中国矿业大学本科生毕业设计设计题目：煤矿井下排水系统控制的系统设计中国矿业大学毕业论文任务书任务下达日期：毕业论文日期：毕业设计题目：煤矿井下排水系统控制的系统设计毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：1.掌握煤矿井下排水系统的工作原理和过程，设计水泵控制的实现方法。
2.完成排水系统的自动控制，实现“避峰填谷”功能。
3.使用可编程控制器（PLC）、水位测量单元、压力检测单元、流量监测单元等多种手段，实现自动控制，最终达到无人值守的目的。
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目前国内各矿井的排水系统多采用传统的继电器控制方法，用人工进行监测。
传统方法控制线路复杂，设备运行的可靠性低，工人劳动强度大，不适应煤炭发展的需要。
本文设计的排水系统采用PLC控制与PC监视相结合的方式，弥补了传统继电器控制的缺陷与不足，提高了工作可靠性和稳定性。
在本设计中首先对煤矿排水系统进行概述，然后根据排水控制的要求，进行自动控制方面的设计。
本系统采用西门子的S7-300系列PLC，并结合各种传感器（主要为水位传感器、负压传感器、压力传感器、流量传感器等），完成系统设计中要实现的控制功能。
有自动、半自动和手动三种操作方式可供选择。
为了防止工作水泵及管路磨损过于严重、备用泵及其电气设备或备用管路长期不用而导致电机和电气设备受潮或有其他故障不能及时发现，本系统采用水泵及管路的“自动轮换”工作机制。
又根据“避峰就谷”的原则确定开启水泵台数，以达到节省用电的目的。
关键词：煤矿；排水系统；集中控制; PLCABSTRACTThe drainage under coal mine well is very important equipment for ensuring normal production of coal mine well. At present, most drainage systems of all domestic coal mine well adopt conventional means of relay controlling, inspected artificially. This kind means of inspection and control can't meet the requirement of coal development for its complicated control circuit, low reliability of equipment running and great working intension. The drainage system designed in this text combined control by PLC with stakeout by PC, so that it made up a variety of limitation and shortage of conventional means of relay controlling and improved running reliability and stability.This system has characteristics of long operating life-span and convenient maintenance. According to actual conditions of some coal mine well, at first outlines the mine drainage system, then designed autocontrol part based on drainage control request. This system adopts S7-300 PLC series produced by SIEMENS，with many sensors(mainly incloding water line sensors,minus pressume sensors,pressme sensors,flux sensors) to complete autocontrol function demanded in this system design. With automatic, semiautomatic and manual working modes to choose. In order to prevent running water pumps and pipelines from wearing too badly and prevent electromotive and electric equipments of standby water pumps and pipelines from being affected with damp or their trouble not being found in time, water pumps and pipelines of this system are controlled to run in turn automatically. The number of running water pumps is confirmed by the principle of avoiding apex and filling vale in order to economize electricity.Keywords: coal mine; drainage system; centralized control; PLC目录1 绪论 (1)1.1煤矿井下水的形成及排水的重要性 (1)1.2国内外研究现状及主要问题 (2)1.2.1课题研究现状 (2)1.2.2主要问题 (3)1.3本课题研究的主要内容 (3)1.4本章小结 (4)2 煤矿井下排水系统组成概况 (5)2.1离心式水泵工作原理 (5)2.2射流泵和真空泵的介绍 (7)2.2.1真空泵工作原理 (8)2.2.2射流泵工作原理 (9)2.3离心式水泵的启停过程 (10)2.3.1离心式水泵的启动过程 (10)2.3.2离心式水泵的停机过程 (10)2.4多台水泵的井下排水系统组成及功能实现 (10)2.5本章小结 (11)3 系统硬件设计 (12)3.1可编程控制技术 (12)3.1.1 PLC的主要特点 (12)3.1.2 PLC的基本工作原理 (14)3.1.3 PLC实现控制功能 (16)3.2 PLC控制系统总体设计 (18)3.2.1控制系统的输入/输出参数统计 (19)3.2.2 PLC系统选型 (21)3.3本章小结 (22)4 传感器选型 (23)4.1液位传感器介绍 (24)4.1.1超声波液位传感器 (24)4.1.2投入式液位传感器 (25)4.1.3液位检测装置的选择 (26)4.2电机及水泵温度检测 (27)4.3水泵压力检测 (27)4.4水泵流量检测 (28)4.4.1流量检测仪器的安装位置 (28)4.4.2电磁流量计工作原理及其特点 (30)4.5水泵负压检测 (32)4.6本章小结 (32)5 控制系统的软件设计 (32)5.1软件流程图 (33)5.1.1自动轮换工作 (34)5.1.2避峰填谷 (35)5.3水泵的自动开启、运行、停止故障保护流程图 (38)5.4部分程序 (40)5.5本章小结 (42)6 总结与展望 (43)6.1总结 (43)6.2展望 (43)参考文献 (45)英文原文 (46)中文译文 (53)致谢 (58)1 绪论1.1煤矿井下水的形成及排水的重要性在矿井生产过程中，经常有各种水源的水涌入矿井，称之为矿水。
大量的矿水威胁到矿井生产的正常运行，突发时甚至会造成工作人员的伤亡。
产生矿井涌水的两个必备条件是矿井水源和涌水通道。
1.矿井涌水的水源矿井涌水的水源有地表水和地下水两大类。
(1)地表水源。
地表水源主要指大气降水和地表水。
1）大气降水。
大气降水是地下水的主要补给水源。
降水量对矿井涌水的影响，对于分布于河谷洼地，并且煤层上部有透水层、溶洞、裂隙或塌陷的浅井较为显著，其影响具有明显的季节性。
雨季矿井涌水量增大，旱季则相反。
2）地表水。
河流、湖泊、水库和塌陷地积水等地表水，可以通过井筒、塌陷裂隙、断层、裂隙、溶洞和钻孔等直接进入井下，也可以作为地下水的补给水源，使地下水经过与井巷连通的通道进入井巷，造成水灾。
（2）地下水源。
地下水是矿井水最经常、最主要的水源，而大气降水和地表水也是一般先补给地下水，然后再流入矿井。
所以研究地下水的水量分布、补给条件、动态变化规律等，对分析矿井涌水极为重要。
根据地下水的赋存状态和赋存位置的不同，可将矿井水分为以下几种：1）含水层水。
地层中的沙层、砂岩和灰岩层等，往往含有丰富的地下水。
当掘进巷道揭露含水层或回采工作面放顶后所形成的冒落裂隙与这些含水层相通时，含水层水就涌入矿井。
含水层水一般都具有很高的压力，特别是当它与地面水源相通时，对矿井安全生产的影响较大。
2）断层水。
断层带及断层附近岩石破碎，裂隙发育，常形成构造赋水带。