使用的功能，调用相应的FC功能，当需要使用时，只需要设置参数就可以使用，减少重复劳动。 LOGO 功能FC105的调用 .研究背景 1 6 上位机组态软件 泵房自动监控系统的软件是整个系统的灵魂。组态软件作为一种用户无需更改应用软件程序原代码的软件,为实现工业自动控制免去了大量的编程工作,它还具有开发周期短、可靠性高、通用性强等优点。在这我们选择使用北京三维力控科技有