毕业设计任务书
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任务下达日期：年月日
毕业设计日期：年月日至年月日
毕业设计题目：基于PLC的煤矿水泵控制系统设计
毕业设计专题题目：
毕业设计主要内容和要求：
1、熟悉煤矿水泵系统的工作方式和控制要求，了解PLC在工业过程控制的一般方法；
2、熟悉S7-200系列PLC的硬件模块，学习并掌握编程监控软件的使用及控制软件的编制；
3、完成煤矿中央泵房系统就地控制系统PLC模块的配置，模块硬件连接图，编制控制程序；
4、翻译近5年的相关英文资料（或论文）一篇，中文字数不少于3000汉字；
5、完成毕业设计论文的撰写。
指导教师签字：
郑重声明
本人所呈交的毕业设计，是在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业设计的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本论文属于原创。本毕业设计的知识产权归属于培养单位。
本人签名：日期：
摘要
排水设备在煤矿生产建设中是必不可少的大型固定设备。一个煤矿排水泵站，一般来说，由多台排水泵组成，它贯穿整个排水系统起着非常重要的作用。因为积水受环境的影响比较大，所以排水泵的运行数量也要做相对的变化。
现在以微处理器为核心的可编程控制器(PLC)已逐步取代了继电器控制，广泛应用于各行各业的自动控制领域。本文结合当前控制技术，设计了自动控制系统在矿井排水系统中的应用。以西门子S7-200系列PLC作为中心控制单元，并扩展了必要的数字量输入模块，模拟输入模块和通信模块。
设计了自动和手动控制两种控制模式，可以根据不同情况选择控制方式。自动模式下，实时测量水仓的水位，根据水位的变化和水仓水位变化速度，并充分考虑“避峰就谷”的原则，自动决定开启水泵的时间和台数，保证安全的基础上，尽可能降低电力消耗成本，来实现经济高效的煤矿生产。
关键词：井下排水系统； PLC；自动控制
ABSTRACT
Pumping equipment in coal mine production is indispensable in the construction of large fixed equipment. A coal mine drainage pump station, in general, there are composed of many sets of drainage pumps, it runs through the drainage system plays a very important role. Because water is affected by environment is larger, so the operation of the drainage pump number also should make relative changes.
Now with microprocessor as the core programmable controller (PLC) has gradually replaced the relay control, automatic control field is widely used in all walks of life. Combining with the current control technology, automatic control system is developed in our country, the application of the mine drainage system. With Siemens S7-200 series PLC as central control unit, and expanded the necessary digital quantity input module, analog input module and communication module.
Designed for automatic and manual control two kinds of control mode, can choose according to different situation control mode. Automatic mode, the real-time measurement of water warehouse water level, according to the change of water level and water warehouse water level change speed, and give full consideration to the principle of "peak to valley", automatically determines the time of open the pump and the Numbers, ensure safety, on the basis of as much as possible, reduce the power consumption cost, to achieve economic efficiency of coal mine production.
Key words: Underground drainage system ;PLC ; automatic control
目录
1 绪论 (7)
1.1 煤矿井下排水重要性 (7)
1.1.1 矿井水的来源 (7)
1.1.2排水重要性 (7)
1.2国内外研究状况 (8)
1.2.1 国内研究状况 (8)
1.2.2 国外研究状况 (8)
1.3本课题研究的主要内容 (9)
1.4小结 (9)
2煤矿泵房自动控制系统 (10)
2.1 可编程控制器技术概况 (10)
2.1.1 可编程控制器的产生和发展 (10)
2.1.2PLC的系统组成 (11)
2.1.3PLC的工作原理 (12)
2.1.4 PLC的功能特点 (14)
2.2主排水控制系统 (17)
2.2.1排水系统原理 (17)
2.2.2系统组成 (18)
2.3离心式水泵排水系统 (19)
2.3.1 离心泵排水系统组成部分 (19)
2.3.2 射流泵的工作原理 (20)
2.3.3射流泵的特点 (21)
2.4离心式水泵的启停过程 (21)
2.4.1 启动过程 (21)
2.4.2 停机过程 (22)
2.5小结 (22)
3主排水自动控制系统的硬件设计 (23)
3.1主排水自控系统主要设备选型 (23)
3.1.1主要硬件选型 (23)
3.1.2 PLC 的选型 (24)
3.2各模块地址分配 (28)
3.3排水自动控制系统硬件连接 (31)
3.4 小结 (37)
4 自动控制系统的程序设计 (1)
4.1主程序的编程 (1)
4.2水位判断 (3)
4.3 水泵轮换工作 (4)
4.4 模拟量采集 (6)
4.5 避峰就谷原则 (8)
4.6 自动控制 (10)
4.7小结 (11)
5 PLC控制系统的可靠性设计 (12)
5.1 PLC控制系统的干扰因素 (12)
5.1.1电源引入的干扰 (12)
5.1.2 I/0信号线引入的干扰 (12)
5.1.3接地线引入的干扰 (12)
5.2 PLC控制系统的抗干扰措施 (13)
5.2.1电源系统的抗干扰措施 (13)
5.2.2 I/0通道的抗干扰措施 (13)
5.3 小结 (13)
总结 (14)
1 绪论
1.1 煤矿井下排水重要性
1.1.1 矿井水的来源
矿井水的形成一般是由于巷道揭露和采空区塌陷波及到水源所致，其水源主要是含水层水、采空区老塘水、地表水、大气降水和断层水。
⑴含水层水：
绝大多数的情况下,大气降水和地表水被添加到含水层,然后流入矿井中。含水层早期对矿井影响较小,随着时间的推移,含水层水会长期影响矿山。
⑵采空区老塘水：古代和近期的采空区及废弃巷道，由于长期停止排水而使地下水聚集。这种水源含有大量的硫酸根离子，PH值在3左右，有的甚至为1，具有强烈腐蚀性，这种水成为突水水源时，危害性极大。
⑶地表水：地表水包括河流、湖泊、池塘、水库等。当地表水体中影响范围内采矿时，在一定的条件下，水会涌进坑道成为矿井充水来源。一般来说，离地表水越接近，矿井涌水量越大，造成的损失越大。
⑷大气降水：地区降水量的大小、降水性质和强度及延续时间也对矿井的充水有很大影响。矿井水量变化与气候息息相关，但是涌水量高峰出现的时间往往有些滞后，而且随深度的增加滞后的时间更长。
⑸断层水：是指由不透水岩层,切断了的地下水。由于水不能通过土壤或岩石，如粘土、壤土和致密完整的页岩、火成岩和变质岩。因此存在的隔水层，使两层不接触水。所以在有多层不同的水质、水量的含水层地区，需要分层开采地下水，隔水层厚度和位置必须确定。低于地下水位开采矿产，为了防止地下水含水层中进我的，充满了隔水层必须维护。
1.1.2排水重要性
在现阶段我国煤矿事故频繁发生，造成伤亡的人数和设备财产损失是巨大的，因此煤矿安全问题日益受到人们的关注。煤矿事故的原因有很多，如顶板、运输、火灾和煤尘爆炸，但通常瓦斯爆炸和水灾是最频繁、最严重的。如果矿井水不能够及时排放，将不可避免地导致水灾，导致设备损坏、人员伤亡，对矿井带来灾难性的后果。因此，设计一个有效的煤矿井下排水系统是必不可少的
1.2国内外研究状况
1.2.1 国内研究状况
国内外学者在研究煤矿井下排水系统控制上已取得了许多成果。国内研究工作者主要是从安全性、可靠性和节能的角度来研究煤矿排水系统。
对煤矿中央泵房水泵的自动控制系统的成功改造，为在我国在自动控制排水系统开辟了一个新方法。这也证明了计算机对水泵的控制和矿井监控组成的矿井排水控制系统是一种可行的方法。随后几年，国内研究人员从离心泵、管道、电动机三个方面提出了对地下排水系统进行节能改造。国内某研究所提出了采用PLC自动检测水仓的水位、管道压力、排水流量等数据，根据煤矿用电情况和具体条件建立数学模型，实现水泵避峰就谷操作，节省矿山排水系统在能源上的消耗，因此来降低煤矿生产的成本。
1.2.2 国外研究状况
矿井排水设备是煤矿生产的主要用电设备之一，因此实现排水系统的节能用电是十分必要的。俄罗斯科学副博士B.B.马祖连科介绍了作为排水设备主要类型的离心泵的能耗估算方法，以及离心泵工况点经修正后的能耗估算方法。并以北乌拉尔铝土矿和斯塔哈诺夫煤炭生产联合公司为例，具体介绍了几种工况点经修正后的离心泵能耗估算情况。由于控制理论和现代检测技术的发展，使得自动排水系统的研究在理论和实践中取得了一些巨大成果。俄罗斯教授波波夫、博士波波夫教授和北乌拉尔铝土矿生产联合公司工程师沙尔塔诺夫，在2000 - 3500 kw异步电动机直接进入电网全电压起动与矿井高扬程水泵双机拖动的的比较，指出了矿井排水高扬程水泵采用双电机拖动具有无可争辩的优越性。
井水质量对排水设备的影响、管道的维护和清理也是一个需要长期研究的问题。俄罗斯研究人员利用成本相等的原则，推出了水泵循环使用周期和管道清洗周期的计算公式，为管道清理和水泵的使用提出了科学依据，提高了整个排水系统的安全性能。酸性矿井废水和有害元素对井下排水系统的影响也是一个严峻的考验。它不仅仅是关于整个排水系统正常运行，还影响地下设备的运行和矿井工作人员的安全。因此排除酸性矿井废水和有害元素的技术是国外学者研究矿山排水竭力解决的问题。国外很多国家根据他们特定的环境问题，由其是对矿井酸性废水进行大量研究，并发表数百篇学术论文和一些专著，对世界在矿井排水的研究上作出了巨大的贡献。
在许多发达国家，矿井排水已经进入系统管理的阶段。集中在标准化，
实时化和统计划管理矿井排水问题，利用信息论、控制论、系统论和计算机技术建立水资源管理的信息系统。他们将排水设备的自动化的内容列入了矿山整体水资源管理的规划之中，将所有的控制信息集中给中心控制室来进行统一控制。
1.3本课题研究的主要内容
针对目前我国煤矿井下排水系统的现状，本课题研制开发适合我国煤矿的井下自动排水系统。主要研究内容包括：
1.根据排水系统控制要求进行PLC硬件选型和软件的设计。
2.根据水仓水位系统可以自动启停水泵、轮换工作。
3.根据水仓水位条件按照“避峰填谷”的原则启停水泵。
4.对系统设备运行、保护等参数进行实时监测和传送。
5.发生故障时，启动故障处理功能。
1.4小结
这一章先是介绍了煤矿井水灾的主要来源和水灾带来的危害，明确矿井排水的重要性。然后分别介绍了煤矿井下排水自动控制系统在国内外的研究状况，最后根据目前煤矿排水系统所面临的的问题，提出本文研究的主要内容。
2煤矿泵房自动控制系统
2.1 可编程控制器技术概况
可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一种可编程的存储器，用来执行内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术等方面的操作，并可以通过数字量或模拟量输入/输出来控制各种类型的机器和生产过程。可编程控制器及其相关的设备是根据易于工业控制系统和扩充的原则设计的一个有机整体。PLC只有30多年的发展历史，却取得了快速的发展和广泛的应用，现在已经成为当代工业自动化的主要支柱之一。
2.1.1 可编程控制器的产生和发展
20世纪20年代起，人们把各种继电器、定时器、接触器及其触电按照一定的逻辑关系连接起来组成控制系统，控制各种机械，这就是大家所熟悉的传统继电器控制系统。由于他结构简单、易于掌握、价格便宜，能够满足大部分场合电气顺序逻辑控制的要求，因此在工业控制领域一直占有主导地位。
20世纪60年代，由于小型计算机的出现和大规模生产的发展，人们曾经试图利用小型计算机来实现工业控制的要求，但由于价格昂贵、编程复杂等原因一直没有大规模的推广应用。
20世纪70年代中期出现了微型处理器和微型计算机，人们将微机技术应用到了PLC中，使它能更多发挥计算机的功能，不仅用逻辑编程取代了硬连线逻辑，还增加了运算、数据传输和处理等功能，使其成为一种电子计算机工业控制设备。国外工业界在1980年正式将其命名为可编程控制器，简称PC。但由于它和个人计算机的简称容易混淆，所以现在把可编程控制器简称为PLC。
2.1.2PLC 的系统组成
PLC 种类繁多，但其组成结构和工作原理基本相同。用PLC 实施控制，其实质是按照控制功能要求，通过程序按一定的要求进行输入/输出变换，并将这个变换给以物理实现，并应用于工业现场。PLC 专为工业现场应用而设计，采用典型的计算机结构，它主要与CPU 、电源、储存器和专门设计的输入/输出接口电路等组成。
图2.1 PLC 的结构框图
一、中央处理单元(CPU)
中央处理单元(CPU)一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集中在一个芯片内。CPU 通过数据总线、地址总线和控制总线与存储单元、输入/输出接口电路相连接。
CPU 的主要任务是控制用户程序和数据的接受和存储；用扫描的方式通过I/O 接口接受现场信号的状态和数据，并存入输入映像寄存器或数据存储器中；诊断PLC 内部电路的工作故障和编程中的语法错误等；PLC 进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，经过命令解释后按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算数运算等；根据运算结果，更新有关标志位的状
CPU 存储器电源部分
输
入接口单元输出接口单元
编程设备
按钮行程开关
COM
接触器电磁阀指示灯
L
态和输出映像寄存器的内容，再经输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。
二、存储器
PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两个部分。
系统存储器用来存放由PLC生产厂家编写的系统程序，并固化在ROM 内，用户不能更改，它使PLC具有基本的功能，能够完成PLC设计者规定的各项工作。系统程序主要包括三个部分：系统管理程序、用户指令解释程序和标准程序模块与系统调用管理程序。用户存储器包括用户程序存储器和用户数据寄存器两个部分。用户程序存储器来存放用户针对具体控制任务用规定的PLC编程语言编写的应用程序。用户数据存储器可以用来存放用户程序中所使用器件的ON/OFF状态和数值、数据等。用户存储器的大小关系到用户程序容量的大小，是反应PLC性能的重要指标之一。
三、输入/输出单元
PLC的输入/输出信号类型可以是开关量、模拟量。输入/输出接口单元可以分为两个部分：一部分是与被控设备相连的接口电路，另一部分是输入和输出的映像寄存器。
四、电源部分
PLC 一般使用220V的交流电源或是24V的直流电源，内部的开关电源为PLC的中央处理器、存储器等电路提供5V、24V等直流电源，整体式的小型PLC还提供一定容量的直流24V电源，供外部有源传感器使用。PLC所采用的开关电源输入电压范围宽、体积小、效率高、抗干扰能力强。
2.1.3PLC的工作原理
当PLC上电后，处于正常运行时，他将不断重复扫描过程，并不断循环重复下去。这个过程主要分为三个阶段即，输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段，这三个阶段是PLC工作过程的中心内容，也是PLC工作原
理的实质所在。
电源ON
内部处理
输入处理（输入传送、远程I/O ）
通信服务（外设、CPU 、总线服务）
更新时钟、特殊寄存器
CPU 运行方式
执行程序
输出处理
执行自诊断
PLC 正常否？
存放自诊断错误结果
致命错误
CPU 强制为STOP
Y
N
N
Y
RUN
STOP
图2.2 PLC 的运行框图
一、输入采样阶段
PLC在输入采样阶段，首先扫描所有输入端子，并将各输入状态存入相对应的输入映像寄存器中，此时输入映像寄存器被刷新。接着系统进入程序执行阶段，在此阶段和输出刷新阶段，输入映像寄存器与外界隔离，无论输入信号如何变化，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新写入输入端的新内容。所以一般来说，输入信号的宽度要大于一个扫描周期，或者说输入信号的频率不能太高，否则很可能造成信号丢失。
二、程序执行阶段
进入到程序执行阶段后，一般来说，PLC按从左到右的、从上到下的步骤顺序执行程序。当指令涉及输入、输出状态时，PLC就从输入映像寄存器中“读入”对应输入端子状态，从元件映像寄存器“读入”对应元件的当前状态，然后进行相应的运算，最新运算的结果马上再存入到相应的元件映像寄存器中。对元件映像寄存器来说，每一个元件的状态会随着程序执行过程而刷新。
三、输出刷新阶段
在用户程序执行完毕后，元件映像寄存器中所有输出继电器的状态在输出刷新阶段一起转存到输出锁存器中，通过一定的方式集中输出，最后经过输出端子驱动外部负载，在下一个输出刷新阶段开始之前，输出锁存器的状态不会改变，从而相应输出端子的状态也不会改变。
2.1.4 PLC的功能特点
一．PLC鲜明的特点
1.抗干扰能力强，可靠性高
针对工业现场恶劣的环境因素，为提高抗干扰能力，PLC在硬件和软件方面都采取了许多措施。主要模块均采取采用大模块与超大规模集成电路，
I/O系统设计有完善的通道保护与信号调理电路；在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有周到的考虑；在硬件上采用隔离、屏蔽、滤波、接地等抗干扰措施；对电源部分采取了很好的调整和保护措施；在软件上采用数字滤波等抗干扰和故障诊断措施，采用信息保护和恢复技术，实时报警和运行信息显示等，所以这使PLC具有很高的抗干扰能力。
PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的电子存储器件完成，传统的继电器控制系统中的逻辑器件和繁杂的连线软件被软件程序取代，所以PLC控制系统的可靠性就大大提高。
2.控制系统结构简单，通用性强
大部分情况下，一个PLC主机就组成一个控制系统。对于需要扩展的系统只要选好扩展模块，进过简单的连接即可。PLC控制系统实质性的好处是当控制要求改变时，需要变更控制系统的功能时，只需对程序进行简单的修改，对硬件部分稍作更改即可，而不像继电器控制系统那样，在一个装配好的控制盘上，对系统进行修改几乎是不可能的事。同一个PLC装置用于不同的控制对象，只是输入/输出组件和应用软件不同。所以说PLC控制系统具有极高的柔性，即通用性强。
3.编程方便，易于使用
PLC是面向底层用户的智能控制器，因此其最初的目的就是取代继电器逻辑，所以在PLC诞生之时，其设计者充分考虑到现场工程技术人员的技能和习惯，其编程语言采用可和传统控制系统中电气原理图类似的梯形图语言。这种编程语言形象直观，容易掌握，不需要专门计算机知识和语言，只要具有一定的电气和工艺知识的人员都可以在短时间内学习。
4.功能强大，成本低
现在PLC几乎可以满足所有工业控制领域的需要。PLC控制系统可大可小，能轻松完成单片机控制系统、批量控制系统、制造业自动化中的复杂逻辑顺序控制、流程工业中大量的模拟量控制，以及组成通信网络、进行数据处理和管理等任务。
5.设计、施工和调试的周期短
采用PLC控制，由于其硬软件齐全，为模块化积木式结构，且已经商
品化，故仅需按性能、容量等选用组装，而大量具体的程序编制工作也可以在PLC到货前进行，因而缩减了设计周期。由于软件编程取代了硬接线实现控制功能，大大减轻了繁重的安装接线工作，从而缩短了施工周期。因为PLC是通过程序完成控制任务的，采用了方便用户的工业编程语言，且都具有强制和仿真的功能，故程序的设计、修改和调试都很方便，这样大大缩短设计和投运周期。
6.维护方便
PLC的输入/输出端子能够直观的反映现场信号的变化状态，通过编程工具可以直观地观察控制程序和控制系统的运行状态，如内部工作状态、通信状态、I/O点状态、异常状态和电源状态，极大的方便了维护人员查找故障，缩短了对系统的维护时间。
二．S7-200 的几个特性
1)定义掉电保护
S7-200 PLC允许用户定义掉电保护区的地址范围，这些元件包括：V、M、C、T。被定义过的区间，可以在停电后任然保持存储器中的数据。只有保持型定时器可以设为设为掉电保护的，对计数器和定时器来说，只有当前值可以保持，它们的位不能保持。在默认情况下，M存储器的前14个字节是非保持的。
2)立即读写I/O
S7-200 PLC提供有立即读写物理I/O点的指令，使用这些指令可以直接访问真正的输入/输出点，而不必使用映像寄存器作为源地址和目的地址来访问I/O。
3)对输入信号增加滤波器
干扰信号会引起系统的误操作，S7-200 PLC允许为CPU模块上的输入点设置滤波器，并未滤波器定义延迟时间，延迟时间从0.2ms~12.8ms可选。延迟时间可有助于滤除输入杂波，减少输入状态发生意外改变的可能性。
4)捕捉窄脉冲
S7-200 PLC为CPU模块上的数字量输入点提供脉冲捕捉功能，该功能允许PLC捕捉到持续时间很短的脉冲信号。当一个输入点设置了脉冲捕捉功能后，输入点的状态变化被锁存并一直保持到下一个扫描采样阶段，这就保证了一个持续时间很短的脉冲信号能被捕捉到。
5)模拟电位器
模拟电位器位于CPU模块的面板上，有些CPU有一个，有些有两个，电位器的标定范围为0~255。这些电位器可以完成很多功能，如更新定时器、计时器的设定值、修改限定值等。其特点是成本低、简单，但不直观、精度低。
6)高速I/O
S7-200 PLC具有集成的高速计数功能，它能够对外部高速事件计数而不影响CPU的性能。S7-200 PLC也支持高速脉冲输出功能，其输出点Q0.0和Q0.1可形成高速脉冲串输出或脉宽调制输出。
7)设置停止模式下的输出值
有些情况下，为了安全等方面的原因，需要设置在停止状态下PLC 的输出值。S7-200 PLC允许用户选择在STOP模式下的输出状态，输出有数字量信号和模拟信号之分，对这些输出信号，可以设置它们是保持STOP 前的状态，还是将已知设定值传送到输出端。
2.2主排水控制系统
2.2.1排水系统原理
在手动控制排水系统的基础上加以改进，使排水系统具备手动和自动两种控制方式，达到智能工作的目的。自动控制是指根据水泵、真空泵以及其它相关联设备的工作要求设定程序来自动完成控制。而手动控制则需要操作员根据要求，按照一定顺序来进行水泵及其相关设备的开停控制。
系统采用PLC（可编程控制)为核心，通过采集各种参数包括水箱水位、压力、温度、真空度、电压、电流等，对水泵的工作状态进行实时监控，当接收到来自操作台的控制命令时，对水泵等电器设备进行启动、停止等相关操作，还可以将数据传至上位机，并通过上位机对井下排水设备进行监控。
具体来说，系统具有以下功能：
1.可以选择自动控制或是手动控制
2.水泵轮换工作。以水泵的工作效率高为标准，对系统参数进行实时监测，优化排水系统的工作状态，使系统高效运行。
3.在自动控制下，可以根据水仓水位的变化，控制开关阀来控制水泵的工作状态。
4.实时监测系统参数，如电压、电流、轴温、出水口压力等。
5.对异常情况可及时发出警报，如高水位警报和其他故障警报。
6.实现避峰就谷，根据不同时间电费的不同结合矿井的用水量和用电负荷，合理调度水泵的工作状态，实现节能的目的。
7.排水系统和上位机实现数据交换，实现数据记录、查询等功能。
2.2.2系统组成
煤矿井下主排水自动控制系统主要由远程控制上位机、PLC控制箱、显示操作台、阀门、传输光缆、传感器、交换机等设备组成，根据硬件结构可分为三层：现场层、控制层和管理层。
网络视频服务
器
上位机打印机
交换机
光端机光端机
光纤接线盒
光纤接线盒
PLC控制箱显示操作台
三个防爆摄像
仪水泵及相关联设备
地面
矿井
8芯光缆
控制层
现场层
管理层
图2.3 井下主排水系统自动控制系统结构图
如图2.3所示，管理层中网络视频服务器与井下的防爆摄像仪通过以太网通信，实现对中央住水泵房工作情况的实时监控。上位机用于监控井下主排水自控系统，通过以太网与PLC控制箱进行信息交换，并根据摄像仪显示的现场层水泵及相关联设备的参数信息对其进行远程控制。控制层包括PLC控制箱和显示操作台。PLC控制箱作为主排水控制中心和数据采集中心，用来采集水泵及相关联设备的运行信息，并与管理层的上位机通过以太网进行实时数据交换，对各个设备集中监控。显示操作台由开关按钮。指示灯和文本显示器组成，显示各个设备的状态，并实施就地控制。水泵相关联设备主要包括各种传感器和各种阀门。
2.3离心式水泵排水系统
2.3.1 离心泵排水系统组成部分
离心式水泵排水系统的主要组成部分有：离心式水泵、电动机、起动设备、仪表、管路及管路附件等组成。
图2.4离心式水泵工作系统图
1-水仓；2-水泵；3-电动闸阀；4-逆止阀；5-射流泵电磁阀；
6-静止水管；7-电机启动开关；8-电动机；9-射流泵
2.3.2 射流泵的工作原理
引水设备一般为真空泵或射流泵。真空泵运行效率高，水泵启动快，但需要提供专门的驱动设备。射流泵的结构简单，操作方便，根据矿井的地下环境和条件，射流泵的应用更为普遍。其结构如图2.5所示。
煤矿主排水泵自动化控制系统探索 煤矿主排水泵自动化控制系统探索 煤矿主排水泵自动化控制系统探索 2019-10-03 自动化论文 煤矿主排水泵自动化控制系统探索 摘要：煤矿井下进水严重威胁着综采工作面的安全生产。在分析传统排水系统的基础上，将其改造为基于PLC的主排水自动控制系统，详细说明了该系统中水位监测系统这一子系统的设计，完成了对该系统的硬件和软件设计，并在实际应用中取得了良好的效果。 关键词：煤矿；主排水泵；改造；PLC；效率 我国对综采工作面的排水工作研究相对滞后。据统计表明，我国仍有部分企业基于人工判断工作面水位增长的速度，不能及时根据水位变化情况实现对主排水泵的精确控制[1]。因此，传统主排水泵的控制方法严重威胁着综采工作面安全。故以某煤矿中央泵房的主排水系统为研究对象对主排水泵的控制方法进行改造，设计一套高效、自动控制的主排水系统，并对其实际应用效果进行分析。 1水位监测系统的设计 1.1主排水系统简介 该煤矿中央泵房的主排水系统包括5台主排水泵。其中，1台泵为在用泵，3台
泵为备用泵，剩余1台泵为检修泵。该主排水系统及其各泵支路的结构如图1所示。 1.2水位监测原理分析 水位监测主要是基于压力传感器所实现的，其原理图如图2所示。该传感器内部总共有4个电桥。当其所承受的压力为0时，4个电桥处于相对平衡的状态，所输出的电压信号为0。将其置于水中，由于水压的作用，电桥的平衡被打破，而且水位越高，压力越大，其输出的电压值越大，即输出电压值与水位高度是成正比的关系[2]。 1.3水位监测系统的硬件组成 水位监测系统的主要功能是实现对主水仓水位的监测，当水位超过一定限值时在发出报警的同时控制主排水泵的启动。因此，水位监测系统的硬件主要包括传感器、转换器、PLC以及接口等。系统将传感器采集到的.水压信号转换为电信号输送至PLC中，并与PLC中的预设值进行比较，一旦发现超出预设值即发出报警。 2主排水泵自动控制系统的设计 2.1功能需求 1）实现对主排水泵的自动控制。系统能够根据实时水位实现对主排水泵的启动、停止操作等控制。2）实现对主排水泵的手动控制。当系统需要检修或PLC失效时，做作业人员可以根据检修的要求，任意控制一台主排水泵的停止与运行，并要求在手动控制状态每台泵处于相互独立的状态。3）实现水泵的自动轮换和调用。当系统监测到某台水泵开启的次数已经达到其检修的要求，系统会自动将该水泵从轮换阵容中剔除；水泵在每次启动或停止工作时均必须确保出水闸处于关闭状态。4）报警功能。当PLC控制系统不能正常工作时，系统将自动发出报警，
P L C彩灯控制课程设计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
基于P L C 的彩灯控制
目录 课程设计任务书 (1) 引言 (2) 一 PLC的定义及发展 (3) 二系统分配 (6) 硬件分配图 (6) 软件分配图 (7) 三方案设计 (8) 顺序工程图 (8) 程序运行步骤 (9) 四总结 (10) 参考文献 (11)
基于PLC的彩灯控制 一、控制要求： 系统启动后，L1、L5同时亮，然后熄灭；之后L2、L8同时亮,然后熄灭；接着L3、L7同时亮，然后熄灭；最后L4、L6同时亮，然后熄灭，按照此方式循环5次后再逆向闪烁5次，并循环。 二、设计任务 1.设计出硬件系统的结构图、接线图； 2.系统有启动、停止功能； 3.运用功能指令进行PLC控制程序设计； 4.程序结构与控制功能自行创新设计； 5.进行系统调试，实现上述功能。
引言 随着社会市场经济的不断繁荣和发展，各种装饰彩灯、广告彩灯越来越多地出现在城市中。在大型晚会的现场，彩灯更是成为不可缺少的一道景观。小型的彩灯多为采用霓虹灯管做成各种各样和多种色彩的灯管，或是以日光灯、白炽灯作为光源，另配大型广告语、宣传画来达到效果。这些灯的控制设备多为数字电路。而在现代生活中，大型楼宇的轮廓装饰或大型晚会的灯光布景，由于其变化多、功率大，数字电路则不能胜任。针对PLC日益得到广泛应用的现状，本文介绍PLC在不同变化类型的彩灯控制中的应用，灯的亮灭、闪烁时间 及流动 方向的控制均通过PLC来达到控制要求。在彩灯的应用中，装饰灯、广告灯、布景灯的变化多种多样，但就其工作模式，可分为三种主要类型：长明灯、流水灯及变幻灯。长明灯的特点是只要灯投入工作，负载即长期接通，一般在彩灯中用以照明或衬托底色，没有频繁的动态切换过程，因此可用开关直接控制，不需经过PLC控制。流水灯负载变化频率高，变换速度快，使人有眼花缭乱之感，分为多灯流动、单灯流动等情形。变幻灯则包括字形变化、色彩变化、位置变化等，其主要特点是在整个工作过程中周期性地花样变化，但频率不高。流水灯及变幻灯均适宜采用PLC控制。 关键词：PLC 循环控制
水泵及水泵站课程设计 1基本设计资料 1.1 基本情况 本区地势较高，历年旱情比较严重，粮食产量低。根据规划，拟从附近河流扬水灌溉该区的10万亩农田，使之达到高产稳产的目的。 机电扬水灌区内主要作物有小麦、玉米、谷子和棉花等。灌区缺少灌溉制度，现参考附近老灌区的灌水经验，拟定出本灌区灌溉保证率为75%的灌溉制度。其设计灌水率如表1所示。 1.2地质及水文地质资料 根据可能选择的站址，布置6个钻孔。由地质柱状图明显的看出，3米以内表土主要是粘壤土，经土工试验，得到的有关物理指标为粘壤土的内摩擦角φ=35°，承载力为220kN/m2。 站址附近的地下水位多年平均在202.2m左右（系黄海高程）。 1.3气象资料 夏季多年平均旬最高气温34℃，春、秋季干旱少雨，年平均降雨量为524mm，降雨年内分配极不均匀，每年7、8、9月的降雨量占全年降雨量的80％以上。年平均无霜期为200天左右，多年平均最低气温为-8℃，最大冻土深度为o.44m。平均年地面温度为15℃，平均年日照时数为2600.4h。累积年平均辐射总量为527.4l kJ／cm，平均日照百分率为59 ％。热量和积温都比较丰富，能满足一年两熟作物生长的需要。 1.4 水源 灌区南侧有一河流，是规划灌区的水源，其水量充沛。灌溉保证率为75 %时的河流月平均水位如表2所示。 达2l6.5m，夏季多年旬平均最高水温为20℃。 1.5其它 根据规划，为保证扬水后自流灌溉，出水池水位均不应低于234m。站址附近有8 kV高压电力线通过，已经有关部门批准，可供泵站使用。该地区劳动力充足，交通方便。除水泥、金属材料以及泵站建设中所需的特殊材料外，当地可提供砖、石、砂、瓦、木材等建筑用材。 根据机电设备的运行特性，每天按20h运行设计。
水泵自动化控制系统使用说明书 一、························概述 乌兰木伦水泵自动化控制系统是由常州自动化研究所针对乌兰木伦矿井下排水系统的实际情况设计的自动控制系统。通过该系统可实现对水泵的开停、主排水管路的流量、水泵排水管的压力、水仓的水位等信号的实时监测，并能通过该系统实现三台主水泵的自动、手动控制并和KJ95监控系统的联网运行，实现地面监控。 基本参数： 水泵： 200D43*3 3台（无真空泵） 扬程120米流量288米3/小时 主排水管路直径 200mm 补水管路直径 100mm 水仓： 3个 水仓深度分别为： 总容量： 1800米 3 主电机： 3*160KW 电压：AC660V 启动柜控制电压： AC220V 220变压器容量： 1500VA 二、系统组成 本控制系统主要由水泵综合控制柜，电动阀门及传感器三大部分组成。参见“水泵控制柜内部元件布置图：。 1、水泵综合控制柜是本系统的控制中心，由研华一体化工控机、数据采集板、KJ95分站通讯接口、中间继电器、控制按钮及净化电源及直流稳压电源组成。 其中，净化电源主要是提供一个稳定的交流220V电压给研华一体化工控机，以保证研华一体化工控机的正常工作，直流稳压电源主要提供给外部传感器、中间继电器及数据采集板的工作电源。 控制按钮包括方式转换按钮、水泵选择按钮及手动自动控制按钮，分别完成工作方式的转换、水泵的选择及水泵的手动和自动控制。本控制柜共有40个按钮，从按钮本身的工作形式来说这些按钮有两种，一种为瞬间式，即按钮按下后再松开，按钮立刻弹起，按钮所控制的接点也不保持；另外一种为交替式，即按钮按下后再松开按钮，按钮并不立刻弹起，而是再按一次后才弹起，按钮所控制的接点保持（如方式转换按钮、水泵选择按钮等）。 中间继电器采用欧姆龙公司MY4型继电器，主要完成信号的转换和隔离。另外，还对
泵站自动控制系统 【摘要】本文提出了一种以可编程控制器（PLC）为核心的泵站水泵控制方案。在该方案中，各台水泵平等地投入使用，并通过对各台水泵运行情况的记录，令运行较少的水泵优先启动，实现了对各台水泵的均衡使用。 【关键词】PLC；泵站；水位控制；均衡使用 1.引言 泵站在污水处理、城市排涝中都是必不可少的环节，而可编程控制器（PLC）以其出色的可靠性和抗干扰性常常被用作泵站的控制系统核心。目前泵站水泵的自动控制一种是在集水井安装超声波液位计，超声波液位计将集水井中的水位信号送给PLC，有PLC自动控制水泵的运行，另一种控制方式是在集水井中安装水位开关，将水位开关送给PLC，到预先设置好的水位后自动开/停污水泵[1] 。一般来说，泵站会设有备用水泵，以便在主水泵出现故障的时候维持泵站的正常运行。但若备用水泵在水中长期不运行，则电机的绝缘性能会下降，影响水泵的正常运行及使用寿命，而主水泵长期运行也会令其故障频率上升，各台水泵使用不均匀也会使总的维修成本增加。之前也有人提出了一个设计方案，使得各水泵轮流启动，互为备用，但该系统依然无法让各水泵均衡地投入使用[2]。本文设计了一个泵站水泵控制系统，在此系统中，各台水泵的地位是平等的，不存在固定的备用水泵，各台水泵均衡地投入使用。 某泵站目前有三台水泵，分别为一、二、三号泵。在正常情况下，两台水泵同时运行就能满足最大泵水量的要求，剩下一台作为备用水泵，但当水位超过警戒线时，三台水泵都要投入运行。 S1、S2、S3、S4、S5、S6为水位开关，当其浸入水中时处于接通状态（ON），在水面之上时为断开状态（OFF）。6个开关的安装位置由高到低依次是S6、S5、S4、S3、S2、S1。 2.控制要求 （1）当水位到达S2时，启动一台水泵，水位到达S4时启动两台水泵，水位到达警戒水位S6时，三台水泵都要运行；当水位依次回落到停止水位S5、S3、S1时，相应地停止一台泵，两台泵，三台泵。 （2）三台水泵的实际运行时间要尽量均衡，不能出现水泵之间累计运行时间相差悬殊的情况。 3.系统实现 3.1 详细分析
本科生毕业设计（论文）开题报告 论文题目：嵌入式智能家居控制系统 软件设计 学院：电气工程学院 专业班级：自动化1204 学生姓名：刘芳春 学号： 120302433 导师姓名：王通 开题时间：2016年 3 月 18 日
1.课题背景及意义 1.1课题研究背景、目的及意义 目前，几乎所有家庭都有使用各种电器设备，电视、电灯、空调、冰箱等。然而，就当前情况来说，这些设备总是被看成单个的、独立的个体使用，而极少出现一个专门的系统来管理它们、或是将它们糅合为一个具有一定“智慧”的设备集合体。这不仅使得设备使用者不得不在控制和管理这些设备上消耗大量时间和精力，而且容易造成设备使用效率不高，浪费宝贵的能源，这不符合节能环保的国家政策方针。 基于这个事实，智能家居的概念应运而生。智能家居又被人们称智能住宅[1]，在国外也叫做Smart Home。智能家居是以个人住所为单位，以控制技术、通信技术计算机技术为基础，以提升人们的日常家居生活为目的的家居控制和管理系统[2]。 由于智能家居是一个最近才得到快速发展的行业，当前有许多地方并未得到充分的研究，也有许多研究成果并未能转化成为实际产品。探寻其本质因素有两个。其一，大多数已有的智能家居产品是针对高消费人群设计和开发的，而没有顾及到占人口绝大多数的低端消费人群。因此，其市场本身就不会太大。其二，许多开发出来的产品在性能上并不完全让消费者满意。当前已有的产品中的大多数，或是存在功能单调、或是存在使用不方便等各种缺乏吸引力的不足之处。 为了改善这一现状，软件部分设计就成了必不可少的工作，软件部分以软件开发平台为核心，向上提供应用编程接口，向下屏蔽具体硬件特性的板级支持包。嵌入式系统中，软件和硬件紧密配合，协调工作，共同完成系统预定的功能。嵌入式软件是应用程序和操作系统两种软件的一体化程序。对于嵌入式软件而言，系统软件和应用软件的界限并不明显，原因在于嵌入式环境下应用系统的配置差别较大，所需操作系统裁剪配置不同，I/O 操作没有标准化，驱动程序通常需要自行设计[3,4]。 嵌入式实时操作系统在目前的嵌入式系统中应用越来越广泛，尤其在功能复杂、系统庞大的应用中[5]。它与实时应用软件相结合成为有机的整体起着核心作用，由它来管理和协调各项工作，为应用软件提供良好的运行软件环境和开发环境。μC/OS-II 是一个完整的，可移植、固化、裁剪的占先式实时多任务内核。它通过了美国联邦航空管理局商用航行器的认可，符合航空无线电技术委员会对用于航空设备方面所使用的软件性能提出的DO-178B标准认可。目前已有数百个商业应用的μC/OS，该操作系统的稳定性和可靠性得到了充分的肯定[6,7]。该操作系统在智能家居领域中的应用也越来越广泛。因此对于嵌入式智能家居操作系统的研究也越来越有必要。
《电气控制与PLC》课程设计题目：自动门控制装置 学院： 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 时间：
目录 一、引言 (1) 二、自动门控制装置总体方案 (1) 2.1、自动门控制装置任务书 (1) 2.2自动门的控制要求分析 (2) 三、自动门控制系统的硬件设计 (2) 3.1PLC的选择 (2) (1)机型的选择 (2) （2）输入输出（I/O）点数的估算 (2) （3）存储器容量的选择 (3) （4）控制功能的选择 (3) （5）对PLC响应时间的要求 (3) 3.2光电检测开关 (4) 3.3限位开关 (4) 四、自动门控制系统软件的设计 (4) 4.1、I/O分配表 (4) 4.2、plc控制输出接线 (5) 4.3、程序流程图 (6) 4.4、梯形图 (7) 4.5、指令表 (8) 4.5、时序图 (8) 五、系统调试及过程分析 (12) 5.1、系统调试 (12) 5.2过程分析 (13) 六、个人心得 (14) 七、参考文献 (15) 附录一 (16)
一、引言 在经济飞速发展的中国，高楼耸立的大都市里的大厦、宾馆、酒店、银行、商场、写字楼，自动门以经是随处可见。自动门的工作方式是通过自动门内外两侧的感应开关来感应人的出入，当人走进自动门时，感应开关感应到人的存在，给控制器一个开门信号，控制器通过驱动装置将门打开。将人通过之后，再将门关闭。由于自动门在通电后可以实现无人管理，不但能给我们带来人员进出方便、节约空调能源、防尘、防风、降低噪音等好处，更令我们的大门增添了不少高贵典雅的气息。自动门在国外早以得到普遍应用，在我国也以优异的性能逐步得到大家的认同，中国已经迎来了自动门发展的黄金时期。 自动门的性能优劣主要取决于它的控制装置，早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制，造成安装繁琐、体积大、不稳定、不易维修的缺点已逐步被淘汰。目前自动门及其自动化行业最稳定的控制装置是可编程控制器（一下简称PLC），PLC是一种专门为工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可编程控制器的储存器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数、算数运算等作的指令，并能通过数字式或逻辑式和开关量的逻辑控制的输入和输出，控制个种类型的机械或生产过程。PLC可靠性高，抗干扰能力强，功能完善，实用性强，系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造，体积小，重量轻，能耗低等优点。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。因此运用PLC控制自动门具有较高的可靠性，维修方便等特点，因此，进行自动门的PLC控制系统设计，可以推动自动门行业的发展，扩大PLC在自动化行业乃至整个自动化行业的应用，具有一定的经济和理论研究价值。 二、自动门控制装置总体方案 2.1、自动门控制装置任务书 完成自动门控制装置，包括编写程序和硬件接线图，要求当有人按下开门开关时，门自动打开，然后又能自动关闭。 1.外或由外到内通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关K3位置时，电机停止运行。 2.位置停留8秒后，自动进入关门过程，关门执行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止运行。 3.中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。 4.的8秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关K2或K1时，必须重新开始等待8秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。
《水泵及水泵站》课程设计 说明书 一、课程设计任务书 本课程设计的主要目的是把《水泵及水泵站》、《给水排水设计手册》中所获得的理论知识加以系统化。并应用于设计工作中，使所学知识得到巩固和提高，同时提高我们有条理地创造性地处理设计资料地独立工作能力。二、设计任务 1、设计题目：取水泵站 某自来水厂最高用水量为38100m/d,水厂反应沉淀池前的配水井标高为，水源最低水位标高为，年常水位标高为，最高水位标高为，取水泵站吸水管长50m，压水管长40m，泵站建在黄石沈家营，试设计该取水泵站三、设计基本资料 1. 近期设计水量38100m3/d 2．.水源最低水位标高；最高水位标高为；年常水位标高为 3．水厂反应沉淀池前的配水井的水位标高为，取水泵站吸水管长50m，压水管长40m 4. 水厂为双电源进行。 5. 原水厂水质符合饮用水规定。河边无冰冻现象，根据河岸地质地形以决定采用固定式泵房吸水井中抽水，吸水
井采用自流管从取水头 3Life is full of ups and downs. 1 部取水，取水头部采用箱式。 6. 地区气候资料可根据设计需要当地气象部门提供。 黄石地质条件较好，土耐力一般较高，除个别软土层低于10t/m2外，一般在15-20t/m2之间。地下水含量丰富，工程地质性质良好，有利于城市建设和发展。地震设防裂度为6度。黄石地区的气候特征 黄石地处中纬度，太阳辐射季节性差别大，远离海洋，陆面多为矿山群，春夏季下垫面粗糙且增湿快，对流强，加之受东亚季风环流影响，其气候特征冬冷夏热、四季分明，光照充足，热能丰富，雨量充沛，为典型的亚热带东亚大陆性气候。 黄石年平均气温17℃。最热月平均℃，最冷月平均℃。无霜期年平均264天，年平均降水量毫米，年平均降雨日132天左右，全年日照小时，占全年月日可照射时数的31℅-63℅。境内多东南风，年平均风速为每秒米。全境气候温和、湿润，冬寒期短，水热条件优越，有利农作物生长。但于大气环流、地形、季节变换，气候各要素年际、年内变化较大，因而倒春寒、大暴雨、强风、伏秋连旱等灾害性天气时有发生最好加一设备表四、主要参考书：
本水泵自动控制器是全电子智能化的水泵控制设备。它根据所检测到的水源状态，管道用水量和管道压力变化等数据去启动与停止水泵.能完全替代由压力罐、压力开关、缺水保护装置、止回阀、四通等所构成的传统系统。带电部分与管道的完全隔离和高密封性的控制箱使该控制器拥有了传统系统所无法比似的 安全性，集成化的设计使您在安装时能节省更多的时间与材料。 适用于家庭、单位供、排水系统和庭院花圃灌溉及棚栽植物浇灌的自动化。自动保持管道内压力。打开水阀时自动接通水泵电源、关闭水阀或水源缺水时自动断开水泵电源。 一．水泵自动控制器：又叫压力控制器。它能自动控制各种水泵的开关。它不仅噪音低，有利于保护环境，而且信誉良好，经久耐用…… 二．水泵自动控制器的用途：自动控制水泵的开和关，有效保持水循环系统的压力。 三.水泵自动控制器的好处： 1、代替传统的水箱系统。 2、根据开关水龙头来启动和停止水泵。 3、在供水期保持恒定的压力，即水流的速度基本恒定。 4、在缺水时候停止水泵，保证了水泵在缺水情况下不空转。 5、减少水击的影响。 四.水泵自动控制器的适用范围： 1、灌溉用水泵。
2、水井用水泵。 3、小区供水系统。 4、化工方面，强腐蚀性禁用。 5、摩托艇水循环系统。 6、汽车等的清洗用水泵。 五.与压力开关相比，水泵自动控制器的好处： 第一：寿命。机械开关可以使用1万到3万次，自动开关可以使用30万次 第二：安全。机械开关在使用中会出现冒火花等危险现象，自动开关安全可靠 第三：性能。机械开关是水泵频繁启动，影响水流稳定性，自动开关可以保持水流的稳定性 第四：环保。机械开关配套的压力罐长期使用会产生锈，对人体危害很大，自动开关则环保无危害 第五：保护。机械开关不能自动保护水泵，自动开关可以进行缺水保护，防止水泵无水空转，烧毁电机 第六：普适。机械开关只可以陆上使用，自动开关可以拓展到水下 第七：无噪音。机械开关噪音很大，自动开关噪音基本忽略不计 第八：自动开关可以代替传统水箱系统
正龙煤业城郊煤矿主排水泵房智能化控制系统 技术协议 甲方：河南省正龙煤业有限公司城郊煤矿 乙方：徐州上若科技有限公司 根据矿井自动化控制系统的发展需要，对城郊煤矿副井底主排水泵房进行智能化控制系统改造，经甲、乙双方充分技术探讨、方案协商，达成如下技术协议： 一、遵守的主要现行标准及规范 《煤矿安全规程》2009版 MT/T 1004-2006 《煤矿安全生产监控系统通用技术条件》 MT/T 1006-2006 《矿用信号转换器》 MT/T 1008-2006 《煤矿安全生产监控系统软件通用技术条件》 MT/T 1002-2006 《煤矿在用主排水系统节能监测方法和判定规则》 MT 381-2007 《煤矿用温度传感器通用技术条件》 AQ 1029-2007 《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》 AQ 1043-2007 《矿用产品安全标志标示》 二、现场设备情况 （1）水泵 MD580-70×8型，10台，流量580m3/h，扬程560m。 （2）电机 Y500-4型，10台，功率1250kW，额定电压6kV，额定电流143.1A，转速1480转/分。 （3）排水阀门 Z941H-64型 DN250 Pg64，手动操作。 （4）排水管路 Φ426×14 3趟。 （5）抽真空方式
射流方式，射流泵DSP-3型，射流阀DN25-64型，吸水阀DN20-64型。 （6）开关柜型号：KYGC-Z型，10台（保护器为DL型） （7）水仓 共3个，通过配水阀与吸水井相通。 三、系统技术要求 1．系统总体要求 城郊煤矿副井底主排水泵房智能化控制系统采用工业以太网、现场总线技术和可编程控制技术，对主排水系统进行在线监测和水泵自动化操作控制，实现水泵的各项运行参数在线实时监测、统计和显示，通过智能专家系统使水泵始终处于高效率的安全运行状态，通过故障参数进行分析、预警，防止事故发生。同时，可根据操作员指令或预定控制程序，自动完成水泵的定时启动、定水位启动、自动切换启动、智能经济运行等操作，自动控制分时运行、削峰填谷，实现水泵的高效经济运行和现场无人值守运行功能。系统既可现场就地操作控制，也可远程操作控制，当控制系统出现故障（即所有水泵均不能自动运行）时，可切换至手动方式（由水泵司机人工操作）启动水泵，确保主排水系统正常启动运行。乙方提供给甲方的矿井主排水智能化控制系统，必须达到以下技术要求和功能： 1、具有优先控制功能：系统根据检测的水泵历史工况数据使流量最大，吨/百米电耗最低的水泵优先启动。 2、正常情况下，根据小井水位（或水仓水位）系统能自动控制水泵启动、停运台数。当水仓水位高于警戒值（还没有达到安全极限值）需要启动两台水泵或两台以上水泵时，系统则应根据历史检测的水泵工况数据，优先依次启动流量大、吨/百米电耗低、压力（扬程）和流量与第一台在用水泵工况相接近的水泵。当水位低于临界水位需要停运一台或二台及以上的正在运行的水泵时，则应根据历史检测数据，优先依次停运流量较小、吨/百米电耗较高、压力（扬程）和流量相对较低的水泵。当水位排至最低水位时，所有水泵应自动停止运行。 非正常排水（排水抗灾或有淹井危险）时，应具有依次启动主排水泵房所有水泵的自动监测监控功能。 3、水位监测监控传感器采用超声波传感器，安装在与水仓相连的吸水小井内，且根据水位监测的实际情况，具有自动控制水泵依次启动运行或依次停运的
一、要求 机械手的PLC控制 1．设备基本动作：机械手的动作过程分为顺序的8个工步：既从原位开始经下降、夹紧、上升、右移、下降、放松、上升、左移8个动作后完成一个循环（周期）回到原位。并且只有当右工作台上无工件时，机械手才能从右上位下降，否则，在右上位等待。 2．控制程序可实现手动、自动两种操作方式；自动又分为单工步、单周期、连续三种工作方式。 3．设计既有自动方式也有手动方式满足上述要求的梯形图和相应的语句表。 4. 在实验室实验台上运行该程序。 二参考 1. “PLC电气控制技术——CPM1A系列和S7-200” 书中212页“8.1.3机械手的控制” 2. “机床电气控制”第三版王炳实主编 书中156页“三、机械手控制的程序设计”。 3．“可编程控制器原理及应用”宫淑贞徐世许编著人民邮电出版社书中P168—P175例4.6。其中工作方式时手动、自动（单步）、单周期、连续；还有自动工作方式下的误操作禁止程序段（安全可靠）。 注解： “PLC电气控制技术——CPM1A系列和S7-200”书中212页“8.1.3机械手的控制”例中只有手动和自动（连续）两种操作模式，使用顺序控制法编程。PLC 机型选用CPM2A-40型，其内部继电器区和指令与CPM1A系列的CPM有所不同。 “机床电气控制”第三版王炳实主编书中156页“三、机械手控制的程序设计”。本例中的程序是用三菱公司的F1系列的PLC指令编制。有手动、自动（单工步、单周期、连续）操作方式。手动方式与自动方式分开编程。参考其编程思想。 “可编程控制器原理及应用”宫淑贞徐世许编著人民邮电出版社书中P168—P175例4.6。其中工作方式有手动、自动（单步）、单周期、连续；还有自动工作方式下的误操作禁止程序段（安全可靠）。用CPM1A编程。 这里“误操作禁止”是指当自动（单工步、单周期、连续）工作方式时，按
Life is full of ups and downs. 1 《水泵及水泵站》课程设计 学院： 专业： 学生： 学号：
《水泵及水泵站》课程设计说明书 一、课程设计任务书 本课程设计的主要目的是把《水泵及水泵站》、《给水排水设计手册》中所获得的理论知识加以系统化。并应用于设计工作中，使所学知识得到巩固和提高，同时提高我们有条理地创造性地处理设计资料地独立工作能力。 二、设计任务 1、设计题目：取水泵站 某自来水厂最高用水量为38100m3/d,水厂反应沉淀池前的配水井标高为24.00m，水源最低水位标高为10.50m，年常水位标高为12.50m，最高水位标高为14.85m，取水泵站吸水管长50m，压水管长40m，泵站建在黄石沈家营，试设计该取水泵站 三、设计基本资料 1. 近期设计水量38100m3/d 2．.水源最低水位标高10.50m；最高水位标高为14.85m；年常水位标高为12.50m Life is full of ups and downs. 2
3．水厂反应沉淀池前的配水井的水位标高为24.00m，取水泵站吸水管长50m，压水管长40m 4. 水厂为双电源进行。 5. 原水厂水质符合饮用水规定。河边无冰冻现象，根据河岸地质地形以决定采用固定式泵房由吸水井中抽水，吸水井采用自流管从取水头部取水，取水头部采用箱式。 6. 地区气候资料可根据设计需要由当地气象部门提供。 黄石地质条件较好，土耐力一般较高，除个别软土层低于10t/m2外，一般在15-20t/m2之间。地下水含量丰富，工程地质性质良好，有利于城市建设和发展。地震设防裂度为6度。 黄石地区的气候特征 黄石地处中纬度，太阳辐射季节性差别大，远离海洋，陆面多为矿山群，春夏季下垫面粗糙且增湿快，对流强，加之受东亚季风环流影响，其气候特征冬冷夏热、四季分明，光照充足，热能丰富，雨量充沛，为典型的亚热带东亚大陆性气候。 黄石年平均气温17℃。最热月（7月）平均29.2℃，最冷月（1月）平均3.9℃。无霜期年平均264天，年平均降水量1382.6毫米，年平均降雨日132天左右，全年日照1666.4-2280.9小时，占全年月日可照射时数的31℅-63℅。境内多东南风，年平均风速为每秒2.17米。全境气候温和、湿润，冬寒期短，水热条件优越，有利农作物生长。 但由于大气环流、地形、季节变换，气候各要素年际、年内变化 Life is full of ups and downs. 3
抽水泵的PLC控制系统设计 方案 1.1 概述 随着计算机控制技术的迅速发展，以微处理器为核心的可编程序控制器（PLC）控制已逐步取代继电器控制，普遍应用于各行各业的自动化控制领域。当然煤炭行业也不例外，但是目前许多矿井下主排水系统还采用人工控制，水泵的开停及选择切换均需人工完成，完全依赖于工人的技术、经验和责任心，也预测不了水位的增长速度，做不到根据水位和其他参数在用电的峰谷期自动开停水泵，这将严重影响煤矿自动化管理水平和经济效益，同时也容易由于人为因素造成各种安全隐患。 在煤矿矿井建设和生产过程中，随时都有各种来源的水涌入矿井，为保证煤矿的生产安全，必须及时将涌出的矿井水快速地排放到地面，矿井排水设备不仅要排除各时期涌入矿井的水，而且在遭到突然涌水的袭击有可能淹没矿井的情况下，还要抢险排水，因此煤矿主排水系统能否正常运行直接关系到矿井的安全生产。因此，矿井排水设备是煤矿建设和生产中不可缺少的，排水泵的安全可靠运行对保证矿井安全生产起着非常重要的作用。 目前，矿井排水系统普遍采用人工操作，存在着人员劳动强度大、电机启停时间长、水泵运行效率低等诸多问题，如何实现煤矿井下排水泵的自动控制和无人值守，并满足煤矿生产调度综合自动化的要求，便成为当前急需解决的问题。针对当前煤矿排水系统的实际情况，本文提出一种实现煤矿井下主排水系统的设计方案，并对其工作原理和结构做一扼要介绍。 1.2 工作原理 煤矿井下排水泵自动控制系统通过检测水仓水位和其它参数，控制水泵轮流工作与适时启动备用泵，合理调度水泵正常运行。系统通过触摸屏以图形、图像、数据、
文字等方式，直观、形象、实时地反映系统工作状态以及水仓水位、电机工作电流、电机温度、轴承温度、排水管流量等参数，并通过通讯模块与综合监测监控主机实现数据交换。该系统具有运行可靠、操作方便、自动化程度高等特点，并可节省水泵的运行费用。 1.3 系统组成 整个自动控制系统由数据自动采集、自动轮换工作、自动控制、动态显示及故障记录报警和通讯接口等5个部分组成。 （1）数据自动采集与检测 数据自动采集与检测主要分为两类：模拟量数据和数字量数据。 模拟量检测的数据主要有：水仓水位、电机工作电流、水泵轴温、电机温度、3趟排水管流量；数字量检测的数据主要有：水泵高压启动柜真空断路器和电抗器柜真空接触器的状态、电动阀的工作状态与启闭位置、真空泵工作状态、电磁阀状态、水泵吸水管真空度及水泵出水口压力。 数据自动采集主要由PLC实现，PLC模拟量输入模块通过传感器连续检测水仓水位，将水位变化信号进行转换处理，计算出单位时间不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，控制排水泵的启停。电机电流、水泵轴温、电机温度、排水管流量等传感器与变送器，主要用于监测水泵、电机的运行状况，超限报警，以避免水泵和电机损坏。PLC的数字量输入模块将各种开关量信号采集到PLC中作为逻辑处理的条件和依据，控制排水泵的启停。 在数据采集过程中，模拟量信号的处理是将模拟信号变换成数字信号（A/D转换），其变换速度由采样定律确定。一般情况下，采样频率应为模拟信号中最高频率成分的2倍以上，这样经A/D变换的精度可完全恢复到原来的模拟信号精度。A/D变换的精度取决于A/D变换器的位数。如5V电压要求以5mV精度变换时，精度为5mV/5V=0.1%,即 1/1000十进制的1000用二进制表示时要求为10位,而本系统所采用的A/D模块分辨率为16bit,其精度在±0.05%以上，该精度等级足以满足控制系统要求。同时，PLC所采用的A/D模块均以积分方式变换，可使输入信号的尖峰噪音和感应噪声平均化，适用于噪音严重的工业场所。
煤矿自动化系统建设 第一章系统概述 煤矿全矿井自动化监控系统由地面控制中心、井下监控站、现场分站、网络信息传输系统、网络通信接口设备和矿井工业闭路电视系统等组成。煤矿全矿井自动化系统采用过程知识系统，具有高先进性、高稳定性和可靠性。自动化控制水平要求如下： 1) 总体要求：对生产监控系统范围内的各子系统设备能够在生产控制中心进行集中监视和控制，实现全矿集中控制； 2) 井下要求：除掘进头外的所有电气设备均能在地面控制中心进行控制和监视。井下各子系统的控制均实现无人值守，仅有巡检工进行巡视和维护； 3) 地面要求：自动化水平与企业的管理有密切关系，考虑到煤矿及煤矿周围的社区情况，故煤矿自动化系统除主扇风机、矸石山外，均实现无人值守，仅有巡检工进行巡视和维护。但对主扇风机等控制系统能够实现集中监视。 第二章矿井自动化系统平台 随着现代煤矿采集工业中计算机自动化技术的广泛应用，以及无人化矿井采集的概念的逐步推广，煤矿采集安全作业的需
要，拥有实时高效可靠，高度集成化、智能化的中央监控系统平台越来越成为当代煤矿采集控制管理中心，进行生产管理的重要工具。一套良好的中央监控系统平台，是集数据通信、处理、采集、控制、协调、综合智能判断、图文显示为一体的综合数据应用软件系统，能在各种情况下准确、可靠、迅捷地作出反应，及时处理，协调各系统工作，达到实时、合理监控的目的。我公司在充分利用国内、国外监控一体化指挥平台技术基础上，开发具有“集中管理，分散控制；监控全面，使用方便”特点的过程知识平台软件，由于系统是基于先进的平台软件技术开发，从技术，设计，开发，维护等各个方面保证系统的先进性，是一套符合现代煤矿生产集中控制的软件系统。中央监控系统平台，在中央监控管理上从真正意义上实现了系统的高度集成。它能实现包括CCTV视频监控系统，排水设备监控系统、安全生产设备监控系统，环境监测系统，紧急电话系统，大屏幕显示系统，电力监控系统，选煤厂系统，报表系统以及联动预案调度系统的支持。原有设计的中央控制集成系统中各个相互独立的子系统，通过工业以太网技术，被有机的整合在一起，所有的监控管理操作，都可在一台工作站上完成，这摆脱了以往其他煤炭采集管理系统中各子系统中独成一体的，需要分别操作控制的模式，管理人员不必再在各个子系统控制主机间来回奔波，这大大提高了工作效率，降低了劳动强度，提高了设备利用率，降低运营成本。
《电气控制与微机处理》课程设计 班级 姓名 学号： 指导教师： 日期： 杭州万向职业技术学院应用工程系 2014年12 月1 日
水塔水位控制PLC系统设计 1.控制要求 在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量和控制。水位控制在日常生活中应用也相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。而水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。本文采用PLC进行主控制，在水箱上安装一个自动测水位装置。利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，主控台应用MCGS组态软件对接收到的信号进行数据处理，完成相应的水位显示、故障报警信息显示、实时曲线和历史曲线的显示，使水位保持在适当的位置。 2.控制图 3.动作原理图 4.程序流程图 水塔水位控制系统的PLC控制流程图，根据设计要求控制流程图如下
5.I/O地址表 水塔水位系统PLC的输入/输出接口分配表 6. I/O接线图 水塔水位系统的输入/输出设备这是一个单体控制小系统，没有特殊的控制要求，它有5个开关量，开关量输出触点书有8个，输入、输出触点数共有13个，只需选用一般中小型控制器即可。据此，可以对输入、输出点作出地址分配，水塔水位控制系统的I/O接线图如下：
7.梯形图 根据程序流程图设计的梯形图如下
8.指令表 9.调试运行结果分析 10.总结及改进 11.参考文献 [1] 于殿勇，刘兴义．基于PLC与触摸屏控制的搬运机械于的应用[J]．制造业自动化，2009年(8)． [2] 王小玲，工业机械手的PLC控制[J]．机电工程技术，2004(09)． [3] 张铁异，何国金，黄振峰．PLC控制的混合型气动机械手的设计与实现[J]．液压与气动，2008(09)． [4]唐彬．基于神经网络和支持向量机的光伏最大功率跟踪研究[学位论文 D]，广东：汕头大学，2008． [5] 蔡寿将,王培良.步进电机PLC控制系统在吊粒烫色技术中的应用 [J].制造业制动化,2012(3).
水泵与水泵站课程设计的教学体会 摘要：水泵与水泵站课程设计是农业水利工程专业实践教学的重要组成部分，是学生对课程内容融会贯通，对所学知识加以实践应用的技能锻炼。指导教师应在水泵与水泵站课程设计的题目设置、过程指导、规范应用和成绩考核等方面进行深 一、水泵与水泵站课程设计的题目设置 水泵与水泵站课程设计目的是锻炼学生精确完成相关水力计算的能力，通过课程设计使学生能熟练掌握叶片泵的工作原理、基本性能和使用方法等理论知识的应用，能了解泵站辅助泵的工作原理和结构，了解泵站节能改造的一般手段，同时学生掌握泵站设计的一般方法步骤，掌握泵选型的原则，泵站机组布置的要求，工程
图纸制图标准以及泵站设计规范的一般要求，充分培养学生的基础知识应用能力和实践创新的创造能力。合理设置设计题目，有利于引导学生投入课程设计，是每位同学自发自觉地得到良好的实践训练，加深自己的设计水平和职业能力。 指导教师在进行水泵与水泵设计题目设置时，首先考虑学生的掌握程度，根据学生的学习情况，设置设计题目；同时结合专业发展应用情况，体现课程设计的深 二、在课程设计过程中弱化教师的指导作用 水泵与水泵站课程设计包括设计规划区的资料收集、水泵与泵站设计相关规范与标准、图纸规范绘制、设计说明书的撰写等内容，对学生来说是个比较复杂的系统工程。以给水泵站设计为例，学生设计工作包括：根据城区用水量确定泵站所供流量；根据地形图选择站址、供水池位置及吸、供水管线路，并作出线路图。选址
是要考虑洪、枯水位及河岸淹没区，作出站址附近河流横断面，标注水位；估算设计扬程、初选水泵型号及电机；根据水泵和电机安装尺寸及重量设计机组基础；选取吸水管和压水管；布置机组和管道，作出相应水池平面布置图；确定水泵安装高度，计算吸水管、压水管长，计算管路水头损失；精选水泵和电机，列出其特性表；根据水泵参数及管路特性和相对性能曲线图，校对泵站和水泵工况；选择泵站附属 在水泵与水泵站课程设计指导过程中，指导教师必须坚持“学生为主，以教师为辅”的指导思想，倡导师生的敞开式交流，弱化教师的过程指导。在课程设计之初，指导教师应积极调动学生设计的积极性和主动性，结合课程的讲解情况，围绕课程设计任务书内容，让学生学会如何自主调查收集资料，要收集哪些资料，从哪里收集到资料，在设计中如何利用收集到资料等，逐步培养学生在实践中发现问题、
水泵自动化控制系统使用说明书 二零一四年七月
目录
水泵自动化控制系统使用说明书 一、概述 1、系统用途 井下水泵自动控制系统适用于有甲烷和煤尘爆炸危险的煤矿井下水泵房的主、备水泵集中监测和监控。该系统以进口PLC作为核心主控单元，采用工业以太环网+现场总线模式的远程分布式监测、控制系统，通过各种传感器、电动阀门等监测各水泵和管路的工作状态，实现井下排水系统的自动控制，从而达到有效地节约能源、降低劳动强度、降低运行成本和延长设备使用寿命等目的，使井下排水系统安全可靠、节能高效、经济合理地运行。系统可实现煤矿井下排水系统无人值守，提高煤矿智能化调度和信息化管理水平，并可方便地接入矿井综合自动化系统。 2、主要功能及特点 ·每台水泵具有远程、自动、半自动、手动控制方式； ·本系统采用进口PLC，可靠性高，使用寿命长，能连续运行工作，操作维护简便等特点。 ·本系统能根据水仓水位等工况参数实现无人值守自动工作，从而实现减人提效的目的。 ·本系统通过以太网与矿井工业环网系统相接，使调度指挥人员随时了解水泵的工作情况及水仓水位情况，便于调度指挥，提高工作效率。 ·通过PLC主机可在地面实现对水泵进行遥控，并可以对水泵自动控制系统进行编程，满足客户需求。 ·检测电机电流、电压、三相绕组温度和轴承温度； ·控制水泵电机的起动、停止，检测高爆开关分合闸状态； ·控制阀门电动执行器的开、关，检测开、关到位以及力矩开关信号，具有过力矩保护功能； ·实时检测真空泵工作状态、水泵吸水管真空度及水泵出水口压力；
·若某台泵或所属阀门发生故障，则自动退出工作，后备水泵自动投入； ·井下触摸屏图形化动态显示水泵、真空泵、电动阀门的运行状态； ·光纤以太网接口便于接入矿井综合自动化系统。 ·现场控制中心将采集的数据和调度策略传至地面调度中心，使地面调度中心同步显示水泵运行工况，地面调度中心可以发出指令给现场，实现远程指挥； ·通过摄像机将水泵工况画面传输到地面调度中心，地面调度中心能够直观的看到水泵现场的具体情况； ·实时显示和记录所有的检测数据，绘制实时曲线和历史曲线，可以随时查询、打印实时数据及任意时间段的历史数据； ·人机界面显示的内容丰富、形象、直观，操作简单、易懂，提高了系统的自动化程度和智能程度； ·根据不同时期的具体情况，可以对软件的运行参数进行调整，以适应复杂的情况，提高了系统的适应性； ·软件对操作权限进行了划分，不同的值班人员具有不同的操作权限，从而进行不同的操作。 二、系统和硬件组成 1、硬件组成 主站电控箱 概述 KXJ5-1140(660)(A)矿用隔爆兼本安型可编程控制器适用于有甲烷和煤尘爆炸危险的煤矿井下，是主排水自动化系统的核心单元，用于对井下水泵实现集中控制和监测。控制器以PLC为控制核心，可依据各个运行方式，实现整个泵房的集中控制、数据监测以及故障检测，性能可靠、功能完善、数据稳定，可以方便地接入矿井综合自动化系统。
《可编程控制器》 课程设计任务书 一、设计题目：小车行驶的PLC控制系统设计 二、设计目的 本课程设计是本门课程课堂教学的延伸和发展，是理论知识与工程实践之间的衔接。课程设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。 课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。在专业知识与研究方法方面为日后的毕业设计乃至毕业后的工作奠定良好的基础。 三、设计要求 (1) 在接受设计任务后，应根据设计要求和应完成的设计内容进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间。
(2) 在方案确定过程中应主动提出问题，广泛讨论，依据充分。在具体设计过程中要多思考，尤其是主要参数，要经过计算论证。 (3) 要求电气原理图设计可行，基本能够实现课题要求的功能。程序流程框图绘制规范。 (4)本设计全班同学分小组完成，每小组6－8名学生，要求所有学生都参与设计过程，每位学生承担一部分任务。 (5)设计完成后，每组学生要求提交一份设计报告。报告内容包括： 1.设计原理 2.设计内容：包括设计系统功能、选用器件及器件相关功能介绍、 设计系统原理图（电阻、电容等要标明参数）、所编写的相关 程序以及程序流程图、设计心得体会、参考文献。 3.程序流程图 4.程序清单 5.设计总结（体会） 四、设计过程 1、设计子课题 小车行驶的PLC控制系统设计 2、设计内容 某生产自动线，用电动机拖动小车，如图1所示，电动正转小车前进，电动机反转小车后退。对小车运行的控制要求为： 1、当小车处在原位时，压下原位限位开关SQ0，原位指示灯亮。 2、按下启动按钮SB1，小车从原点A出发驶向1号位，抵达后限位开关SQ1动作，小车停止前进，并立即返回原位。