开题报告 - 基于漏缆射频通信技术的水泵自动控制设计

毕业设计（论文）开题报告题目名称 基于漏缆射频通信技术的水泵自动控制学生姓名 专业 自动化 班级一、选题的目的意义煤炭作为国家的战略能源在国民经济中起着很关键的作用，中小型煤矿为国民经济的发展做出了重要的贡献。在煤矿，安全生产是主要的，生产和安全发生矛盾是，生产要服从安全，为探索更加安全人性化的煤矿开采系统，人们一直在努力。在众多矿难中，煤矿透水占大部分，实现矿井排水系统的自动化是必然，对矿井主泵房来说，运行的安全、可靠性是至关重要的。因此，安全运行就成为矿井水泵设计、制造的首要考虑问题。传统矿井水泵控制存在诸多问题，如控制方式繁琐、可靠性低、能源消耗大等。随着科学技术的进步和煤矿生产现代化要求的不断提高，人们对矿井排水系统的要求也进一步深化，矿井水泵自动控制系统也逐步趋于完善，各种新技术、新工艺逐步应用于矿井提升设备中 。采用 PLC 的控制方案对原有电控系统进行改造，利用泄漏电缆通信可提高整个控制系统安全可靠性、控制精度及调节性能，可作为煤矿自动化系统中的一个子系统，实现资源优化配置，使矿井排水系统更安全可靠。2、主要内容与基本要求1、查阅相关资料、并实地考察调研；根据煤矿井下实际要求、工况及矿用设备有关规范要求,结合实际,独立思考,做好开题报告.2、 熟悉泄漏通信系统的基本构成 ，了解前端机设备（Head End） 、电源及电源耦合器、线路放大器、分配/分支单元（器） 、线路终端单元（器） 、基站、泄漏电缆等相关设备的结构、原理和作用；3、完成以 S7-300PLC 为控制核心，基于泄漏电缆射频通信系统的水泵房自动化控制技改方案。系统将水位、压力、真空度、流量、温度等传感器、电控执行机构以及供电系统融为一体，根据水仓水位变化、涌水速率、以及供电时段、水泵磨损情况，确定最优控制策略，实现排水系统的自动控制以及远程监控。4、整个自动控制系统由井上集控室计算机、井下 PLC 控制器系统及漏缆通信系统组成，完成对水泵、液压闸阀、配水阀、电动球阀、及防水门等的控制。触摸屏实时生动的显示水泵当前状态，并为用户提供水泵井下控制的平台。系统配备 UPS 电源，用于矿井失电，且逆止阀失效状态下，关闭电动闸阀。5、给出水泵房自控系统整体方案，会出各个部分的原理图。三、国内外研究综述目前，我国大多煤矿企业的井下水泵房使用的仍然是传统的人工操作排水系统，以离心式水泵系统为主。这种排水系统的操作以离心式水泵的工作特性为基础，泵站的起停时间判断，完全依赖于工人的经验和已有的操作规程。其存在的问题有如下几点：效率低、可靠性差。这种排水系统的工作流程完全由手工完成，工人按部就班的完成各个执行件的操作。另外，对水位、涌水量大小等现场数据的判断依赖于工人的经验。作业过程比较复杂，要求工人具有很强的责任心，否则可能出现误操作，甚至发生大的事故。工人劳动强度大。人工操作无法避免高强度的劳作。尤其是闸阀的操作，劳动量最大。而且，水泵房要时时有人值守，以便在发生异常情况时，及时报警检修。提出了基于 PLC 的矿井主排水自动控制系统的设计。自动控制系统的应用，将使得排水系统可靠性增强，目前，PLC 在国内外工业控制中已获得广泛应用，在矿井排水系统中，采用 PLC 自动监测排水系统的运行状况，自动进行数据采集、自动记录、故障报警、事故分析、多台水泵启动的自动切换等，所得到的动态资料准确性高，控制的可靠性高。整个工作流程通过软件的编程来实现，程序确定后，水泵机组将按给定的程序自动启停水泵、开合阀门，极大的减小工人的劳动强度。PLC 将水泵机组的运行状态与参数经安全生产监测系统传至地面生产调度监控中心主机，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遥测、遥控。本文中大胆提出了利用加拿大 MRS 公司的 KEEPWELL 数字化矿井综合管理系统进行设计的构想，以泄漏电缆通过射频通信方式实现矿井中无线通信，井下的无线通信主要包括人员定位、语音通讯、 图像监控、数据采集和控制等功能，集成到一个通信平台上，通过泄漏电缆进行简单、有效的通讯和管理。,通过与上位机的连接，该系统可以实现远程操控，通过计算机的决策控制，对设备的运行状态运行过程进行自动检测，从而达到有效地节约能源，降低了劳动强度，降低运行成本和延长设备寿命等目的，保证了系统的稳定性和可靠性。四、毕业设计（论文）所用的方法结合自己所学知识，认真查阅相关资料, 了解矿井排水泵房自动控制系统整体方案，利用泄漏电缆射频通信方式,提出自己的相应技改方案。所用途径如下：(1)查阅图书馆资料，了解矿井泵房的结构和工作原理；(2)利用网络资源，了解漏缆射频通信技术在矿井通信系统中的应用，并把它应用到泵房自动控制系统中；（3）配合实验室实验设备，对相关自控部分进行模拟和验证。利用指导老师提供的信息和资料认真思考完成设计工作，实地考察，了解设备控制流程和具体参数。五、主要参考文献与资料获得情1. 泄漏电缆通信系统产品使用说明书 加拿大 MRS 公司2. 董在望 通信电路原理 高等教育出版社 2002-013. 蔡瑞娟、 陈海霞编著西门子 PLC 编程技术及工程应用 机械工业出版社 2007.074. 生产安全事故报告和调查处理条例贯彻落实与矿业生产安全监督管理及事故应急救援、预案编制实务全书 ； 中国矿业科技出版