基于PLC控制的自动排水装置的研究与应用

发布时间：2017-08-03 13:08

  本文关键词：基于PLC控制的自动排水装置的研究与应用

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【摘要】：煤炭是我国主要的一次能源,占我国一次能源消费总量的70%以上。随着我国经济持续稳定增长,对煤炭也将保持快速增长的需求。矿井安全已成为制约煤矿开采的重要关键问题。在煤炭开采过程中,一旦发生透水事故,轻则损坏机电设备,重则水淹巷道,危及工作人员生命。而我在煤矿实地调研时发现,现大部分煤矿井下排水设备、技术相对落后,自动化程度低,主要依靠人工操作来控制排水泵的启停。这种落后的排水系统所存在的弊端和缺陷是不言而喻的。为了进一步推动矿山排水自动化技术水平的进步和发展,本论文就现在煤矿上自动化程度较低的排水技术普遍存在的缺陷,提出了一种基于隔爆兼本质安全型(下文简称：本安型)PLC控制的矿用自动排水装置的设计与研究方案。该排水系统的核心组成部分为综合控制箱、本安型操作台和无底阀阶梯总成。其中,综合控制箱可对PLC、触摸屏、传感器等进行供电,具有对电路的过流、过载、漏电等保护作用,同时连接外部传感器和电动闸阀等执行部分,可对各种类型传感器信号进行采集并转换为本安型信号输出。本安型操作台为自动排水系统的控制部分,内部有本安型PLC以及触摸屏。该排水系统在功能上可实时对水位进行监测,进行自动／手动、本地／远控操作方式的切换,还可根据水位的高低、用电峰值时段进行智能控制开启水泵台数以及启停时间段。本文上位机采用世纪星软件来完成人机交互界面的设计,可把整个排水系统的运行状况、数据充分显示在触摸屏上,同时,还可以进行数据上传、保存、打印。该方案根据《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》的相关规定以及煤矿井下的实际情况,进行排水系统自动控制方面的设计、制作、实验、运行。整体工作主要包括以下几个方面：传感器的选型方案、隔爆兼本安型综合控制箱的电气原理图设计、无底阀阶梯总成的设计与制作、本安型操作台的配置、控制程序编程、利用组态进行上位机监控等。
【关键词】：排水系统 PLC 自动控制 综合控制箱 无底阀总成
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD636;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 概论14-20
• 1.1 井下排水系统概述14-16
• 1.1.1 涌水来源14
• 1.1.2 涌水危害14-16
• 1.1.3 排水必要性16
• 1.2 国内外研究现状16-17
• 1.2.1 国外研究现状16-17
• 1.2.2 国内研究现状17
• 1.3 选题的目的和意义17-18
• 1.4 本章小结18-20
• 2 排水系统总体方案设计20-32
• 2.1 矿井排水方式的分类20-23
• 2.2 排水系统的工作原理23-24
• 2.2.1 排水系统结构组成23
• 2.2.2 系统的电气工作原理23-24
• 2.3 排水系统设备选型24-26
• 2.3.1 矿井的原始资料24-26
• 2.3.2 配置管路26
• 2.4 传感器的选型26-30
• 2.4.1 主要传感器组成26-27
• 2.4.2 传感器的选型27-30
• 2.5 本章小结30-32
• 3 自动排水装置组成部件的原理和结构设计32-62
• 3.1 设计要求32-34
• 3.1.1 设计原则32
• 3.1.2 使用环境32-33
• 3.1.3 基本功能33
• 3.1.4 电气性能33-34
• 3.2 主要元器件选择及原理34-35
• 3.3 保护功能的原理设计35-44
• 3.3.1 漏电保护36-38
• 3.3.2 过载保护38-40
• 3.3.3 短路保护40-41
• 3.3.4 断相保护41-43
• 3.3.5 过压、欠压保护43-44
• 3.4 本质安全型电路设计44-47
• 3.4.1 本安电源供电电路设计44-46
• 3.4.2 信号隔离电路设计46-47
• 3.4.3 光电耦合电路设计47
• 3.5 自动/手动控制电路设计47-49
• 3.6 电气原理总图49-51
• 3.7 综合控制箱外壳的结构设计51-56
• 3.7.1 主腔法兰的尺寸设计52-54
• 3.7.2 主腔法兰的尺寸校核54
• 3.7.3 主腔围框的厚度计算54-56
• 3.8 无底阀总成的结构设计56-61
• 3.8.1 设计参数56-57
• 3.8.2 设计方案57-61
• 3.9 本章小结61-62
• 4 控制系统的软件设计62-76
• 4.1 可编程控制技术62
• 4.2 硬件组成62-67
• 4.2.1 输入输出点统计62-64
• 4.2.2 PLC模块选型64-65
• 4.2.3 I/O点分配65-67
• 4.3 程序的编程设计67-74
• 4.3.1 水泵启动顺序流程67-69
• 4.3.2 本地手动控制69-70
• 4.3.3 本地自动控制70-71
• 4.3.4 “避峰就谷”71-72
• 4.3.5 水泵的失压保护72-73
• 4.3.6 信号标定73-74
• 4.4 本章小结74-76
• 5 系统调试与运行76-84
• 5.1 程序下载及调试76-79
• 5.1.1 人机界面程序下载76
• 5.1.2 程序调试76-79
• 5.2 系统模拟运行79-82
• 5.3 装置现场调试运行82-83
• 5.4 本章小结83-84
• 6 总结与展望84-86
• 6.1 总结84-85
• 6.2 展望85-86
• 参考文献86-88
• 致谢88-90
• 作者简介及读研期间主要科研成果90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 谭章禄;韩茜;任超;;面向智慧矿山的综合调度指挥集成平台的设计与应用研究[J];中国煤炭;2014年09期

2 雷振伟;崔天亮;;矿井主排水系统节能技术的应用[J];中国新技术新产品;2014年15期

3 蔡俊毅;;浅析电气自动化控制系统的应用和发展[J];科技致富向导;2014年12期

4 卢军波;张鹏;王晓鹏;;无底阀水泵水箱的结构设计[J];硅谷;2013年19期

5 郅杰;;ZSK(B)型矿用水泵自动化控制系统的应用[J];科技创新与应用;2013年24期

6 谢军;;矿井主排水泵自动化控制方案[J];山东煤炭科技;2013年02期

7 李大伟;孟磊;;煤矿井下自动化排水系统在实践中的运用[J];中国高新技术企业;2013年06期

8 李兵芳;;浅谈煤矿电气设备的防爆外壳设计[J];科技创新与应用;2012年26期

9 刘俊民;;井下自动排水研究[J];民营科技;2012年09期

10 陈娟;赵耀江;;近十年来我国煤矿事故统计分析及启示[J];煤炭工程;2012年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 李鹏;基于PLC控制的矿用风机组合开关的设计与研究[D];安徽理工大学;2013年

2 杜桂迁;煤矿井下排水系统自动化的研究[D];河北工程大学;2013年

3 许为来;矿井自动化排水系统软件设计与应用[D];天津大学;2012年

4 温国栋;基于ARM的煤矿自动排水监控系统的研究[D];西安科技大学;2009年

5 汤宏颖;LabVIEW技术在煤矿井下排水监控系统中的应用[D];太原理工大学;2008年

6 高林;煤矿井下排水自动控制系统的研究与开发[D];太原理工大学;2007年

7 李瑞;井下排水系统的监测与控制研究[D];太原理工大学;2006年

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本文编号：614493