安全监测监控系统课程设计教材

安全监测监控系统课程设计

1设计目的与要求

1.1设计目的

对于多数矿井来说，较大的矿井水被排放到地面后比较难以处理，自然排放容易造成环境污染，二

次处理成本极高，采用二次利用的方式能有效的解决矿井水排放问题。利用从井下抽放到地面蓄水池的

矿井水进行制浆，制成的泥浆将会用于井下灭火和充填。

《安全监测监控技术》是一门技术性、应用性和实践性很强的综合性课程，是安全工程专业的核心

课程。课程设计是学好本门课程的又一重要性教学环节。课程设计的目的是配合课堂教学和平时实验，

以达到巩固消化课程的内容，进一步加强和深化综合应用安全监测监控技术的能力，特别是根据具体安

全问题及要求，提出切实可行的监测监控技术方案、并进行设备选型、安装调试及维护监测监控系统的

能力。

本次课程设计的意义是以培养学生综合运用所学安全监测监控技术知识的过程，使知识转化为能力

的重要阶段。

1.2设计要求

井下抽取到地面蓄水池的水杂质较多，矿领导设计制浆用水量为30方/小时，要求采用电动调节阀

进行控制，制定一个自动控制系统。

1能自动检测抽出的水流量变化

2能自动控制水流量为我们的指定值

3形成一个自动恒流控制系统

2系统结构设计

2.1控制方案

首先对于抽水系统，要进行较为精准的流量控制，是水流量达到我们想要的情况，每小时控制在

30方，那就要水流量检测，保证每分钟的流量，我们的传输系统要及时的将我们的流量发送给控制系

统，保证我们的空时系统及时的收到信息，并进行相应的判断，和记录。在经过分析之后我们要将我们

的信息传输致我们的执行器，及时的进行流量的调节，保证在我们的预算的流量之内工作，是工作高

效地进行，形成一个整体的控制系统，及时的检测并传输，及时的记录并进行分析，找出问题，将我们

的分析结果及时有效的传输至执行系统，控制流量，进行调节。实现预期的任务。

2.2系统结构

描叙系统的整体结构，作出系统结构图,

PID控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。

比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制

时系统输出存在稳态误差(Steady-stateerror)<,

积分（I）控制，在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控

制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System

withSteady-stateError）0为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项有误差取决于

时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即使误差很小，积分项也会随着时间的增加而加

大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分（PD控制器，

可以使系统在进入稳态后无稳态误差。

微分（D）控制，在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正

比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯

性组件（环节）或有滞后（delay）组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决

的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是

说…在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误考的幅值,而巨前需要增加

的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的

控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，

比例+微分（PD）控制器能改善系统在调节过程中的动态特怛。

3设备选型

3.1传感器

传感器是把流过管道内的导电液体的体积流量转换为线性电信号。其转换原理就是著名的法拉第电

磁感应定律，即导体通过磁场，切割电磁线，产生电动势。流量传感器的磁场是通过励磁实现的，分直

流励磁、交流励磁和低频方波励磁。电磁流量计简单的说是由流量传感器和变送器组成的。电磁传感器

就是采用电磁感应原理测量介质流体流速的流量计。

分体式电磁流量计

技术叁敌

仪表精度：管道式0.5级、LO级;插入式2.5级

刑量介质：电导率大干5uS/onfi勺各种濯体和液固两相流体。

流速范困：0.2~8m/s

工作压力：1.6MPa

环境温度：-40*C~+50*C

介质温度：聚四位烯衬里018CTC

樽股材质衬里：<65*C

防煨标志：ExmibdnBT4

防爆证号：GYB01349

外磁干扰：S400A/m

外壳防护：一体化型：IP65；

分离型:传感器IP68（水下5米，仅限于橡胶衬里装换器IP65

输出信号：4〜20mA.DC,负载电随0~750C

通讯输出：RS485或CAN总线

电气连播：M2OX1.5I*］螺纵（pl0＜筑孔

电源电压：9g220V.AU24±10%V.DC

最大功耗：<10VA

3.2执行器

i.符合用途的最适宜额定规格

2.HeavyDuty/SuperHeavyDuty的双重额定，可以根据负载特性，选择最经济的容量

3.根据额定，自动切换初始值、保护功能等

4.0.4〜560kW的大容量范围，可以用于各种用途。

小型低压变频器

该系列产品根据用途可分为通用型和多种专用型产品

★输出频率0-600HZ或5-6000HZ（高速电主轴）可选。

★输入电压：110V,200V,220V,240V,380V,400V,440V可选。

★输出功率从200KW〜22KW可选。

★输出相数：单相或三相可选。

★输出频率精度优于0.5%。

3.3控制器

西门子RVD通用控制器

P及PI响应的独立电子式通用控制器

AC24V工作电压

可通过应用编号选择应用程序

主动式输入信号的输入值段可以选择设定

播出值的范围和方向可以任意设定

两个通用输入点用于Ni1000,Pt1000的电阻温度传感器和0…10V信号

单位可设置为°C,°F,%或者无指定单位

一个模拟量输出点输出DC0-10V信号，可以是正向或者反向

一个双位输出，正向或者反向

一个数字量输入点用于昼/夜设定切换

无需额外工具即可通过控制器上的按键进入或者更改所有数据

与电脑连接用于通过软件下载预制应用程序

3.4配套设备

配套选型：电缆，水位测量器，自动开关，过滤网

要选有防止燃烧的电缆，防止电路的短路导致火灾，水位测量，当水池中水缺少是发出信号，及

时向里面供水，自动开关，当制浆站出现危险情况时，要及时进行停车作业，保真不会因为水无法控制

导致灾害

3.5水泵

水泵选型：水泵的要求，技术细节（要求具体到设备型号，厂家，技术参数），选型依据，不少于

100字

1TT水泵SHS卧式端吸泵

技术要求：

1.SHS系列是由AISI316L不锈钢材料冲压制成的单级离心泵组成。

2.SHS的主要技术参数，以及进水和出水口尺寸均符合EN733(exDIN24255)和UNI7467标准。

3.法兰尺寸符合UNI2236和DIN2532标准。

4.可选尺寸：DN32到DN80

5.水泵旋转方向为：面川水泵的进水端时反时针运转。

6.水泵结构为后部分开式设计。

应用范围：

1.流量：可达240nl3/h,2级电机。

可达130m3/h,4级电机。

2.扬程：可达110m,2级电机。

可达231n,4级电机。

3.介质温度：标准的：-20。(：至+110。1

可根据需求特别制作。

4.最大工作压力：12巴(PN12)

电机：

1.三相异步，鼠龙式转子，闭式结构，外部通风。性能符合CEI2-3(IEC34.1)

2.标准电压:50HZ

——可达3KW,220-240/380-415V

——4KW以上，380-415/660V

3.IP55保护

4.绝缘等级:F级(155℃)

5.最大环境温度：40℃

考虑到不同的环境条件，检查电机功率。所有电机上均装有冷凝水排水塞。

泵和电机的连接：

SHS：有安装架和连接装置，刚性联轴器由键连接装在延伸的电机轴上，电机为标准的B5-B35

电机。

结构特点：

泵体采用A1S1316不锈锹制造。

PN16法兰符合UNI2223和DIN2533标准。

闭式叶轮由AISI316不锈钢制成，尺寸为32,40,50,65-160/75,65-160/110A,采用激光焊接

技术。

尺寸为65-200,65-250和80时，采用铸造不锈钢。

机械密封符合DIN24960标准，充排水堵头由316L不锈钢制成。

可提供的附件:

AISI316不锈钢或镀锌铁制成的螺纹配对法兰。

法兰带有与压力传感器连接的螺孔。

锥形法兰联轴器。

水泵和电机垫片。

AISI316不锈钢制成的螺栓和螺母。

4电路及管路设计

4.1电路设计

电路连接图

4.2管路设计

根据已经选型设备的管路结构图，对管路中间的部件进行标注，并设计说明保证流量计测量准确的

地下制浆

站

感器将数据传给控制器在经过控制器分析，给执行器传瑜，改变水泵的运行状况，保正流量在我们

想要的数值下运行。

结论

通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关安全监测监控方面的知识，在设计过程中虽然遇到

了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在

这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。

最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成

了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过

程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行

解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永

远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！

课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一

门辩思