0目 錄序 言 .2第 1 章 水泵控制系統(tǒng)概述 .41.1 水泵控制系統(tǒng)的組成（框圖及工作原理） .41.2 水泵基本參數(shù) .61.3 技術(shù)要求 .61.3.1 控制性能和方式 .71.3.2 數(shù)據(jù)采集、邏輯運算、記錄及顯示、打印 .71.3.3 保護功能 .81.3.4 通訊 .91.3.5 有足夠的升級冗余 .9第 2 章 PLC 的選型 .102.1 PLC 簡介 .102.1.1 PLC 基本概念 .102.1.2 PLC 基本結(jié)構(gòu) .122.1.3 PLC 的工作原理 .142.1.4 PLC 系統(tǒng)的其它設(shè)備 .152.1.5 PLC 的通信聯(lián)網(wǎng) .152.1.6 PLC 軟件系統(tǒng)及常用編程語言 .162.2 PLC 的選擇 .172.2.1 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 .172.2.2 S7-300 的基本性能 .172.2.3 S7-300 的基本組成 .182.2.4 S7-300 的通訊 .192.2.5 S7-300 的基本結(jié)構(gòu) .201第 3 章 水泵 PLC 控制設(shè)計 .213.1 控制方案設(shè)計 .213.1.1 設(shè)計原則及技術(shù)標準 .213.1.2 控制系統(tǒng)改造方案 .213.2 控制系統(tǒng)組成 .233.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) .233.2.2 地面上位機部分 .263.2.3 井下泵房監(jiān)控站部分 .263.2.4 傳感器部分 .273.3 系統(tǒng)功能 .273.3.1 控制功能 .273.3.2 顯示及數(shù)據(jù)記錄功能 .293.5 系統(tǒng)技術(shù)性能及特點 .34第 4 章 檢測與保護 .354.1 水倉水位檢測 .354.2 排水管路流量檢測 .354.3 真空壓力檢測 .354.4 水泵壓力檢測 .354.5 保護功能 .364.6 KX15/660（380）DZ 礦用電動閥門控制箱 BC-.374.7、電動閘閥 MZ941H-100DN250 .37結(jié)束語 .40參考文獻 .39致謝 .402序 言高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、安全、節(jié)能、省力，減少崗位人員，最終達到降低成本，提高勞動生產(chǎn)率以獲取最大利潤是今后煤炭企業(yè)在競爭中生存的基礎(chǔ)，煤礦要發(fā)展、要生存，必須走安全、高產(chǎn)、高效、實現(xiàn)礦井自動化之路，通過自動化建設(shè)實現(xiàn)減員增效、降低成本，提高勞動生產(chǎn)率，而井下排水自動控制系統(tǒng)是煤礦自動化的一個重要組成部分。實現(xiàn)井下排水系統(tǒng)的自動化控制：第一、可依據(jù)水倉水位起停水泵，提高水泵有效利用率，降低成本，節(jié)能增效。第二、可減少看護人員，并可充實設(shè)備維護檢修隊伍，提高維護質(zhì)量，減少事故發(fā)生，變發(fā)生事故后的被動檢修為主動的定期檢修，提高設(shè)備的使用率，實現(xiàn)減人增效。第三、可以保證煤礦的安全生產(chǎn)，改善工作環(huán)境，提高勞動生產(chǎn)率。第四、可有效的保護水泵電機等設(shè)備，延長使用壽命，減少事故停機時間，提高排水能力。第五、可有效的提高突、透水事故的應(yīng)急處理能力，防止災(zāi)害的發(fā)生。隨著計算機控制技術(shù)及以微處理器為核心的可編程序控制器的普遍應(yīng)用，結(jié)合礦井排水系統(tǒng)的特點，在確保先進性與可靠性的基礎(chǔ)上，采用礦用本質(zhì)安全型工業(yè)控制計算機龐大的軟硬件資源，通過各種先進可靠的傳感器、保護裝置、電動閘閥、電動球閥等設(shè)備組成礦井主3排水自動控制系統(tǒng)。該自動控制系統(tǒng)達到準確及時的掌握各種設(shè)備的工作狀態(tài)、減少排水系統(tǒng)操作人員工作量，降低勞動強度，結(jié)合水倉水位變化充分提高煤礦井下主排水系統(tǒng)效率，使水泵排水系統(tǒng)能夠安全可靠、節(jié)能高效、經(jīng)濟合理的優(yōu)化運行。對于進一步實現(xiàn)全礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的自動化、科學(xué)化、網(wǎng)絡(luò)化管理具有十分重要的意義。礦井下的涌水由井下各個巖層滲出水組成，涌水沿各巷道排水溝流入水倉積存。井下水泵房排水系統(tǒng)是煤炭礦井的關(guān)鍵系統(tǒng)之一。本方案從實際出發(fā)，在井下泵房配備一套適合于煤礦井下環(huán)境的自動控制系統(tǒng)（簡稱系統(tǒng)） ，以實現(xiàn)排水自動化控制。4第 1 章 水泵控制系統(tǒng)概述1.1 水泵控制系統(tǒng)的組成（框圖及工作原理） JS、 、DL6、DL12、 1#K87#KD8本 安 控 制 計 算 機、圖 1-1 水泵系統(tǒng)與自動化平臺連接5、BKM3SBKM3KM3FR1KK2K2FRSQAM3BFU3ASB12KMQCQ圖 1-2 控制回路接線圖電器動作順序表：1、當(dāng)水位在正常水位時，開關(guān) SQB閉合KM 1吸合M 1工作當(dāng)水位到警戒水位時，開關(guān) SQA、SQ B閉合KM 1吸合M 1工作KM2吸合M 2工作當(dāng)水位到乏水位時，開關(guān) SQC打開KM 1斷開M 1停止2、主泵需要檢修時，按下 SB3KM3吸合SB 3自保KM1斷開M 1停止KM2吸合M 2工作 63、人工手動操作啟動按鈕 SB2，停止按鈕 SB11.2 水泵基本參數(shù)1、水泵水泵型號： 水泵數(shù)量：7 臺流量：三趟總管路流量監(jiān)測（每臺總管路一臺流量監(jiān)測）壓力：6.4MPa10MPa2、射流裝置射流裝置型號：射流裝置數(shù)量：7 套射流裝置工作壓力：-0.1MPa0.1MPa3、閥門電動閘閥數(shù)量：每臺泵一臺電動閘閥，共 7 臺電動球閥數(shù)量：每臺泵兩臺電動球閥，共 14 臺1.3 技術(shù)要求系統(tǒng)及設(shè)備符合國家相關(guān)標準和煤炭行業(yè)標準要求。井下硬件設(shè)備需具有國家煤安標志、生產(chǎn)許可證和防爆合格證，滿足防爆、防塵、抗高溫潮濕和電磁干擾的要求。71.3.1 控制性能和方式（1）系統(tǒng)對電動機和電動閘閥具有遠控、就地自動、就地手動三種工作方式。（2）每臺水泵可設(shè)置“運行” 、 “備用” 、 “檢修”三種工作方式。（3）系統(tǒng)能夠自動判斷水泵和排水管路的效率和累計運行時間,對效率和累計運行時間超過規(guī)定的及時警示和提醒進行更換。（4）在正常自動運行狀態(tài)下，系統(tǒng)能根據(jù)吸水井水位、水位上升速率等檢測計算值判斷礦井涌水量，自動控制開、關(guān)電動閘閥，啟、停水泵以及自動判斷啟、停臺數(shù)；系統(tǒng)能根據(jù)給定的電力避峰填谷時間段實現(xiàn)節(jié)能運行；系統(tǒng)能夠根據(jù)輪換工作原則，自動實現(xiàn)水泵的輪換運行，避免單臺水泵長期運行導(dǎo)致故障。系統(tǒng)通過以上方式以安全高效為基本原則達到自動化節(jié)能優(yōu)化運行。（5）系統(tǒng)要有當(dāng)?shù)V井發(fā)生突、透水等重大事故情況時的應(yīng)急處理程序，從而實現(xiàn)災(zāi)害情況下排水系統(tǒng)的抗災(zāi)型有序運行。1.3.2數(shù)據(jù)采集、邏輯運算、記錄及顯示、打?。?）模擬量檢測的數(shù)據(jù)主要有：水倉水位、電機工作電壓（開關(guān)改造后實現(xiàn)） 、電流（開關(guān)改造后實現(xiàn)） 、電機定子及軸承溫度、吸8水管真空度、排水管壓力、流量等。數(shù)字量檢測的數(shù)據(jù)主要有：手動、自動控制方式，遠程、就地控制方式，水泵啟、停狀態(tài)，水泵故障信號，水泵電機啟、停狀態(tài)，各閘閥的工作狀態(tài)與啟、閉狀態(tài)等。（2）通過數(shù)據(jù)自動采集連續(xù)檢測水倉水位，控制水泵的啟停和運行臺數(shù)。（3）可將系統(tǒng)的各種參數(shù)狀態(tài)、故障及開停時間、水泵及管網(wǎng)效率統(tǒng)計等信息記錄到歷史數(shù)據(jù)庫中，并可分時間段統(tǒng)計查詢。（4）系統(tǒng)能夠?qū)崟r動態(tài)模擬顯示系統(tǒng)的整體運行狀態(tài)和設(shè)備檢測值，如水倉水位、水泵流量、排水管狀態(tài)、電流、電壓及電動機、電動閘閥等的各種工況狀態(tài)；可實時顯示系統(tǒng)各設(shè)備的故障信息，并按故障級別分別發(fā)出相應(yīng)報警；系統(tǒng)具有水位、流量、電流、壓力等模擬量的實時及歷史曲線顯示。 （5）具備故障記錄，歷史數(shù)據(jù)查詢、打印等功能。打印分人工打印、自動打印、事故打印等。1.3.3保護功能（1）超溫保護：對于電動機內(nèi)部預(yù)埋的三相定子及兩端軸承的Pt100 電阻信號，系統(tǒng)可直接接受該信號，當(dāng)溫度超過設(shè)定值和上升速率超過規(guī)定時，應(yīng)及時報警并退出運行。（2）水泵起動保護：根據(jù)水泵起動時流量、壓力、真空度等參數(shù)自動判斷水泵是否正常起動，非正常起動時能及時報警并順序起動下臺水泵。9（3）當(dāng)電機、水泵、電動閘閥、系統(tǒng)故障時，能及時發(fā)出告警信息并在監(jiān)視后臺以聲光、閃爍、推畫面等顯著警示，并顯示故障情況，警示工作人員修復(fù)。1.3.4通訊系統(tǒng)通訊接口采用統(tǒng)一、標準的接口組件（具有以太網(wǎng)接口） ，通訊協(xié)議采用標準、開放的協(xié)議，能夠與整個礦井綜合自動化信息系統(tǒng)無縫連接。1.3.5有足夠的升級冗余系統(tǒng)的升級只是對 CPU 升級。由于新出的 CPU 和舊的 CPU 版本號不同，會出現(xiàn)不兼容的現(xiàn)象。在 400H 冗余系列，需要升級的居多，因為一主一備，有一個壞了，換新的 CPU，版本不同，同