畢業(yè)設(shè)計（論文）-中央泵房自動控制設(shè)計（全套圖紙） .doc

中國礦業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計說明書第1頁共121頁目錄1緒論11.1引言11.2課題來源12泵控系統(tǒng)設(shè)計與分析32.1系統(tǒng)總體概述32.2系統(tǒng)控制要求32.3系統(tǒng)總體設(shè)計方案52.4泵控系統(tǒng)硬件選型92.5由微機-PLC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的遠程檢測設(shè)計153外部設(shè)備選用183.1傳感器的選用183.2閥的選用323.3其它外部設(shè)備選用334泵控系統(tǒng)軟件設(shè)計354.1泵控系統(tǒng)TD200組態(tài)354.2系統(tǒng)PLC軟件設(shè)計424.3上位機檢測軟件設(shè)計485系統(tǒng)接線說明515.1手動控制接線515.2PLC控制接線53中國礦業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計說明書第2頁共121頁結(jié)束語56致謝57參考文獻58附錄A59附錄B62附錄C91附錄D94附錄E117第一章緒論1.1引言傳統(tǒng)的自動控制大多為常規(guī)的繼電器帶動接觸器控制，其控制器通常為電位器之類，是基于電氣原理的純電氣自動控制，屬于模擬控制方式。如一位式的模擬控制方式，這種控制方式精度低，可靠性差，除了一些精度要求不高的場合外，現(xiàn)階段一般很少采用。隨著集成技術(shù)的迅猛發(fā)展，以微處理器為核心的單片機、PLC、工控機迅速滲透到工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，產(chǎn)生了計算機自動控制。計算機自動控制的控制器是各種類型的計算機（包括單片機、工控機及PLC等），其最大的優(yōu)點是控制器能夠存儲并辨識特殊的語言（程序），根據(jù)程序的控制思想發(fā)出各種指令，控制執(zhí)行機構(gòu)的動作，使被控制量滿足系統(tǒng)的要求。本系統(tǒng)就是采用計算機控制技術(shù)對水泵實行自動控制和狀態(tài)檢測。1.2課題來源2004年1月，從導師那接到“中央泵房自動控制及狀態(tài)監(jiān)測”課題。2004年3月，到皖北煤電集團任摟煤礦進行現(xiàn)場實習，從而把課題定位為針對礦業(yè)排水系統(tǒng)，且以皖北煤電集團任摟煤礦井下排水泵排水系統(tǒng)為藍本。1.2.1皖北煤電集團任摟煤礦井下排水系統(tǒng)現(xiàn)狀皖北煤電集團任摟煤礦井下排水系統(tǒng)整體比較落后，完全是人為手動控中國礦業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計說明書第3頁共121頁制。主水倉內(nèi)放置一標尺，從而顯示主水倉液位；水泵吸水口處有一真空度表，測量吸水口負壓；水泵排水口處有一壓力表，測量排水口壓力?，F(xiàn)場無轉(zhuǎn)速、溫度測量設(shè)備，據(jù)現(xiàn)場工作人員說，測溫完全靠手感測溫，轉(zhuǎn)速則完全靠肉眼看，一般不太在意它，只要有個差不多就行。排水閥是電動閥，分配閥、排氣閥完全是手動控制，系統(tǒng)起動前用真空泵排氣，達到負壓時按照操作要求依次操作控制。整個操作十分不便，并且還經(jīng)常容易出錯。此外，系統(tǒng)還必須有一位操作人員在井下定時巡視，查看主水倉泵液位，以便決定是要在起動還是要停止某臺泵，并且查看泵的運行情況。在出現(xiàn)緊急情況時，很難及時采取措施。另外，現(xiàn)場噪音比較大，很不適應(yīng)人長長時間工作。1.2.2課題的目的、意義和任務(wù)從上面所述皖北煤電集團任摟煤礦井下排水系統(tǒng)現(xiàn)狀可以看出，它十分需要加一控制系統(tǒng)，從而減輕操作人員工作量，優(yōu)化運行，延長系統(tǒng)設(shè)備運行壽命。并且據(jù)現(xiàn)場技術(shù)人員介紹大多數(shù)煤礦礦井下排水系統(tǒng)現(xiàn)狀和他們這差不多，都很需要加一控制系統(tǒng)。本課題就是設(shè)計一控制系統(tǒng)來解決以上問題。本系統(tǒng)在設(shè)計的時候是以皖北煤電集團任摟煤礦井下排水泵排水系統(tǒng)為藍本進行設(shè)計的。但本系統(tǒng)的使用是不局限于皖北煤電集團任摟煤礦井下排水泵排水系統(tǒng)。本課題主要的任務(wù)是設(shè)計檢測部分、控制部分和網(wǎng)絡(luò)（控制器和微機通訊）部分，通過檢測部分檢測主水倉、補水倉液位和各泵的運行參數(shù)，并送至控制器中，通過控制器實現(xiàn)電動控制或自動控制。并且將數(shù)據(jù)傳到地上控制室的上位機中，實現(xiàn)遠程檢測。=中國礦業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計說明書第4頁共121頁第二章泵控系統(tǒng)設(shè)計與分析2.1系統(tǒng)總體概述本系統(tǒng)設(shè)計控制為三部分：一、現(xiàn)場手動控制；二、地下控制室電動控制；三、地上主控制室遠程檢測。通過傳感器對主水倉液位的檢測，來自動判斷啟動幾臺水泵進行排水（自動檢測控制），或由人為地選擇啟動幾臺水泵進行排水（電動控制或手動控制）。同時也類似地控制水泵的停止。在水泵運行的過程中對水泵的相關(guān)參數(shù)進行監(jiān)控，如壓力、流量、溫度、轉(zhuǎn)速、負壓。出現(xiàn)故障時進行報警，若出現(xiàn)嚴重故障時，則立即停止水泵，并報警。并且把所檢測到的所有數(shù)據(jù)傳到地上主控制室內(nèi)的上位機中。2.2系統(tǒng)控制要求2.2.1整體要求：1、實現(xiàn)以下控制：手動控制、電動控制、自動監(jiān)測控制手動控制時要能自動切斷電動控制和自動控制；自動控制時要能自動切斷手動控制和自動控制；自動控制時要能自動切斷手動控制和電動控制。2、電動控制：根據(jù)所要起動的泵來自動決定閥的開閉，只需人為的來決定起動或停止哪臺泵。3、自動檢測控制：不需人為的介入，根據(jù)主水倉的液位自動實現(xiàn)泵的啟動、運轉(zhuǎn)參數(shù)檢測、泵的停止及故障診斷報警。2.2.2具體要求：1、現(xiàn)場手動控制/非手動控制轉(zhuǎn)換（非手動控制包括電動控制和自動檢測控制），電動控制/自動檢測控制轉(zhuǎn)換中國礦業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計說明書第5頁共121頁2、現(xiàn)場手動控制直接經(jīng)過電控部分控制，而電動控制/自動檢測控制則經(jīng)過控制器來控制3、自動檢測控制實現(xiàn)水泵的自動起動：（1）根據(jù)水位信號（液位傳感器cgq1），確定要起動水泵的臺數(shù)和哪臺水泵起動；（2）關(guān)閉要起動水泵的排水閥（df1），并確定排水管路及各分配閥（df2）的開關(guān)狀態(tài)；（3）開啟真空泵；打開真空泵與水泵連接的排氣閥（df3）；水泵開始排氣，并檢測水泵吸入口的負壓信號（cgq3）；（4）當吸入口負壓信號（cgq3）到達預(yù)定值時，起動水泵（降壓啟動，由電控實現(xiàn)）；打開排水閥（df1），關(guān)閉真空泵與水泵連接的排氣閥（df3），關(guān)掉真空泵，水泵進入正常排水運行。在地下控制室內(nèi)要實時地顯示所投入運行的水泵。4、水泵運行時的參數(shù)監(jiān)控：水泵進入正常排水運行時，檢測水泵運行的參數(shù)有：（1）、水位信號（液位傳感器cgq1）；（2）、水泵的排水壓力信號（壓力傳感器cgq2）；（3）、水泵吸入口的負壓信號（負壓傳感器cgq3）；（4）、水泵的流量信號（流量傳感器cgq4）；（5）、水泵的轉(zhuǎn)速信號（轉(zhuǎn)速傳感器cgq5）；（6）、水泵軸承的溫度信號（溫度傳感器cgq6）；在地下控制室內(nèi)要實時地顯示所投入運行的水泵以上參數(shù)及主水倉液位。并把這些參數(shù)傳到地上控制室的上位機中。5、自動檢測控制實現(xiàn)水泵的自動停止：（1）、根據(jù)水位信號（液位傳感器cgq1），確定停止水泵臺數(shù)和停哪臺水泵；（2）、切斷要停止水泵的電源，關(guān)閉排水閥（df1）；中國礦業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計說明書第6頁共121頁（3）、根據(jù)水位信號（液位傳感器cgq1），當水位低于最低水位時，停止最后一臺水泵，步驟同上。（4）、水泵全部停止后，系統(tǒng)處于自動監(jiān)控狀態(tài)，隨時準備起動。6、搶險排水：（1）當水位信號（液位傳感器cgq1）超過警戒水位時（井底水平高度），所有水泵全部開動（起動程序同上，逐臺起動，防止起動電流過大）；（2）隨著水位信號（液位傳感器cgq1）的逐淅下降，當水位信號（液位傳感器cgq1）低于安全警戒線時，逐步停掉部分水泵（停止程序同上）；（3）當水位信號（液位傳感器cgq1）低于最低水位時，停掉所有水泵（停止程序同上），系統(tǒng)處于自動監(jiān)控狀態(tài)，隨時準備起動。7、水泵運行的故障診斷及故障報警（1）、水泵不吸水（真空信號）；（2）、流量?。ㄕ婵招盘枺瑝毫π盘枺?；（3）、水泵不上水（壓力信號、流量信號）；（4）、轉(zhuǎn)速變化大（轉(zhuǎn)速信號、壓力信號、流量信號）；（5）、軸承過熱（溫度信號）；（6）、內(nèi)部聲音異常，可能原因是流量大，吸入高度過大，吸入處有空氣滲入，所吸入的液體溫度過高。（流量信號、負壓信號、溫度信號）。出現(xiàn)以上故障，及時報警通知操作人員；嚴重故障時，報警并停止出現(xiàn)故障的水泵。2.3系統(tǒng)總體設(shè)計方案2.3.1手動控制方案的確定1.現(xiàn)場手動控制直接經(jīng)過電控部分來分別控制各個元件，其所需開關(guān)有：現(xiàn)場手動控制/非手動控制轉(zhuǎn)換開關(guān)各水泵起動/停止開關(guān)中國礦業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計說明書第7頁共121頁各水泵排氣閥、排水閥、分配閥打開/關(guān)閉開關(guān)2.輸出開關(guān)量有：各閥開啟信號燈2.3.2系統(tǒng)電動控制/自動檢測控制方案的確定根據(jù)現(xiàn)場具備的條件及系統(tǒng)的控制要求，得到泵