第一篇：基于冗余PLC的井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的論文

摘 要：本文針對(duì)目前井下排水系統(tǒng)的故障出現(xiàn)在PLC硬件或者外圍線路上的問(wèn)題，提出了一種基于冗余PLC的井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。實(shí)際應(yīng)用表明，設(shè)計(jì)方案提高了井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的安全性、可靠性，具有顯著的實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制 冗余PLC 自動(dòng)控制系統(tǒng)

隨著國(guó)家煤礦工業(yè)的發(fā)展,井下排水系統(tǒng)作為礦山的六大系統(tǒng)之一，承擔(dān)著排除井下積水的重要任務(wù)。井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的技術(shù)性能，直接影響著煤礦生產(chǎn)的安全運(yùn)行。在傳統(tǒng)的井下排水控制系統(tǒng)中，一般采用繼電器或者PLC控制的方法，不具有冗余控制的功能，一旦PLC發(fā)生故障或者外圍硬件出現(xiàn)問(wèn)題，嚴(yán)重影響整個(gè)煤礦企業(yè)的安全性能。因此，本文設(shè)計(jì)了冗余型井下自動(dòng)排水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了冗余控制，有效地保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

基于冗余PLC的井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于冗余PLC的井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)采用S7-400H冗余系統(tǒng)PLC，一套PLC系統(tǒng)正常運(yùn)行，另一套PLC系統(tǒng)同步運(yùn)行。當(dāng)其中一套PLC出現(xiàn)故障時(shí)，同步地切換到另一套PLC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了PLC系統(tǒng)切換的快速性，保證了硬件和軟件的冗余，提高系統(tǒng)的安全運(yùn)行效率。整個(gè)冗余系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊，將水泵機(jī)組子模塊ET200中的檢測(cè)信號(hào)(電動(dòng)閥門(mén)、水泵運(yùn)行狀態(tài)、電機(jī)電壓、電流、溫度、流量、液位等)通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)饺哂嗫刂葡洌诰峦ㄟ^(guò)顯示操作臺(tái)控制和監(jiān)控排水系統(tǒng)的工作狀況，可通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛娴恼{(diào)度室上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)排水系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制功能。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

基于冗余PLC 的井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

排水自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件部分由冗余PLC、觸摸屏、上位機(jī)、交換機(jī)、檢測(cè)傳感器等組成。其中冗余系統(tǒng)的I/O輸入量：水泵工作方式、啟停信號(hào)、控制方式、主副真空泵的選擇、真空泵的啟停、急停、復(fù)位、液位開(kāi)關(guān)、排水閘閥、電磁閥的到位信號(hào)等;I/O輸出量：水泵的啟動(dòng)停止信號(hào)、故障指示、水泵運(yùn)行指示、水位超限指示、排水閘閥和電磁閥開(kāi)關(guān)控制信號(hào)等;模擬量輸入信號(hào)：出水口正壓力、水泵吸水口負(fù)壓力、電機(jī)電壓、電流、水泵軸溫、電機(jī)軸溫、管路流量、水位等。觸摸屏采用西門(mén)子公司生產(chǎn)的MP277，通過(guò)以太網(wǎng)與冗余S7-400通訊，當(dāng)一套PLC系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，觸摸屏自動(dòng)切換到另一套PLC系統(tǒng)，保證與觸摸屏的正常通訊。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

冗余PLC的排水系統(tǒng)軟件程序有冗余切換子程序、避峰就谷子程序、模擬量采集子程序、水泵啟停子程序和故障檢測(cè)子程序組成。冗余切換程序完成對(duì)PLC通訊系統(tǒng)的檢測(cè)，當(dāng)主PLC發(fā)生故障，程序自動(dòng)切換到備用系統(tǒng);避峰就谷子程序根據(jù)用電部門(mén)提供的不同時(shí)間段的電價(jià)和數(shù)字液位開(kāi)關(guān)的信號(hào)自動(dòng)控制水泵的啟停數(shù)量;模擬量采集完成對(duì)電機(jī)參數(shù)、水泵進(jìn)水出水壓力、液位、溫度等的檢測(cè);故障檢測(cè)程序完成對(duì)電機(jī)溫度、水位報(bào)警等的檢測(cè);水泵的自動(dòng)啟停有水倉(cāng)的液位完成，控制流程如圖3所示。

圖3 水泵自動(dòng)控制流程

排水泵房控制系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控軟件采用組態(tài)王6.55軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)，電機(jī)參數(shù)、水泵的啟停狀態(tài)、通訊狀態(tài)、壓力、流量、液位等數(shù)據(jù)，展現(xiàn)在上位機(jī)上，實(shí)現(xiàn)井下排水系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。排水自動(dòng)化集控系統(tǒng)監(jiān)控畫(huà)面如圖4所示。

圖4 排水自動(dòng)化集控系統(tǒng)監(jiān)控畫(huà)面結(jié)語(yǔ)

基于冗余PLC 的井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)采用完善的硬件和軟件思想實(shí)現(xiàn)了電機(jī)參數(shù)、壓力、溫度、液位、水泵啟停狀態(tài)、工作方式等功能，完全滿足煤礦安全生產(chǎn)的要求。實(shí)際應(yīng)用表明，設(shè)計(jì)的排水自動(dòng)控制系統(tǒng)安全可靠，故障處理容易，維護(hù)簡(jiǎn)單，大大提高了排水系統(tǒng)的安全性、可靠性，完善了排水系統(tǒng)的控制功能，具有一定的實(shí)際意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王華東,李世光,高正中.基于 PLC 和 WinCC 的井下泵房監(jiān)控系統(tǒng)[J].工礦自動(dòng)化，2007(6):51-52.[2]吳同性.基于PLC 及以太環(huán)網(wǎng)平臺(tái)的井下中央泵房自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤炭技術(shù),2010(5):45-46.[3]謝苗苗,李華龍.基于LPC2292的煤礦井下排水分站設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械,2011(5): 227-228.[4]譚國(guó)俊,韓耀飛,熊樹(shù).基于PLC的中央泵房自動(dòng)化設(shè)計(jì)[J].工礦自動(dòng)化，2006(2):48-50.

第二篇：機(jī)械手PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

浙 江 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū)

分 院 電氣工程分院 專 業(yè)

電氣自動(dòng)化技術(shù) 班 級(jí) 學(xué) 生 學(xué) 號(hào)

指導(dǎo)教師 陳 懷 忠

一、課題名稱: 機(jī)械手PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

二、內(nèi)容和要求: 控制要求

工件臺(tái)A、B上工件的傳送不用PLC控制;機(jī)械手要求按一定的順序動(dòng)作,啟動(dòng)時(shí),機(jī)械手從原點(diǎn)開(kāi)始按順序動(dòng)作.停止時(shí),機(jī)械手停止在現(xiàn)行工步上,重新起動(dòng)時(shí),機(jī)械手按停止前的動(dòng)作繼續(xù)進(jìn)行。為滿足生產(chǎn)要求，機(jī)械手設(shè)置手動(dòng)工作方式和自動(dòng)工作方式兩種，而自動(dòng)工作方式又分為單步、單周和連續(xù)工作方式。

1.手動(dòng)工作方式。利用按鈕對(duì)機(jī)械手的每一步動(dòng)作單獨(dú)進(jìn)行控制，例如按“上升”按鈕，機(jī)械手上升；按“下降”按鈕，機(jī)械手下降。此種工作方式可使機(jī)械手置原位.2.單步工作方式.從原點(diǎn)開(kāi)始,按自動(dòng)工作循環(huán)的工序,每按一下起動(dòng)按鈕,機(jī)械手完成一步的動(dòng)作后自動(dòng)停止.3.單周期工作方式.按下起動(dòng)按鈕，從原點(diǎn)開(kāi)始，機(jī)械手按工序自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后，停在原位。

4.連續(xù)工作方式。機(jī)構(gòu)在原位時(shí)，按下起動(dòng)按鈕，機(jī)構(gòu)自動(dòng)連續(xù)的執(zhí)行周期動(dòng)作。當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，機(jī)械手保持當(dāng)前狀態(tài)。重新恢復(fù)后機(jī)械手按停止前的動(dòng)作繼續(xù)進(jìn)行工作。1：根據(jù)控制要求選擇硬件。

2：分析所要用的各種輸入、輸出口。

3：畫(huà)出流程圖、通道分配圖、I/O口接線圖。4：根據(jù)以上所述，用邏輯指令設(shè)計(jì)梯形圖程序。

三、參考資料：

[1]張進(jìn)秋,等.可編程控制器原理及應(yīng)用實(shí)例[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004 [2]王淑英,等.電氣控制與PLC的應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007 [3]吳麗,等.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.[4]湯以范.電氣與可編程控制技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004 [5] 王兆義.可編程控制器教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.[6]高欽和.PLC用用開(kāi)發(fā)案例精選（第2版）[M].北京:人民郵電出版社,2008.[7]高欽和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例.[M].北京：人民郵電出版社，2004.[8]廖常初.PLC編程及應(yīng)用，2002.[9]周繼功.PLC在機(jī)械手中的應(yīng)用研究，河北北方學(xué)院學(xué)報(bào)，2005.8.[10]楊存智.PLC在自動(dòng)化生產(chǎn)機(jī)械手中的應(yīng)用，機(jī)床電器，2006.1.[11]王麗偉等.機(jī)械手的PLC控制，機(jī)床電器，2006.3.[12]張群生.機(jī)械手的PLC控制系統(tǒng)，裝備制造技術(shù)，2007.5.[13]熊幸明等.一種工業(yè)機(jī)械手的PLC控制，微計(jì)算機(jī)信息，2006.7.[14]孫兵等.基于PLC的機(jī)械手混合驅(qū)動(dòng)控制，液壓與氣壓，2005.3.四、起訖日期及進(jìn)度安排

起訖日期： 2008 年 10 月 6 日 至 2009 年 5 月 24 日

進(jìn)度安排：

2008年10月6日~2008年11月14日 查閱資料，對(duì)該課題進(jìn)行認(rèn)識(shí)，確定初步設(shè)計(jì)方案，完成開(kāi)題報(bào)告。

2008年11月15日~2009年1月9日 根據(jù)初步編程的結(jié)果，初步完成硬件的設(shè)計(jì),決定各部分的程序的工作情況, 初步完成該課題的主要內(nèi)容，完成中期檢查表。2009年2月10日~2009年5月3日 畢業(yè)實(shí)習(xí)（繼續(xù)完成設(shè)計(jì)）2009年5月4日~2009年5月15日 返校，完善畢業(yè)設(shè)計(jì)材料 2009年5月16日~2009年5月22日 教師審核畢業(yè)設(shè)計(jì) 2009年5月23日~2009年5月24日 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯

指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日

五、教研室審核意見(jiàn)：

教研室主任（簽名）： 年 月 日

六、畢業(yè)設(shè)計(jì)工作委員會(huì)審核意見(jiàn)：

主 任（簽名）： 年 月 日

第三篇：井下排水安全技術(shù)措施

煤礦井下排水安全措施

我礦屬聯(lián)合試運(yùn)行礦井,目前處于試運(yùn)行期間,為保證設(shè)備正常運(yùn)行和日常入井排水人員的安全,特制定本措施。

一、由機(jī)電班負(fù)責(zé)編排水人員排班表并負(fù)責(zé)收集排水信息的整理和統(tǒng)計(jì)，排水情況在每日早上調(diào)度會(huì)上進(jìn)行通報(bào)。

二、入井排水人員在入井前，要先檢查通風(fēng)系統(tǒng)，在通風(fēng)系統(tǒng)正常的情況下方可入井。

三、入井排水人員必須學(xué)習(xí)《井下排水安全保障措施》、必須熟知水泵工崗位責(zé)任制和操作規(guī)程。

四、入進(jìn)前嚴(yán)禁喝酒，發(fā)現(xiàn)有情緒者、精神狀態(tài)不佳者不準(zhǔn)入井。

五、入井排水人員必須持證上崗。

六、入井前必須攜帶便攜式瓦檢儀、毛巾、自救器、礦燈，戴好礦帽。

七、入井后要時(shí)刻檢查瓦斯、頂板支護(hù)情況，并對(duì)“風(fēng)進(jìn)泵房”線路的頂板支護(hù)情況和瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行認(rèn)真記錄，若有異常及時(shí)報(bào)告調(diào)度室進(jìn)行處理。

施工措施：

1、先檢查工作地點(diǎn)5米范圍內(nèi)的瓦斯情況，當(dāng)瓦斯?jié)舛鹊陀?%方可進(jìn)行排水工作。

2、目前礦井沒(méi)有采掘工作，礦井涌水量每天約為360噸，1臺(tái)D46型水泵每小時(shí)約為40噸，每天排9—10小時(shí)，可以滿足現(xiàn)有排水量。

3、排水前需檢查開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)是否正常、水泵各連接部分是否有松動(dòng)現(xiàn)象，如有異常應(yīng)立即停電檢修，確認(rèn)無(wú)誤后方可運(yùn)行。

4、啟動(dòng)水泵要按順序啟動(dòng)，先啟動(dòng)供水泵、1—2分鐘后開(kāi)主水泵,開(kāi)啟后檢查上水情況是否正常。

5、水泵排水時(shí)，若有異常情況應(yīng)立即切斷電源，嚴(yán)禁帶電檢修、搬遷電氣設(shè)備。

6、排水期間，嚴(yán)禁脫崗、串崗和去風(fēng)速低的地方取暖。

7、水泵運(yùn)行正常后檢查管路是否有漏水現(xiàn)象，若有漏水現(xiàn)象立即通知維修人員及時(shí)處理。

8、排水完畢后，先關(guān)閉閥門(mén)，后切斷電源。注意將水管內(nèi)的余水放回水倉(cāng)，預(yù)防結(jié)冰。

9、認(rèn)真做好記錄，確認(rèn)無(wú)誤后方可離開(kāi)。

10、本措施自公布之日起執(zhí)行。

以上未盡事宜嚴(yán)格按照《煤礦安全規(guī)程》執(zhí)行。2012年放假期間的供電及排水安全措施

為確保春節(jié)放假期間的供電及排水安全,根據(jù)我礦的實(shí)際情況特制定以下安全措施:

1、地面配電所配電工及電工必須堅(jiān)持24小時(shí)值班，一旦主回路停電必須啟用回路供電，若雙回路均無(wú)電，要立即開(kāi)啟柴油發(fā)電機(jī)確保主通風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2、井下中央配電所及采區(qū)配電所停送電時(shí)必須有專職電工進(jìn)行操作。

3、機(jī)電工區(qū)負(fù)責(zé)對(duì)進(jìn)上下正常運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備、供電系統(tǒng)、排水系統(tǒng)檢查一遍，確保安全可靠。所有不使用的絞車(chē)必須將鋼絲繩纏到筒上，不運(yùn)行的設(shè)備全部停電閉鎖。

4、抽風(fēng)機(jī)必須保證24小時(shí)正常運(yùn)轉(zhuǎn)確保礦井的正常通風(fēng)。

5、井下各排水地點(diǎn)要有充足的備用水泵。留勤人員負(fù)責(zé)對(duì)井下各地點(diǎn)進(jìn)行排水，每班向調(diào)度室匯報(bào)不少于2次。

6、鍋爐房要保持24小時(shí)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，確保宿舍正常供暖。

第四篇：PLC在煤礦井下主排水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用（模版）

PLC在煤礦井下主排水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 概述

隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，以微處理器為核心的可編程序控制器（PLC）控制已逐步取代繼電器控制，普遍應(yīng)用于各行各業(yè)的自動(dòng)化控制領(lǐng)域。煤炭行業(yè)也不例外，但目前煤礦井下主排水系統(tǒng)仍多采用繼電器控制，水泵的開(kāi)停及選擇切換均由人工完成，還做不到根據(jù) 水位或其它參數(shù)自動(dòng)開(kāi)停水泵，這將嚴(yán)重影響井下主排水泵房的管理水平和經(jīng)濟(jì)效益的提高。

岱莊煤礦是1999年設(shè)計(jì)竣工的生產(chǎn)能力為1.8Mt／a的現(xiàn)代化礦井，井下涌水量較大，中央泵 設(shè)計(jì)安裝了5臺(tái)MD500-57×9主排水泵，配套電動(dòng)機(jī)1250kW，3趟排水管路。正常涌水時(shí)，2 臺(tái)工作，2臺(tái)備用，1臺(tái)檢修。鑒于PLC的先進(jìn)性和可靠性，煤炭工業(yè)邯鄲設(shè)計(jì)院對(duì)5臺(tái)主排水泵及其附屬的抽真空系統(tǒng)與管道電動(dòng)閥門(mén)等裝置實(shí)施了PLC自動(dòng)控制及運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)，動(dòng)態(tài)顯示，并將數(shù)據(jù)傳送到地面生產(chǎn)調(diào)度中心，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及報(bào)警顯示。

系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)水倉(cāng)水位和其它參數(shù)，控制水泵輪流工作與適時(shí)啟動(dòng)備用泵，合理調(diào)度5臺(tái)水泵運(yùn)行。系統(tǒng)通過(guò)觸摸屏以圖形、圖像、數(shù)據(jù)、文字等方式，直觀、形象、實(shí)時(shí)地 反映系統(tǒng)工作狀態(tài)以及水倉(cāng)水位、電機(jī)工作電流、電機(jī)溫度、軸承溫度、3趟排水管流量等 參數(shù)，并通過(guò)通訊模塊與綜合監(jiān)測(cè)監(jiān)控主機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。該系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠、操作方便、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，并可節(jié)省水泵的運(yùn)行費(fèi)用。

系統(tǒng)組成

岱莊煤礦中央泵房井下主排水泵自動(dòng)化控制系統(tǒng)圖如圖1所示，整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)由數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、自動(dòng)輪換工作、自動(dòng)控制、動(dòng)態(tài)顯示及故障記錄報(bào)警和通訊接口等5個(gè)部分組成。

2．1 數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與檢測(cè)

數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與檢測(cè)主要分為兩類(lèi)：模擬量數(shù)據(jù)和數(shù)字量數(shù)據(jù)。

模擬量檢測(cè)的數(shù)據(jù)主要有：水倉(cāng)水位、電機(jī)工作電流、水泵軸溫、電機(jī)溫度、3趟排水管流量；數(shù)字量檢測(cè)的數(shù)據(jù)主要有：水泵高壓?jiǎn)?dòng)柜真空斷路器和電抗器柜真空接觸器的狀態(tài)、電動(dòng)閥的工作狀態(tài)與啟閉位置、真空泵工作狀態(tài)、電磁閥狀態(tài)、水泵吸水管真空度及水泵出 水口壓力。

數(shù)據(jù)自動(dòng)采集主要由PLC實(shí)現(xiàn)，PLC模擬量輸入模塊通過(guò)傳感器連續(xù)檢測(cè)水倉(cāng)水位，將水位變 化信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，控制排水泵的啟停。電機(jī)電流、水泵軸溫、電機(jī)溫度、排水管流量等傳感器與變送器，主要用于監(jiān)測(cè)水泵、電機(jī)的運(yùn)行狀況，超限報(bào)警，以避免水泵和電機(jī)損壞。PLC的數(shù)字量輸 入模塊將各種開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集到PLC中作為邏輯處理的條件和依據(jù)，控制排水泵的啟停。

在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，模擬量信號(hào)的處理是將模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)（A/D轉(zhuǎn)換），其變換 速度由采樣定律確定。一般情況下，采樣頻率應(yīng)為模擬信號(hào)中最高頻率成分的2倍以上，這 樣經(jīng)A/D變換的精度可完全恢復(fù)到原來(lái)的模擬信號(hào)精度。A/D變換的精度取決于A/D變換器的 位數(shù)。如5V電壓要求以5mV精度變換時(shí)，精度為5mV/5V=0.1%,即1/1000十進(jìn)制的1000用二進(jìn) 制表示時(shí)要求為10位,而本系統(tǒng)所采用的A/D模塊分辨率為16bit,其精度在±0.05%以上，該 精度等級(jí)足以滿足控制系統(tǒng)要求。同時(shí)，PLC所采用的A/D模塊均以積分方式變換，可使輸入 信號(hào)的尖峰噪音和感應(yīng)噪聲平均化，適用于噪音嚴(yán)重的工業(yè)場(chǎng)所。

圖1 岱莊煤礦井下主排水泵自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)圖（略）

2．2 自動(dòng)輪換工作

為了防止因備用泵及其電氣設(shè)備或備用管路長(zhǎng)期不用而使電機(jī)和電氣設(shè)備受潮或其他故障未 經(jīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)工作泵出現(xiàn)緊急故障需投入備用泵時(shí)，而不能及時(shí)投入以至影響礦井安全，本系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)了5臺(tái)泵自動(dòng)輪換工作控制，控制程序?qū)⑺脝⑼４螖?shù)及運(yùn)行時(shí)間和管路使用次數(shù)及流量等參數(shù)自動(dòng)記錄并累計(jì)，系統(tǒng)根據(jù)這些運(yùn)行參數(shù)按一定順序自動(dòng)啟停水泵和相應(yīng)管路，使各水泵及其管路的使用率分布均勻，當(dāng)某臺(tái)泵或所屬閥門(mén)故障、某趟管路漏水時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警，并在觸摸屏上動(dòng)態(tài)閃爍顯示，記錄事故，同時(shí)將故障泵或管路自動(dòng)退出輪換工作，其余各泵和管路繼續(xù)按一定順序自動(dòng)輪換工作，以達(dá)到有故障早發(fā)現(xiàn)、早處理，以免影響礦井安全生產(chǎn)的目的。

2．3 自動(dòng)控制

系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)選用了日本歐姆龍公司C200HE型PLC為控制主機(jī)，該機(jī)為模塊化結(jié)構(gòu)，由PLC機(jī)架、CPU、數(shù)字量I/O、模擬量輸入、電源、通訊等模塊構(gòu)成。PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)根據(jù)水倉(cāng) 水位的高低、井下用電負(fù)荷的高、低峰和供電部門(mén)所規(guī)定的平段、谷段、峰段供電電價(jià)時(shí) 間段（時(shí)間段可根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)在觸摸屏上進(jìn)行調(diào)整和設(shè)置）等因素，建立數(shù)學(xué)模型，合 理調(diào)度水泵，自動(dòng)準(zhǔn)確發(fā)出啟、停水泵的命令，控制5臺(tái)水泵運(yùn)行。

為了保證井下安全生產(chǎn)，系統(tǒng)可靠運(yùn)行，水位信號(hào)是水泵自動(dòng)化一個(gè)非常重要的參數(shù)，因此，系統(tǒng)設(shè)置了兩套水位傳感器，模擬量和開(kāi)關(guān)量傳感器，兩套傳感器均設(shè)于水倉(cāng)的排水配水倉(cāng)內(nèi)，PLC將接受到的模擬量水位信號(hào)分成若干個(gè)水位段，計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，同時(shí)檢測(cè)井下供電電流值，計(jì)算用電負(fù)荷率，根據(jù)礦井涌水量和用電負(fù)荷，控制在用電低峰和一天中電價(jià)最低時(shí)開(kāi)啟水泵，用電高峰和電價(jià)高 時(shí)停止水泵運(yùn)行，以達(dá)到避峰填谷及節(jié)能的目的。

2．4 動(dòng)態(tài)顯示

動(dòng)態(tài)模擬顯示選用日本Digital公司的GP-570T型觸摸式工業(yè)圖形顯示器（觸摸屏），系統(tǒng)通過(guò)圖形動(dòng)態(tài)顯示水泵、真空泵、電磁閥和電動(dòng)閥的運(yùn)行狀態(tài)，采用改變圖形顏色和閃爍功能進(jìn)行事故報(bào)警。直觀地顯示電磁閥和電動(dòng)閥的開(kāi)閉位置，實(shí)時(shí)顯示水泵抽真空情況和壓力值。

用圖形填充以及趨勢(shì)圖、棒狀圖方式和數(shù)字形式準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地顯示水倉(cāng)水位，并在啟停水泵的水位段發(fā)出預(yù)告信號(hào)和低段、超低段、高段、超高段水位分段報(bào)警，用不同音響形式提醒工作人員注意。

采用圖形、趨勢(shì)圖和數(shù)字形式直觀地顯示3趟管路的瞬時(shí)流量及累計(jì)流量，對(duì)井下用電負(fù)荷的監(jiān)測(cè)量、電機(jī)電流和水泵瞬時(shí)負(fù)荷及累計(jì)負(fù)荷量、水泵軸溫、電機(jī)溫度等進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示、超限報(bào)警，自動(dòng)記錄故障類(lèi)型、時(shí)間等歷史數(shù)據(jù)，并在屏幕下端循環(huán)顯示最新出現(xiàn)的3條故障（故障顯示條數(shù)可在觸摸屏上設(shè)置），以提醒工作人員及時(shí)檢修，避免水泵和電機(jī)損壞。

2．5 通訊接口

PLC通過(guò)通訊接口和通訊協(xié)議，與觸摸屏進(jìn)行全雙工通訊，將水泵機(jī)組的工作狀態(tài)與運(yùn)行參 數(shù)傳至觸摸屏，完成各數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示；同時(shí)，操作人員也可利用觸摸屏將操作指令傳至PL C，控制水泵運(yùn)行。PLC同時(shí)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)分站傳至地面 生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控中心主機(jī)，與全礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，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，并為礦領(lǐng)導(dǎo)提供生產(chǎn)決策信息。觸摸屏與監(jiān)測(cè)監(jiān)控主機(jī)均可動(dòng)態(tài)顯示主排水系統(tǒng)運(yùn)行的模擬圖、運(yùn)行參數(shù)圖表，記錄系統(tǒng)運(yùn)行和故障數(shù)據(jù)，并顯示故障點(diǎn)以提醒操作人員注意。

系統(tǒng)功能及特點(diǎn)

（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(yùn)行。該程序結(jié)構(gòu)具有清晰、簡(jiǎn)捷、易懂，便于模擬調(diào)試，運(yùn)行速度快等特點(diǎn)。

（2）系統(tǒng)根據(jù)水位和壓力控制原則，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)水泵的輪換工作，延長(zhǎng)了水泵的使用壽命。

（3）系統(tǒng)可根據(jù)投入運(yùn)行泵組的位置，自動(dòng)選擇啟動(dòng)就近的真空泵，若在程序設(shè)定的時(shí)間 內(nèi)達(dá)不到真空度，便自動(dòng)啟動(dòng)備用真空泵。

（4）系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷和供電部門(mén)所規(guī)定的平段、谷段、峰段供電電價(jià)時(shí)間段，以“避峰 填谷”原則確定開(kāi)、停水泵時(shí)間，從而合理地利用電網(wǎng)信息，提高礦井的電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量。

（5）PLC自動(dòng)檢測(cè)水位信號(hào)，計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，自動(dòng)投入和退出水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)，合理地調(diào)度水泵運(yùn)行。

（6）在觸摸屏上動(dòng)態(tài)監(jiān)控水泵及其附屬設(shè)備的運(yùn)行狀況，實(shí)時(shí)顯示水位、流量、壓力、溫 度、電流、電壓等參數(shù)，超限報(bào)警，故障畫(huà)面自動(dòng)彈出，故障點(diǎn)自動(dòng)閃爍。具有故障記錄，歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。

（7）系統(tǒng)具有通訊接口功能，PLC可同時(shí)與觸摸屏及地面監(jiān)測(cè)監(jiān)控主機(jī)通訊，傳送數(shù)據(jù)，交換信息，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)遙控功能。

（8）系統(tǒng)保護(hù)功能有以下幾種。

超溫保護(hù)：水泵長(zhǎng)期運(yùn)行，當(dāng)軸承溫度或定子溫度超出允許值時(shí)，通過(guò)溫度保護(hù)裝置及PLC 實(shí)現(xiàn)超限報(bào)警。

流量保護(hù)：當(dāng)水泵啟動(dòng)后或正常運(yùn)行時(shí)，如流量達(dá)不到正常值，通過(guò)流量保護(hù)裝置使本 臺(tái)水泵停車(chē)，自動(dòng)轉(zhuǎn)換為啟動(dòng)另一臺(tái)水泵。

電動(dòng)機(jī)故障：利用PLC及觸摸屏監(jiān)視水泵電機(jī)過(guò)電流、漏電、低電壓等電氣故障，并參與控制。

電動(dòng)閘閥故障：由電動(dòng)機(jī)綜保監(jiān)視閘閥電機(jī)的過(guò)載、短路、漏電、斷相等故障，并參與水泵的聯(lián)鎖控制。

（9）系統(tǒng)控制具有自動(dòng)、半自動(dòng)和手動(dòng)檢修3種工作方式。自動(dòng)時(shí)，由 PLC檢測(cè)水位、壓力 及有關(guān)信號(hào)，自動(dòng)完成各泵組運(yùn)行，不需人工參與；半自動(dòng)工作方式時(shí)，由工作人員選擇某臺(tái)或幾臺(tái)泵組投入，PLC自動(dòng)完成已選泵組的啟停和監(jiān)控工作；手動(dòng)檢修方式為故障檢修和 手動(dòng)試車(chē)時(shí)使用，當(dāng)某臺(tái)水泵及其附屬設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，該泵組將自動(dòng)退出運(yùn)行，不影響其 它泵組正常運(yùn)。PLC柜上設(shè)有該泵的禁止啟動(dòng)按鈕，設(shè)備檢修時(shí)，可防止其他人員誤操作，以保證系統(tǒng)安全可靠。系統(tǒng)可隨時(shí)轉(zhuǎn)換為自動(dòng)和半自動(dòng)工作方式運(yùn)行。

第五篇：基于 PLC 制藥廠水處理的自動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)述

基于 PLC 制藥廠水處理的自動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)述

摘 要：近些年來(lái)隨著人們對(duì)醫(yī)藥安全的不斷擔(dān)心，制藥廠的安全生產(chǎn)和規(guī)范生產(chǎn)逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，因此高效穩(wěn)定藥廠供水系統(tǒng)是生產(chǎn)制備藥品的一個(gè)關(guān)鍵所在。因此，如何設(shè)計(jì)出一套完整高效而有具有現(xiàn)代化特征的藥廠水處理系統(tǒng)便顯得十分關(guān)鍵了。基于PLC制藥廠水處理的自動(dòng)控制系統(tǒng)切實(shí)考慮了制藥廠的用水需求。

關(guān)鍵詞：水處理 PLC 預(yù)處理 電去離子

純化水在醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)中有著相當(dāng)廣泛應(yīng)用。在藥品生產(chǎn)中，無(wú)論是窗口洗滌，還是原料、制劑的生產(chǎn)都是離不開(kāi)水的。隨著技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)在現(xiàn)在生產(chǎn)基本上都是自動(dòng)化生產(chǎn)，于是PLC的運(yùn)用就越來(lái)越廣泛，在水廠這樣工作量繁重的地方已經(jīng)充分的實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，可是雖然自動(dòng)化已經(jīng)很高了。但是依舊還是有問(wèn)題，主要是在設(shè)備安全方面。全自動(dòng)化就需要設(shè)備能安全的運(yùn)行，如果不能安全的運(yùn)行就會(huì)產(chǎn)生很?chē)?yán)重的事故。容易引起這些事故發(fā)生的一些比較重要的原因還有我國(guó)生產(chǎn)這些機(jī)械的行業(yè)不夠發(fā)達(dá)，和先進(jìn)國(guó)家有著一些差距，這些差距體現(xiàn)在制造設(shè)備的材料，還有就是在對(duì)設(shè)備進(jìn)行加工有比較鮮明的差異，就造成了在生產(chǎn)安全中的差距，國(guó)內(nèi)自主生產(chǎn)的設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中比較常見(jiàn)的問(wèn)題就是運(yùn)行不穩(wěn)定，總?cè)菀壮霈F(xiàn)破損，成為困擾生產(chǎn)的主要難題之一。

PLC這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)就在于容易掌握、價(jià)格便宜，當(dāng)時(shí)的控制要求可以得到滿足，因而得到了廣泛的應(yīng)用，這也就是在一段時(shí)間內(nèi)，繼電接觸器控制系統(tǒng)得以主導(dǎo)這個(gè)行業(yè)。不過(guò)，隨著電氣產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展以及大型工廠生產(chǎn)線的相繼出現(xiàn)，繼電器的體積笨拙、穩(wěn)定性低以及功能不完善等缺點(diǎn)日益明顯。單一的功能，復(fù)雜的控制功能難以實(shí)現(xiàn)，尤其是它的通用性和可移植性差，這些缺點(diǎn)難以適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)需要，因而就需要一種新的裝置來(lái)替代它。它替代繼電器，從而實(shí)現(xiàn)了邏輯控制。隨著當(dāng)今科技的進(jìn)步，它不僅僅是邏輯控制了。

一、PLC概述

（一）PLC特點(diǎn)

選擇PLC作為控制芯片主要是應(yīng)為完善的功能具有較高的實(shí)用性；擁有較強(qiáng)的抗干擾能力適合在工廠復(fù)雜的環(huán)境當(dāng)中進(jìn)行處理做到安全可靠；豐富的接口可以對(duì)多種設(shè)備進(jìn)行控制，做到真正的中心控制集中處理；在此基礎(chǔ)上簡(jiǎn)單地開(kāi)發(fā)工作非常適合工業(yè)控制的要求。軟件編程設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)外部傳感器接收的各種數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)SIMATIC Manager STEP 7編程軟件對(duì)控制器程序的編寫(xiě)，完成對(duì)水處理的流程的控制設(shè)計(jì)。編寫(xiě)通信程序使用的是西門(mén)子公司的WINCC軟件進(jìn)行編寫(xiě)，通過(guò)編寫(xiě)的軟件界面實(shí)現(xiàn)對(duì)處理過(guò)程的顯示。通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)水處理過(guò)程當(dāng)中各個(gè)控制節(jié)點(diǎn)的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)動(dòng)態(tài)參數(shù)的分析掌握處理過(guò)程的變化趨勢(shì)，達(dá)到及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理的目的，能夠在內(nèi)部執(zhí)行運(yùn)算，還能夠進(jìn)行順序控制等指令，它還能通過(guò)輸入接口達(dá)到對(duì)各種設(shè)備的控制，也可以通過(guò)輸出。

具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)

在實(shí)際生產(chǎn)中往往對(duì)設(shè)備的控制要求非常的嚴(yán)格，還需要具有抗干擾能力，有的工作環(huán)境比較的惡劣他也能在這樣的地方工作，發(fā)生事故的次數(shù)比較少。這就是PLC的一個(gè)比較明顯的特點(diǎn)。

2.編程簡(jiǎn)單，使用方便

PLC的另一個(gè)明顯的特點(diǎn)就是編程比較簡(jiǎn)單，基本上PLC都是用梯形圖進(jìn)行編程，這樣既清晰大方還容易被大家所接受，與常用的匯編語(yǔ)言相比，更受人們的歡迎。

3.控制程序可變

PLC的程序具有普遍的適應(yīng)性，不會(huì)隨著設(shè)備的變化而發(fā)生明顯的變化。

4.功能完善

現(xiàn)代PLC擁有越來(lái)越大的功能，可以不隨著設(shè)備地點(diǎn)等變化而做過(guò)多的變化，同時(shí)向著人性化發(fā)展。

5.擴(kuò)充方便，組合靈活

PLC的擴(kuò)充單元也花樣很多，能夠滿足不同要求的需要。為了滿足實(shí)際中的控制需要，除了一些比較小的PLC，剩下的很多PLC都是利用模塊化的結(jié)構(gòu)。PLC組件的模塊化設(shè)計(jì)，包括CPU，電源，然后在他們之間使用框架和電纜連接，然后組裝模塊可以選擇。

6.豐富的I/O接口模塊

為了能夠和各種工業(yè)設(shè)備的相互連接，PLC不僅擁有最基本的部分（如CPU，存儲(chǔ)器等）外，還有非常豐富的I/O接口模塊。因?yàn)橛兄灰粯拥默F(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，所以就要設(shè)計(jì)出和他相匹配的I/O模塊，通過(guò)這些模塊跟設(shè)備連接起來(lái)。

（二）PLC分類(lèi)

1.PLC的分類(lèi)

按照I/O點(diǎn)的數(shù)量分：小型機(jī)、中型機(jī)和大型機(jī)三種；

按照結(jié)構(gòu)形式分：整體式結(jié)構(gòu)和模塊式結(jié)構(gòu)。模塊式結(jié)構(gòu)式由各種標(biāo)準(zhǔn)的模塊單元組合而成，這些標(biāo)準(zhǔn)模塊包含有電源模塊、輸入模塊、輸出模塊和通信模塊等各種特殊功能模塊。

2.PLC的特點(diǎn)

（1）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高；（2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)；（3）編程方便，使用簡(jiǎn)易；（4）功能完善；（5）設(shè)計(jì)、施工和調(diào)試的周期短；（6）體積小，維護(hù)操作方便。

（三）PLC選型

PLC可以根據(jù)CPU帶的I/O點(diǎn)數(shù)來(lái)分配，根據(jù)點(diǎn)數(shù)的不同可以分出幾種不同的PLC。分別可以叫做小型，中型還有大型PLC。還有可以插卡式的PLC以及可以兼容的PLC，一套比較完整的的PLC有CPU模塊、電源模塊還有一些輸入輸出模塊。而且這些模塊都是插在一塊背板上。

根據(jù)實(shí)際需要PLC我使用的是西門(mén)子S7-300系列，他的內(nèi)部中央處理器為CPU315-2DP。CPU315-2DP他內(nèi)部里面含有48KB的RAM，存儲(chǔ)器的大小為80KB，如果存儲(chǔ)空間不夠的話還能夠用存儲(chǔ)卡，最多能夠擴(kuò)展到512KB。而且CPU315-2DP還是帶有現(xiàn)場(chǎng)總線接口的CPU模塊，能夠擴(kuò)展四個(gè)機(jī)架。

（四）PLC的應(yīng)用

PLC這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)就在于容易掌握、價(jià)格便宜，當(dāng)時(shí)的控制要求可以得到滿足，因而得到了廣泛的應(yīng)用，這也就是在一段時(shí)間內(nèi)，繼電接觸器控制系統(tǒng)得以主導(dǎo)這個(gè)行業(yè)。但是，隨著社會(huì)生產(chǎn)力的進(jìn)步和提高，繼電接觸器控制系統(tǒng)的缺陷漸漸顯現(xiàn)出來(lái)：大體積的設(shè)備、不高的可靠性、單一的功能，復(fù)雜的控制功能難以實(shí)現(xiàn)，尤其是它的通用性和可移植性差，這些缺點(diǎn)難以適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)需要，因而就需要一種新的裝置來(lái)替代它。PLC的應(yīng)用面非常廣泛，在工廠自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)集成控制系統(tǒng)內(nèi)占有舉足輕重的地位。

二、PLC的組成

不同廠家的PLC的具體結(jié)構(gòu)是不同的，但是其基本的組成部分都相似，構(gòu)成原理也基本相同，需要根據(jù)具體的應(yīng)用去選擇PLC設(shè)備的型號(hào)，需要擴(kuò)展PLC子站及遠(yuǎn)程I/O模塊，所以選擇西門(mén)子公司的S7-200作為主機(jī)。200在對(duì)信號(hào)的處理方面更加精確，功能更加強(qiáng)大，組態(tài)方便，控制穩(wěn)定，而且PLC200可以根據(jù)系統(tǒng)的具體要求隨時(shí)增加各種擴(kuò)展模塊，維修時(shí)更換模塊也很方便。從組成形式上一般分為處理器、電源、輸入輸出設(shè)備等。PLC的組成如圖 2-1所示。