煤矿井下排水系统控制的系统设计_毕业设计
煤矿的井下排水系统 毕业设计论文 电气专业
基于PLC的煤矿水泵控制系统设计设计
毕业设计任务书专业年级学号学生姓名任务下达日期：年月日毕业设计日期：年月日至年月日毕业设计题目：基于PLC的煤矿水泵控制系统设计毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：1、熟悉煤矿水泵系统的工作方式和控制要求，了解PLC在工业过程控制的一般方法；2、熟悉S7-200系列PLC的硬件模块，学习并掌握编程监控软件的使用及控制软件的编制；3、完成煤矿中央泵房系统就地控制系统PLC模块的配置，模块硬件连接图，编制控制程序；4、翻译近5年的相关英文资料（或论文）一篇，中文字数不少于3000汉字；5、完成毕业设计论文的撰写。
指导教师签字：郑重声明本人所呈交的毕业设计，是在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。
所有数据、图片资料真实可靠。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业设计的研究成果不包含他人享有著作权的内容。
对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。
本论文属于原创。
本毕业设计的知识产权归属于培养单位。
本人签名：日期：摘要排水设备在煤矿生产建设中是必不可少的大型固定设备。
一个煤矿排水泵站，一般来说，由多台排水泵组成，它贯穿整个排水系统起着非常重要的作用。
因为积水受环境的影响比较大，所以排水泵的运行数量也要做相对的变化。
现在以微处理器为核心的可编程控制器(PLC)已逐步取代了继电器控制，广泛应用于各行各业的自动控制领域。
本文结合当前控制技术，设计了自动控制系统在矿井排水系统中的应用。
以西门子S7-200系列PLC作为中心控制单元，并扩展了必要的数字量输入模块，模拟输入模块和通信模块。
设计了自动和手动控制两种控制模式，可以根据不同情况选择控制方式。
自动模式下，实时测量水仓的水位，根据水位的变化和水仓水位变化速度，并充分考虑“避峰就谷”的原则，自动决定开启水泵的时间和台数，保证安全的基础上，尽可能降低电力消耗成本，来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ABSTRACTPumping equipment in coal mine production is indispensable in the construction of large fixed equipment. A coal mine drainage pump station, in general, there are composed of many sets of drainage pumps, it runs through the drainage system plays a very important role. Because water is affected by environment is larger, so the operation of the drainage pump number also should make relative changes.Now with microprocessor as the core programmable controller (PLC) has gradually replaced the relay control, automatic control field is widely used in all walks of life. Combining with the current control technology, automatic control system is developed in our country, the application of the mine drainage system. With Siemens S7-200 series PLC as central control unit, and expanded the necessary digital quantity input module, analog input module and communication module.Designed for automatic and manual control two kinds of control mode, can choose according to different situation control mode. Automatic mode, the real-time measurement of water warehouse water level, according to the change of water level and water warehouse water level change speed, and give full consideration to the principle of "peak to valley", automatically determines the time of open the pump and the Numbers, ensure safety, on the basis of as much as possible, reduce the power consumption cost, to achieve economic efficiency of coal mine production.Key words: Underground drainage system ;PLC ; automatic control目录1 绪论 (6)1.1 煤矿井下排水重要性 (6)1.1.1 矿井水的来源 (6)1.1.2排水重要性 (6)1.2国内外研究状况 (7)1.2.1 国内研究状况 (7)1.2.2 国外研究状况 (7)1.3本课题研究的主要内容 (8)1.4小结 (8)2煤矿泵房自动控制系统 (9)2.1 可编程控制器技术概况 (9)2.1.1 可编程控制器的产生和发展 (9)2.1.2PLC的系统组成 (10)2.1.3PLC的工作原理 (11)2.1.4 PLC的功能特点 (13)2.2主排水控制系统 (16)2.2.1排水系统原理 (16)2.2.2系统组成 (17)2.3离心式水泵排水系统 (18)2.3.1 离心泵排水系统组成部分 (18)2.3.2 射流泵的工作原理 (19)2.3.3射流泵的特点 (20)2.4离心式水泵的启停过程 (20)2.4.1 启动过程 (20)2.4.2 停机过程 (21)2.5小结 (21)3主排水自动控制系统的硬件设计 (22)3.1主排水自控系统主要设备选型 (22)3.1.1主要硬件选型 (22)3.1.2 PLC 的选型 (23)3.2各模块地址分配 (27)3.3排水自动控制系统硬件连接 (30)3.4 小结 (36)4 自动控制系统的程序设计 04.1主程序的编程 04.2水位判断 (2)4.3 水泵轮换工作 (3)4.4 模拟量采集 (5)4.5 避峰就谷原则 (7)4.6 自动控制 (9)4.7小结 (10)5 PLC控制系统的可靠性设计 (11)5.1 PLC控制系统的干扰因素 (11)5.1.1电源引入的干扰 (11)5.1.2 I/0信号线引入的干扰 (11)5.1.3接地线引入的干扰 (11)5.2 PLC控制系统的抗干扰措施 (12)5.2.1电源系统的抗干扰措施 (12)5.2.2 I/0通道的抗干扰措施 (12)5.3 小结 (12)总结 (13)1 绪论1.1 煤矿井下排水重要性1.1.1 矿井水的来源矿井水的形成一般是由于巷道揭露和采空区塌陷波及到水源所致，其水源主要是含水层水、采空区老塘水、地表水、大气降水和断层水。
井下排水系统设计
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绪论 (1)1矿井排水系统绪论 (1)2 煤矿井下排水系统组成概况 (3)2.1离心泵的基本构造 (3)2.2离心泵的过流部件 (3)2.3离心泵工作原理 (4)2.4 离心泵的性能曲线 (6)2.5射流泵和真空泵的介绍 (6)2.5.1真空泵工作原理 (7)2.5.2射流泵工作原理 (8)2.6离心泵的启停过程 (8)2.6.1离心泵的启动过程 (8)2.6.2离心泵的停机过程 (9)2.7多台水泵的井下排水系统组成及功能实现 (9)3传感器选型 (10)3.1电机及水泵温度检测 (10)3.2水泵压力检测 (11)4水泵流量检测 (12)4.1流量检测仪器的安装位置 (12)参考文献 (14)致谢 (15)煤矿井下排水系统设计摘要煤矿井下排水系统对保证矿井正常生产起着非常重要的作用。
本文设计首先对煤矿井下水的形成进行概述，然后根据国内外对排水系统的研究，并结合各种传感器（主要为液位传感器、压力传感器、流量传感器、负压传感器、温度传感器），完成排水系统设计实现检测功能。
本文重点介绍了离心泵的构造及工作原理，讲述了离心泵的运行及各种应用，并分析了煤矿井下排水系统的构造等相关内容。
关键词：煤矿；排水系统；原理；应用1矿井排水系统绪论矿井正常涌水量3552.24m3/d ；最大涌水量5328.36m3/d 。
黄泥灌浆及消防洒水析出水总量488m3/d 。
排水管由泵房经管子道沿管道井敷设至地面调节水池。
管道井井口标高+1429.454m ，井底标高+1250m ，井筒垂深179.454m ，井筒倾角25°，井筒斜长424.624m 。
1.1水泵必须的排量：QB=(3552.24+488)/20=202.012m3/hQm=(5328.36+488)/20=290.818m3/h估算水泵所需扬程：HB=1.2～1.35(179.454+5.5)=221.95～249.69m依据上述条件，经计算，选用3台现场已安装运行的MD450-60×4型离心泵。
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毕业设计井下排水系统
摘要随着运算机操纵技术的迅速进展，以微处置器为核心的可编程逻辑操纵器(PLC)操纵已慢慢取代继电器操纵，普遍应用于各行各业的自动化操纵领域。
本文采纳集中操纵器对矿井水泵房设备运行实施实时监控，自动、手动操纵水泵的启停及闸阀的开、关，并具有自诊断功能，可实现水泵房的无人值守。
操纵系统通过以太网接入矿井工业以太网，实现水泵监控子系统与全矿井的监控系统信息共享，知足矿井自动化操纵的要求。
集中操纵器采纳西门子S7200系列工业级PLC及先进的进程操纵软件，综合考虑矿井各类平安信息，实现井下排水监控系统的最优操纵策略；井下排水监控系统的报警，信息显示，报表统计处置全数融入整个矿井监控系统的数据系统。
从而实现中央水泵房的自动操纵功能。
本文重点讨论了中央水泵房的自动操纵设计进程、通信、模拟仿真等问题。
关键字：PLC，西门子S7200，MCGS，工业以太网第二章绪论井下排水系统是煤矿生产中四大系统之一，担负着井下积水排除的重要任务。
但是，目前我国的井下排水系统仍由很多依托传统的人工操作方式。
本章分析这种排水系统的组成及工作进程，指出其存在的问题，为井下主排水系统自动操纵的研究提供依据。
排水系统概述矿井生产进程中排水的重要性在煤矿地下开采的进程中，由于地层中含水的涌出，雨水和江河中水的渗透，水砂充填和水力采煤矿井的井下供水，将要有大量的水日夜不断地聚集于井下。
矿井涌水与采区的水文地质及本地的气象条件有关系，涌水量在不同的季节也呈现不同。
在一些大水矿井，矿井涌水量可达到每秒17立方米，乃至超过每秒20立方米。
另外，煤炭开采进程中，由于地层结构被破坏，岩层断裂，使采区与储水层连通，发生突水事故，涌水量会突然增加。
若是不能及时地将这些积水排送到井上，井下的生产就可能受到阻碍，井下的平安就会得不到保障，严峻者会造成重大事故。
给人民的生命、国家的财产都带来了极大的要挟。
因此，井下排水就显得尤其重要。
井下自动排水系统的任务确实是把流入井下煤矿巷道中的矿井积水排送至地表。
煤矿井下排水系统自动化设计
煤矿井下排水系统自动化设计【摘要】煤炭开采工作往往伴随着井下涌水，如果涌水不能被及时排掉，不仅会影响到正常的煤炭开采工作，同时还会有重大的安全隐患。
因此采用先进技术进行井下排水，是当前煤炭企业的重要工作。
本文介绍了煤矿井下排水系统现状，介绍煤矿排水工作现状，对煤矿井下排水系统的自动化设计进行了简要分析，希望对相关研究领域提供借鉴经验。
【关键词】煤矿;井下排水系统;自动化煤炭是我国重要能源之一，对国民经济建设产生深远影响。
在煤炭开采中经常会有矿难事故发生，而透水事故就是常见事故中的一种。
煤矿井下水泵房承担着排除矿井积水的艰巨任务，而传统的井下排水方式不仅效率低下，而且安全系数较低。
因此加大科技投入，设计出现代化的煤矿井下排水系统显得尤为重要。
一、我国煤矿井下排水系统现状纵观我国当前煤矿的发展实际，部分煤矿中已经具备了自动化的排水系统，但是大多数煤矿的矿井中还依然采用人工操作的方式进行排水，这种传统的排水方式已经不能满足现代化煤矿发展的需要。
无论是先进的自动排水系统还是传统人工进行排水，这两种方式都是把离心泵作为核心设备来对矿井中的积水进行抽排，但是人工操作的排水方式较为落后，对于水泵的启动和停止运转完全是由人工对水仓水位进行仔细观察和相关的工作经验来决定，而且反应时间较长，工作效率不高。
通常，煤矿井下的排水泵房中都有多个水泵，工作人员不能对开启水泵的数量合理把握，往往都是根据经验来确定。
自动化的排水系统能够大大提高矿井排水的安全性和工作效率。
现阶段，井下自动化排水主要有三种方式，即全自动模式、半自动模式和手动模式[1]。
使用全自动模式系统需要对检测到的数据信息进行综合分析和考虑，从而对水泵的开启和停止进行有效把控;手动模式系统可以通过人工按动开关按钮来开启或停止水泵，而且在特殊情况下，还需要对水泵开启台数进行人工控制。
另外，在对水泵进行检修时，也需要在手动模式下完成。
二、排水设备选型设计（一）排水设备选择我国煤矿生产相关政策中已经明确指出，对井下水泵设备的检修、维护和备用设备的准备等都属于排水系统工作范畴。
煤矿井下排水自动监控系统的设计
信 号为 标准 Ｒ ４ ５信 号 ， 输 速 率 为 ９６ ０ ｂ ｓ 传 Ｓ８ 传 ０ ／ ，
式 的情 况下 发生 故 障 ， 可 以 自动 转 换 为 现 场 手动 则
控 制模 式 以保 证安 全 ； 同时 ， 它也 可 以实现 在安 全生 产 指挥 调度 中心对 井下 排水 系统 泵房 的所 有设 备进 行 实 时监视 和控 制 ， 完 成数 据 的记 录 和 查 询 以及 并
寄存 器 、 制寄存 器 、 用 Ｓ Ａ 寄 存 器 ） Ｄ ０ ８ 控 通 ＲＭ 。Ｓ ２ ６ 内置 单路定 时／ 报警 中断 输 出 ， 报警 中断时 间最 长可
的工业 以太 网络 传送 至地 面 。 由于该 系统在 设计 时
化参 数 。Ｋ ６ Ｎ系统 中心站 下发 的初 始化 参 数保 存 Ｊ６
在 Ｅ Ｐ Ｏ 中， ＥＲ Ｍ 即使 掉 电也 不会 丢 失 。在 与 中 心站 的通 信线 路断 开 的情 况 下 ， 站 本 身仍 然 能 准确 无 分 误地 完成 监测 监控 任务 。
（） ３ 每个 泵房 ２ ４ ｈ都 需 要 人 员 值 守 ， 费 人力 浪
资源 ， 职工 的劳 动强 度过 高 。 （ ） 度 中 心无 法 及 时 了解 泵 房 准 确 情 况 ， ４调 存
．
２７ ．
２ １ 年第 １ 期 ０１ ０
在一 定 的安全 隐患 。
中州 煤 炭
总第 １０ ９ 期
安全 得不 到保 障 ， 重 者 可 能 造 成 重 大事 故 。常村 严
煤 矿 原有 的煤 矿 井 下排 水 系统 控 制 的 主 观性 过 强 ， 不能 满 足 当前 矿 井 现代 化 发 展 的要 求 ， 增 加 了煤 且 矿 的运 营成本 ， 在一 定 的安全 隐 患 ， 至严 重影 响 存 甚 到井 下泵 房 的技 术 管理 水 平 、 能降 耗 以及 安 全 生 节 产等 综合 水平 的提高 … 。 鉴 于 以上 情 况 ， 村 煤 矿对 井 下 排水 系统 进行 常 了 自动 化改造 ， 计 了一 种基 于单 片机处 理 的 、 据 设 根
基于PLC的排水系统控制设计-毕业论文
基于 PLC 的污水坑水位控制系统设计摘要PLC （可编程逻辑控制器）是一种基于数字计算机技术、专为工业环境下应用而设 计的电子系统。
它具有功能强大、使用可靠、维修简便等许多优点。
由于可编程序控制 器安全性高、功能完善、性能稳定、应用广泛，因此，污水坑水位控制系统中的控制部 分采用可编程序控制器来控制。
在本系统中，采用西门子 S7-200型 PLC 控制潜水泵的 起停，其中 PLC 选用 DC24V 输入、 DC24V 继电器输出。
污水坑水位控制系统的操作 方式分为手动方式和自动方式。
本课题主要任务是自动控制方式部分，用 4 个水位开关 检测污水坑的水位， PLC 根据水位情况控制潜水泵的起停。
该设计中采用 4 台潜水泵循 环工作方式取代了通常的 3用 1备工作方式，更加合理的分配了潜水泵的起停，提高了 每台潜水泵的利用率，避免了电动机的频繁启动，对电动机的保护也更加完善。
最后通 过编程实现自动控制。
矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第I 页关键词：水位控制，潜水泵，PLCThe Design of Sewage Pit Water Level Control System Basedon PLC 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
AbstractPLC (programmable logic controller) is one kind of electronic system based on technology of digital computer, and designed specially for using in industrial environment. It has many merits such as powerful function, reliable use and easy-mending. With the rapid development of microelectronic and computer technology, PLC has widely used in industrial control area. Because the PLC is safe, stable, reliable, and applied widely, the PLC is used as the controller for the sewage pit water level control system. In this system, using Simens S7-200 PLC to control the start and stop of diving pumps, in which PLC selects DC24V of input, DC24V relay of outputs, and has DC24V voltage-stabilized source. The sewage pit water level control system operating modedivides into the manual way and automatic way. This topic primary mission is the automatic control way, with 4 water level switch examining sewage pit water level, PLC according to the water level situation control the start and stop of diving pumps. To instead ofpast method which three pumps is working and one is for ready, the new cycle work method is applied in this design. It makes the start andstop of the diving pumps more reasonable. And at the same time, it makes the diving pumps work more efficiently and avoids to start the electric motors frequently. So the electric motor can be better protected. At the end the LAD program of the sewage pit water level control system is provided.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
煤矿井下排水系统设计
紧急处置
在遇到突发性水患等紧急情况时，启动应急预案，采取有效措施 进行抢险救援。
事后处理
在应急处置结束后，对排水系统进行全面检查和修复，确保系统 恢复正常运行。
THANKS
提高矿井生产效率
良好的排水系统能够保持 井下作业环境的干燥，有 利于机械设备的正常运行 ，提高矿井生产效率。
法律法规要求
根据国家安全生产法律法 规，煤矿必须建立完善的 排水系统，以满足安全生 产的要求。
排水系统的重要性
Hale Waihona Puke 防止水患事故促进矿井可持续发展
井下排水系统能够有效防止水患事故 的发生，保障井下作业人员的生命安 全。
储水设施的选择与配置
储水池的容量
根据排水需求和矿井涌水量，设计合适容量的储水池。
储水池的位置
合理规划储水池的位置，确保排水系统安全可靠。
储水设施的配套设备
根据储水设施的特点，配置合适的配套设备，如进水管、出水管、 溢流管等。
04 安全防护与监控系统设计
防水闸门的设计
01
防水闸门的作用
在井下发生水患时，能够迅速关闭闸门，阻止水流进入矿井，保护井下
节能效果。
定期维护
对水泵进行定期维护和保养，确 保其处于良好的工作状态，延长
使用寿命，降低能耗。
节能控制系统的设计
自动化控制
采用自动化控制系统，根据矿井 水位实时调整水泵的运行状态， 实现智能化节能控制。
监测与优化
通过实时监测排水系统的运行数 据，对水泵的运行状态进行优化 调整，提高能效。
能源管理
经济合理
在满足安全性能的前提下，合 理规划排水系统的布局和设备 选型，降低建设和运行成本。
矿井排水系统自动控制总体设计方案
矿井排水系统自动控制总体设计方案矿井排水系统自动控制总体设计4.1煤矿的已知条件设计原材料：开拓方式为斜井，坡度为29.3，泵房标高315.61m，出水口标高25.17m，正常涌水量为300m3/h，最大涌水量为620m3/h，矿井属于低沼气矿井，年产量为120万吨。
4.2排水方案的确定在我国煤矿中，目前通常采用集中排水法。
集中排水开拓量小，管路敷设简单，管理费用低，但由于上水平需要流到下水平后再排出，则增加了电耗。
当矿井较深时可采用分段排水。
涌水量大和水文地质条件复杂的矿井，若发生突然涌水有可能淹没矿井。
因此，当主水泵房设在最终水平时，应设防水门。
在煤矿生产中，单水平开采通常采用集中排水；两个水平同时开采时，应根据矿井的具体情况进行具体分析，综合基建投资、施工、操作和维护管理等因素，经过技术和经济比较后。
确定最合理的排水系统。
从给定的条件可知，该矿井只有一个开采水平，故可选用单水平开采方案的直接排水系统，只需要在井底车场副井附近设立中央泵房，就可将井底所有矿水集中排至地面。
一、水泵的选型计算根据《煤矿安全规程》的要求，主要排水设备必须有工作水泵、备用水泵和检修水泵。
工作水泵的能力应能在20h内排除矿井24h的正常涌水量（包括充填水和其他用水）。
备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%，并且工作水泵和备用水泵的总能力，应能在20h 内排出矿井24h的最大涌水量。
检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。
水文地质条件复杂的矿井，可根据具体情况在主水泵房内预留安装一定数量水泵的位置，或另增设水泵。
排水管路必须有工作和备用水管。
工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内排完24h的正常涌水量。
工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20h内排出矿井24h的最大涌水量。
二、正常涌水量时水泵的排水能力正常涌水期：==1.2=1.2×300=360m3/h三、最大涌水量时水泵的排水能力最大涌水期：==1.2=1.2×620=784m3/h式中：——工作水泵具备的总排水能力，m3/h——工作和备用水泵具备的总排水能力，m3/h——矿井正常涌水量，m3/h——矿井最大涌水量，m3/h四、水泵级数的确定i＝HB/Hi＝296.69/60=4.94取i=5其中:i——水泵级数Hi——单级水泵的额定扬程五、水泵型号的选择根据计算的工作水泵排水能力，初选水泵。
毕业论文-煤矿井下排水系统控制的系统设计.doc
中国矿业大学本科生毕业设计姓名：**学号：**学院：**专业：自动化设计题目：煤矿井下排水系统控制的系统设计专题：指导教师：** 职称：高工2012 年6月徐州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。
指导教师签字：郑重声明本人所呈交的毕业论文，是在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。
所有数据、图片资料真实可靠。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。
对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。
本论文属于原创。
本毕业论文的知识产权归属于培养单位。
本人签名：日期：中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；○4工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩摘要煤矿井下排水设备对保证矿井正常生产起着非常重要的作用。
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。
煤矿井下排水控制系统的应用设计
煤矿井下排水控制系统的应用设计发布时间：2021-11-01T05:46:29.648Z 来源：《中国建设信息化》2021年第13期作者：贺永刚[导读] 在煤矿开采过程中，经常会有大量的地下水涌出，如果地下水位超过一定的安全阈值，不仅会使井下工作面出现严重的积水现象，贺永刚陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司，陕西神木 719300摘要：在煤矿开采过程中，经常会有大量的地下水涌出，如果地下水位超过一定的安全阈值，不仅会使井下工作面出现严重的积水现象，而且还很容易使煤矿开采设备出现渗漏现象，这将对井下作业安全和煤矿开采效率造成严重影响。
据统计，国内每年约有15%的矿山会出现一定程度的渗漏现象。
目前国内煤矿广泛应用的井下排水控制系统存在控制精度低、系统响应慢、智能控制水平弱等问题，不能满足目前井下排水智能远程控制的使用需求。
因此，将更先进的控制技术应用于地下排水控制系统，实现地下排水控制系统的升级与优化，是有效保障井下作业安全的重要方向。
关键词：煤矿井下；排水控制系统；应用设计一、智能排水控制系统主要功能1.多种运行模式切换：智能排水控制系统主要有三种运行模式且相互独立，另外，为了方便系统的检修，设置现场控制优先于远程控制模式，手动控制模式优先于自动控制模式。
2.可视化控制：地面监控系统可直观地显示井下系统运行情况，操控人员可通过界面进行相关参数修改，并对系统可进行远程控制，实现了井下排水系统无人值守的目的，提高了排水系统运行稳定性。
3.水泵启停自动化：该系统利用传感器实时收集数仓内水位情况，根据设定动作保护值，系统自动控制水泵启停进行排水动作，无需人工开启，大大降低了劳动作业强度，避免了传统人工频繁启停排水系统，导致系统故障率高，排水效率差等技术难题。
4.系统保护功能：智能排水控制系统具有系统故障自检功能，当系统出现故障时，通过控制器及时将故障点及故障源上传至地面操控室内，工作面人员可及时对系统进行检修维护。
煤矿排水系统设计
主排水泵选型计算设计一、概述本矿井采用主斜井、副立井、回风立井综合开拓方式，主斜井井口标高为+922m，副立井、回风立井井口标高均为+1195m，副立井、回风立井落底标高均为+220m，主斜井与暗主斜井斜交，暗主斜井落底标高为+206m，初期大巷最低点标高为+205m。
根据地质报告，本矿井正常涌水量807m3/h，最大涌水量为1234m3/h，正常涌水量大于120m3/h，最大涌水量大于600m3/h，对照现行《煤矿防治水规定》，属水文地质条件复杂矿井。
按照现行《煤矿防治水规定》及《煤矿安全规程》要求，本矿井应当在井底车场周围设置防水闸门，或者在正常排水系统基础上安装配备排水能力不小于最大涌水量的潜水电泵排水系统。
根据本矿井开拓方式，结合现有成熟的防水闸门产品参数，设置防水闸门抗灾暂无合适的设备，因此设计在正常排水系统基础上配备潜水电泵抗灾排水系统。
二、矿井主排水（一）设计依据地质报告提供矿井正常涌水量807m3/h，最大涌水量为1234m3/h，考虑矿井井下洒水和黄泥灌浆析出水增加50m3/h的排水量，因此在设备选型时按正常涌水量857m3/h，最大涌水量为1284m3/h计算；矿井水处理所需要增加15m扬程。
（二）排水系统方案根据本矿井的开拓布置，矿井涌水量和排水高度等资料，设计对本矿井的排水系统方案进行了比较：方案一：主排水泵房设置在初期大巷最低点，排水管路沿副立井井筒敷设，将矿井涌水排至地面副立井工业场地，在副立井工业场地设置水处理站。
该方案虽然排水管路相对较短，降低了管路投资，但是由于副立井较主井井口标高高出约273m，年排水电费约增加560余万元，且送往井下的洒水管路水压大，需增加管路壁厚，管路投资增加约100万元，综合运营费用较高。
方案二：主排水泵房设置在初期大巷最低点，排水管路沿西大巷→主斜井井筒敷设，将矿井涌水排至主井场地。
该方案虽然排水管路较长，管路损失较大，但主井较副立井井口低273m，排水设备工况扬程低，水泵级数少，设备投资省，电耗低。
煤矿井下排水控制系统设计
煤矿井下排水控制系统设计摘要：煤矿井下主排水系统装置是每个矿井不可缺少的单元，现水泵开停仍采用人工完成，不能实现根据水位或其它参数远程监控开停水泵，更无实时数据的监测与管理。
在煤矿机运岗位人员不断减员的情况下，利用监测监控系统控制水泵，具有节约人工，安装容易，操作简单，应用效果良好，值得推广。
鉴于此，本文主要分析煤矿井下排水控制系统设计。
关键词：煤矿井下；排水控制系统；设计我国是煤炭生产大国，近几年经济快速发展，对煤炭资源的消耗越来越大。
煤炭在我国矿藏储量丰富，是我国工业生产的基础能源，尽管新能源不断涌现，但煤炭能源在我国重要地位不可取代。
近几年，随着环保要求的提升和新技术的引入，我国开始大力提倡高效、清洁的利用煤炭资源，着重提升回收率、综合利用效率等，积极促进煤炭使用的可持续发展。
煤矿生产企业可以分为六大系统，主要完成采煤作业、煤巷掘进、电力供应、物料周转、通风换气、排水，其中井下排水系统担负着井下积水排出的重要任务，排水系统能否正常运行直接决定了矿井能否安全生产，保证排水系统安全也就是保证煤矿安全生产。
我国煤矿资源地理所处环境复杂，井下煤炭开采作业环境恶劣，特别容易诱发各类事故，保证煤矿安全运转一直是各方面关注的焦点，因此研究优化井下主排水系统，对提高其运行安全性的意义重大。
1、煤矿井下排水系统概述煤炭在井下开采过程中，岩层的含水会不断涌出，地表水、水砂充填和井下供水也会逐渐向井下汇聚，据统计，矿井涌水量可达几百立方米/每小时，高峰期达到上千立方米/每小时，矿井水在井下流动汇集中，会产生严重安全隐患，可以引起矿井坍塌等灾难性后果。
在我国，为预防矿井水灾的发生，每年投入大量人力物力维护矿井排水系统，有资料表明，开采1t煤炭，需要排出3.9t矿井水，涌水高峰期排水量甚至达到30.40t。
另外，井下主排水系统采用大功率水泵，排水电动机功率最高达几百千瓦，其电能消耗约占煤矿生产的1/5，涌水量大的矿井达1/3。
矿山井下排水系统设计与优化
矿山井下排水系统设计与优化在矿山的深处，有一个常常被人们忽略但却至关重要的系统——井下排水系统。
这就好比是矿山的“肾脏”，默默地工作着，把多余的“水分”排出去，保证矿山的正常运转。
我曾经有过一次亲身的经历，那让我对矿山井下排水系统有了更深的认识。
有一次，我跟着一个工程师团队深入到一座矿山内部。
当我们坐着罐笼一路下行，周围的光线逐渐变得昏暗，那种感觉既神秘又有些让人心里发毛。
终于到达井底，我们穿上厚重的防护装备，开始沿着狭窄的通道前行。
一路上，头顶的灯光在黑暗中摇曳，耳边是呼呼的风声和不知从何处传来的滴水声。
走着走着，我们来到了一处正在施工的排水区域。
只见工人们忙忙碌碌，有的在安装管道，有的在调试设备。
我注意到一位老师傅，他满脸汗水，手中的扳手不停地转动着，眼睛紧紧盯着接口处，生怕出现一丝差错。
他看到我们，停下手中的活，和我们聊了起来。
他说：“这排水系统啊，可容不得半点马虎。
要是出了问题，那可不是闹着玩的。
”他的眼神中透露出一种坚定和责任感，让我深受触动。
咱们言归正传，说说这矿山井下排水系统的设计。
首先得搞清楚井下的水文地质情况，就像医生给病人看病，得先知道病根在哪儿。
要详细了解地下水的来源、水量大小、水压高低等等。
然后根据这些情况来选择合适的排水设备，比如水泵的类型、扬程、流量都得精心计算。
在管道设计方面，那也有不少讲究。
管径要合适，不能太粗也不能太细。
太粗了浪费材料，太细了又会影响排水效率。
而且管道的铺设路线也得规划好，尽量减少弯头和阻力，让水能够顺畅地流出去。
还有一个重要的部分就是水仓的设计。
水仓就像是一个临时的“蓄水池”，能够储存一定量的水，起到缓冲的作用。
水仓的容量要根据矿山的涌水量和排水能力来确定，既要保证能够容纳突发情况下的大量涌水，又不能过大造成资源浪费。
说完设计，咱们再聊聊优化。
随着技术的不断进步和矿山开采的深入，原有的排水系统可能会出现一些问题，这时候就需要进行优化。
比如，采用更高效节能的水泵，或者对管道进行改造，减少阻力和泄漏。
毕业设计矿井排水系统[管理资料]
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安徽矿业职业技术学院毕业设计说明书设计题目某煤矿主排水设备选型设计作者姓名朱琳学号 0954******** 系部机电工程系专业矿山机电指导教师程军2012年 5月 1 日摘要根据设计任务书所提供资料，以严格遵守《矿井安全规程》和《煤矿工业设计规范》所规定的有关条款为依据，以安全可靠为根本，以投入少、运行费用低为原则的设计指导思想，确定矿井对排水系统的具体要求。
初步选择排水方案，进行设备选型以及相关计算，确定设备工况，校验水泵的稳定工作条件、经济运行条件，排除不合理方案。
对所剩方案进行经济核算，以吨水百米费用和初期投入为指标筛选出最终方案。
选择系统配套附件，根据各设备外形尺寸及安装要求，并考虑其运行条件，最终确定泵房及管路的布置图。
关键词：矿井涌水; 水泵; 工况点; 设备布置;第一章绪论 (4) (4) (5) (5)第二章矿井排水系统的确定 (7) (7)直接排水系统 (7)方案二分段排水系统 (8)第三章水泵的选型及台数计算 (9) (9) (10) (12)第四章排水管道选型计算及管道的布置 (14) (14) (16)第五章吸水管道选型计算及管道的布置 (18) (18) (19)第六章管道特性曲线的绘制及工况点的确定 (20)求管路特性方程式并绘制管路特性曲线 (20) (24)第七章水泵工作合理性校验 (25) (25) (25)第八章水泵电动机的选型计算 (26)第九章主排水经济指标的计算 (27) (27) (28) (28) (29)第十章水泵房、水仓的布置尺寸确定 (29) (29) (32)参考文献 (33)在矿井建设和生产过程中，随时都有各种来源的水涌入矿井。
只有极少数例外的矿井是干燥。
将涌入矿井的水排出，只是和矿水斗争的一方面，另一方面是采取有效措施，减少涌入矿井的水量。
特别是防止突然涌水的袭击，对保证矿井生产有重要意义。
矿井排水设备不仅要排除各时期涌入矿井的矿水，而且在遭到突然涌水的袭击有可能淹没矿井的情况下，还要抢险排水。
毕业设计主要内容和要求
毕业设计主要内容和要求：1．掌握矿井水泵的工作原理和控制方法；2．设计一种应用P LC作为控制器的水泵自动排水系统；3．掌握所用传感器的工作原理及使用方法；4．设计主排水泵自动监控系统；5．用PLC语言编制控制系统软件。
摘要文章进行了排水设备的选型设计，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SIEMEN S的S7-300系列P L C，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。
本系统采用水泵及管路的“自动轮换”工作制。
又根据“避峰填谷”的原则确定开启水泵台数，以达到节省用电的目的。
在就地PC端，采用易控组态监控系统监视设备的运行情况及各个运行参数，做到有故障及时发现并尽早处理。
S7-300通过C P340通讯模块，采用RS-232C通信标准与就地P C建立联系。
关键词：PLC、排水系统、自动控制目录第一章绪论 (1)1.1 排水系统概述 (1)1.1.1 矿井生产过程中排水的重要性 (1)1.1.2 矿井排水系统的组成部分 (1)1.2 井下排水系统存在的问题 (3)1.3 排水系统为何要实现自动控制 (3)1.4 我国矿井主排水系统的现状 (4)第二章矿井自动排水系统的各种参数与检测 (4)2.1 水仓水位的检测 (5)2.1.1 液位传感器介绍 (5)2.1.2 液位检测装置选择 (8)2.2 电机即水泵温度检测 (9)2.3 水泵压力检测 (10)2.4 水泵流量检测 (12)2.4.1 流量检测仪器的安装 (12)2.4.2 流量计的要求 (13)2.4.3 流量检测传感器的使用 (15)2.5 水泵负压检测 (15)第三章基于PLC的矿井主排水自动控制系统的总体设计 (16)3.1 控制系统的总体结构 (16)3.2 基于PLC的矿井主排水控制系统设计 (17)3.2.1 PLC的主要特点 (17)3.2.2 PLC的基本工作原理 (20)3.2.3 PLC地址分配和实现控制功能 (22)3.2.4 3s7—300PLC的基本组成 (27)3.3 西门子ET200M与P R OFIB US-DP总线 (32)第四章矿井自动主排水系统设备的选型设计 (33)4.1 初始数据 (33)4.2 选型设计 (33)4.3 引水设备 (35)4.4 自动阀门 (38)4.5 高压开关柜 (40)第五章控制系统的软件设计 (41)5.1 PLC的软件设计 (41)5.1.1软件流程图 (41)5.1.2 地址分配 (43)5.1.3 水泵的自动开启、运行、故障保护流行图 (45)5.1.4 PLC的程序设计 (47)5.2 控制系统上位机的软件设计 (50)5.2.1 设计要求 (50)5.2.2 设计内容 (51)5.2.3 上位机与PL C的通信 (51)5.2.4 监控主界面 (53)5.2.5 报警界面 (55)第六章如何使矿井主排水自动控制系统抗各种干扰 (56)6.1 常见的各种干扰源 (56)6.2 如何采取措施排除这些干扰 (56)第七章总结 (57)参考文献 (58)致谢 (59)翻译部分 (60)第一章绪论井下排水系统是煤矿生产中四大系统之一，担负着井下积水排除的重要任务。
煤矿井下自动排水系统的设计
煤矿井下自动排水系统的设计李好丽;杨双义【摘要】The coal mine drainage control system development has an important role in promoting coal mine, based on the system of coal mine drainage as the research object,aiming at some problems existing in the coal mine drainage system,combined with the current advanced automatic technology at the same time, we design a suitable for the automatic control system of coal mine drainage in our country.This system adopts the Siemens S7-300 PLC as control core software,build a downhole control system based on profibus-dp field bus,industrial Ethernet is applied to realize remote monitoring of pump unit.System design are automatic,remote control,in situ,four kinds of control modes manually.System can real-time measuring water warehouse water level,according to the change of water warehouse water level,and combined with the principle of "peak valley",automatically determine the start time and the Numbers of the pump,to achieve energy saving purpose.%煤矿井下排水控制系统对促进煤矿发展有着重要的作用，本文以煤矿系统排水为研究对象，针对一些煤矿井下排水系统存在的问题，同时结合当前先进的自动技术，设计了一种适合我国煤矿井下排水的自动控制系统。
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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。
指导教师签字：郑重声明本人所呈交的毕业论文，是在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。
所有数据、图片资料真实可靠。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。
对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。
本论文属于原创。
本毕业论文的知识产权归属于培养单位。
本人签名：日期：中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；○4工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩答辩情况提出问题回答问题正确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字：年月日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人：年月日摘要煤矿井下排水设备对保证矿井正常生产起着非常重要的作用。
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。