礦井泵房自動(dòng)化設(shè)計(jì)

1、XXXXXXXXXXXX 學(xué)院畢業(yè)實(shí)踐任務(wù)書題 目：礦井泵房自動(dòng)化設(shè)計(jì)姓 名：XX班 級(jí)：XXXX指導(dǎo)老師：XXXXXXXXXXX 學(xué)院制年 月XXXXXXXXX 學(xué)院畢業(yè)實(shí)踐任務(wù)書成績(jī)及評(píng)語(yǔ)表 摘 要文章進(jìn)行了排水設(shè)備的選型設(shè)計(jì)，然后根據(jù)排水控制的要求，進(jìn)行自動(dòng)控制方面的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用SIEMENS 的S7-300系列PLC ，并結(jié)合各種傳感器（主要為水位傳感器、負(fù)壓傳感器、壓力傳感器、流量傳感器等），完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要實(shí)現(xiàn)的控制功能。本系統(tǒng)采用水泵及管路的“自動(dòng)輪換”工作制。又根據(jù)“避峰填谷”的原則確定開(kāi)啟水泵臺(tái)數(shù)，以達(dá)到節(jié)省用電的目的。在就地PC 端，采用易控組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行情

2、況及各個(gè)運(yùn)行參數(shù)，做到有故障及時(shí)發(fā)現(xiàn)并盡早處理。S7-300通過(guò)CP340通訊模塊，采用RS-232C 通信標(biāo)準(zhǔn)與就地PC 建立聯(lián)系。關(guān)鍵詞：PLC 、排水系統(tǒng)、自動(dòng)控制目 錄第一章 緒論 . 51.1排水系統(tǒng)概述 . 51.2井下排水系統(tǒng)存在的問(wèn)題 . 71.3排水系統(tǒng)為何要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制 . 8第二章 基于PLC 的井下自動(dòng)排水系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) . 82.1控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) . 82.2基于PLC 的礦井主排水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 9第三章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) . 133.1PLC 的軟件設(shè)計(jì) . 13第四章 控制系統(tǒng)的抗干擾措施 . 234.1常見(jiàn)的各種干擾源 . 234.2如何采取措施排除這些干

3、擾 . 24第五章 總結(jié) . 24參考文獻(xiàn) . 26致 謝 . 27第一章 緒論井下排水系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)中四大系統(tǒng)之一，擔(dān)負(fù)著井下積水排除的重要任務(wù)。然而，目前我國(guó)的井下排水系統(tǒng)仍由很多依靠傳統(tǒng)的人工操作方式。本章分析這種排水系統(tǒng)的組成及工作過(guò)程，指出其存在的問(wèn)題，為井下主排水系統(tǒng)自動(dòng)控制的研究提供依據(jù)。1.1排水系統(tǒng)概述在煤礦地下開(kāi)采的過(guò)程中，由于地層中含水的涌出，雨水和江河中水的滲透，水砂充填和水力采煤礦井的井下供水，將要有大量的水晝夜不停地匯集于井下。礦井涌水與采區(qū)的水文地質(zhì)及當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件有關(guān)系，涌水量在不同的季節(jié)也呈現(xiàn)不同。在一些大水礦井，礦井涌水量可達(dá)到每秒17立方米，甚至超過(guò)每秒2

4、0立方米。另外，煤炭開(kāi)采過(guò)程中，由于地層結(jié)構(gòu)被破壞，巖層斷裂，使采區(qū)與儲(chǔ)水層連通，發(fā)生突水事故，涌水量會(huì)突然增加。如果不能及時(shí)地將這些積水排送到井上，井下的生產(chǎn)就可能受到阻礙，井下的安全就會(huì)得不到保障，嚴(yán)重者會(huì)造成重大事故。給人民的生命、國(guó)家的財(cái)產(chǎn)都帶來(lái)了極大的威脅。因此，井下排水就顯得尤為重要。井下自動(dòng)排水系統(tǒng)的任務(wù)就是把流入井下煤礦巷道中的礦井積水排送至地表。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，每開(kāi)采1噸煤就要排出2-7噸礦井水，有時(shí)甚至要排出30-40噸礦井水。井下排水設(shè)備所配備電機(jī)的功率，小的幾千瓦到幾十千瓦，大的幾百千瓦到上千千瓦、在我國(guó)煤炭行業(yè)中，井下排水用電量占原煤生產(chǎn)總耗電量的18%-41%，一般為20

5、%左右。因此，井下排水設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性(安全運(yùn)轉(zhuǎn) 與經(jīng)濟(jì)性(效率高、電耗量小 ，具有十分重要的意義。井下排水系統(tǒng)一般采用離心式水泵，一些小型煤礦或淺水井臨時(shí)排水系統(tǒng)也采用潛水泵。離心式水泵排水系統(tǒng)主要由離心式水泵、電動(dòng)機(jī)、起動(dòng)設(shè)備、儀表、管路及管路附件等組成。濾水器和底閥濾水器安裝在吸水管的下端，插入吸水井下面，不得低于O.5m 。其作用是防止井底沉積的煤泥和雜物吸入泵內(nèi)，導(dǎo)致水泵被堵塞或被磨損。在濾水器內(nèi)裝有舌型底閥，其作用是使灌入水泵和吸水管中的引水，以及停泵后的存水不致漏掉。但是現(xiàn)在的排水系統(tǒng)中，為了提高排水效率，減小水泵腐蝕，一般不用底閥，而用射流泵或真空泵為水泵和吸水管注水。閘閥調(diào)節(jié)

6、閘閥安裝在靠近水泵排水管上方的排水管路上，位于逆止閥的下方。其功用為:調(diào)節(jié)水泵的流量和揚(yáng)程；起動(dòng)時(shí)將它完全關(guān)閉，以降低起動(dòng)電流。調(diào)節(jié)閘閥的優(yōu)點(diǎn)是流動(dòng)阻力和關(guān)閉壓力較小，安裝時(shí)無(wú)方向性，能夠方便地來(lái)調(diào)節(jié)水泵的流量和揚(yáng)程等。其缺點(diǎn)是密封面容易擦傷，檢修較為困難，高度尺寸較大，在安裝位置受到限制時(shí)，安裝不便，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格較高。放水閘閥安裝在調(diào)節(jié)閘閥上方的排水管路的放水管上，其作用為檢修排水管路時(shí)放水用。逆止閥逆止閥安裝在調(diào)節(jié)閘閥的上方，其作用是當(dāng)水泵突然停止運(yùn)轉(zhuǎn)(如突然停電 時(shí)，或者在未關(guān)閉調(diào)節(jié)閘閥的情況下停泵時(shí)，能自動(dòng)關(guān)閉，切斷水流，使水泵不致受到水力沖擊而遭到損壞。 灌引水漏斗、放氣栓和旁通

7、管灌引水漏斗是在水泵初次起動(dòng)時(shí)，向水泵和吸水管中灌引水用。在向水泵和吸水管中灌引水時(shí)，要通過(guò)放氣栓(又叫氣嘴 將水泵和吸水管中的空氣放掉。當(dāng)排水管中有存水時(shí)，也可通過(guò)旁通管向水泵和吸水管中灌引水，此時(shí)要將旁通管上的閥門打開(kāi)。此外，還可通過(guò)旁通管，利用排水管中的壓力水的反沖作用，沖掉積存于水泵流通部分和附著于濾水器上的雜物，但此時(shí)須通過(guò)連接在底閥上的鐵絲或鏈條將底閥提起。壓力表和真空表壓力表安裝在水泵的排水接管上，為檢測(cè)排水管中水壓大小用。常用的壓力表為普通彈簧管壓力表，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征可分為徑向無(wú)邊、徑向帶邊和軸向帶邊三種。表殼的公稱直徑有60mm,100mm,150mm,200mm 和250m

8、m 五種。壓力表所測(cè)出的壓力叫做表壓力或相對(duì)壓力，它比絕對(duì)壓力小1個(gè)大氣壓。 真空表安裝在水泵的吸水接管上，為檢測(cè)吸水管的真空度用。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征也可分為徑向無(wú)邊、徑向帶邊和軸向帶邊三種。表殼的公稱直徑和壓力表一樣，也分為60, 100, 150，和250mm 五種。真空表測(cè)量范圍為0-0.1 MPa(一個(gè)大氣壓 。射流泵或真空泵離心式水泵在起動(dòng)前必須將吸水管和泵腔內(nèi)注滿水才能進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，否則水泵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將無(wú)法吸水，形成“干燒”，嚴(yán)重影響水泵的使用壽命。在無(wú)底閥的排水系統(tǒng)中，水泵每次起動(dòng)都要灌水，這一工作由抽真空設(shè)備完成，一般使用射流泵或真空泵。如圖1-2所示。它們的工作原理不同，但都能在系統(tǒng)

9、中使水泵工作腔達(dá)到一定的真空度，保證系統(tǒng)正常工作。1.2井下排水系統(tǒng)存在的問(wèn)題目前，我國(guó)大多煤礦企業(yè)的井下水泵房使用的仍然是傳統(tǒng)的人工操作排水系統(tǒng)，以離心式水泵系統(tǒng)為主。這種排水系統(tǒng)的操作以離心式水泵的工作特性為基礎(chǔ)，泵站的起停時(shí)間判斷，完全依賴于工人的經(jīng)驗(yàn)和已有的操作規(guī)程。當(dāng)水倉(cāng)水位到達(dá)設(shè)定的高水位時(shí)，工人打開(kāi)射流泵(或真空泵 ，為水泵抽真空，同時(shí)觀測(cè)真空表的讀數(shù)。真空度達(dá)到要求后，起動(dòng)水泵機(jī)組，使水泵運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)水泵出水口壓力表讀數(shù)達(dá)到要求時(shí)，開(kāi)起閘閥進(jìn)行排水，同時(shí)關(guān)閉抽真空的射流泵(或真空泵 。停泵過(guò)程要進(jìn)行相反的操作。當(dāng)水倉(cāng)積水降至低水位時(shí)，先將閘閥關(guān)死，再停水泵機(jī)組。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)涌水量的不同

10、，工人還要判斷同時(shí)投入幾臺(tái)水泵工作，以便于既能及時(shí)排出積水，又能使泵站合理使用，避免過(guò)度頻繁的起停。其存在的問(wèn)題有如下幾點(diǎn)：效率低、可靠性差。這種排水系統(tǒng)的工作流程完全由手工完成，工人按部就班的完成各個(gè)執(zhí)行件的操作。另外，對(duì)水位、涌水量大小等現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的判斷依賴于工人的經(jīng)驗(yàn)。作業(yè)過(guò)程比較復(fù)雜，要求工人具有很強(qiáng)的責(zé)任心，否則可能出現(xiàn)誤操作，甚至發(fā)生大的事故。工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。人工操作無(wú)法避免高強(qiáng)度的勞作。尤其是閘閥的操作，勞動(dòng)量最大。而且，水泵房要時(shí)時(shí)有人值守，以便在發(fā)生異常情況時(shí)，及時(shí)報(bào)警檢修。1.3排水系統(tǒng)為何要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制針對(duì)上述排水系統(tǒng)存在的問(wèn)題，本文提出了基于PLC 的礦井主排水自動(dòng)控制系

11、統(tǒng)的設(shè)計(jì)。自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，將使得排水系統(tǒng)可靠性增強(qiáng)，整個(gè)工作流程通過(guò)軟件的編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，程序確定后，水泵機(jī)組將按給定的程序自動(dòng)啟停水泵、開(kāi)合閥門，極大的減小工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。PLC 將水泵機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)與參數(shù)經(jīng)安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳至地面生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控中心主機(jī)，管理人員在地面即可掌握井下主排水系統(tǒng)設(shè)備的所有檢測(cè)數(shù)據(jù)及工作狀態(tài)，又可根據(jù)自動(dòng)化控制信息，實(shí)現(xiàn)井下主排水系統(tǒng)的遙測(cè)、遙控。第二章 基于PLC 的井下自動(dòng)排水系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)層(遠(yuǎn)程IO, 控制層(PLC和管理層(工業(yè)計(jì)算機(jī) 組成的三級(jí)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)排水系統(tǒng)的自動(dòng)控制。工業(yè)計(jì)算機(jī)利用友好人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話和遠(yuǎn)程監(jiān)

12、控功能，PLC 作為控制器完成邏輯處理和控制任務(wù)，遠(yuǎn)程IO 實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和上傳?？刂葡到y(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖所示。 圖 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)2.2基于PLC 的礦井主排水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)由PLC （可編程邏輯控制器）、觸摸屏、檢測(cè)部分（模擬量和開(kāi)關(guān)量采集）和執(zhí)行部分等組成，其硬件結(jié)構(gòu)如圖4-2所示。 圖4-2排水控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖PLC （ Programmable Logic Controller） ，即可編程邏輯控制器，定義是：一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字

13、或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 1. PLC的特點(diǎn)1靈活、通用在繼電器控制系統(tǒng)中，使用的控制裝置是大量的繼電器，整個(gè)系統(tǒng)是根據(jù)設(shè)計(jì)好的電氣控制圖，由人工通過(guò)布線、焊接、固定等手段組裝完成的，其過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力。如果因?yàn)楣に嚿仙僭S變化，需要改變電氣控制系統(tǒng)時(shí)，原先整個(gè)電氣控制系統(tǒng)將被全部拆除，而重新進(jìn)行布線、焊接、固定等工作，耗費(fèi)大量人力、物力、和時(shí)間。而PLC 是通過(guò)在存儲(chǔ)器中的程序?qū)崿F(xiàn)控制功能，若控制功能需要改變，只需修改程序及少量接線即可。而且，同一臺(tái)PLC 還可用于不同控制對(duì)象，通過(guò)改變軟件則可實(shí)現(xiàn)不同控制的控制要求。因此，PLC 具有很大的靈活性和通用性，結(jié)構(gòu)形式多樣化，

14、可以適用于各種不同規(guī)模、不同工業(yè)控制要求。2 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)可靠性是工業(yè)控制器件的重要指標(biāo)。因此，要求在各種惡劣工作環(huán)境和條件(如電磁干擾、灰塵等 下可靠工作，將故障率降至最低。PLC 具有很高的可靠性和抗干擾能力，不會(huì)出現(xiàn)繼電器一接觸器控制系統(tǒng)中接線老化、脫焊、觸點(diǎn)電弧等現(xiàn)象，故被稱為“專為適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)”。3 編程簡(jiǎn)單、使用方便PLC采用面向控制過(guò)程、面向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言”編程，容易掌握。目前，PLC 大多采用梯形圖語(yǔ)言編程方式，它既繼承了繼電器控制線路的清晰直觀感，又考慮到電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣和應(yīng)用實(shí)際，電氣技術(shù)人員易于編程，程序修改靈活方便。這種面向控制過(guò)程、

15、面向問(wèn)題的編程方式，與匯編語(yǔ)言相比，雖然增加了解釋程序和程序執(zhí)行時(shí)間，但對(duì)大多數(shù)機(jī)電控制設(shè)備來(lái)說(shuō)，PLC 的控制速度還是足夠快的。此外，PLC 的I/O接口可直接與控制現(xiàn)場(chǎng)的用戶設(shè)備聯(lián)接。如繼電器、接觸器、電磁閥等聯(lián)接，具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。4接線簡(jiǎn)單PLC只需將輸入設(shè)備(如按鈕、開(kāi)關(guān)等 與輸入端子聯(lián)接，將輸出設(shè)備(如接觸器、電磁閥等 與輸出端子聯(lián)接。接線極其簡(jiǎn)單、工作量極少。5功能強(qiáng)PLC不僅具有條件控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、步進(jìn)等控制功能，而且還能完成A/D. D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網(wǎng)、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控等。因此，PLC 既可對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制，又可對(duì)模擬量進(jìn)行控制。可控制一臺(tái)單機(jī)、一條生

16、產(chǎn)線，也可控制一個(gè)機(jī)群、多條生產(chǎn)線?？捎糜诂F(xiàn)場(chǎng)控制，也可用于遠(yuǎn)距離控制?？煽刂坪?jiǎn)單系統(tǒng)，又可控制復(fù)雜系統(tǒng)。6體積小、重量輕、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化PLC具有體積小、重量輕、功耗低等特點(diǎn)。由于PLC 是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)，其結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用，以及有很強(qiáng)的可靠性和抗干擾能力，易于嵌入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部。因此，PLC 在機(jī)電一體化產(chǎn)品中被廣泛應(yīng)用。2. PLC的主要功能PLC是應(yīng)用面很廣，發(fā)展非常迅速的工業(yè)自動(dòng)化裝置，在工廠自動(dòng)化(FA和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS內(nèi)占重要地位。今天的PLC 功能，遠(yuǎn)不僅是替代傳統(tǒng)的繼電器邏輯。PLC系統(tǒng)一般由以下基本功能構(gòu)成 .多種控制功能.數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與處

17、理功 .通信聯(lián)網(wǎng)功能.輸入/輸出接口調(diào)理功能 .人機(jī)界面功能 .編程、調(diào)試功能1 控制功能邏輯控制:PLC具有與、或、非、異或和觸發(fā)器等邏輯運(yùn)算功能，可以代替繼電器進(jìn)行開(kāi)關(guān)量控制。定時(shí)控制:它為用戶提供了若干個(gè)電子定時(shí)器，用戶可自行設(shè)定:接通延時(shí)、關(guān)斷延時(shí)和定時(shí)脈沖等方式。計(jì)數(shù)控制:用脈沖控制可以實(shí)現(xiàn)加、減計(jì)數(shù)模式，可以連接碼盤進(jìn)行位置檢測(cè)。順序控制:在前道工序完成之后，就轉(zhuǎn)入下一道工序，使一臺(tái)PLC 可作為多部步進(jìn)控制器使用。2數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與處理功能數(shù)學(xué)運(yùn)算功能包括:.基本算術(shù):加、減、乘、除。.擴(kuò)展算術(shù):平方根、三角函數(shù)和浮點(diǎn)運(yùn)算。 .比較:大于、小于和等于。數(shù)據(jù)處理:選擇、組織、規(guī)格化

18、、移動(dòng)和先入先出。 模擬數(shù)據(jù)處理:PID、積分和濾波。 3 輸入/輸出接口調(diào)理功能具有A/D. D/A轉(zhuǎn)換功能，通過(guò)I/O模塊完成對(duì)模擬量的控制和調(diào)節(jié)精度，可以根據(jù)用戶要求選擇。具有溫度測(cè)量接口，直接連接各種電阻或電偶。4 通信、聯(lián)網(wǎng)功能現(xiàn)代PLC 大多數(shù)都采用了通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有RS232或RS485接口，可進(jìn)行遠(yuǎn)程I/O控制，多臺(tái)PLC 可彼此間聯(lián)網(wǎng)、通信，外部器件與一臺(tái)或多臺(tái)可編程控制器的信號(hào)處理單元之間，實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)交換，如程序轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)文檔轉(zhuǎn)移、監(jiān)視和診斷。通信接口或通信處理器按標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口或?qū)Ｓ械耐ㄐ艆f(xié)議完成程序和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移。在系統(tǒng)構(gòu)成時(shí)，可由一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)PLC 構(gòu)成“集中

19、管理、分散控制”的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，以便完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。通常所說(shuō)的SCADA 系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)端和遠(yuǎn)程端也可以采用PLC 作現(xiàn)場(chǎng)機(jī)。5 人機(jī)界面功能提供操作者以監(jiān)視機(jī)器/過(guò)程工作必需的信息；允許操作者和PC 系統(tǒng)與其應(yīng)用程序相互作用，以便作決策和調(diào)整。實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面功能的手段:從基層的操作者屏幕文字顯示，到單機(jī)的CRT 顯示與鍵盤操作和用通信處理器、專用處理器、個(gè)人計(jì)算機(jī)、工業(yè)計(jì)算機(jī)的分散和集中操作與監(jiān)視系統(tǒng)。6 編程、調(diào)試等使用復(fù)雜程度不同的手持、便攜和桌面式編程器、工作站和操作屏，進(jìn)行編程、調(diào)試、監(jiān)視、試驗(yàn)和記錄，并通過(guò)打印機(jī)打印出程序文件。第三章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1PLC 的軟件設(shè)計(jì)

20、西門子的S7-300系列PLC 所用的編程語(yǔ)言是西門子開(kāi)發(fā)的STEP7，這是一種可運(yùn)行于通用微機(jī)中，在WINDOWS 環(huán)境下進(jìn)行編程的語(yǔ)言。將它通過(guò)計(jì)算機(jī)的串行口和一根PC/MPI轉(zhuǎn)接電纜與PLC 的MPI 口相連，即可進(jìn)行相互間的通信。通過(guò)STEP7編程軟件，不僅可以非常方便地使用梯形圖和語(yǔ)句表等形式進(jìn)行離線編程，經(jīng)過(guò)編譯后通過(guò)轉(zhuǎn)接電纜直接送入PLC 的內(nèi)存中執(zhí)行，而且在調(diào)試運(yùn)行時(shí)，還可以在線監(jiān)視程序中各個(gè)輸入輸出或狀態(tài)點(diǎn)的通斷狀況，甚至可以在線修改程序中變量的值，給調(diào)試工作也帶來(lái)極大的方便。在軟件設(shè)計(jì)之前，首先進(jìn)行軟件流程圖的設(shè)計(jì)和地址的分配：從整體上來(lái)看，系統(tǒng)的軟件流程圖如圖5-1所示：

21、 從圖中可以看出，系統(tǒng)開(kāi)始啟動(dòng)后，首先進(jìn)行與高壓開(kāi)關(guān)柜的通訊，然后進(jìn)行模擬量以及I/O處理程序，系統(tǒng)自檢與門處理程序。然后判斷系統(tǒng)處于自動(dòng)運(yùn)行、手動(dòng)運(yùn)行、半自動(dòng)運(yùn)行三種運(yùn)行方式中的哪一種，然后根據(jù)判斷得到的結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的操作。根據(jù)控制板上的旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)的位置判斷出系統(tǒng)的運(yùn)行方式后，如處于PLC 自動(dòng)運(yùn)行方式，則PLC 根據(jù)程序流程順序執(zhí)行，自動(dòng)完成水泵的啟動(dòng)，輪換工作，故障報(bào)警，停止。如處于半自動(dòng)運(yùn)行方式下，則由人工選擇哪臺(tái)水泵投入運(yùn)行，PLC 根據(jù)水泵的泵號(hào)自動(dòng)完成該臺(tái)水泵的自動(dòng)啟動(dòng)，運(yùn)行，停止。而手動(dòng)方式下，PLC 不參與任何操作控制，全部由人工通過(guò)控制按鈕來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。圖系統(tǒng)軟件流程

22、圖 16 17 圖5-2給出了其中一臺(tái)泵的自動(dòng)開(kāi)啟故障保護(hù)流程圖。其余兩臺(tái)泵的與此基本相同。通過(guò)確定開(kāi)泵數(shù)量的程序以及水泵輪換工作模塊，我們可以確定開(kāi)幾號(hào)水泵。對(duì)于這其中的一臺(tái)泵便滿足了開(kāi)泵條件，進(jìn)入了此泵組的自動(dòng)開(kāi)啟階段。當(dāng)PLC 接收到啟動(dòng)某臺(tái)水泵的指令后，就會(huì)按照?qǐng)D5-2所示的水泵的啟動(dòng)流程圖進(jìn)行水泵的自動(dòng)啟動(dòng)控制。首先是啟動(dòng)抽真空系統(tǒng)將水泵體內(nèi)的空氣排除，讓其充滿水，這時(shí)，抽真空管路上的負(fù)壓表（真空表）就會(huì)達(dá)到要求值，當(dāng)PLC 檢測(cè)到負(fù)壓表的讀數(shù)滿足啟動(dòng)要求時(shí)，就會(huì)發(fā)指令給高壓開(kāi)關(guān)柜，啟動(dòng)水泵電機(jī)，并關(guān)掉抽真空設(shè)備。這時(shí)位于水泵上方主排水管路上的 壓力傳感器承受的壓力越來(lái)越大，當(dāng)達(dá)到要

23、求值時(shí)，PLC 發(fā)指令開(kāi)啟電動(dòng)閘閥，開(kāi)始排水。 18圖5-2水泵自動(dòng)開(kāi)啟流程圖從流程圖中可以看出，系統(tǒng)中設(shè)有抽真空超時(shí)、閘閥開(kāi)超時(shí)、壓力異常等故障報(bào)警系統(tǒng)。如果出現(xiàn)異常，對(duì)于實(shí)時(shí)CPU 以及I/O模塊內(nèi)部的錯(cuò)誤，自動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)跳入故障處理程序塊中進(jìn)行相應(yīng)的處理；如果是外部回路接線錯(cuò)誤或傳感器失效等故障系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)聲光報(bào)警，并停泵，禁止該泵投入自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行中。運(yùn)行過(guò)程中，主要監(jiān)測(cè)壓力、電流、溫度、流量等狀態(tài)量，出現(xiàn)異常停止水泵，并報(bào)警給出故障提示。其流程圖如圖5-3所示。19 圖3-3運(yùn)行過(guò)程故障保護(hù)流程停止過(guò)程中主要結(jié)合定時(shí)器監(jiān)測(cè)動(dòng)作是否正常，出現(xiàn)故障進(jìn)行報(bào)警，并給出故障提示。其流程圖如圖3

24、-4所示。20圖3-4停止過(guò)程故障保護(hù)流程下面給出了部分程序（1）首先介紹模擬量處理程序，這里以水泵流量為例：L PIW 436 /1#流量裝入累加器1 ITD/16位整數(shù)轉(zhuǎn)化成32位整數(shù) DTR/32位整數(shù)轉(zhuǎn)化成32位實(shí)數(shù)T MD 8 /存入MD 8中L 3.616898e-002 /乘于流量值中間變量 L MD8 *RL 2.900000e-001 /加上校正系數(shù) +RT MD 12/存入MD12中（2）下面給出1#水泵流量累計(jì)計(jì)算的程序： A I 37.0 /判斷1#水泵電動(dòng)閥是否開(kāi)JC lllj1 /若RLO=1時(shí)跳轉(zhuǎn)，否則，順序執(zhí)行JU lllj2 /無(wú)條件跳轉(zhuǎn)lllj1: L MD

25、12 /載入流量計(jì)讀數(shù)L 1.666667E-002*R /乘以校正系數(shù)T MD 16 /放入MD16中L MD 20/調(diào)出1#流量累計(jì)值 L MD 16+R/相加后再放入MD 20中 T MD 20L MD 58 / 調(diào)出系統(tǒng)總流量累計(jì)值L MD 16+R / 加上本次流量值T MD 58 /相加后放入MD58中Lllj2: A I69.0 /判斷2#水泵電動(dòng)閥是否開(kāi)JC lllj2a /若RLO=1時(shí)跳轉(zhuǎn)，否則，順序執(zhí)行JU lllj3 /無(wú)條件跳轉(zhuǎn)Lllj2a: L MD28 /載入流量計(jì)讀數(shù)L 1.666667E-002*R /乘以校正系數(shù)T MD 32 /放入MD32中L MD 36

26、/調(diào)出1#流量累計(jì)值L MD 32+R/相加后再放入MD36中 T MD 36 L MD 58 / 調(diào)出系統(tǒng)總流量累計(jì)值L MD 32+R / 加上本次流量值T MD 58 /相加后放入MD58中Lllj3: A I101.0 /判斷3#水泵電動(dòng)閥是否開(kāi)JC lllj3a /若RLO=1時(shí)跳轉(zhuǎn)，否則，順序執(zhí)行JU lllj1 /無(wú)條件跳轉(zhuǎn)Lllj3a: L MD44 /載入流量計(jì)讀數(shù)L 1.666667E-002*R /乘以校正系數(shù)T MD 50 /放入MD50中L MD 54/調(diào)出1#流量累計(jì)值 L MD 50+R/相加后再放入MD54中 T MD 54L MD 58 / 調(diào)出系統(tǒng)總流量累計(jì)

27、值L MD 50+R / 加上本次流量值T MD 58 /相加后放入MD58中（3）根據(jù)3臺(tái)水泵的各自的流量累計(jì)值，就可以比較出開(kāi)泵的泵號(hào)了。求開(kāi)泵泵號(hào)程序可寫為：L P #512.1 /1#水泵開(kāi)泵標(biāo)志位裝入累加器1 T MD 200 /放入MD200中L MD 36 /2#流量累計(jì)值裝入累加器1L MD 20 /1#流量值裝入累加器1，2#移入累加器2 =RJC LAR1 /1#流量=2#流量，則轉(zhuǎn)LAR1， L MD 200L L#1 /否則，泵號(hào)+1+DT MD 200 /結(jié)果放入MD200中L MD 54 /3#流量累計(jì)值裝入累加器1L MD 36 /2#流量累計(jì)值裝入累加器1，3#

28、移入累加器2 =RJC LAR2 /2#流量=3#流量，轉(zhuǎn)LAR2L MD 200L L#1+D /否則，泵號(hào)+1T MD 200 /結(jié)果放入MD200中JU LAR2 /轉(zhuǎn)LAR2LAR1： L MD 54 /3#流量值裝入累加器1L MD 20 /1#流量值裝入累加器1，3#移入累加器2=R /1#流量=3#流量，轉(zhuǎn)LAR2JC LAR2L MD 200L L#2 /否則，泵號(hào)+2+DT MD 200 /結(jié)果放入MD200中LAR2： S MMD200 /置位輸出（4）這樣，通過(guò)判斷是否處于電價(jià)的峰值，處于峰值，只有當(dāng)水位達(dá)到危險(xiǎn)水位時(shí)才能啟動(dòng)水泵，若處于電價(jià)低谷時(shí)，只要水位達(dá)到排水水位時(shí)

29、就啟動(dòng)水泵排水。單臺(tái)水泵自動(dòng)啟動(dòng)的過(guò)程為：?jiǎn)?dòng)抽真空系統(tǒng)、檢測(cè)真空度、啟動(dòng)水泵、檢測(cè)水泵出水口壓力、打開(kāi)水泵出水口電動(dòng)閘閥。第四章 控制系統(tǒng)的抗干擾措施PLC控制系統(tǒng)雖然具有可靠性高、功能強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制等優(yōu)點(diǎn)，但由于其工作環(huán)境較為惡劣，不可避免存在各種干擾。這些干擾會(huì)導(dǎo)致控制精度降低、PLC 內(nèi)部數(shù)據(jù)丟失、機(jī)器誤動(dòng)作，甚至造成PLC 發(fā)生故障或損壞。所以，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，不僅要按照要求合理配置系統(tǒng)，正確配接線，還必須充分考慮各種異常情況，采取相應(yīng)抗干擾措施以確保PLC 控制系統(tǒng)可靠穩(wěn)定地運(yùn)行。4.1常見(jiàn)的各種干擾源1. 電源干擾PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。當(dāng)電網(wǎng)上的負(fù)載如大型

30、電力設(shè)備、交直流傳動(dòng)裝置等啟停時(shí)會(huì)引起電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，從而產(chǎn)生諧波，諧波通過(guò)輸電線路傳到電源周邊，造成PLC 控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障。2.電弧干擾在切斷負(fù)載的瞬時(shí)，按鈕、接觸器、繼電器等帶有觸點(diǎn)的電器觸點(diǎn)之間便會(huì)產(chǎn)生電弧，從而引發(fā)電弧干擾，被切斷負(fù)載的電流越大，電壓越高，切斷所用時(shí)間越長(zhǎng)，干擾就越強(qiáng)。4.2如何采取措施排除這些干擾1. 抗供電電源干擾本系統(tǒng)采用以下三點(diǎn)來(lái)有效控制供電電源的干擾:1 采用專用電源，電源的供電要與大的用電設(shè)備分開(kāi)，避免大用電設(shè)備啟、停時(shí)對(duì)電源供電電壓的影響。2 控制的交流電源與PLC 機(jī)之間采用雙屏蔽的隔離變壓器(見(jiàn)圖6-1 ，其一次繞組的屏蔽層接中線，隔離供電電源的干擾，二次繞組的屏蔽層與PLC 系統(tǒng)控制柜共地，使干擾信號(hào)入地。3 在隔離變壓器和PLC