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基于plc的煤矿水泵控制系统设计学士学位论文.doc
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基于plc的煤矿水泵控制系统设计学士学位论文.doc
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毕业设计任务书
专业年级 学号 学生姓名
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:
1
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:
2
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
3
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
4
目 录
1 绪论.......................................................................................................................................1
1.1 煤矿井下排水重要性................................................................................................1
1.1.1 矿井水的来源.................................................................................................1
1.1.2 排水重要性......................................................................................................1
1.2 国内外研究状况.........................................................................................................2
1.2.1 国内研究状况.................................................................................................2
1.2.2 国外研究状况.................................................................................................2
1.3 本课题研究的主要内容.............................................................................................3
1.4 小结.............................................................................................................................3
2 煤矿泵房自动控制系统........................................................................................................4
2.1 可编程控制器技术概况..........................................................................................4
2.1.1 可编程控制器的产生和发展.......................................................................4
2.1.2PLC 的系统组成 ..............................................................................................5
2.1.3PLC 的工作原理 ..............................................................................................6
2.1.4 PLC 的功能特点 ..........................................................................................9
2.2 主排水控制系统.......................................................................................................12
2.2.1 排水系统原理................................................................................................12
2.2.2 系统组成........................................................................................................12
2.3 离心式水泵排水系统...............................................................................................14
2.3.1 离心泵排水系统组成部分...........................................................................14
2.3.2 射流泵的工作原理.....................................................................................14
2.3.3 射流泵的特点................................................................................................15
2.4 离心式水泵的启停过程..........................................................................................15
2.4.1 启动过程.......................................................................................................15
2.4.2 停机过程.......................................................................................................16
2.5 小结...................................................................................................................16
3 主排水自动控制系统的硬件设计......................................................................................17
3.1 主排水自控系统主要设备选型...............................................................................17
3.1.1 主要硬件选型................................................................................................17
3.1.2 PLC 的选型 ..................................................................................................18
3.2 各模块地址分配.......................................................................................................22
3.3 排水自动控制系统硬件连接...................................................................................25
3.4 小结..........................................................................................................................31
4 自动控制系统的程序设计.................................................................................................32
4.1 主程序的编程...........................................................................................................32
4.2 水位判断...................................................................................................................34
4.3 水泵轮换工作..........................................................................................................35
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