1、本科毕业论文（20 届）煤矿井下排水泵节能与控制系统的设计所在学院 专业班级 矿山机电 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I摘 要排水设备是煤矿生产中必不可少的大型固定设备。一个完整的井下排水系统最核心的部分是对水泵的控制，充分考虑周围环境的积水，根据水位的变化控制水泵的启停时间，启停台数，从而达到节能的目的。本次设计运用了自动控制系统与矿井排水系统的结合，以西门子 S7-200 系列 PLC 作为控制中心，并扩展了必要的 CPU 模块一个，数字量输入/输出模块两个，模拟量输入模块五个。本文采用了自动控制和手动控制两种控制模式，能够根据不同情况选择控制方式。自动模式下，实时测量
2、水仓的水位变化，根据水位的高低和水位变化的速度，并充分考虑“避峰就谷 ”的原则，自动控制开启水泵的时间和台数，保证安全可靠的基础上，尽可能降低电力消耗成本，节约能量，从而实现经济高效的煤矿生产。关键词：井下排水系统； PLC； 自动控制；节能煤矿井下排水泵节能与控制系统的设计IIABSTRACTDrainage equipment is essential for coal production and large fixed equipment. A complete underground drainage system is the core part is the pump contr
3、ol, give full consideration to water environment, according to the changes in the water level control of water pump of start stop time, start and stop units, so as to achieve energy-saving purpose.This design using combination and automatic control system of mine drainage system, takes the Siemens S
4、7-200 series PLC as the control center, and expanded the necessary CPU module a, digital input / output module two. Simulation input module five.This paper adopts two control modes, automatic control and manual control, and can choose the control mode according to different circumstances. Automatic
5、mode, real-time measurements of water tank water level changes, according to the speed of the height of the water level and water level changes, and give full consideration to the “peak averting Valley“ of the principle of automatic control opening time and the volume of the pump, to ensure the safe
6、 and reliable basis, as far as possible reduce the power consumption of the, energy saving, so as to realize the economic efficiency of coal mine production.Keywords: downhole drainage system; PLC; automatic control; energy saving辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 目录1 绪论 .11.1 引言 .11.2 本课题的意义和目的 .11.3 本设计主要研究的内容 .11.
7、4 小结 .22.煤矿井下水泵房自动化监控系统概述 .32.1 煤矿井下排水系统组成 .32.2 离心式水泵排水系统 .42.2.1 离心泵排水系统组成部分 .42.2.2 真空泵的工作原理 .42.2.3 真空泵的特点 .42.3 离心式水泵的启停过程 .52.3.1 启动过程 .52.3.2 停机过程 .52.4 可编程控制器 PLC.52.4.1PLC 的系统组成 .52.4.2PLC 的工作原理 .62.5 主排水控制系统 .82.5.1 排水系统原理 .82.5.2 系统组成 .8煤矿井下排水泵节能与控制系统的设计2.6 小结 .93 主排水自动控制系统的硬件设计 .103.1 主排
8、水自控系统主要设备选型 .103.1.1 主要硬件选型 .103.1.2 PLC 的选型 .113.2 各模块地址分配 .143.3 排水自动控制系统硬件连接 .173.4 小结 .234 自动控制系统的程序设计 .244.1 主程序的编程 .244.2 水位判断 .254.3 水泵轮换工作 .264.4 模拟量采集 .284.5 避峰就谷原则 .314.6 自动控制 .334.8 小结 .345 PLC 控制系统的可靠性设计 .355.1 影响 PLC 控制系统可靠性的因素及措施 .355.1.1 电源的抗干扰措施 .355.1.2 布线的抗干扰措施 .355.1.3 来自接地系统混乱的抗干
9、扰措施 .355.1.4 强烈干扰环境中的措施 .36辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 5.1.5PLC 输出的可靠性措施 .365.2 小结 .366 总结 .37致谢 .38参考文献 .39附录 A .41附录 B .49辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 11 绪论1.1 引言中国经济发展经过近 30 年的快速增长后，其增长速度受资源、能源的约束已经越来越明显，能源供求矛盾日益突出，环境污染严重。水泵是国民经济中应用最广泛、最普遍的常用机械，是各种流体装置中不可替代的设备。根据统计，我国大约有 20%的电能用于各类水泵的驱动，2012 年全年用电量为 50 000 亿 kWh，其中水泵装置
10、用电量约为10 000 亿 kWh。目前我国未改造的水泵效率平均比国外的先进水平低百分之三到百分之五，整个泵站系统的效率同比大概低百分之二十。在这样的背景下，推广应用水泵节能技术，既符合我国节能减排的国策，也能为企业带来可观的经济效益，具有非常重大的现实意义。在国外，矿井排水系统的技术起步较早，发展较为迅速，很多现场的总线监控系统己经发展很成熟，而且在生产和安全监控方面已得到广泛应用。如德国的基于GEMATI2900 的煤矿排水监控系统、美国在 HONEYWELL 公司研究的煤矿排水安全监控系统等。 1.2 本课题的意义和目的新形势下，随着市场经济的飞速发展，中国低碳节能的经济目标的提出，与泵
11、类搭配使用的马达的用电量大致是全国耗电总量的两成由于过去水泵的效率比较低，致使资源的浪费问题严重。如何提高水泵的运转效率，是考虑水泵节能的首要工作，这成为当今势必考量的话题。该设计的目的以及意义就是通过分析煤矿井下排水泵的节能方法，找出一种最适合的节能途径，力求做到能源消耗最少，使泵的排水效率实现最大化。1.3 本设计主要研究的内容针对目前我国煤矿井下排水系统的现状，本课题研制开发适合我国煤矿的井下自动排水系统。主要研究内容包括：1.根据排水系统控制要求进行 PLC 硬件选型和软件的设计。2.根据水仓水位系统可以自动控制启停水泵的时间、台数、轮换工作。3.根据水仓水位条件按照“避峰填谷” 的原则启停水泵。4.对排水系统设备运行、保护等参数进行实时监测和传送。5.发生故障时，启动故障处理功能。煤矿井下排水泵节能与控制系统的设计21.4 小结这一章先是介绍了中国煤矿井下排水泵的发展，明确矿井排水的重要性。然后分别介绍了煤矿井下排水自动控制系统在国内外的研究状况，最后根据目前煤矿排水系统所面临的的问题，要求对排水系统分析，寻求水泵节能的最优方法，提出改进方法，提出本文研究的主要内容。
