水平自動排水控制系統(tǒng)設計畢業(yè)設計

1、<p>　　本科畢業(yè)論文（設計）</p><p><b>　　設計題目：</b></p><p>　　盤縣煤礦西一區(qū)600水平自動排水控制系統(tǒng)設計</p><p>　　學 院：機械工程學院 </p><p>　　專 業(yè)：機電傳動與控制</p><p>　　班 級：機自

2、096班 </p><p>　　學 號：0908030348 </p><p>　　學生姓名：梁 發(fā) 向 </p><p>　　指導教師：錢 宏 琦 </p><p>　　2013年 6 月 7 日</p><p>　　貴州大學本科畢業(yè)論文（設計）</p><p

3、><b>　　誠信責任書</b></p><p>　　本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè)論文（設計），是在導師的指導下獨立進行研究所完成。畢業(yè)論文（設計）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點等，均已明確注明出處。</p><p><b>　　特此聲明。</b></p><p>　　論文（設計）作者簽名：梁 發(fā)

4、向 </p><p>　　日 期： 2013年6月7日 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要III</b></p><p><b>　　第一章 前言1</b></p><p>

5、;　　1.1 設計目的和意義1</p><p>　　1.2 研究或設計國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢2</p><p>　　1.3 擬解決的主要問題2</p><p>　　第二章 供水系統(tǒng)的設計4</p><p>　　2.1 供水方案的確定4</p><p>　　2.2 管道的水力計算與選型4</p>

6、<p>　　2.2.1 管道材料的選擇4</p><p>　　2.2.2 排水管路計算4</p><p>　　2.2.3選擇水泵7</p><p>　　2.3 水泵基礎圖8</p><p>　　2.4 水泵基礎圖9</p><p>　　2.5 水泵機組的布置11</p><p

7、>　　2.6 泵房設計12</p><p>　　第三章 電氣與電路設計15</p><p>　　3.1 主電路設計15</p><p>　　3.2 主電路元件型號的選擇16</p><p>　　3.2.1電纜的確定16</p><p>　　3.2.2斷路器的選擇17</p><p

8、>　　3.2.3斷路器18</p><p>　　3.2.4熱繼電器的選擇18</p><p>　　3.2.5電動閥設計19</p><p>　　3.3 PLC選型與設計21</p><p>　　3.3.1 PLC的特點21</p><p>　　3.3.2 PLC的選型22</p><

9、;p>　　3.3.3 機型的選擇25</p><p>　　3.4 PLC 編程28</p><p>　　3.5 觸摸屏的設計37</p><p>　　3.6 程序的調(diào)試39</p><p>　　3.6.1 信號調(diào)試39</p><p>　　3.6.2 系統(tǒng)調(diào)試39</p><p&g

10、t;　　第四章 結(jié)論40</p><p><b>　　參考文獻41</b></p><p><b>　　致 謝42</b></p><p>　　附錄 畢業(yè)設計圖紙43</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　二十一世紀的

11、頭20年是中國經(jīng)濟社會發(fā)展的重要戰(zhàn)略機遇期。根據(jù)國際經(jīng)驗，這一時期是實現(xiàn)工業(yè)化的關鍵時期，也是經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、城市化水平、居民消費結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化的階段。按照“十六大”提出的全面建設小康社會的目標，到2020年中國實現(xiàn)經(jīng)濟翻兩番。在確保中國經(jīng)濟未來20年發(fā)展中，煤炭在中國能源消費結(jié)構(gòu)中的主導地位不會發(fā)生明顯的改變，煤炭資源將是一種非常重要的戰(zhàn)略資源，煤炭資源的經(jīng)濟價值將在未來得到不斷提高。</p><p>　　我國煤炭

12、需求與國民經(jīng)濟增長特別是工業(yè)增長存在較強的正相關性，我國煤炭業(yè)的快速發(fā)展得益于我國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展。由于經(jīng)濟增長強勁，一些工業(yè)如鋼鐵、電力、化工、汽車以及交通運輸、建筑和居民生活等用煤相對較大，引發(fā)了煤炭需求量的快速增長，煤炭行業(yè)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，并且煤炭需求旺盛的勢頭在相當長的時期內(nèi)不會改變。</p><p>　　目前國內(nèi)各礦井的排水系統(tǒng)多采用傳統(tǒng)的繼電器控制方法，用人工進行監(jiān)(如人工檢測水倉水

13、位、淤泥厚度、管道、閘閥及配電設備狀況等)，這種檢測控制方法效率低，工人勞動強度大，且由于井下環(huán)境惡劣，故障率較高。所以靠人工檢測的方法已不適應煤炭發(fā)展的需要，因此研究自動化排水系統(tǒng)具有重要的實用價值，實現(xiàn)礦井自動化排水成為現(xiàn)在一個很緊要的課題。 自動化排水的關鍵問題是在煤礦中主要做到減少啟泵，停泵的次數(shù)延長設備的使用壽命、節(jié)能降耗、降低噸煤成本、提高產(chǎn)品的市場競爭力，降低操作人員和維修人員的勞動強度以及提高現(xiàn)有控制系統(tǒng)的自動化程度提高

14、系統(tǒng)的可靠性、安全性確保礦井的安全生產(chǎn)是主要的任務。</p><p>　　煤礦自動排水程序能夠?qū)崿F(xiàn)多水泵自動控制和優(yōu)化配置的功能,利用PLC的內(nèi)存記憶功能對水泵進行編號控制，記錄其歷史運行情況，結(jié)合涌水量大小和水泵狀態(tài)，輸出每臺水泵的運行命令，達到最佳的排水效果。使各臺水泵能夠充分發(fā)揮作用，均勻使用，提高每臺水泵的使用壽命。而且，還可以根據(jù)水位變化情況，自動投入響應的水泵運行臺數(shù)，使水泵房合理運行?？刂扑脝雍?/p>

15、停止過程都要平穩(wěn)。水泵輪班工作制，水泵房多臺水泵并聯(lián)工作，但并不是一起使用，長期閑置。泵站運行優(yōu)化控制，泵站運行優(yōu)化控制是系統(tǒng)經(jīng)濟性和可靠性的反映。根據(jù)水井涌水量大小，自動決定投入水泵運行臺數(shù)：涌水量小時，投入少量水泵；涌水量大時，投入多臺水泵。避免泵站頻繁起停。又能及時排出積水，防止水災發(fā)生。用電高峰期，盡量避免啟泵或多臺水泵同時起動。但在涌水量較大時，從安全性考慮，優(yōu)先選擇及時排水。報警系統(tǒng)是指系統(tǒng)應對自身運行情況有檢測功能，在各參

16、數(shù)(壓力、流量、電壓、電流等)超出正常范圍時,出現(xiàn)報警信號。水泵運行時，能夠自動切換，停止故障泵站，啟動其他泵站。該系統(tǒng)的主要功能是發(fā)生涌水量超限、停電、設備故障等報警信號時，使相應的報警設備發(fā)出聲光報警。人機界面系統(tǒng)</p><p>　　關鍵詞：煤礦排水系統(tǒng)，報警信號，可編程控制器（PLC），減少勞動強度，實現(xiàn)智能化。</p><p><b>　　前言</b><

17、;/p><p>　　1.1 設計目的和意義</p><p>　　畢業(yè)設計是大學階段學習中一個至關重要的實踐環(huán)節(jié)。具體來說，它是一個總結(jié)、深化和拓展本科階段學習的基礎知識的重要過程；是對學習、研究以及實踐成果的一次全面總結(jié)；是對工程實踐能力與綜合素質(zhì)的培養(yǎng)效果的一次全面檢查；是實現(xiàn)從學校的理論學習到崗位實踐工作的過度環(huán)節(jié)。畢業(yè)設計強化了我們對技能和基本知識的掌握和理解，培養(yǎng)了我們收集資料、查閱資

18、料、研究和總結(jié)資料的能力，提高了我們比較、分析和論證設計方案的能力，理論分析與設計計算能力，提高了計算機應用繪圖的能力以及編寫控制程序的能力。</p><p>　　經(jīng)過多年的學習，初步掌握了專業(yè)理論技術與方法，初步掌握了一定的職業(yè)技能操作。通過本次畢業(yè)設計，相信在以后的學習工作中能將所學的理論知識與生產(chǎn)實踐進一步相結(jié)合。在工作過程中，能夠大膽去想，認真去做，能夠鍛煉自己的處事和應變能力，使得知識的系統(tǒng)化，深入化。

19、同時，也會使自信得到提高，使自己成為一個具有多方面能力，全方位，高素質(zhì)，高能力的現(xiàn)代綜合型人才。</p><p>　　1.2 研究或設計國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢</p><p>　　就目前來說，煤礦排水泵有三種基本結(jié)構(gòu)形式，臥式多級排水泵、干式電動機下泵式潛水泵和濕式電動機上泵式潛水泵。</p><p>　?。?）臥式多級排水泵：　臥式多級排水泵的級數(shù)可多達10～12級

20、，一般采用平衡盤平衡軸向力或采用葉輪對稱布置的結(jié)構(gòu)形式平衡軸向力。平衡盤形式的臥式多級排水泵：煤礦排水中含有較多雜質(zhì)，容易使平衡盤裝置磨損失靈，因而平衡盤是影響泵使用壽命的關鍵問題。為了提高泵的吸入能力，第一級葉輪采用加大進口設計或采用雙吸葉輪。</p><p>　　（2）干式電動機下泵式潛水泵： 這種潛水泵多采用干式電動機，泵在下面，泵排出的水從電動機外周的筒體內(nèi)流過，起到冷卻電動機的作用。這種泵結(jié)構(gòu)緊湊，體積

21、小，重量輕，便于安裝和移動（可以裝在小車上），揚程一般在200m以下，作為小型的排水設備受到用戶的歡迎。有的泵廠，按這種結(jié)構(gòu)形式試制了揚程300～500m的高揚程泵，轉(zhuǎn)速為2 900r/min。試用表明，軸承、密封和葉輪口環(huán)容易損壞，泵的壽命不長，應進一步研究。干式電動機下泵式潛水泵的</p><p>　?。?）濕式電動機大型潛水泵：我國曾從里茲公司引進過這種泵的技術。濕式電動機裝在泵的下面，泵與電動機用剛性聯(lián)軸

22、器聯(lián)接，水從泵的上下兩端吸入，到中間同時排出，經(jīng)過渡流道到位于泵上端的出口。因兩末級葉輪之間的壓差為零，所以軸向力可以完全得到平衡，泵的壽命最長可達20年。因為采用濕式電動機，泵不受淹沒深度的限制，在礦井被淹的情況下，也能正常工作。泵的流量可達2000m3/h，揚程可高達1 500m。這種泵立式安裝，起吊方便，占地面積小，適合裝在泵房內(nèi)或送入井下應急排水。泵流量可以達到500m3/h，揚程達到500m，轉(zhuǎn)速達到1480r/min。<

23、;/p><p>　　我國雖然對煤礦排水泵的需求量逐年增加，但是多為中小型泵廠。泵的品種有所增加，但泵的質(zhì)量不高，有些產(chǎn)品效率較低，故障多，易磨損，壽命不長。但是，礦井的需要是大流量、高揚程、高效節(jié)能、運行可靠的大型排水泵。本來煤礦行業(yè)，就是環(huán)境差，危險度高，不利于近距離的操作，進而只能實現(xiàn)遠程控制。雖然我國在自動控制方面開發(fā)與研究已經(jīng)投入大量的物力與財力，但是還趕不上發(fā)達國家的水平?？傊?，煤礦排水泵的產(chǎn)品質(zhì)量和技術水

24、平還不能滿足煤炭生產(chǎn)和發(fā)展的需求。</p><p>　　當前，據(jù)統(tǒng)計我國每年在煤礦上的死亡人數(shù)，遠遠超過其他發(fā)達國家，這就給國家和人民帶來了巨大的損失。因此，國家要改變目前的現(xiàn)狀，不僅要提高安全管理，科學管理，而且也要在硬件或軟件的研究與設計方面都要有所提高。</p><p>　　1.3 擬解決的主要問題</p><p>　　在這次設計中，主要解決以下問題：<

25、/p><p>　　(1) 供水方案的選定，包括供水管道水力計算以及水泵選型、水泵安裝圖設計、水泵基礎的選型。在供水方案選擇時，不僅要考慮到機組占用的空間足夠小，同時還要保證維修方便，所以必須要保證好機組間的距離以及機組到墻壁的空間適當大小，太大占用空間，太小了又不方便工人維修，因此一般在為1米左右。系統(tǒng)采用一備一用一檢修的安裝布局。同時，排水管路也設置獨立的，這樣做的目的,不僅提高了系統(tǒng)的可靠性,而且也使得工作效率提

26、高了很多。</p><p>　　(2)主回路的設計，包括電動機選型計算及降壓啟動方案選擇欠壓、短路、過載保護設計計算。在主回路的設計中，電路的各種保護功能應該齊全，電動機選型合理，保護電器元件選型應恰當。</p><p>　　(3)電器部分的設計，包括電動閥正反轉(zhuǎn)控制回路設計，邏輯動作圖設計，保護回路設計，機組故障監(jiān)控設計以及電器元件選型。</p><p>　　(4

27、)水位控制系統(tǒng)設計。在供水系統(tǒng)中，水位控制系統(tǒng)是很重要的部分，當水池水位處于下限時自動報警，當水塔水位處于下限時要自動啟動機組供水，當水塔水位上限時須及時停止機組運行。</p><p>　　(5)可編程控制器選型及程序編輯設計。PLC程序編輯設計是自動控制的關鍵，控制程序包括備用選擇、降壓啟動、順序啟動、故障報警、備用解除和水位顯示等。</p><p>　　(6) 觸摸屏選型和組態(tài)編輯設計

28、。觸摸屏畫面設計應能夠涵蓋各個控制元件，準確體現(xiàn)機組運行狀態(tài)，及時反映水位情況，畫面要求美觀、簡潔、人性化。</p><p><b>　　排水系統(tǒng)設計 </b></p><p>　　2.1 排水方案的確定</p><p>　　煤礦井下排水系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)四大件之一，擔負著將井下積水排出的重要任務，是礦井安全生產(chǎn)的保障。在礦井生產(chǎn)過程中，經(jīng)常有各

29、種來源的水涌入礦井，稱之為礦水。在煤礦地下開采的過程中，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井的井下供水，將要有大量的水晝夜不停地匯集于井下。如果不能及時地將這些積水排送到井上，井下的生產(chǎn)可能受到阻礙，井下的安全得不到保障，嚴重者會造成淹井事故，帶來巨大的人身和財產(chǎn)損失。因此，排水設備是礦井作業(yè)過程中不可缺少的，它對保證礦井正常生產(chǎn)起到至關重要的作用。</p><p>　　因此,為了能夠

30、保證井下水的正常排出井外,系統(tǒng)采用一備一用一檢修的安裝布局,通過PLC實現(xiàn)自動化控制.只有井下的安全得到了保障后,才能夠在井下正常工作,才能提高工作效率。</p><p>　　2.2 管道的水力計算與選型</p><p>　　2.2.1 管道材料的選擇</p><p>　　管材的選用是管路設計的前提，管材問題是影響室內(nèi)外供水質(zhì)量的重要因素之一。目前我國給水管材琳瑯滿

31、目，大體上可分為金屬管和非屬管兩大類。應用較多的金屬管分為鋼管和球墨鑄鐵管。其中鋼管有焊接鋼管和無縫鋼管。焊接鋼管分為螺旋縫焊和直焊鋼管，其中直焊鋼管較為常見。無縫鋼管分為冷軋管和熱軋管，冷軋管最大，熱軋管最大。鋼管中還有一類為不銹鋼管，但造價較高，未曾推廣使用。鑄鐵管承受工作壓力一般為，且耐腐蝕，價格較便宜，缺點為質(zhì)硬而脆，笨重，施工不便，因而在高樓供水系統(tǒng)中應用也較少。非金屬管材有混凝土管、鋼筋混凝土管、玻璃鋼管、石棉水泥管、塑料管

32、和復合塑料管等?；炷凉芎弯摻罨炷凉軆r格較低，節(jié)省鋼材，耐腐蝕、耐高壓，但重量較大，質(zhì)地脆，裝卸運輸較困難，維護難度大，這些都制約了混凝土管道的應用。石棉水泥管和玻璃管易損壞，目前應用較少。塑料管有PE管、PVC-U管、ABS管等。PE管衛(wèi)生條件好，柔韌性好，抗沖擊強度高，工作壓力有0.6Mpa、0.8 Mpa、1.0 Mpa、1.25 Mpa、1.6 Mpa的檔次。。缺點是易燃，受熱易變形。PVC管不導電，不導熱且阻燃，目前主要規(guī)格

33、有十多種；管材公稱壓力有0</p><p>　　2.2.2 排水管路計算</p><p><b>　?。?）管徑確定</b></p><p>　　本系統(tǒng)共用3臺水泵，按按照一備一用一檢修設置,根據(jù)流量公式:</p><p>　　可確定計算管徑公式為:</p><p>　　其中當DN25~DN40，

34、u=0.8~1.2 m/s，DN50~70，u ≤1.5m/s，DN80及以上的管徑，u ≤1.8m/s。</p><p>　　于是根據(jù)本設計流量Q=3m3/h查文獻《建筑給排水手冊》，選擇公稱直徑的30m³/h無縫鋼管，查表16-1-6知，取，當DN≥80mm時< u ≤1.8m/s，符合要求。于是查標準得：dj=100mm。</p><p><b>　　(2)

35、局部水頭損失</b></p><p>　　給水管道具備水頭損失：</p><p>　　式中：為管道個局部水頭損失總積；</p><p><b>　　為局部阻力系數(shù)；</b></p><p><b>　　為平均水流速度。</b></p><p>　　查文獻【建筑給排

36、水手冊】表16-7-1知d=100mm時，管道各處局部阻力系數(shù)如表2.1。</p><p>　　表2.1 局部阻力系數(shù)</p><p>　　普通無縫鋼管：Ch=100,所以，由公式：</p><p>　　由： Hi= H×I 得：</p><p>　　Hi=100 ×0.2212=22.12KPa,因為：（10KPa=1

37、m）,</p><p>　　所以管道損失為，Hi=2.212m。</p><p><b>　　為局部損失系數(shù)；</b></p><p>　　故，得：hj=0.135m。</p><p>　　(3)排水管道的沿程水頭損失：</p><p><b>　　`</b></p&g

38、t;<p>　　式中：；H:總水頭損失；為富余揚程，一般△H為10~30m，取 ，。</p><p>　　2.2.3 選擇水泵</p><p>　　由于三臺水泵時并聯(lián)安裝，總管路中的壓力是一樣的，附加到各個水泵出口的壓力也是一樣的，如果有小功率的水泵，那么其出口的壓力會相對變大，甚至會過載燒毀。因此三臺水泵的型號必須是一樣的，則水泵揚程H：</p><p

39、>　　根據(jù)流量減少系數(shù)，取，則單臺泵所需流量。</p><p>　　根據(jù)所需揚程，流量為，查文獻【建筑給排水設計手冊】表13-1-1，選取IS80-50-315型臥式單級離心泵。相關參數(shù)：額定流量，額定揚程,與之相匹配的電機型號為Y200L2-2。相關參數(shù)：額定轉(zhuǎn)速，額定功率。</p><p><b>　　2.3 水泵基礎圖</b></p><

40、;p>　　水泵、聯(lián)軸器和電動機共同組裝在一鋼制底座上，底座需用地腳螺栓安裝在混凝土基礎上?；炷粱A的作用是支承并固定機組，使其運行平穩(wěn)，不致發(fā)生劇烈振動，更不允許產(chǎn)生基礎沉陷。因此，對基礎的要求是： </p><p>　　(1)堅若磐石，不僅能承受機組的靜荷載外，而且能承受機械震動荷載。</p><p>　?。?）要澆制在較堅實的地基上，不宜澆制在松軟地基或新填土上，以免發(fā)生基礎下

41、沉或不均勻沉陷。</p><p>　　查手冊，得出IS80-50-315型臥式單級離心泵安裝尺寸如下：</p><p>　　，，，，，，，，，，，?；炷翙C座，，，。查閱《水泵安裝與隔振手冊》得出混凝土基座的配筋圖2.1。由此得水泵基礎圖2.2所示。</p><p><b>　　圖2.1 配筋圖</b></p><p>

42、　　圖2.2 水泵基礎圖</p><p>　　查[手冊]并結(jié)合實際安裝情況得出對應的安裝設備材料如下：閥門DN=100mm，，鋼制短管DN=100mm，鋼制異徑管DN-dn為80~50，90度彎頭DN=100mm，壓力表型號為Y-0.1，壓力范圍為0~2.5Mpa?？汕鷵贤漠悘较鹉z接頭型號為KYT-1,DN-dn范圍為100~80mm，，可曲橡膠彎頭型號為KWT-1,DN=100。配有橡膠隔振墊，型號為SD。

43、 水泵外型圖和安裝圖（如圖2.3，圖2.4）。</p><p>　　圖2.3 水泵外形圖</p><p>　　圖2.3 水泵布置安裝圖</p><p>　　2.4水泵機組的布置</p><p>　　水泵機組的布置和排列是泵站設計的重要內(nèi)容，它決定泵房建筑面積的大小。各機組間距以不妨礙操作和維修的需要為原則。機組布置應保證運行安全，裝卸、維修

44、和管理方便，管道總長度最短、接頭配件最小、水頭損失最小并應考慮泵站有擴建的余地。為了保證泵站的工作可靠，運行安全和管理方便，在布置機組時，應遵照以下規(guī)定：</p><p>　　(1)相鄰機組的基礎之間應有一定寬度放入過道，以便工作人員通行，電動機容量不大于55KW,凈距應不小于0.8m，電動機容量大于55KW時，凈距不小于1.2m，電動機容量小于20KW時，過道寬度可適當減小，但在任何情況下，設備的突出部件之間或

45、突出部件與墻之間應不小于0.7m，如電動機容量大于55KW時，則不得小于1.0m。</p><p>　　(2）泵站內(nèi)主要通道寬度應不小于1.2m。</p><p>　?。?)水管與水管之間的凈距B值應大于0.7m,保證工作人員能較為方便地通過。</p><p>　　(4)水管外壁與配電設備應保持一定的安全操作距離C。當為低壓配電設備時C值不小于1.5m，高壓配電設備

46、C值不小于2m。</p><p>　　(5)水泵外形凸出部分與墻壁的凈距D，須滿足管道配件安裝的要求，但是，為了便于就地檢修水泵，D值不宜小于 1.0m 。如水泵外形不凸出基礎，D值則表示基礎與墻壁的距離。</p><p>　　(6)對于非水平接縫的水泵，在檢修時，往往要將泵軸和葉輪沿軸線方向取出。因此，在設計泵房時，要考慮在這個方向上有一定的余地，即水泵離開墻壁或者其他機組的距離應大于泵

47、軸長度加上0.25m，為了從電動機中取出轉(zhuǎn)子，應同樣地留出適當?shù)木嚯x。</p><p>　　(7)裝有大型機組的泵站內(nèi)，應當留出適當?shù)拿娣e作為檢修機組只用，其尺</p><p>　　應保持檢修機組的周圍有0.7m～1.0m的過道。</p><p><b>　　2.5 泵房設計</b></p><p>　　泵房布置應根據(jù)泵

48、站的總體布置要求和站址地質(zhì)條件，設備型號和參數(shù)，進、出水流道（或管道），電源進線方向，對外交通以及有利于泵房施工、機組安裝與檢修和工程管理等，經(jīng)技術經(jīng)濟比較確定。泵房布置應符合下列規(guī)定：</p><p>　　(1)泵房大門口要求通暢，既能容納最大的設備（水泵或電機），又有操作余地。其內(nèi)部場地寬度一般用水管外壁和墻壁的凈距A表示。其等于最大設備的寬度加lm ，但不得小于2m 。 </p><p&

49、gt;　　(2)滿足機電設備布置、安裝、運行和檢修的要求?！?lt;/p><p>　　(3)泵房長度應根據(jù)機組臺數(shù)、布置形式、機組間距，邊機組段長度和安裝檢修間的布置等因素確定，并應滿足機組吊運和泵房內(nèi)部交通的要求。</p><p>　　(4)泵房寬度應根據(jù)機組及輔助設備、電氣設備布置要求，進、出水流道（或管道）的尺寸，工作通道寬度，進、出水側(cè)必需的設備吊運要求等因素，結(jié)合起吊設備的標準跨度確

50、定。</p><p>　　(5）安裝檢修間宜設置在泵房內(nèi)對外交通運輸方便的一端或進水側(cè)，其尺寸應根據(jù)機組安裝、檢修要求確定。 （6）泵房對外至少應有兩個出口，其中一個應能滿足運輸最大部件或設備的要求。</p><p>　?。?）泵房內(nèi)，四周均應設將滲水匯入集水廊道或集水井的排水溝。</p><p>　?。?）泵房的耐火等級不應低于二級。泵房內(nèi)應設消防設施，并

51、應符合現(xiàn)行國家標準國家現(xiàn)行標準《給排水安裝規(guī)范》的規(guī)定。</p><p>　　由以上水泵機組的布置設計和泵房設計得如圖2.5,圖2.6,圖2.7所示。</p><p><b>　　圖2.5</b></p><p><b>　　圖2.6</b></p><p><b>　　圖2.7</

52、b></p><p><b>　　電氣電路設計</b></p><p><b>　　3.1 主電路設計</b></p><p>　　電氣負載計算:按功率計算公式</p><p>　　得 </p><p>　　根據(jù)電流大小選

53、擇熔斷器、導線、交流接觸器、熱繼電器、空氣開關等電氣元件.</p><p>　　工業(yè)用電,一般情況線電壓都是UL =380V,電流與電壓之間的相位差</p><p>　　,所以能夠根據(jù)公式:</p><p>　　由電機型號Y200L2-2查找出各參數(shù)如表3-1.</p><p><b>　　表3-1</b></p&

54、gt;<p>　　電機的功率比較大，直接啟動會對電網(wǎng)造成沖擊，可能導致同一電網(wǎng)中其他正在工作的大功率電器因電壓供應不足而停機。為了有效地減少啟動電流，采用星—三角降壓啟動，減少啟動電流，避免對電網(wǎng)的沖擊。水泵啟動前應當先關閉出口閥門，待水泵運轉(zhuǎn)正常后開啟。水泵停止前必須關閉出口閥門，再停止水泵，以免水泵發(fā)生反轉(zhuǎn)而被損壞。 </p><p>　　電機直接啟動時

55、，啟動電流一般為額定電流的5-7倍，以5倍記，則。</p><p>　　采用星—三角降壓啟動，啟動電流為直接啟動的，所以降壓啟動電流。啟動電流下降明顯，對電網(wǎng)的沖擊程度大為減少。</p><p>　　3.2 主電路元件型號的選擇</p><p>　　3.2.1 電纜的確定</p><p>　　煤礦井下常用的動力電纜主要有鎧裝、橡套、塑料等類

56、。鎧裝電纜主要在井筒和巷道中作井下輸電干線向固定設備供電用；橡套電纜主要在采掘工作面供移動機械連線用；而塑料電纜近年來已在煤礦得到了各種應用。</p><p><b>　　一、鎧裝電纜結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　圖3.1</b></p><p>　　鎧裝電纜雖有多種型號，但它們的基本結(jié)構(gòu)卻都類似。現(xiàn)以油浸紙絕

57、緣鎧裝電纜為例說明，其結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。</p><p>　　在圖3-1中，1為銅或鋁絞線制成的主芯線，三根截面相同的芯線用來輸送三相電能。2為浸油絕緣紙構(gòu)成的相間絕緣層，其層厚隨額定電壓的升高而加大。3為黃麻填料，它既可保證電纜成纜后為圓形，又可存貯絕緣油。4是統(tǒng)包紙絕緣層，為了增加相線對地的絕緣。5是鉛包層，可防止潮氣進入紙絕緣層而降低絕緣水平，同時與鎧裝一起作為接地線。6是紙襯墊，用來保護鉛或鋁包層不受空

58、氣和水的腐蝕。7是用瀝青浸過的黃麻護層，作用是避免愷裝和鉛或鋁包之間互相摩擦而使鉛或鋁包損壞。8是鋼絲或帶構(gòu)成的鎧裝．其作用是承受機械力不致使電纜碰傷。鎧裝外部通常纏有浸過焦油的黃麻層，借以保護鎧裝不受侵蝕，由于這一層為易燃物，故在井下銅室或木支架的井巷中敷設此類電纜時，必須將該層剝除，涂上防腐漆。</p><p>　　由于裸鋼帶（或鋼絲）鎧裝電纜的防腐性差，故近年來生產(chǎn)出了內(nèi)鎧裝電纜，即在上述鎧裝外再加一層聚氛

59、乙烯護層，這樣既能解決防火問題，又解決了防銹蝕問題，同時在安裝和搬遷時還可避免瀝青污染問題。</p><p>　　根據(jù)電機的額定電流，查閱文獻《電工手冊》，主電路的電器元件選型如下：</p><p>　　(1) 電纜：一般銅導線載流量導線的安全載流量是根據(jù)所允許的線芯最高溫度、冷卻條件、敷設條件來確定的。 一般銅導線的安全載流量為5~8A/，鋁導線的安全載流量為3~5A/。</p&g

60、t;<p>　　對于1.5、2.5、4、6、10的導線可將其截面積數(shù)乘以5倍。</p><p>　　對于16、25的導線可將其截面積數(shù)乘以4倍。</p><p>　　對于35、50的導線可將其截面積數(shù)乘以3倍。</p><p>　　對于70、95 的導線可將其截面積數(shù)乘以2.5倍。</p><p>　　對于120、150、185

61、的導線可將其截面積數(shù)乘以2倍。</p><p>　　計算得：允許通過的最大電流為63.17×1.5×3=284.285,則主回路線取150，</p><p>　　主電路同時供應三臺37KW三相交流繞線式異步電機、三臺0.75KW的三相交流鼠籠式異步電機和一臺PLC、一臺觸摸屏等。各電器總的額定電流為150A左右，所以主回路采用銅芯線,異步電機分支回路分電路采用銅芯線。&

62、lt;/p><p>　　3.2.2 斷路器的選擇</p><p>　　斷路器是具有過載、短路和欠電壓保護的保護電器，斷路器有油浸式斷路器、真空式斷路器和空氣式斷路器三大類，在低壓電路中空氣式斷路器目前是應用最多的?？諝馐綌嗦菲鹘Y(jié)構(gòu)型式可分為框架式和塑料式外殼，框架式分斷能力較高，常用于主電路或大容量電路中，塑料式結(jié)構(gòu)緊湊，便于獨立安裝。</p><p>　　主電路斷路

63、器QS1：根據(jù)總得電路額定電流和電壓，選用框架式斷路器，型號為框架式自動空氣開關，適用于，額定工作電壓為，額定電流，過電流脫扣范圍200-400A。</p><p>　　異步電機分回路電路斷路器QS2,QS3：根據(jù)每臺電機額定電流；額定電壓，選用塑料外殼式空氣開關，型號DZ10，適用于。</p><p><b>　　3.2.3 熔斷器</b></p>&

64、lt;p>　　熔斷器是最簡單的保護裝置，主要由外殼和熔體構(gòu)成。熔體用熔點為200～420 ℃的鉛、錫、鋅合金制成，串聯(lián)于電路中。當電路發(fā)生短路或嚴重過負荷時，大電流使熔體發(fā)熱而熔斷，切斷了故障電路的電源，實現(xiàn)了保護目的。</p><p>　　3.2.4 接觸器的選擇</p><p>　　接觸器是一種適用于遠距離頻繁通斷電路的控制電器，主要控制對象為電動機。接觸器主要技術參數(shù)除額定電流

65、、電壓之外還有使用類別、機械壽命、操作壽命和電壽命。CJ10系列交流接觸器是一般任務型接觸器，主要適用于交流電動機的啟動和控制。繞線式異步電機分支回路分電路接觸器KM1-12，選用型交流接觸器，技術參數(shù)如下：控制電機最大功率37KW，額定電壓，額定電流。主觸頭數(shù)目為3，輔助觸頭數(shù)目為2常分2常合。電壽命60萬次，機械壽命300萬次。</p><p>　　3.2.5熱繼電器的選擇</p><p&

66、gt;　　熱繼電器主要用于電機的過載保護，一般情況按照電機額定電流選用熱繼電器，依據(jù)電機的實際負載情況，選取熱繼電器整定值為電機額定電流的0.95-1.05倍，水泵驅(qū)動電機的額定電流，熱繼電器整定值在66.31-73.92A之間。因此選用，熱元件額定電流為85A?？潭戎锌烧{(diào)范圍為53~85A。</p><p>　　主電路的電路圖如圖3.2所示。</p><p><b>　　圖3.

67、2 主電路圖</b></p><p>　　3.2.6電動閥設計</p><p>　　ZD型閥門電動裝置的結(jié)構(gòu)（圖3.3、圖3.4)</p><p>　　它由電動機、減速器、行程控制機構(gòu)、轉(zhuǎn)矩限制機構(gòu)、手動電動轉(zhuǎn)換機構(gòu)、開度指示機構(gòu)及電氣控制器等六部分組成。行程控制機構(gòu)由蝸輪、蝸桿、兩只凸輪和兩個行程開關組成，調(diào)整凸輪可以控制閥門的開啟位置。開度指示機構(gòu)由

68、刻度盤、指針盤、線繞電位器、開度表等組成；指針盤和線繞電位器分別安裝在凸輪軸的兩端，在現(xiàn)場和控制室都能顯示閥門的開啟程度（圖3.3）。轉(zhuǎn)矩限制機構(gòu)主要由牙嵌離合器、杠桿、行程開關等組成；如輸出軸上的轉(zhuǎn)矩超過額定值時，離合器便壓縮彈簧后移，通過杠桿作用使行程開關動作，切斷電動機電源（圖3.4）。</p><p>　　圖3.3 圖3.4</p><p>　

69、　電動閥電路的設計思路：</p><p>　　電動閥時安裝在水泵出水管路的自動控制閥門，電動閥用于水泵出水管路的控制和水泵的保護。當水泵啟動時，出口壓力逐漸升高，當水壓達到一定值時逆止閥就會突然開啟，整個系統(tǒng)會受到一定的壓力沖擊；當水泵關閉時，出口壓力減少，逆止閥突然關閉，系統(tǒng)會產(chǎn)生嚴重的水錘現(xiàn)象，損壞設備，造成事故。為防止以上惡性現(xiàn)象的發(fā)生，在水泵出口處安裝電動閥，當水泵安全啟動之后再打開電動閥，水泵關閉之前就

70、先關閉電動閥，因為電動閥啟閉時候的過流量是逐漸減少的，所以可以有效防止水錘現(xiàn)象的發(fā)生，保護水泵機組。電動閥的驅(qū)動裝置為電動機，當閥門動作的極位時觸碰行程開關，發(fā)出信號，以便控制系統(tǒng)及時停止電機，電動機通過正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)電動閥的開和閉的動作。</p><p>　　如圖3.5中, 由壓力繼電器SP1發(fā)出信號,當KM10接觸器有電,KM11接觸器斷開,電動機正轉(zhuǎn),電動閥門打開;反之,當KM10接觸器有電,KM11接觸器斷開

71、,電動機反轉(zhuǎn),電動閥門關閉.這樣就可以自動控制開閉狀態(tài),從而延長了設備的工作壽命.</p><p>　　圖3.5 電動閥電路的設計</p><p>　　3.3 PLC選型與設計</p><p>　　3.3.1 PLC的特點</p><p>　　1、PLC控制程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)可按程序模塊分段調(diào)試，分段運行。該程序結(jié)構(gòu)具有清晰、簡捷、易

72、懂，便于模擬調(diào)試，運行速度快等特點。 2、系統(tǒng)根據(jù)水位可自動實現(xiàn)水泵的輪換工作，延長了水泵的使用壽命。 3、PLC通過電極式水位檢測裝置自動檢測水位信號，從而判斷礦井的涌水量，自動投入和退出水泵運行的數(shù)量，合理地調(diào)度水泵運行。 根據(jù)控制要求，礦井排水自動控制系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、變頻控制系統(tǒng)、排水自動控制(PLC)系統(tǒng)、報警系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)組成。水倉水位穩(wěn)定在特定位置，并將停電、設備故障、涌水量超限等危險告警信號送往通訊接口，傳送到地面

73、主控室。目前系統(tǒng)的控制裝置多采用PLC控制器，PLC的自動排水系統(tǒng)，PLC要根據(jù)水位變化情況來控制水泵的運行情況，而水井的涌水量是隨機的。所以，在正常情況下，檢測系統(tǒng)要不間斷監(jiān)視水位情況，輸送水位信號到PLC進行處理，同時輸出至顯示報警裝置，便于管理人員及時了解水位情況，危險情況下發(fā)出報警信號。</p><p>　　觸摸屏的特點：人機界面是在操作人員和器設備之間做雙向溝通的橋梁，用戶可以自由的組合文字、按鈕、 圖

74、形、數(shù)字等來處理或監(jiān)控管理及應付隨時可能變化信息的多功能顯示屏幕。隨著機械設備的飛速 發(fā)展，以往的操作界面需由熟練的操作員才能操作，而且操作困難，無法提高工作效率。但是使用 人機界面能夠明確指示并告知操作員機器設備目前的狀況，使操作變的簡單生動，并且可以減少操 作上的失誤，即使是新手也可以很輕松的操作整個機器設備。使用人機界面還可以使機器的配線標 準化、簡單化，同時也能減少 PLC 控制器所需的 I/O 點數(shù)，降低生產(chǎn)的成本同時由于面板

75、控制的小 型化及高性能，相對的提高了整套設備的附加價值。</p><p>　　3.3.2 PLC的選型 </p><p>　　1）估算 輸入輸出（I/O）點數(shù)</p><p>　　I/O點數(shù)估算時應當考慮適當?shù)挠嗔?，通常先根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%～20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。最后在實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商PLC

76、的產(chǎn)品特點，對輸入輸出點數(shù)進行適當調(diào)整。</p><p>　　在本設計中，PLC輸入端應設置4臺機組的4個備用選擇按鈕、4個啟動按鈕、4個停止按鈕、4個熱繼電器輸入、4個壓力繼電器輸入、4個水塔和水池水位計輸入、2個手動控制和自動控制選擇按鈕、8個電動閥門的行程開關，輸入點合計34點。輸出端應設置主回路的12個交流接觸器、電動閥回路的8個交流接觸器、4個故障指示燈、4個備用指示燈、4個水位信號燈，輸出點合計27點

77、。輸入與輸出（I/O）點數(shù)為28+27=55點。再增加15%的可擴展余量，I/O總點數(shù)為64點。</p><p>　　2）存儲器容量的估算    存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，所以程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設

78、計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。  存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的計算公式，許多文獻資料中給出了不同的估算公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點數(shù)的10～15倍，加上模擬I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字數(shù)（16位為一個字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。</p><p>　　3）控制功能的選擇    控制功能包括運算功能、控制功

79、能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等功能。</p><p>　?、龠\算功能   簡單PLC的運算功能包括邏輯運算、計時和計數(shù)功能；普通PLC的運算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運算功能；較復雜運算功能有代數(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送等；大型PLC中還有模擬量的PID運算和其他高級運算功能。設計選型時應從實際應用的要求出發(fā)，合理選用所需的運算功能。大多數(shù)應用場合，只需要邏輯運算和計時計數(shù)功能

80、，有些應用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當用于模擬量檢測和控制時，才使用代數(shù)運算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和PID運算等。要顯示數(shù)據(jù)時需要譯碼和編碼等運算。  ② 控制功能   控制功能包括PID控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應根據(jù)控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理

81、速度和節(jié)省存儲器容量。例如采用PID控制單元、高速計數(shù)器、帶速度補償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。  ③ 通信功能   大中型PLC系統(tǒng)應支持多種現(xiàn)場總線和標準通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時應能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接。通信協(xié)議應符合ISO/IEEE通信標準，</p><p>　?、?編程功能  離線編程方式：PLC和編程器公用一

82、個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務，不對現(xiàn)場設備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU對現(xiàn)場設備進行控制，不能進行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負責現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機，下一掃描周期，主機就根據(jù)新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型P

83、LC中常采用。   五種標準化編程語言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語句表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應遵守其標準（IEC6113123），同時，還應支持多種語言編程形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。  ⑤ 診斷功能   PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件

84、診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對PLC內(nèi)部的性能和功能進行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對PL</p><p>　　在本設計中，PLC主要承擔簡單邏輯運算和計時功能，同時還具備與觸摸屏的通訊功能、離線編程功能。</p><p>　　3.3.3 機型的選擇  ① PLC的類型    PLC按結(jié)構(gòu)可

85、分為整體型和模塊型兩類，按應用環(huán)境可分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長可分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)來選型。整體型PLC的I/O點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。    ② 輸入輸出模

86、塊的選擇    輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。對輸出模塊，應考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應時間較長等特點；可控硅輸出模塊適用于開關頻繁，電感性低功率因數(shù)負荷場合，但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，根據(jù)應用要求，選用繼電器輸出

87、模塊，輸入模塊選擇低壓直流輸入模塊。 </p><p>　?、?電源的選擇    PLC的供電電源，除了引進設備時同時引進PLC應根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設計和選用外，一般PLC的供電電源應設計選用220VAC電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應用場合，應采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。 為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，可采用斷路

88、器進行隔離和保護。     ④ 經(jīng)濟性的考慮    選擇PLC時，應當考慮性能價格比?？紤]經(jīng)濟性時，應同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進行仔細比較和權衡，最終選出較為滿意的產(chǎn)品。    輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。當點數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應的存儲器容量、機架、母板等也要相應

89、增加，因此，點數(shù)的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時應充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較高的性價比。</p><p>　　PLC種類繁多，主要生產(chǎn)廠商有西門子、三菱、施耐德、AB、臺達、歐姆龍、array、基恩士、多呢 、富士，安川，松下等，其功能、容量、控制規(guī)模、外觀等方面差異巨大。PLC的I/O總點數(shù)小于256點的叫小型機，357~2048點的為中型機，超過2048點的為大型機

90、。</p><p>　　OMRON公司推出的C系列可編程控制器分為袖珍型、小型、中心和大型四個檔次。根據(jù)估算的I/O總點數(shù)，選用OMRON公司C系列可編程控制器小型機。C系列小型機按處理器檔次分為普及型、P型機和H型機。普及型價格低廉、功能簡單。P系列機為普及型的加強版，增加了許多功能。H型處理器比P型更好、處理速度更快，但價格更高。自動供水系統(tǒng)的控制為簡單的順序控制，標準版得CP1L機型既能滿足控制要求，該機型

91、根據(jù)輸入輸出點數(shù)可分為L型的10點、14點、20點三種機型和M型30點、40點、60點三種機型。根據(jù)估算的輸入輸出點數(shù)66點，應當選用型號為CP1L-M60DR-A的OMRON PLC，外觀如圖3.3所示。該機型采用AC電源，36點直流輸入，24點繼電器輸出.，內(nèi)存容量為10K字，配備兩個型號為RS-232C和RS-422A的串行端口。同時，配備C120P擴展單元（最多能增加3塊擴展單元）。</p><p>　　

92、圖3.6 CP1H-CP1L外觀</p><p>　　根據(jù)輸入輸出通道的端子排列，設計PLC接線圖如圖3.7所示。</p><p>　　圖3.7 PLC外接線圖</p><p>　　3.4 PLC 編程</p><p>　　根據(jù)PLC接線圖，列舉PLC I/O分配表如下表3.1所示：</p><p><b&g

93、t;　　表 3.1</b></p><p>　　(1) PLC控制程序設計需要實現(xiàn)以下功能：</p><p>　　備用選擇功能和自動解除功能。</p><p>　　三臺機組可以任意選擇一臺作為備用機組，也能在水泵未運行時隨意切換備用機組。當某臺機組在運行時發(fā)生故障，備用機組能及時解除備用，立即投入運行。</p><p><b

94、>　　手動啟停的功能。</b></p><p>　　需要人工操作的場合，選擇人工控制檔，通過按鈕，任意啟停某臺機組。</p><p><b>　　降壓啟動功能。</b></p><p>　　(2) 水泵驅(qū)動電機在啟動時需要采用Y-△降壓啟動，控制交流接觸器閉合順序和時間，實現(xiàn)降壓啟動的功能。</p><p&

95、gt;<b>　　順序啟動功能</b></p><p>　　水泵自動運行時，通過設置相鄰機組的啟動時間間隔，設計順序啟動程序，實現(xiàn)順序啟動。</p><p>　　電動閥正反轉(zhuǎn)控制功能</p><p>　　電動閥需要在水泵啟動以后，能正常運行時，驅(qū)動電機正轉(zhuǎn)逐漸打開閥門供水；在水泵停運前，驅(qū)動電機反轉(zhuǎn)逐漸關閉閥門。</p><

96、p><b>　　故障顯示功能</b></p><p>　　當水泵出口壓力不足時，機組出現(xiàn)機械故障或者電氣故障，通過壓力傳感器測出信號，及時反饋故障信息。</p><p><b>　　水位顯示功能。</b></p><p>　　在水池和水倉中安裝水位計，當水位達到上下水位極限時，水位計向PLC發(fā)出信號，PLC點亮指示燈

97、，顯示水位高低。</p><p><b>　　自動控制功能。</b></p><p>　　設置自動檔，當無人監(jiān)管泵房時，機組自動運行，當水倉中水已滿或者水池中無水可抽時，機組停止運行。當水塔水位不足時，自動啟動機組向水塔補水。</p><p>　　根據(jù)程序功能要求，設計PLC程序如下：</p><p>　　根據(jù)梯形圖分析

98、動作過程：</p><p><b>　　備用選擇</b></p><p>　　控制臺上的三個備用按鈕SRES1-SRES3分別與梯形圖輸入點0106-0108相對應。按下任意按鈕，可以選擇1#-3#中的任意一臺泵。</p><p>　　為了方便簡便，用記號“↑”表示“ON”,用下“↓”表示“OFF”狀態(tài)，設選擇3#備用，按下SRES3，0108

99、得電“↑”，輸入繼電器0603得電“↑”，控制臺的3#指示燈亮。同時，0603的軟觸點在梯形圖內(nèi)部起控制作用。若按下SRES1會將機組選擇為1#，所以0106得電“↑”，使輸出繼電器0602得電“↑”，給出1#備用選擇指示，同時0602觸點使得0603失電“↓”，清除以前的備用記憶。</p><p><b>　　上，下水位控制指示</b></p><p>　　安裝在水

100、倉內(nèi)的水位控制器為常開型，與輸入點0008或0009相對應。設水位上升到上限位置，0008得電“↑”，在其前沿產(chǎn)生一個掃描周期的1200脈沖信號1200，該脈沖信號使得輸出繼電器0515得電“↑”，發(fā)出上限位指示，并在梯形圖中進行有關控制動作。若水位下降到下限位置，由于觸點SD要斷開，使0009失電“↓”，故用DIFU指令在SD斷開時產(chǎn)生脈沖信號1201，從而使輸出點0600得電“↑”，發(fā)出下限水位指示控制，并進行有關動作的控制。上。下

101、水位狀態(tài)由脈沖信號1200和1201互相復位。</p><p><b>　　機組的故障檢測</b></p><p>　　在任何一臺運行機組有故障的情況下應當立刻停止該機組的運行，并使備用機組自動投入運行。機組出現(xiàn)故障的兩種情況：</p><p>　　某機組在進入正常運行后，水泵出水壓力仍然很低。例如將裝設在該機組出水管道處的壓力繼電器SP的動作

102、壓力確定為電機Y起動時的壓力。如果進行△運行后，管路壓力仍不能使該繼電器動作，那就說明存在各種機械或電氣故障，使水泵不能正常工作，遠程應視為各種的出現(xiàn)。</p><p>　　水泵電機在運行中過載。裝設于電機主電路的熱繼電器可以反映出由于電機長期過負荷工作而引起的故障現(xiàn)象。如果出現(xiàn)故障現(xiàn)象，故障指示燈亮，該機組或者整個系統(tǒng)就會停止工作。</p><p>　　水泵分組（自動控制排水）動作順序表

103、</p><p>　　三臺水泵機組中以備用機組序號的后面為首先起動機組。如表3.2所示。</p><p>　　表3.2 三臺水泵分組動作順序表</p><p>　　4．故障情況下備用機組的自動投入</p><p>　　當運行機組出現(xiàn)故障時，備用機組應投入運行，這時應首先解除備用狀態(tài)，然后才能完成備用機組的投入過程。</p>&l

104、t;p><b>　　備用過程的解除</b></p><p>　　梯形圖中的內(nèi)部輔助繼電器1401-1403分別為當1#-3#機組備用情況下解除備用的條件，從它們的邏輯組合關系可以清楚地看出，任意一臺備用機組要解除備用狀態(tài)，條件就是其它的兩臺中的任何一臺出現(xiàn)故障。將1401用DJFU指令轉(zhuǎn)換為脈沖信號1101，故1101可以使1#機組的備用狀態(tài)0601復位，馬上就解除了1#機組的備用。&

105、lt;/p><p><b>　　備用機組的自動投入</b></p><p>　　設“自動”工作方式下，選擇3#機組備用選擇。由前面的分析可以知道。當1#機組出現(xiàn)故障，那么3#機組就投入工作。下面分析兩種情況：</p><p>　　1）1#機組在起動時就出現(xiàn)故障：當水位達到下限時，1#機組首先起動。如果此時該機組故障，其故障狀態(tài)0604得電，發(fā)出報警

106、指示，并使得0500與0502失電“↓”。同時通過1403繼電器產(chǎn)生脈沖信號1103，從而使繼電器0603失電，解除了備用狀態(tài)。</p><p><b>　　7.手動控制:</b></p><p>　　手動/自動是用一個動觸點完成兩種情況的切換開關，因此，當開關置于“手動”位置時，0006得電“↑”，同時必有0007失電“↓”，故手動方式建立，自動方式自然解除，這時每

107、臺電機是通過手動按鈕起動任務。</p><p>　　以上分析了水倉的排水泵的PLC控制梯形圖的主要控制過程。這與過去的人工控制煤礦水泵的排水進行比較，肯定有了更多的優(yōu)點：提高了安全性；改善了工作的環(huán)境；提高了工作效率；降低勞動強度；可以實現(xiàn)了遠程控制等等優(yōu)勢。</p><p>　　3.5 觸摸屏的設計</p><p>　　觸摸屏作為一種新型的人機界面，從一出現(xiàn)就受到

108、關注，簡單易用，強大的功能及優(yōu)異的穩(wěn)定 性使它非常適合用于工業(yè)環(huán)境，甚至可以用于日常生活之中，應用非常廣泛，比如:自動化停止設備、 自動洗車機、天車升降控制、對設備系統(tǒng)的監(jiān)視等。隨著科技的飛速發(fā)展，越來越多的機器與現(xiàn)場操作都趨向于使用人機界面， PLC 控制器強的 功能及復雜的數(shù)據(jù)處理也呼喚一種功能與之匹配而操作又簡便的人機的出現(xiàn)，觸摸屏的應運而生無 疑是 21 世紀自動化領域里的一個巨大的革新。 </p><p&

109、gt;　　EVIEW人機界面產(chǎn)品是中國最早最專業(yè)的工業(yè)級人機界面品牌，自從進入中國大陸市場以來，以其卓越的性能和合理的價格得到了市場的最大認可，產(chǎn)品銷量及市場占有率居同行業(yè)之首。在此我們選用EVIEW為我們所用，EVIEWEVIEW人機界面型號有多種，以MT4523TE為例介紹觸摸屏組態(tài)設計，畫面設計見下列圖形。</p><p>　　圖3.8 觸摸屏與PLC的外端接口</p><p>　　

110、圖3.9 開始狀態(tài)界面圖</p><p>　　圖3.10 設備控制按鈕界面圖</p><p>　　圖3.11 設備工作系統(tǒng)界面圖</p><p><b>　　3.6 程序的調(diào)試</b></p><p>　　3.6.1 信號調(diào)試</p><p>　　在進行信號調(diào)試以前，檢查給電器的線路接法是否正確，

111、接通供電電源。調(diào)試時，將系統(tǒng)的手動/自動控制功能轉(zhuǎn)換為手動控制，根據(jù)PLC的輸入/輸出點分配，依次接通各個輸入點，檢查與輸入點相對應的輸出指示燈是否亮，如果輸出指示燈不亮，說明信號不對，則檢查線路接法是否正確，借助檢測儀器，檢查信號與數(shù)據(jù)是否相對應，否則就檢查電器系統(tǒng)的外接線是否正確 ，線路是否短路。</p><p>　　3.6.2 系統(tǒng)調(diào)試</p><p>　　系統(tǒng)應該是在手動控制功能下