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论文研究-基于s7-300的矿井排水系统的设计 .pdf 评分

基于s7-300的矿井排水系统的设计,杜明典,,针对目前的煤矿井下排水控制状况,本文设计出一套基于s7-300的井下排水自动控制系统,通过对s7-300的硬件组态和软件程序的编写来实现��
国武技论文在线 控制层:主要对现场分站呆集的数据进行处理和上传调度室,控制器采用西门了 系列,主控和备用互为冗余,两个备有以太网模块通过通讯管理机上 传地面调度室。通过控制器的 通讯接口与分站通讯,采集现场的数据信息。 同时主站面板上设有 液晶显示操作屏 就地实时以图形、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、 水泵温度、排水管流量、水泵真空度等参数。 现场层:主要有现场的执行机构,传感器、就地控制柜、高低压配电柜等组成,通过带 有 通讯接口的 分站对泵房内排水泵、射流系统、抽真空系统、管道电动 阀门和水泵轴震动等装置实施了自动控制及运行参数自动检测,通过检测水仓水位、电机电 流、电机电压、闸阀川启度、流量、頁空度等参数,控制水泵工作 监控层:通讯管理杋将各种数据信息传送到地面生产调度中心和生产设备控制中心,地 面操作员站进行实时监测监控及报警显示、故障历史査询、模拟量曲线显示和报表打印。 通过西门子控制器的自动控制和工业以太网、现场总线的应用,使现场层和监 控层之间进行数据的实时通信,从而实现对井下排水系统的遥控、遥测、记录、合理调度等 功能,该系统具有运行可靠、操作方便、自动化稈度高等特点。 系统的软件设计 系统的软件设计包括两部分:上位机监控软件的设计和下位机软件设计 上位机监控软件的设计 米用国际流行的组态软件实现对控制系统的监控。 是全球最领先的 自动化监控组态软件,已有超过 套以上的软件在全球运行。世界上许多 最成功的制造商都依靠 的软件来全血监控和分布管理全厂范围的生产数据 通过在标准画面和用户组态画面上设定、汇集和显示有关的运行信息,供运行人员监 视或控制系统工作过程画面及生产实时数据。当系统故障时给出报警信息,这些报警信息能 使操作人员可以快速地调用与本报警有关的画面,以得到可以寻找故障原因的详细资料。设 计监控对应多个操作级别,对各个级别的操作都设置密码,并能记录操作人员工号、操作内 容、时间等,防止非法操作,确保排水设备安全有序运行。系统中的上位机监控画面如图。 型号 614 l0-4 额定电流 额定动誓:24x 宁流宝 图上位机监控画面 国武技论文在线 下位机软件的设计 下位机软件的设计又包括主控制器的稈序和触摸屏画面的设计。其中主控制器 采用西门子公司的 编程软件,采用模块化的方式编程,不仅增强了程 序的可读性,更方便了程序的调试和维护。触摸屏的画面采用西门子公司的 来设计,可以设置有好的人机界面和报警系统 水泵控制程序 水泵自动控制系统包括数据采集、水泵自动轮换、水泵自动控制、状态动态显示、故障 报警和数据上传等个部分。如图所示 水泵白动控制程序 水 数 据 水泉白动转 状态动态显示 报 数据上传 换 制 图水氽自动化控制程序系统 )数据采集与检测:模拟量为电札电流、电温度、水泵轴温、闸阀廾度、出水口压 力、水仓水位、主排水管流量、真空度:数字量有:电动闸阀的开关限位、电磁阀状态、电 机运行返回、电机故障点、电动阀的工作状态与开关限位、射流泵工作状态。 )水泵自动轮换:为了防止备用泵、电气设备和备用管路长期不用而导致设备受潮或 出现其他故障未经及时发现,当工作泵出现紧急故障需投入备用泵时,而不能及时投入以至 影响矿井排水安全,本系统稈序设计了泵自动轮换工作,控制稈序将水泵启停次数及运行时 间和管路使用次数及流量等参数自动记录累计,系统棖据这些运行参数按一定规律自动启停 水泵,使各水泵及其管路的使用率分布均匀,当水泵在启动或运行过程中出现故障时,系统 自动停止故障水泉、投入新的水泉排水,实现水泵自动轮换工作,同时系统自动发出声光报 警,并在操作屏和地白操作站上动态闪烁显示,记录事故,达到有故障早发现、早处理 )自动控制:系统控制设计选用了西门了 为控制主机,该为模块化结 构,由 数字量、模拟量输入、通讯凵等模块构成 自动化控制系统 棖据水仓水位的髙低或者根据井下用电负荷的髙、低峰和供电部门所规定的平段、谷段、峰 段供电电价时间段等因素,建立数学模型,合理调度水泵,自动准确发岀启、停水泵的命令, 搾制水泵运行。 )动态显示:就地动态模拟显示选用西门子公司 操作屏,地面操作站系统动态 模拟显示采用组态软件开发,系统通过图形动态显示水泵、真空泵、电磁阀和电动闸阀的运 行状态,采用改变图形颜色和闪烁功能进行事故报警,直观地显示电磁阀和电动闸阀的开闭 位置,实时显小水泉抽真空情况和出水口压力值。 国武技论文在线 用实吋趋势图方式和数字形式准确实吋地显示水仓水位,并在启停水泵的水位段发出预 告信号和低段、超低段、髙段、超髙段水位分段报警,用事宄录制的语音提示形式提醒操作 人员注意。 采用图形、趋势图和数字形式直观地显示管路的瞬时流量及累计流量、水泵轴温、电 机温度等动态值,超限报警,自动记录故障类型、时间等历史数据,并通过每台水泵的流量 计算出水泵的有效功率,以提醒巡检人员及时检修或更换小泵。 )数据上传和报警 通过以太网与操作屏进行通讯,将水泵机组各个高压开关柜 的工作状态与运行参数传至操作屏,完成各数据的就地动态显示;通过工业以太网通讯协议 由井下光纤,将水泵机组的运行状态、参数传至地血生产指挥调度中心或机电控制中心,在 地面生成图形、趋势图和数字形式等直观的界面信息,廾放通讯协议,在地面监控中心有上 位机,上位杋通过接入全矿井安全生产自动化控制网,管理人员在地面即可掌握井 下主排水系统设备的所有检测数据及工作状态,又可根据自动化控制信息,实现井下主排水 系统的三遥,并为矿领导提供生产决策信息。操作屏与监测监控站均可动态显示主排水系统 运行的模拟图、运行参数图表,记录系统运行和故障数据,并显示枚障点 触摸屏画面的设计 通过西门子 可以很方面的绘制人机交工界面,通过图形 界面动态显示水泵、真空泵、电磁阀和电动间阀的运行状态,系统设计的人机界面如图 所小 I#水泵‖2水泵3水泵4水系5水泵远出杀经 水泵水泵水泵水泵水泵系统器数 2[101128:5:5:28 1泵运行状态:停止 4 m, 开机次書暑 2#管路流量:##n3/H 电机电流A 管蹈流量:m3H 电机电压掉#K7 4管路流量:44m3H #转Kn 升应: 复位 启动 时年阴 抽直空方式 中1¥倾真 泵到一叶:得# 水仓液位 菜H中外水仓说;H 程自动 体中2英交白动式 注自动模支 1F卖白动, 图触摸屏田面 结语 基于 的矿井水泵自动控制系统可以满足现场的实际排水的要求,真正达到无人 值守的仝自动排水系统,日前该系统已经完成产品化并在河南某矿业集团矿井中投入运行 国武技论文在线 取得了显者的经济效益和社会效益 参考文献 朱全印矿井泵房节能型自动控制系统的研制与应用煤炭程 刘冰,陈洪亮,贾立新煤矿水泵自动化监控系统设计煤矿机电 柴紫娟西门了高级培训教程人民邮电出版社 姚益群,张棋,宗彪基于的火电厂辅助控制系统的集中监控电力自动化设备 孙新梅煤矿井卜排水设备控制系统的改造合肥工业大学 阳胜峰,吴志敏图解技术丛书图解西门子 编程技术中国电力出版社

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