毕业设计（论文）-中央泵房自动控制设计（全套图纸） .doc

中国矿业大学毕业设计说明书第1页共121页目录1绪论11.1引言11.2课题来源12泵控系统设计与分析32.1系统总体概述32.2系统控制要求32.3系统总体设计方案52.4泵控系统硬件选型92.5由微机-PLC网络构成的远程检测设计153外部设备选用183.1传感器的选用183.2阀的选用323.3其它外部设备选用334泵控系统软件设计354.1泵控系统TD200组态354.2系统PLC软件设计424.3上位机检测软件设计485系统接线说明515.1手动控制接线515.2PLC控制接线53中国矿业大学毕业设计说明书第2页共121页结束语56致谢57参考文献58附录A59附录B62附录C91附录D94附录E117第一章绪论1.1引言传统的自动控制大多为常规的继电器带动接触器控制，其控制器通常为电位器之类，是基于电气原理的纯电气自动控制，属于模拟控制方式。如一位式的模拟控制方式，这种控制方式精度低，可靠性差，除了一些精度要求不高的场合外，现阶段一般很少采用。随着集成技术的迅猛发展，以微处理器为核心的单片机、PLC、工控机迅速渗透到工业控制的各个领域，产生了计算机自动控制。计算机自动控制的控制器是各种类型的计算机（包括单片机、工控机及PLC等），其最大的优点是控制器能够存储并辨识特殊的语言（程序），根据程序的控制思想发出各种指令，控制执行机构的动作，使被控制量满足系统的要求。本系统就是采用计算机控制技术对水泵实行自动控制和状态检测。1.2课题来源2004年1月，从导师那接到“中央泵房自动控制及状态监测”课题。2004年3月，到皖北煤电集团任搂煤矿进行现场实习，从而把课题定位为针对矿业排水系统，且以皖北煤电集团任搂煤矿井下排水泵排水系统为蓝本。1.2.1皖北煤电集团任搂煤矿井下排水系统现状皖北煤电集团任搂煤矿井下排水系统整体比较落后，完全是人为手动控中国矿业大学毕业设计说明书第3页共121页制。主水仓内放置一标尺，从而显示主水仓液位；水泵吸水口处有一真空度表，测量吸水口负压；水泵排水口处有一压力表，测量排水口压力。现场无转速、温度测量设备，据现场工作人员说，测温完全靠手感测温，转速则完全靠肉眼看，一般不太在意它，只要有个差不多就行。排水阀是电动阀，分配阀、排气阀完全是手动控制，系统起动前用真空泵排气，达到负压时按照操作要求依次操作控制。整个操作十分不便，并且还经常容易出错。此外，系统还必须有一位操作人员在井下定时巡视，查看主水仓泵液位，以便决定是要在起动还是要停止某台泵，并且查看泵的运行情况。在出现紧急情况时，很难及时采取措施。另外，现场噪音比较大，很不适应人长长时间工作。1.2.2课题的目的、意义和任务从上面所述皖北煤电集团任搂煤矿井下排水系统现状可以看出，它十分需要加一控制系统，从而减轻操作人员工作量，优化运行，延长系统设备运行寿命。并且据现场技术人员介绍大多数煤矿矿井下排水系统现状和他们这差不多，都很需要加一控制系统。本课题就是设计一控制系统来解决以上问题。本系统在设计的时候是以皖北煤电集团任搂煤矿井下排水泵排水系统为蓝本进行设计的。但本系统的使用是不局限于皖北煤电集团任搂煤矿井下排水泵排水系统。本课题主要的任务是设计检测部分、控制部分和网络（控制器和微机通讯）部分，通过检测部分检测主水仓、补水仓液位和各泵的运行参数，并送至控制器中，通过控制器实现电动控制或自动控制。并且将数据传到地上控制室的上位机中，实现远程检测。=中国矿业大学毕业设计说明书第4页共121页第二章泵控系统设计与分析2.1系统总体概述本系统设计控制为三部分：一、现场手动控制；二、地下控制室电动控制；三、地上主控制室远程检测。通过传感器对主水仓液位的检测，来自动判断启动几台水泵进行排水（自动检测控制），或由人为地选择启动几台水泵进行排水（电动控制或手动控制）。同时也类似地控制水泵的停止。在水泵运行的过程中对水泵的相关参数进行监控，如压力、流量、温度、转速、负压。出现故障时进行报警，若出现严重故障时，则立即停止水泵，并报警。并且把所检测到的所有数据传到地上主控制室内的上位机中。2.2系统控制要求2.2.1整体要求：1、实现以下控制：手动控制、电动控制、自动监测控制手动控制时要能自动切断电动控制和自动控制；自动控制时要能自动切断手动控制和自动控制；自动控制时要能自动切断手动控制和电动控制。2、电动控制：根据所要起动的泵来自动决定阀的开闭，只需人为的来决定起动或停止哪台泵。3、自动检测控制：不需人为的介入，根据主水仓的液位自动实现泵的启动、运转参数检测、泵的停止及故障诊断报警。2.2.2具体要求：1、现场手动控制/非手动控制转换（非手动控制包括电动控制和自动检测控制），电动控制/自动检测控制转换中国矿业大学毕业设计说明书第5页共121页2、现场手动控制直接经过电控部分控制，而电动控制/自动检测控制则经过控制器来控制3、自动检测控制实现水泵的自动起动：（1）根据水位信号（液位传感器cgq1），确定要起动水泵的台数和哪台水泵起动；（2）关闭要起动水泵的排水阀（df1），并确定排水管路及各分配阀（df2）的开关状态；（3）开启真空泵；打开真空泵与水泵连接的排气阀（df3）；水泵开始排气，并检测水泵吸入口的负压信号（cgq3）；（4）当吸入口负压信号（cgq3）到达预定值时，起动水泵（降压启动，由电控实现）；打开排水阀（df1），关闭真空泵与水泵连接的排气阀（df3），关掉真空泵，水泵进入正常排水运行。在地下控制室内要实时地显示所投入运行的水泵。4、水泵运行时的参数监控：水泵进入正常排水运行时，检测水泵运行的参数有：（1）、水位信号（液位传感器cgq1）；（2）、水泵的排水压力信号（压力传感器cgq2）；（3）、水泵吸入口的负压信号（负压传感器cgq3）；（4）、水泵的流量信号（流量传感器cgq4）；（5）、水泵的转速信号（转速传感器cgq5）；（6）、水泵轴承的温度信号（温度传感器cgq6）；在地下控制室内要实时地显示所投入运行的水泵以上参数及主水仓液位。并把这些参数传到地上控制室的上位机中。5、自动检测控制实现水泵的自动停止：（1）、根据水位信号（液位传感器cgq1），确定停止水泵台数和停哪台水泵；（2）、切断要停止水泵的电源，关闭排水阀（df1）；中国矿业大学毕业设计说明书第6页共121页（3）、根据水位信号（液位传感器cgq1），当水位低于最低水位时，停止最后一台水泵，步骤同上。（4）、水泵全部停止后，系统处于自动监控状态，随时准备起动。6、抢险排水：（1）当水位信号（液位传感器cgq1）超过警戒水位时（井底水平高度），所有水泵全部开动（起动程序同上，逐台起动，防止起动电流过大）；（2）随着水位信号（液位传感器cgq1）的逐淅下降，当水位信号（液位传感器cgq1）低于安全警戒线时，逐步停掉部分水泵（停止程序同上）；（3）当水位信号（液位传感器cgq1）低于最低水位时，停掉所有水泵（停止程序同上），系统处于自动监控状态，随时准备起动。7、水泵运行的故障诊断及故障报警（1）、水泵不吸水（真空信号）；（2）、流量小（真空信号，压力信号）；（3）、水泵不上水（压力信号、流量信号）；（4）、转速变化大（转速信号、压力信号、流量信号）；（5）、轴承过热（温度信号）；（6）、内部声音异常，可能原因是流量大，吸入高度过大，吸入处有空气渗入，所吸入的液体温度过高。（流量信号、负压信号、温度信号）。出现以上故障，及时报警通知操作人员；严重故障时，报警并停止出现故障的水泵。2.3系统总体设计方案2.3.1手动控制方案的确定1.现场手动控制直接经过电控部分来分别控制各个元件，其所需开关有：现场手动控制/非手动控制转换开关各水泵起动/停止开关中国矿业大学毕业设计说明书第7页共121页各水泵排气阀、排水阀、分配阀打开/关闭开关2.输出开关量有：各阀开启信号灯2.3.2系统电动控制/自动检测控制方案的确定根据现场具备的条件及系统的控制要求，得到泵