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矿井水仓水位监测监控系统设计及应用

作　者: 许金宝
导　师: 马恒
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 矿井水仓 PLC 监测监控 组态王设计 水灾预测分析
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


矿井水灾，是常见的煤矿主要灾害之一，如果煤矿生产过程中产生的水不及时的排放出矿井，将给整个矿井带来严重的安全隐患。目前，国内大多数矿井井下排水系统的水泵启、停及选择切换均由人来完成，不具备根据水位或其它参数自动开停水泵以及远程监控等功能。这种模式控制线路复杂、可靠性差、工人劳动强度大，存在很大的安全隐患。一些进行了自动化改造的国有矿井中央水泵房，在采区工作面发生透水事故时却表现出滞后性，更无法预测淹井水深，也不能及时采取措施。因此，完善矿井水仓水位监测监控系统，已成为建设现代化矿井一种发展趋势。论文针对现有的矿井水仓水位检测及排水系统存在的问题，研究适用于我国煤矿井下使用的矿井水仓水位监控系统。采用了西门子S7-200PLC作为中央控制单元，组态王作为上位机组态监控软件，采用以太网实现了下位机与上位机PC的通讯，并扩展了必要的模拟扩展模块和通讯模块，实现了水仓水位的实时监控。详细介绍了系统的硬件设计和软件设计。论文设计的监控系统具有自动、远程手动、就地手动三种控制方式，能够自由切换，并可实时监测水仓水位，根据水位的变化情况自动判断水泵的启停时间和台数。为防止水泵长期不用受潮锈死和均匀磨损的原则，设计了水泵轮换工作机制。同时，TD200C文本显示器能够就地显示水位及水泵状态，方便了设备调试和维护，缩短了井下工作时间。最后，运用网络拓扑关系中的宽度优先搜索算法，对井下某点透水时的淹井水深、被淹巷道以及涌水量进行了预测，对水害的防治有一定的指导意义。

全文目录


致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-10
1 绪论  10-16
  1.1 安全监测监控系统概述  10-11
  1.2 国内外现状  11-13
    1.2.1 国外煤矿监测监控系统现状  11-12
    1.2.2 国内煤矿监测监控系统现状  12-13
  1.3 课题研究内容及意义  13-16
    1.3.1 课题的意义  13-15
    1.3.2 课题的研究内容  15
    1.3.3 研究方法和技术路线  15-16
2 矿井水仓水位监测监控系统的总体设计  16-20
  2.1 系统的监控原理  16-19
    2.1.1 地面部分  17-18
    2.1.2 井下部分  18-19
  2.2 监测系统具体实现  19-20
    2.2.1 系统的安装  19
    2.2.2 本质安全技术和隔爆  19-20
3 监控系统的硬件设计  20-44
  3.1 PLC 系统的设计  20-38
    3.1.1 PLC 的简介及选型  21-33
    3.1.2 EM235 模拟量扩展模块  33-36
    3.1.3 CP243-1 以太网扩展模块  36-38
  3.2 传感器的设计  38-42
    3.2.1 超声波液位传感器  39-40
    3.2.2 投入式液位传感器  40-42
    3.2.3 温度传感器  42
  3.3 TD-200 文本显示器  42-44
4 监控系统的软件设计  44-66
  4.1 PLC 的程序设计  44-50
    4.1.1 不同水位下水泵的控制  46-47
    4.1.2 水泵循环工作的实现  47-48
    4.1.3 TD-200 文本显示程序设计  48-50
    4.1.4 报警及保护  50
  4.2 上位机组态软件的设计  50-62
    4.2.1 新建工程和硬件设备  52-54
    4.2.2 定义外部变量  54-56
    4.2.3 监控画面的设计及应用  56-62
  4.3 以太网通讯设计  62-66
    4.3.1 以太网概述  62-63
    4.3.2 以太网工作原理  63-64
    4.3.3 组态王和 PLC 的以太网通讯  64-66
5 水灾防治的安全应用  66-75
  5.1 网络拓扑关系  66-69
    5.1.1 网络拓扑关系的数学表示  66-68
    5.1.2 流体路径的确定方法  68-69
  5.2 安全应用  69-75
6 结论和展望  75-76
  6.1 结论  75
  6.2 展望  75-76
参考文献  76-78
作者简历  78-80
学位论文数据集  80-81

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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