畢業(yè)設(shè)計（論文）基于PLC的井下排水控制系統(tǒng)設(shè)計

1、摘 要礦井下排水設(shè)備的正常運行對保障礦井正常安全生產(chǎn)起著相當重要的作用。目前，國內(nèi)大部分礦山排水系統(tǒng)仍舊使用繼電器控制的常規(guī)手段，人為地進行檢查。這種檢查和控制的手段因控制線路復(fù)雜，可靠性低，工作強度大已不能滿足礦業(yè)開發(fā)的設(shè)備運行和要求。本文設(shè)計的排水控制系統(tǒng)由 plc 與 pc 監(jiān)控的組合控制，這樣它避免了常規(guī)繼電器控制方法的短缺和限制，改進了運行的可靠性和穩(wěn)定性。這種系統(tǒng)具有較長工作壽命和維護方便的特性。依據(jù)一些礦井的現(xiàn)實情況，本文首先選擇和設(shè)計排水設(shè)備，然后設(shè)計了基于排水控制要求的自動控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用西門子 s7-300 系列 plc 并具有自動，半自動和手動工作模式可供選擇。為了防

2、止長期運行水泵和管道磨損嚴重及防止備用水泵和管道的電動機和電氣設(shè)備長期閑置受潮或其他故障沒有被發(fā)現(xiàn)，本系統(tǒng)設(shè)計了水泵及管道的自動輪換工作制。又根據(jù)“避峰填谷”的原則和系統(tǒng)抗干擾的能力完善控制系統(tǒng)?？偠灾?，plc 與 pc 機組合的自動排水系統(tǒng)的優(yōu)點是傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)無法媲美的。同時，該系統(tǒng)也改善了現(xiàn)有排水系統(tǒng)存在的不足。因此，它對礦井安全、自動化生產(chǎn)具有相當重要的意義。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 排水系統(tǒng)，plc，自動控制，抗干擾 abstractthe normal use of drainage under mine well is very important equipment for ensu

3、ring normal production of mine well. at present, most drainage systems of all domestic mines well adopt conventional means of relay controlling, inspected artificially .this kind means of inspection and control cant meet the requirement of mining development for its complicated control circuit, low

4、reliability of equipment running and great working intension. the automatism drainage system designed in this text combined control by plc with stakeout by pc, so that it made up a variety of limitation and shortage of conventional means of relay controlling and improved running reliability and stab

5、ility .this system has characteristics of long operating life-span and convenient maintenance according to actual conditions of some mine well, at first this text chose and designed equipments, then designed auto control part based on drainage control request. this system adopts s7-300 plc series pr

6、oduces by siemens and has automatic, semiautomatic and manual working modes to choose. in order to prevent running water pumps and pipelines from wearing too badly and prevent electromotor and electric equipments of standby water pumps and pipelines from being affected with damp or their trouble not

7、 being found in time, water pumps and pipelines of this system are controlled to run in turn automatically. according to the principle of avoiding the peak to the valley and the ability of anti-jamming to improve the control system. in conclusion, the automatism drainage system combining plc with pc

8、 has advantages that conventional system controlled by relay is unable to come up to. at the same time, this system has made up a variety of shortage of the automatism drainage system in existence. so it has very important meaning for secure automatic production of mine.key words drainage system, pl

9、c, auto control, anti-jamming目 錄摘 要 .abstract .目 錄 .1 緒論.11.1 礦井下排水系統(tǒng)概況.11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.21.3 本課題研究的主要內(nèi)容及意義.22 井下排水控制系統(tǒng)介紹.32.1 功能設(shè)定.32.2 控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu).42.3 統(tǒng)中的檢測元件.52.3.1 水位測量.52.3.2 壓力測量.62.3.3 流量測量.63 井下排水控制系統(tǒng)設(shè)計.73.1 可編程控制技術(shù).73.1.1 可編程控制器的主要特點及功能.73.1.2 可編程控制器的發(fā)展趨勢.83.1.3 plc 系統(tǒng)選型 .93.1.4 plc 控制系統(tǒng)的主要抗干擾措施

10、.103.2 plc 的軟件設(shè)計 .123.2.1 操作方式的選擇.123.2.2 水泵及管路的自動輪換工作.133.2.3 水泵啟動過程的程序?qū)崿F(xiàn).163.3 監(jiān)控畫面設(shè)計.27結(jié) 論 .29致 謝 .30參考文獻 .311緒論1.1 礦井下排水系統(tǒng)概況礦井水是指由于采礦活動對區(qū)域水文地質(zhì)系統(tǒng)的破壞，從而改變地表水和地下水的流向，最后匯聚在采空區(qū)或者采動場所，并在匯聚的過程中遭受污染的水體。采礦作業(yè)中會常?？吹狡淞魅牍ぷ髅婧拖锏馈Ｋ男纬梢话闶且驗椴煽諈^(qū)塌陷等原因波及到水源導(dǎo)致的，其來源主要是降水、地表水、含水層水等等。而大量的礦井水會嚴重威脅礦井的安全生產(chǎn)，突發(fā)時甚至?xí)＜吧a(chǎn)作業(yè)人員的生

11、命，造成重大的人員財產(chǎn)損失，因此，排水設(shè)備就成為了礦井下生產(chǎn)作業(yè)必不可缺的設(shè)備，它對保障礦井的正常運轉(zhuǎn)起到很關(guān)鍵的作用。盡管每個礦區(qū)的地質(zhì)不同，但是礦井水的形成以及制約因素都有或多或少相同的特點。礦井水一般有兩種賦存形式，一種是在采礦的過程中隨聚隨排的過路水，為保障安全生產(chǎn)工作必須將其疏排；另一種是在礦井或巷道封閉一段時間之后匯聚而成的滯留水，其在取用前循環(huán)性與交替性極差。依據(jù)礦井水的成因和它的賦存形式可知其為礦區(qū)水資源系統(tǒng)的一個特定組成部分，也是一個具有補給能力的含水系統(tǒng)中的特殊單元，但是因為采動裂隙的擴大或貫通而導(dǎo)致滲流條件改變，使不同水文地質(zhì)系統(tǒng)的地下水直接向采空區(qū)匯聚排水。而其排水方式

12、亦可分為兩種，一種是自流法排水，此法是通過使用傾斜的坑道將水排放到露天的水溝再進行處理；另一種則是揚水法排水，是利用排水設(shè)備將水排至地面后再處理。排水設(shè)備又可以按工作地點分為固定式和移動式。固定式排水設(shè)備的工作原理是主排水設(shè)備負責(zé)將礦井的大部分水排至地面，輔助排水設(shè)備則將下一開采水平的水排至主排水設(shè)備所在水平，區(qū)域排水設(shè)備則將所在區(qū)域的礦井水排至地面，轉(zhuǎn)載排水設(shè)備則將因反向坡度而不能以自流方式到主排水設(shè)備的水轉(zhuǎn)載過去，中央排水設(shè)備則將涌水量不大的礦井涌水匯聚到一起排出礦井。固定排水設(shè)備應(yīng)實現(xiàn)以下功能：工作水泵在 20 小時內(nèi)應(yīng)當能排出 24 小時的正常涌水量，備用水泵的能力應(yīng)不小于工作水泵的能

13、力的 70%，工作和備用水泵的總能力應(yīng)達到正常工作水泵的排水能力，檢修水泵的能力最低不小于工作水泵能力的 25%。工作及備用排水管路的能力應(yīng)與工作及備用水泵的能力相配。配電設(shè)備應(yīng)足夠供工作和備用水泵同時開動，主排水泵房應(yīng)有至少兩回路供電線路，且每一回路都能在另一回路發(fā)生故障時擔(dān)起全部負荷的供電能力。主排水設(shè)備應(yīng)該具備針對涌水突然增多而導(dǎo)致設(shè)備被淹的預(yù)防措施。移動式排水設(shè)備為了達到排水的目的而要求水泵隨著工作面前進或者水位下降而移動，所用的水泵和電機均安裝在設(shè)備整體的底架上，絞車用鋼繩牽引底架移動。移動式排水設(shè)備應(yīng)實現(xiàn)以下功能：有較好的吸水性，能夠排出泥水。較小的尺寸以做到快速、方便的移動。適合

14、水流量變化不大而揚程變化較大的需要。綜上所述，設(shè)計一套有效的井下排水控制系統(tǒng)是非常必要的，且在礦井涌水速度有變化時此系統(tǒng)均應(yīng)及時將水排出。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀伴隨著采礦工程的發(fā)展，井下排水系統(tǒng)也隨之而產(chǎn)生。現(xiàn)在控制理論和檢測技術(shù)的發(fā)展，又使得自動排水系統(tǒng)在理論和實踐上的研究都取得了一些進展。目前國內(nèi)的研究工作，大部分是從井下排水控制系統(tǒng)的可靠性和節(jié)能的角度去研究。首先是對中央泵房水泵自動控制系統(tǒng)的成功改造，結(jié)果可以證明以計算機進行單臺水泵的“水泵控制系統(tǒng)”改建和以礦井監(jiān)控為主的“礦井監(jiān)控系統(tǒng)”組成的“礦井排水自動控制系統(tǒng)”是一種可行的方法。之后的幾年，國內(nèi)研究人員又針對煤礦井下排水系統(tǒng)耗能大

15、的特性分別從離心式水泵，排水管路，電動機三方面開始了對井下排水系統(tǒng)的節(jié)能改建工作。某設(shè)計研究院提出使用 plc 自動檢測水位、管道壓力、流量等數(shù)據(jù)，根據(jù)水位高低和參考礦井的用電情況，建立數(shù)學(xué)模型，達到了水泵運行的避峰填谷的效果，有效地節(jié)省了礦井在排水系統(tǒng)上的能耗。而國外的研究多從管道長期的維護和清理以及井下水的質(zhì)量對排水設(shè)備造成的影響等更細化的方面進行研究。俄羅斯研究人員根據(jù)費用相等的原理，推導(dǎo)出水泵最佳使用周期和管道清理周期的兩種形式相似的計算公式，從科學(xué)的角度闡述水泵使用和管道清理，提高了整個排水系統(tǒng)的安全性能。英國、德國、加拿大、西班牙等國根據(jù)本國礦井存在的一些實際環(huán)境問題，例如對酸性的

16、礦井排水問題進行了大量的研究。1.3 本課題研究的主要內(nèi)容及意義本文提出了用 plc 控制系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)，進行排水設(shè)備的選擇設(shè)計。根據(jù)排水控制的要求，進行 plc 硬、軟件的設(shè)計，以滿足自動輪換工作機制要求，又充分考慮“避峰填谷”的原則并采取抗干擾措施以使系統(tǒng)高效穩(wěn)定工作。建立 plc 與上位機的通信進行畫面監(jiān)控，做到發(fā)生事故可以及時發(fā)現(xiàn)處理。目前我國井下排水系統(tǒng)中的一些重要工作環(huán)節(jié)例如水位監(jiān)測、配電設(shè)備的運行操作等仍依靠人工操作。大多數(shù)礦井使用繼電器、接觸器控制系統(tǒng)中包含且使用了大量的機械觸點，線路比較復(fù)雜，在長期使用的過程中繼電器觸點在開閉時暴露在空氣中易受灰塵污染易導(dǎo)致接觸不

17、良而誤動作，從而使設(shè)備運行的可靠性降低。在 plc 控制系統(tǒng)中，plc 采用微電子技術(shù)，大量開關(guān)動作均由無觸點的電子器件完成，只需在 plc 的端子上接入相應(yīng)的輸入/輸出信號線即可，通過設(shè)計軟件程序替代繼電器等物理電子器件和量大、繁雜的硬接線線路，因此工作壽命得到延長，可靠性得到提高。此外，plc 體積小，質(zhì)量輕，易安裝，還能直觀簡單地反映出現(xiàn)場信號的變化狀態(tài)以及整個控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)，進行維護工作方便。由于使用軟件編程代替硬接線實現(xiàn)控制功能，故而設(shè)計、施工、調(diào)試都很簡便，所需時間大大減少，縮短了投運周期。因此，采用 plc 與 pc 監(jiān)控結(jié)合的自動排水控制系統(tǒng)具有的優(yōu)勢是傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)無

18、法企及的，改善了現(xiàn)有自動排水系統(tǒng)的缺點，對礦井安全生產(chǎn)具有非凡的意義。2井下排水控制系統(tǒng)介紹2.1 功能設(shè)定本系統(tǒng)中的主要排水設(shè)備設(shè)計有五臺離心式排水泵和三條排水管路，每個排水泵均與每條排水管路連接。五臺排水泵兩臺工作，兩臺備用，一臺檢修，而三條排水管路有兩條工作，一條備用或檢修。當使用中的一條管路故障時，繼續(xù)用另一條管路排水，當兩條管路均發(fā)生故障時立即啟用備用管路而不至于中斷排水。每條排水管路都有電動閥，可以通過 plc 選擇要使用的管路。水泵及排水管路的系統(tǒng)連接圖如圖 2.1 所示。圖 2.1 水泵及排水管路系統(tǒng)連接圖由圖中可以看出每條排水管路上都安裝有排水電動閥，考慮到離心式水泵的啟閉特

19、性，它們需要按先后順序進行打開和關(guān)閉的操作。以 1#泵為例，在啟動并需要打開排水電動閥時，按照“轉(zhuǎn)換工作”的要求，打開 11#電動閥，然后再打開 10#電動閥；在停止時，應(yīng)先關(guān) 11#電動閥，再關(guān) 10#電動閥，其它閥門啟閉操作與此相同。本控制系統(tǒng)為滿足實際使用需求，應(yīng)具備以下功能：1. 自動輪換工作：為了防止長期運行水泵和管道磨損嚴重及防止備用水泵和管道的電動機和電氣設(shè)備長期閑置受潮或其他故障沒有被發(fā)現(xiàn)，因此需要設(shè)計水泵及管路的自動輪換工作制。本控制程序自動記錄并累加水泵的運行時間及使用次數(shù)、管路使用次數(shù)等參數(shù)，系統(tǒng)將根據(jù)這些參數(shù)按照預(yù)定順序自動啟停水泵及排水管路，均勻分布各水泵及其管路的使

20、用率，當某臺泵或閥門產(chǎn)生故障、某條管路發(fā)生漏水事故時，系統(tǒng)都會自動發(fā)出報警并且進行記錄，同時將發(fā)生故障的水泵或管路退出輪換工作，其余各泵和管路繼續(xù)按設(shè)定順序自動輪換工作，以達到發(fā)生故障能夠及時發(fā)現(xiàn)處理、保障礦井安全生產(chǎn)的目的。2. “避峰填谷”：所謂“避峰填谷”，是指調(diào)度水泵在用電的“谷段”和“平段”時間段工作，盡量避免在“峰段”啟動。要實現(xiàn)“避峰填谷”，需調(diào)度各水泵在用電的“谷段”和“平段”時間段，將水倉的水位排至設(shè)定的低位，以便水倉能夠騰出盡可能大的容積，使其在“峰段”容納更多的礦井涌水而不用啟動水泵8。3. 保護功能： (1)漏水保護：每臺水泵均安裝真空度電接點壓力表，如在規(guī)定的注水時間

21、內(nèi)系統(tǒng)仍未收到真空度達到規(guī)定值的信號，則停止操作并轉(zhuǎn)為啟動下臺水泵，發(fā)出故障報警信號8；(2)流量、壓力保護：當水泵啟動后或正常運行時，如流量或壓力沒有達到正常值，則通過流量、壓力保護裝置使本臺水泵停車，轉(zhuǎn)為啟動下臺水泵8；(3)超溫保護：當水泵長期運行導(dǎo)致軸溫或電機溫度超出允許值時，通過溫度保護裝置使水泵停車8；(4)過流保護：接在主回路里的電流互感器把電流信號送入可編程控制器，由可編程控制器計算、判斷電動機工況8。當出現(xiàn)過流時，對應(yīng)的保護裝置動作；(5)低電壓、漏電保護：當高壓部分出現(xiàn)低壓或漏電故障時，其相應(yīng)的保護裝置動作，并將故障信號送入可編程控制器8。4. 三種工作方式：系統(tǒng)控制具有自

22、動、半自動和手動三種工作方式12。自動工作時，由 plc 檢測水位、壓力等相關(guān)信號，自動完成各泵組運行，不需要人工參與操控；半自動工作方式時，由操控人員選擇開哪臺或哪幾臺水泵，plc 自動完成選定的泵組的啟停和監(jiān)控工作；手動工作方式為 plc 產(chǎn)生故障與檢修狀態(tài)下的工作方式。plc 故障時，全部設(shè)備均由操作人員控制相應(yīng)按鈕運行；當某臺水泵及附屬設(shè)備發(fā)生故障時，該泵組將自動退出運行，不影響其它泵組運行8。plc 控制柜上設(shè)有水泵的禁止啟動鈕，設(shè)備檢修時，按下此按鈕可防止他人誤操作，以保障檢修人員的安全以及系統(tǒng)的可靠性。故障排除或檢修完成后，經(jīng)過手動試車確認沒有故障以后，才能繼續(xù)參與自動輪換工作。

23、5. 動態(tài)監(jiān)測：通過上位機監(jiān)控畫面實時監(jiān)測水泵及其附屬設(shè)備的運行工況，實時顯示水位、流量、壓力、溫度等參數(shù)，提供各種運行及故障信息，超限報警，還可以將記錄的運行報表、事故記錄、歷史數(shù)據(jù)、統(tǒng)計報表等打印出來。 6. 抗干擾能力：由于 plc 控制系統(tǒng)工作環(huán)境較為惡劣，避免不了存在各種干擾。這些干擾會導(dǎo)致控制精度降低、plc 內(nèi)部數(shù)據(jù)丟失、機器誤動作，甚至損壞 plc。所以，在實際使用中，不僅要按照要求合理配置系統(tǒng)，正確配接線，還必須充分考慮各種異常情況，采取相應(yīng)抗干擾措施以確保 plc 控制系統(tǒng)可靠穩(wěn)定地運行。2.2 控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)使用可編程序邏輯控制器和上位計算機組成兩級控制系統(tǒng)來完成

24、排水系統(tǒng)的自動控制。上位機利用人機界面實現(xiàn)對話與監(jiān)控功能，可編程序邏輯控制器作為下位機完成數(shù)據(jù)采集與自動控制的任務(wù)。設(shè)計系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖 2.2 所示:圖 2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖2.3 系統(tǒng)中的檢測元件plc 作為工業(yè)控制裝置，其用以檢測信號的傳感器的精度與可靠性將影響控制系統(tǒng)是否能正常運行。因此在選用傳感器時，應(yīng)綜合考慮以下參數(shù)：1. 測量范圍：傳感器規(guī)定的測量范圍應(yīng)稍大于實際測量范圍，以免超出測量范圍造成結(jié)果產(chǎn)生較大誤差或造成傳感器損壞。2. 線性度：為了方便標定與處理數(shù)據(jù)，通常都要求傳感器的輸出輸入成線性關(guān)系，從而能正確地反映被測量的數(shù)值。3. 靈敏度：靈敏度又被稱作傳感器系數(shù)，例如校

25、準線的斜率就是線性傳感器的靜態(tài)靈敏度。4. 分辨率：是指傳感器可以在輸入信號中檢測到的最小變化量。分辨率能達到使用要求即可，不需要犧牲其它性能而追求過高的分辨率。5. 工作環(huán)境條件：應(yīng)考慮工作環(huán)境的溫度、濕度、大氣壓力，有無振動、磁場、電場、大功率用電設(shè)備，是否需要防火、防爆、防化學(xué)腐蝕，是否滿足不能有害于周圍材料壽命及操作工人的身體健康等15。以上有些方面互相制約，選擇時進行綜合考慮比較，選用整體性能較高者。2.3.1 水位測量本文采用感應(yīng)式數(shù)字水位傳感器測量水位，它的主要特點是:1. 測量準確、可靠、失真度小。2. 不受泥沙、污物的影響。3. 在信號遠距離傳輸方面，抗干擾能力很強，具有獨特

26、的功能。其優(yōu)勢在于脫離了傳統(tǒng)的模擬量檢測方式，采用數(shù)字式測量，每個量之間有質(zhì)的區(qū)別，有是與非的區(qū)別，沒有模糊數(shù)據(jù)，更不受環(huán)境和其它分布參數(shù)的影響。它在工作的過程中能夠全部投入水中，達到了國家潛水型 ip68 的防護標準，可以做到較長時間之內(nèi)不用人員進行維護。傳感器的工作電源設(shè)計在 536 伏范圍內(nèi)供電。使用時，垂直安裝在水中，按照由低到高的水位變化轉(zhuǎn)換成 420ma 的電流信號自信號端輸出。傳感器的規(guī)格不同，其結(jié)構(gòu)是外型光滑無縫的棒式固體傳感器，棒的直徑為 2050mm，長度為0.520m。2.3.2 壓力測量本文選擇型號為 ys-2 壓力傳感器，量程分別為 00.4mpa 和 01.6mpa

27、。其特點為：(1)選用陶瓷壓阻測壓傳感器作為敏感元件，具有明顯的抗腐蝕、抗磨損性能。(2)采用成熟的電路設(shè)計，具有較強的穩(wěn)定性、可靠性以及抗干擾能力。(3)體積小巧，易安裝；對振動、腐蝕、潮濕、干擾不敏感。(4)輸出信號強，具有較高的工作溫度范圍，并自帶溫度補償。 抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器不需要液體的傳遞，壓力直接作用在其膜片表面使產(chǎn)生微小的形變。厚膜電阻則印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個惠斯通電橋（閉橋） 。由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個與壓力、激勵電壓成正比的高度線性電壓信號。標準的信號根據(jù)壓力量程的不同標定為 2.0/3.0/3.3mv/v，能夠兼容于應(yīng)變式傳感器。經(jīng)過激光標定以后

28、，傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時間穩(wěn)定性，傳感器自帶溫度補償070，并可以和絕大多數(shù)介質(zhì)進行直接接觸。2.3.3 流量測量本系統(tǒng)中的流量測量元件選用電磁流量計，其特點為：1. 測量管路內(nèi)沒有任何突出和可以移動的部件，因此可用于有懸浮顆粒的液體等流量的測量，且壓力損失極小；2. 感應(yīng)電勢與被測液體溫度、壓力、粘度等無關(guān)，因此其受適用范圍的局限較?。?. 測量范圍較大，最大流量/最小流量=1500；4. 可以測量具有腐蝕性的液體；5. 慣性小，可以測脈動流量；6. 介質(zhì)導(dǎo)電率大于 0.0020.005 /m。電磁流量計由電磁流量轉(zhuǎn)換器和電磁流量傳感器組成。電磁流量轉(zhuǎn)換器是為電磁流量傳感器提供電源，

29、并將其測量回的流量信號整定成為標準的 420ma 電流等其他形式的信號。系統(tǒng)選用 ldz5 電磁流量轉(zhuǎn)換器和相應(yīng)的電磁流量傳感器配合工作，其輸出信號為 4-20ma dc，精度等級為 0.3 級，勵磁電流為 200+0.4ma，電源電壓為 220v ac。3井下排水控制系統(tǒng)設(shè)計3.1 可編程控制技術(shù)可編程序控制器（programmable logic controller）的發(fā)展起源于 20 世紀 60 年代末。在 20 世紀 60 年代的時候，制造業(yè)采用的自動控制系統(tǒng)幾乎完全是由繼電器控制裝置組成的。到了 60 年代末期，因為制造業(yè)十分激烈的競爭，并且每一次產(chǎn)品改型都會導(dǎo)致繼電器控制裝置進行

30、重新設(shè)計與安裝，不但費時、費工、費料，甚至還延長了更新周期。為了改變當時這種情況，美國通用汽車公司根據(jù)市場形勢與生產(chǎn)發(fā)展的需要，提出一種新的工業(yè)控制裝置的招標指標，即歷史上有名的“通用十條” 。1969 年，美國數(shù)字設(shè)備公司（dec）根據(jù)其要求，研制出了這種新的工業(yè)控制裝置，并在美國通用汽車位于底特律的一條汽車自動裝配線上試用，最后獲得了成功。這種新型的工業(yè)控制裝置因為它獨有的集簡單易懂、操作方便、可靠性高、通用靈活、體積小、使用壽命長等于一身的一系列優(yōu)點，很快地在其他工業(yè)領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用。由于這個裝置的主要功能是邏輯運算，因此，它又被稱作可編程序邏輯控制器。隨后，這種工業(yè)裝置也得到了世界其他

31、國家的高度重視，并且部分國家相繼引進并研制出它們的 plc。隨著技術(shù)的進步，plc 的功能越來越強大，指令越來越豐富，用途越來越廣泛，在工廠自動化(af)和計算機集成制造系統(tǒng)(cims)之中占有非常重要的地位。3.1.1 可編程控制器的主要特點及功能1. plc 的特點(1)可靠性高，抗干擾能力強(2)通用性強，程序可變，使用方便(3)功能強，使用面廣(4)編程簡單，容易掌握(5)減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計及施工的工作量(6)體積小、重量輕、功耗低、維護方便2. plc 的主要功能到目前為止，在國內(nèi)外冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)都會發(fā)現(xiàn) plc 的存在

32、，并且隨著它性價比不斷提高，它的應(yīng)用領(lǐng)域也在繼續(xù)擴大。如今 plc 的功能，已不僅僅是替代傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制，其基本功能如下：(1)多種控制功能 plc 具有邏輯控制、定時控制、計數(shù)控制和順序控制等功能。(2)數(shù)據(jù)采集、存儲與處理功能具有數(shù)學(xué)運算、比較和數(shù)據(jù)處理等功能。(3)通信聯(lián)網(wǎng)功能plc 的通信包括 plc 與 plc、plc 與上位計算機、plc 與其他智能設(shè)備之間的通信，plc 系統(tǒng)與通用計算機可直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換單元相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的多級分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動化（fa）系統(tǒng)發(fā)展的需要。(4)輸入/輸出接口調(diào)理功能輸

33、入/輸出接口是 plc 與工業(yè)現(xiàn)場控制或檢測元件和執(zhí)行元件連接的接口電路。現(xiàn)場控制或檢測元件輸入給 plc 各種控制信號，通過輸入接口電路將這些信號轉(zhuǎn)換成 cpu 能夠接收和處理的信號。輸出接口電路將 cpu 送出的弱電控制信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強電信號輸出，以驅(qū)動電磁閥、接觸器等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。(5)人機界面功能將實時采集的數(shù)據(jù)信息形象化的表示出來，反映到人機界面上，通過編程或操作人員進行直觀的分析和修改，實現(xiàn)遠程監(jiān)測和控制。(6)編程、調(diào)試功能plc 一般有多種編程語言，iec61131-3（plc 編程語言的國際標準）說明了語法、語義和五種 plc 編程語言的表達式，按照此標準可以方便

34、的進行編程和調(diào)試。3.1.2 可編程控制器的發(fā)展趨勢長期以來，plc 為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。其主要原因在于它能夠可以提供安全可靠和比較完善的自動控制解決方案，正適用于當前工業(yè)企業(yè)對自動化的需求。1.產(chǎn)品向高性能、高容量、高速度發(fā)展大型 plc 大多采用多 cpu 結(jié)構(gòu)，不斷向高性能、高速度和大容量方向發(fā)展，尤其近年來 plc 生產(chǎn)廠商不斷推出功能更強的小型 plc，更新?lián)Q代越來越快，而且增加了例如高速計數(shù)器、脈沖列輸出等以前大型 plc 才具有的功能4。2.不斷加強網(wǎng)絡(luò)通信功能無論是大型還是小型 plc，網(wǎng)絡(luò)通信功能都在不斷增強，plc 向上可以連接各種管理網(wǎng)，向

35、下可以連接各種現(xiàn)場設(shè)備4?，F(xiàn)代很多 plc 不僅設(shè)計了與 cpu 集成一體的標準modbus 協(xié)議、專有協(xié)議和自由協(xié)議串行通信接口，還能通過網(wǎng)絡(luò)接口模塊與其他系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)4。3.新器件和模塊不斷推出高檔的 plc 除了主要采用 cpu 以提高處理速度外，還有帶處理器的 eprom 或ram 的智能 i/o 模塊、高速計數(shù)模塊等專用化模塊4。4.編程工具豐富，功能不斷增加，編程語言趨向標準化有各種簡單或復(fù)雜的編程器及編程軟件可以用來編寫程序。5.更加專業(yè)化在 plc 通用功能的基礎(chǔ)上針對不同行業(yè)不同的應(yīng)用特點開發(fā)專業(yè)化 plc 產(chǎn)品，不但能提高產(chǎn)品性能降低成本，而且可以提高產(chǎn)品的易用性以及綜合競

36、爭實力。6.追求軟硬件的標準化plc 將越來越開放，提供一個開放性的平臺，通過提高標準化以及開放性的接口，plc 可以簡便地接入其它系統(tǒng)。另外，越來越多的 plc 采用標準的編程語言。3.1.3 plc 系統(tǒng)選型通過統(tǒng)計得知所需的數(shù)字量輸入約 69 點，數(shù)字量輸出約 30 點，模擬量輸入通道約28 路。選用德國西門子公司的 simatic s7300 系列 plc 系統(tǒng)。s7300 系列 plc 是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，各種單獨模塊之間可以廣泛的進行組合和擴展。它的系統(tǒng)構(gòu)成如圖 3.1 所示。其主要組成部分有導(dǎo)軌(rack)、電源模塊(ps)、中央處理單元模塊(cpu)、接口模塊(im)、信號模塊(

37、sm)、功能模塊(fm)等8。它可以通過 mpi轉(zhuǎn)接電纜或通訊模塊與計算機進行通訊，再加上其全面的診斷功能和完善的自我保護技術(shù)，使其具有極高的可靠性，非常適合本系統(tǒng)的需求8。除此之外，它自帶的 step7 編程軟件功能也比較強大，使用起來也很方便易上手，也使開發(fā)過程變得比較簡單。圖 3.1 s7300 系列 plc 系統(tǒng)構(gòu)成框圖本系統(tǒng)選用的主機模塊是 cpu314，它能夠用于對處理能力和響應(yīng)速度要求很高的場合。內(nèi)置 128kb 的高速 ram，其裝載存儲器為最大 8mb 的微型存儲卡，允許將項目存儲在 cpu 中，它對每條二進制指令的處理時間大約為 60ns，每個浮點預(yù)算時間為0.59ns。i

38、/o 模塊為 6 個交流輸入模塊，4 個交流輸出模塊及 1 個直流輸出模塊；最多可擴展至 32 個模塊 4 排結(jié)構(gòu)，512 個開關(guān)量 i/o 或 64 路模擬量通道。本系統(tǒng)主要由下面的模塊組成:1 塊中央處理單元 cpu3144 塊數(shù)字量輸入模塊 sm321，32x24v，dc1 塊繼電器輸出模塊 sm322，16xrel ac120v/230v1 塊數(shù)字量輸出模塊 sm322，32x24v，dc5 塊模擬量輸入模塊 sm331，8x12 位1 塊通信處理模塊 cp340l 塊電源模塊 ps307，10a3.1.4 plc 控制系統(tǒng)的主要抗干擾措施由于 plc 的特性允許其在比較惡劣的環(huán)境下工

39、作因而得到了比較廣泛的應(yīng)用。但正是因為它使用的場合更廣泛，環(huán)境更加復(fù)雜，受到干擾也更多而影響了其穩(wěn)定性。因此，采取 plc 控制系統(tǒng)的干擾信號源抑制措施，對于提高其抗干擾能力和可靠性有著很重要的意義和作用。1. 電源系統(tǒng)抗干擾(1)使用專用電源供電且不能與大用電設(shè)備共用，以避免大用電設(shè)備的啟動和停止影響供電電壓。(2)在系統(tǒng)的交流電源與可編程控制器間使用雙屏蔽的隔離變壓器(圖 3.2)，它一次繞組的屏蔽層接中線，可以做到隔離供電電源的干擾，其二次繞組的屏蔽層與 plc 控制柜共地，可讓干擾信號入地。圖 3.2 plc 的供電電源(3)在隔離變壓器和可編程控制器間加裝交流穩(wěn)壓器或低通濾波器(圖

40、3.2)，用來濾除交流電源輸入的高頻干擾和高次諧波。2. 安裝布線與接地的抗干擾(1)電源線、輸入/輸出線與動力線合理的布線可以明顯減少電磁干擾。系統(tǒng)的動力線應(yīng)足夠粗，以降低大容量異步電動機啟動時的線路電壓降，且動力線要遠離 plc 裝置 20cm 以上4。在進行 plc 控制系統(tǒng)線路的敷設(shè)過程中，要盡量減小動力線與信號線平行敷設(shè)的長度，否則應(yīng)增大兩者的距離以減小噪聲干擾4。plc 的輸入、輸出線，不允許放在同一根多芯屏蔽電纜內(nèi)（尤其是引線部分更不能捆扎在一起） ，而且在槽架內(nèi)需要隔開一定的距離后再安放，屏蔽層需要接地4。(2)接地線配電柜中存在有兩種接地方式，一種是 plc 系統(tǒng)的接地線。另

41、一種是其他用電設(shè)備的接地線。在連接地線時需要注意 plc 控制系統(tǒng)要單獨接地，不能和其它系統(tǒng)共地；plc 系統(tǒng)的接地電阻應(yīng)盡可能小于 100，使用專用的接地線；輸入/輸出信號電纜的屏蔽線需要與接地端子(gr)端連接，并且要連接良好。3. 輸入/輸出線外圍設(shè)備的抗干擾措施在選用 i/o 模塊前應(yīng)了解到絕緣的輸入輸出信號和內(nèi)部回路的抗干擾性能較非絕緣的更好，無觸點輸出比有觸點輸出產(chǎn)生的干擾小等。因此，在干擾大的場合以及裝設(shè)在控制對象側(cè)的 i/o 模塊，從抗干擾能力方面考慮，使用絕緣型的 i/o 模塊較好。4. 解決漏電流的措施當使用接近開關(guān)等 dc 兩線式傳感器輸入信號時，應(yīng)考慮由于漏電流較大的原

42、因?qū)е碌恼`動作，不能關(guān)斷 plc 輸入信號。通常解決方法是在 plc 輸入端子連接一個旁路電阻來達到減少輸入阻抗的目的。當使用雙向可控硅為輸出時，也可以采取同樣的方法在輸出端并聯(lián)旁路電阻。接法如圖 3.3 所示。圖 3.3 解決漏電流的措施5. 觸點抖動的消除對于外部輸入設(shè)備可能產(chǎn)生的觸點抖動，如按鈕、繼電器、傳感器等的輸入信號可以通過延時來消除。對于部分能夠持續(xù)一定時間的脈沖干擾，也可以通過使用此方法進行消除。選擇時間設(shè)定值時，其需要大于觸點抖動間隔時間或干擾脈沖持續(xù)時間。若干擾持續(xù)時間較短，為了減少系統(tǒng)的響應(yīng)時間，可以利用程序掃描時間或某段指令的執(zhí)行時間來替代定時器的作用。6. 可測干擾信

43、號的抑制對于能夠使用特定辦法測量到的短時干擾信號，可以經(jīng)過檢測設(shè)備將這個干擾信號產(chǎn)生的時間傳送給 plc，然后通過 plc 的跳轉(zhuǎn)指令進行相應(yīng)的屏蔽動作，即在有干擾信號影響的這段時間，不收集輸入信號。7. 漏掃描檢測在編制程序時，將程序分成幾個部分，在每一個程序段末端加一個校驗節(jié)點。當在每次掃描之后，如果程序的每個部分都被掃描，就給出一個正確信號，然后繼續(xù)執(zhí)行編程的指令；如果有程序段被漏掃描，則發(fā)出報警信號并按預(yù)設(shè)方案處理。以上即為本控制系統(tǒng)在抗干擾方面使用的一些措施。然而，在實際使用中，仍然有可能出現(xiàn)各種意想不到的干擾，這需要以后通過大量的實踐經(jīng)驗，積累技術(shù)不斷改進，使抗干擾能力不僅僅滿足系

44、統(tǒng)的技術(shù)要求，也能達到系統(tǒng)環(huán)境的要求，特別是電磁環(huán)境，以達到更穩(wěn)定、可靠地目的。3.2 plc 的軟件設(shè)計3.2.1 操作方式的選擇整個流程圖如圖 3.4 所示。在系統(tǒng)開始工作前需要先檢查 plc 是否有故障，如果有則需要選擇手動操作方式；如果沒有則進入下一步，檢查設(shè)備是否存在故障，如果有則同樣需要選擇手動操作方式，如果沒有則可以繼續(xù)對任意一種操作方式進行選擇。當選擇自動操作時且條件滿足則系統(tǒng)進入自動工作方式，若不滿足則切換選擇手動操作方式。半自動操作方式與自動方式選擇相似。圖 3.4 操作方式選擇3.2.2 水泵及管路的自動輪換工作本控制系統(tǒng)設(shè)計為每臺水泵配備兩個數(shù)據(jù)寄存器，其中一個存放運行

45、時間，而另一個存放運行次數(shù)。每次開始排水工作時會自動選擇處于空閑狀態(tài)的運行時間最少的正常水泵，若此條件相同，則會選擇運行次數(shù)最少的。每次排水工作結(jié)束，自動累計水泵的工作時間和次數(shù)。為了避免數(shù)據(jù)寄存器存放過多數(shù)據(jù)導(dǎo)致溢出，每當某臺水泵的運行時間達到最長時，所有水泵的寄存器存放的運行時間數(shù)據(jù)都自動減去它們之中最少的運行時間。每當某臺水泵的運行次數(shù)達到最多時，所有水泵的寄存器存放的運行次數(shù)數(shù)據(jù)都自動減去它們之中最少的運行次數(shù)。當運行的過程中，某臺水泵發(fā)生故障則會自動停止工作，且會退出自動輪換工作制，同時按照設(shè)定的系統(tǒng)工作原理來啟動其它水泵工作。排水管路的自動輪換工作機制與排水泵相似。將五臺水泵依次編

46、號為 1#，2#，3#，4#，5#。五臺水泵的運行時間和次數(shù)均按順序保存在寄存器 d230d239 中，將 1#泵的運行時間存放在 d230 中，運行次數(shù)存放在d231 中，依次類推。在記錄運行時間上，采用輔助繼電器 m8014，其振蕩周期為一分鐘，并分別用 c1，c2，c3，c4，c5 記錄下五臺水泵運行時它的振蕩次數(shù)，即運行時間，并把它們的設(shè)定值設(shè)成最大值 32767。每當啟動某一臺水泵時，它所對應(yīng)的計數(shù)器就會開始計數(shù)即記錄下運行時間，當這臺水泵停止運行時，則相應(yīng)的計數(shù)器就會停止計數(shù)，并把目前的計數(shù)值累加到它對應(yīng)的運行時間寄存器中，然后這臺水泵對應(yīng)的運行次數(shù)寄存器計數(shù)加 1，最后計數(shù)器清零

47、。例如，當啟動 1#泵時 c l 就會開始計數(shù)，當 1# 泵停止運行時，則 c1 就停止計數(shù)并把目前 c1 里的計數(shù)值累加到運行時間寄存器 d230 中，然后運行次數(shù)寄存器 d231 的值加 1，最后 c1 計數(shù)器清零。根據(jù)預(yù)設(shè)的工作機制，使用 m1，m2，m3，m4，m5 五個輔助繼電器作為 plc 內(nèi)部啟動五臺水泵的開關(guān)，當某個繼電器接通時，它所對應(yīng)的水泵就會啟動，此時計數(shù)器會開始計數(shù)，當這個繼電器斷開時，它對應(yīng)的水泵就會停止運行，此時計數(shù)器會停止計數(shù)。當每次排水工作結(jié)束后，已經(jīng)啟動保持運行的水泵依次隔 30 秒停止運行。當工作中的水泵全部停止運行時，按順序比較它們的運行時間和次數(shù)，并將它

48、們中最少的運行時間和次數(shù)分別存放在 d40，d41 中，之后再分別用它們的運行時間寄存器和運行次數(shù)寄存器減去 d40、d41。d221-d225 中存放按從少到多的無故障運行時間順序排列的水泵編號，如果時間相同，則按運行次數(shù)排序，次數(shù)少的在前面。d220 中存放沒有發(fā)生故障的水泵數(shù)目，其中每增加一臺故障水泵，則 d220 計數(shù)減一。使用繼電器 m11-m15 作為每臺水泵的故障發(fā)生標識，發(fā)生故障的水泵就會接通對應(yīng)的繼電器，最后在 d60 中存放啟動的水泵數(shù)目。圖 3.5 單臺泵啟動流程圖圖 3.6 單臺泵停止流程圖圖 3.7 五臺泵停止流程圖圖 3.7 注釋：查找最少的運行時間并存放在 d40

49、 中 1查找最少的運行次數(shù)并存放在 d41 中 2減去最少運行時間 d40 和最少運行次數(shù) d41 3泵的編號存放在 v5 中，已排列的泵的數(shù)目存放在 d42 中 4查找無故障且沒有被排列的泵的編號，v6 累加被排列泵的數(shù)目 5v7 為運行時間變址寄存器，d43 用來檢驗是否新一輪參與比較的第一個運行時間 6比較結(jié)果中較小的運行時間存放在 d50 中 7比較運行次數(shù)，v3 是參與比較的前一個運行次數(shù)寄存器的變址，v4 是最后一個的 8變址判斷被排列出的泵的數(shù)目和無故障泵的數(shù)目是否相等 93.2.3 水泵啟動過程的程序?qū)崿F(xiàn)五臺水泵均有各自的 plc 程序分別控制它們的啟停，它們各自互相獨立。五臺

50、水泵的閥門開關(guān)端口分配見表 3.1。表 3.1 閥門開關(guān)的端口分配表五臺水泵雖然各自獨立，但啟動的過程都是相同的，下面就以 1#泵的啟動流程為例進行說明，見圖 3.8。圖 3.8 1#水泵啟動流程圖i/o 地址分配如表 3.2 所示。表3.2 i/o地址分配表輸入功能輸出功能i0.0水倉水位高q0.0一號水泵啟動/停止i0.1水倉水位低q0.1二號水泵啟動/停止i0.2一號泵出水口壓力q0.2三號水泵啟動/停止i0.3二號泵出水口壓力q0.3四號水泵啟動/停止i0.4三號泵出水口壓力q0.4五號水泵啟動/停止i0.5四號泵出水口壓力q0.5一號泵出水口壓力高報警i0.6五號泵出水口壓力q0.6

51、二號泵出水口壓力高報警i0.7一號泵水泵軸承溫度q0.7三號泵出水口壓力高報警i1.0二號泵水泵軸承溫度q1.0四號泵出水口壓力高報警i1.1i1.2i1.3i1.4i1.5i1.6i1.7i2.0i2.1i2.2i2.3i2.4i2.5i2.6i2.7i3.0i3.1i3.2m0.0m0.1m1.0m1.1m2.0m2.1m2.2三號泵水泵軸承溫度四號泵水泵軸承溫度五號泵水泵軸承溫度一號泵電機溫度二號泵電機溫度三號泵電機溫度四號泵電機溫度五號泵電機溫度一號電機電流二號電機電流三號電機電流四號電機電流五號電機電流一號電機電壓二號電機電壓三號電機電壓四號電機電壓五號電機電壓啟動 t1 標志水泵接

52、通脈沖標志啟動 t2 標志水泵切除脈沖標志水泵接通寄存器 1水泵接通寄存器 2水泵接通寄存器 3q1.1q1.2q1.3q1.4q1.5q1.6q1.7q2.0q2.1q2.2q2.3q2.4q2.5q2.6q2.7q3.0q3.1q3.2q3.3q3.4q3.5五號泵出水口壓力高報警一號泵軸承溫度高報警二號泵軸承溫度高報警三號泵軸承溫度高報警四號泵軸承溫度高報警五號泵軸承溫度高報警一號泵電機溫度高報警二號泵電機溫度高報警三號泵電機溫度高報警四號泵電機溫度高報警五號泵電機溫度高報警一號電機電流大二號電機電流大三號電機電流大四號電機電流大五號電機電流大一號電機電壓高二號電機電壓高三號電機電壓高四

53、號電機電壓高五號電機電壓高續(xù)表 3.2m2.3 水泵接通寄存器 4m2.4 水泵接通寄存器 5m2.5 水泵接通寄存器 6m2.6 水泵切除寄存器 1m2.7 水泵切除寄存器 2m3.0 水泵切除寄存器 3m3.1 水泵切除寄存器 4主控制程序梯形圖：水泵開啟與停止的程序如下：network 1:檢測水位的變化network 2:水位高判定network 3:水位低判定network 4:水位低啟動水泵接通標志network 5:水泵接通標志network 6:啟動 t1 接通延時network 7:水位高卸載network 8:水泵切除標志network 9:啟動 t2 切除延時networ

54、k 10:水泵接通寄存器 1network 11:水泵接通寄存器 2network 12:水泵接通寄存器 3network 13:水泵接通寄存器 4network 14:水泵接通寄存器 5network 15:水泵接通寄存器 6network 16:水泵切除寄存器 3network 17:水泵切除寄存器 4network 18:水泵切除寄存器 1network 19:水泵切除寄存器 2network 20:1 號水泵控制network 21:2 號水泵控制network 22:3 號水泵控制故障報警程序如下：network 1:電機機身溫度小于 80network 2network 3:軸承溫

55、度小于 90network 4network 5:出水口壓力小于 0.1mpanetwork 6network 7:電流小于 150anetwork 8network 9:電壓低于 1400vnetwork 103.3 監(jiān)控畫面設(shè)計生產(chǎn)過程系統(tǒng)需要設(shè)計一個便于用戶操作的人機界面，它是自動化控制中用戶與系統(tǒng)進行交互和信息交換的一個媒介。本文采用 ifix 組態(tài)監(jiān)控軟件，它包含了大量圖形化工具，具有實時過程監(jiān)視與監(jiān)督控制、報警管理、歷史趨勢、統(tǒng)計過程控制等功能，擁有基于用戶的安全系統(tǒng)，方便的系統(tǒng)擴展等強大的擴展能力。圖 3.9 監(jiān)控主畫面此控制系統(tǒng)監(jiān)控保護功能主要包括過壓、過流、漏電保護以及水泵漏

56、水、水泵軸承超溫、電機超溫保護。在程序中，每個物理量所對應(yīng)的傳感器信號都會通過通信傳輸?shù)絧lc 中，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過相應(yīng)的抗干擾處理以后，可以得出相對更加真實的數(shù)據(jù)，然后依據(jù)控制系統(tǒng)中的運行邏輯以及真實情況，將這些數(shù)據(jù)與 plc 內(nèi)部相應(yīng)的物理量的正常設(shè)定值來比較得出結(jié)果。如果結(jié)果符合正常值的要求，說明一切正常，系統(tǒng)可以正常運轉(zhuǎn)，反之，則需要啟動報警程序，并且根據(jù)故障的不同和故障嚴重程度不同分別采取不同的保護方案。另外，還有邏輯錯誤故障保護。在設(shè)備正常運轉(zhuǎn)時，控制系統(tǒng)的各個輸入、輸出信號、中間記憶裝置等互相存在確定的邏輯關(guān)系。一旦發(fā)生設(shè)備故障，就會出現(xiàn)異常的邏輯關(guān)系。因此，一旦發(fā)現(xiàn)預(yù)加入的異常邏輯

57、關(guān)系程序被執(zhí)行，就可立即得知對應(yīng)的設(shè)備故障，操作員可以據(jù)此方便的采取報警、停機等保護措施。除此主設(shè)備監(jiān)控畫面之外，還另有一個故障監(jiān)控畫面。當有故障發(fā)生，故障畫面就會立即彈出，用以提示監(jiān)控人員并方便其查看操作。不同的故障在監(jiān)控畫面上都有它所對應(yīng)的區(qū)域，當有紅光閃爍時，則是發(fā)生故障并報警，若是靜態(tài)綠光顯示，則說明無故障發(fā)生，設(shè)備正常運行。監(jiān)控畫面形象易懂，工作人員可以方便的進行監(jiān)控操作。結(jié) 論本論文針對國內(nèi)井下排水系統(tǒng)的現(xiàn)狀，提出了采用 plc 控制系統(tǒng)來替代傳統(tǒng)的繼電器控制模式。采用自動、半自動和手動三種操作模式相結(jié)合，用西門子 s7-300 系列 plc進行自動控制，主要排水設(shè)備水泵及管路采用自動輪換工作制，以確保水泵及管路的正常使用并延長其使用壽命。根據(jù)水倉的水位以及涌水量，充分考慮“避峰填谷”等因素，以確定實際水泵開啟數(shù)量，既保證了安全生產(chǎn)又達到了節(jié)能的目標。針對系統(tǒng)所處的實際環(huán)境，選取合適的傳感器，采取一些抗干擾措施，以保證系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定的運行。最后，通過 plc 的程序設(shè)計來實現(xiàn)系統(tǒng)的正常運行和故障信號傳輸，通過 plc 程序與上位機的通信，讓操作員可以實時監(jiān)控系統(tǒng)的運行，發(fā)生故障可以及時進行操作，保障井下安全作業(yè)。綜合本次設(shè)計內(nèi)容，可