基于PLC的矿井排水控制系统.docx

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基于PLC的矿井排水控制系统

编号：

（）字号

本科生毕业设计（论文）

基于PLC的矿井排水控制系统

题目：

姓名：

学号：

班级：

二〇一〇年六月

中国矿业大学

本科生毕业论文

姓名：

学号：

学院：

应用技术学院

专业：

　电气工程与自动化

论文题目：

基于PLC的矿井排水控制系统

指导教师：

职称：

2010年6月徐州

中国矿业大学毕业设计任务书

学院应用技术学院专业年级学生姓名

任务下达日期：

2010年3月1日

毕业设计日期：

2010年3月1日至2010年6月15日

毕业设计题目：

基于PLC的矿井排水控制系统

毕业设计主要内容和要求：

主要设计内容：

1.掌握矿井水泵的运行工艺和控制方法；

2.设计一种应用PLC作为控制器的水泵自动排水系统；

3.掌握所用传感器的工作原理及使用方法；

4.用PLC语言编制控制系统软件；

具体要求：

1.提交控制单元原理图控制系统流程图，各控制单元原理图。

2.提交PLC控制软件。

3.翻译相关英文资料（或论文）一篇，中文字数不少于3000字。

4.完成毕业设计论文的撰写。

院长签字：

指导教师签字

中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书

指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：

成绩：

指导教师签字：

年月日

中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书

评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：

成绩：

评阅教师签字：

年月日

中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩

答辩情况

提出问题

回答问题

正确

基本

正确

有一般性错误

有原则性错误

没有

回答

答辩委员会评语及建议成绩：

答辩委员会主任签字：

年月日

学院领导小组综合评定成绩：

学院领导小组负责人：

年月日

摘要

煤矿井下排水设备对保证矿井正常生产起着非常重要的作用。

目前国内各矿井的排水系统多采用传统的继电器控制方法，用人工进行监测。

传统方法控制线路复杂，设备运行的可靠性低，工人劳动强度大，不适应煤炭发展的需要。

本文设计的自动化排水系统采用PLC控制与PC监视相结合的方式，弥补了传统继电器控制的种种缺陷与不足，提高了工作可靠性和稳定性，具有使用寿命长、维护方便等特点。

根据某矿井下实际情况，本文首先进行了排水设备的选择设计，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S7－300系列PLC，有自动、半自动和手动三种操作方式可供选择。

为了防止工作水泵及管路磨损过于严重、备用泵及其电气设备或备用管路长期不用而导致电机和电气设备受潮或有其他故障不能及时发现，本系统采用水泵及管路的“自动轮换”工作制。

又根据“避峰就谷”的原则确定开启水泵台数，以达到节省用电的目的。

最后，本文讨论了此控制系统的抗干扰措施。

总之，PLC与PC相结合的自动排水系统具有传统继电器控制系统无法比拟的优点，弥补了现有自动排水系统的种种不足，对煤矿自动化安全生产具有重要的意义。

关键词：

排水系统；PLC；自动控制；抗干扰

ABSTRACT

ThedrainageundercoalminewellisveryimportantEquipmentforensuringnormalProductionofcoalminewell.Atpresent,mostdrainagesystemsofalldomesticcoalmineswelladoptconventionalmeansofrelayControlling,inspectedartificially.Thiskindmeansofinspectionandcontrolcan’tmeettherequirementofcoaldevelopmentforitscomplicatedcontrolcircuit,lowreliabilityofequipmentrunningandgreatworkingintension.TheautomatismdrainagesystemdesignedinthistextcombinedcontrolbyPLCwithstakeoutbyPC,sothatitmadeupavarietyoflimitationandshortageofconventionalmeansofrelaycontrollingandimprovedrunningreliabilityandstability.Thissystemhascharacteristicsoflongoperatinglife-spanandConvenientmaintenance

Accordingtoactualconditionsofsomecoalminewell,atfirstthistextchoseanddesignedequipments,thendesignedautocontrolpartbasedondrainageControlrequest.ThissystemadoptsS7-300PLCseriesproducesbySIEMENSandhasautomatic,semiautomaticandmanualworkingmodestochoose.Inordertopreventrunningwaterpumpsandpipelinesfromwearingtoobadlyandpreventelectromotorandelectricequipmentsofstandbywaterpumpsandpipelinesfrombeingaffectedwithdamportheirtroublenotbeingfoundintime,waterpumpsandpipelinesOfthissystemarecontrolledtoruninturnautomatically.Thenumberofrunningwaterpumpsisconfirmedbytheprincipleofavoidingapexandfillingvaleinordertoeconomizeelectricity.

Inconclusion,theautomatismdrainagesystemcombiningPLCwithPChasAdvantagesthatconventionalsystemcontrolledbyrelayisunabletocomeupto.Atthesametime,thissystemhasmadeupavarietyofshortageoftheautomatismdrainagesysteminexistence.Soithasveryimportantmeaningforsecureautomaticproductionofcoalmine.

KEYWORDS:

drainagesystem;PLC;autocontrol;anti-jamming

1绪论

1.1煤矿井下排水系统概况

煤矿生产过程中，经常可以见到地下水流入巷道和工作面，这就是矿井水。

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，其水源主要是大气降水、地表水、断层水、含水层水和采空区水。

大量的矿水威胁到矿井生产的正常进行，突发时甚至会造成工作人员的伤亡。

在我国的矿井之中，只有很少一部分是干燥的，因此排水设备是矿井作业过程中不可缺少的，它对保证矿井正常生产起到至关重要的作用。

虽然各煤矿区地质与水文地质一采矿条件不同，矿井水形成过程会相应的不同，但是，其机理及制约因素具有共同的特征。

矿井水是由于采矿活动造成采动区域及其周边区域水文地质系统与水文地质单元隔水构造的破坏，从而改变了地下水及地表水径流方向和途径，最终在采空区或采动场所汇集，并在汇集过程中因物化作用与时间效应遭受污染的，交替性差的水体。

本质是地下水沿裂隙岩体运移过程中与多组分反应溶质在中小时空尺度上祸合问题和局部渗流条件与渗流场发生变化问题。

矿井水呈现两种赋存形式，即形式一，为保证安全煤炭生产，在采矿过程中随汇随排的，过路矿井水，是必须进行疏排的;形式二，矿井、井巷封闭后经一定时间汇集的，滞流矿井水，其在资源化取用之前交替性和循环性极差。

根据矿井水的成因和赋存形式，矿井水无疑是煤矿区区域水资源系统的特定的组成部分，是具有补给机制的含水系统的特殊单元，其补给水源主要是采动区域的地表水或浅层地下水，但是，由于采动裂隙扩展贯通，此时渗流场和渗流条件己经改变，使不同水文地质单元的地下水直接快速向采空区渗流汇集矿井排水方式一般分为两种:

自流法排水和扬水法排水。

前者是利用倾斜坑道将水排至露天的水沟;后者则利用排水设备扬至地面。

排水设备一般由水仓、吸水井、多台水泵带电机及其吸水管充水装置、多趟排水管路、闸阀等组成。

排水设备又分为固定排水设备和移动式排水设备。

1）前者固定在专门的恫室里，一般这样设置:

主排水设备负责将全矿的涌水或大部分涌水排至地面;辅助排水设备负责把下一开采水平的水排至主排水设备所在水平;区域排水设备负责把区域的涌水直接排至地面;转载排水设备负责把由于反向坡度不能自流集中到主排水设备的水，转载到主排水设备;中央排水设备负责把几个涌水量不大的矿井涌水，汇集起来排出矿井。

2）为了把掘进工作面或淹没坑道中的水排除，要求水泵随工作面前进或水位下降而移动。

所用水泵和电机，配套装在整体的底架上，而底架被绞车用钢绳牵引移动，这种便称为移动式排水设备川。

固定排水设备应达到:

1）工作水泵应能在20小时内排出24小时的正常涌水量;备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%;工作和备用水泵的总能力，应在20小时内，排除矿井24小时的最大涌水量;检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。

水文地质条件复杂的矿井，可根据具体情况，在主要泵房内预留安装一定数量水泵的位置，或另外增设水泵。

2）工作水管的能力应能配合工作水泵在20小时内排出24小时的正常涌水量;工作和备用水管的总能力应能配合工作和备用水泵，在20小时内排出24小时的最大涌水量。

3）配电设备应同水泵相适应，并能够同时开动工作和备用的水泵。

主排水泵房的供电线路不得少于两回路，当一回路停止供电时，另一回路应能担负全部负荷的供电。

4）主排水设备应有预防用水突然增加致使设备被淹没的措施。

5）需采取防爆措施地区安装的排水系统，