安全监测监控系统课程设计

安全监测监控系统课程设计

1 设计目的与要求

1.1设计目的

对于多数矿井来说，较大的矿井水被排放到地面后比较难以处理，自然排放容易造成环境污染，二次处理成本极高，采用二次利用的方式能有效的解决矿井水排放问题。利用从井下抽放到地面蓄水池的矿井水进行制浆，制成的泥浆将会用于井下灭火和充填。

《安全监测监控技术》是一门技术性、应用性和实践性很强的综合性课程，是安全工程专业的核心课程。课程设计是学好本门课程的又一重要性教学环节。课程设计的目的是配合课堂教学和平时实验，以达到巩固消化课程的内容，进一步加强和深化综合应用安全监测监控技术的能力，特别是根据具体安全问题及要求，提出切实可行的监测监控技术方案、并进行设备选型、安装调试及维护监测监控系统的能力。

本次课程设计的意义是以培养学生综合运用所学安全监测监控技术知识的过程，使知识转化为能力的重要阶段。

1.2 设计要求

井下抽取到地面蓄水池的水杂质较多，矿领导设计制浆用水量为30方/小时，要求采用电动调节阀进行控制，制定一个自动控制系统。

1能自动检测抽出的水流量变化

2能自动控制水流量为我们的指定值

3形成一个自动恒流控制系统

2 系统结构设计

2.1 控制方案

首先对于抽水系统，要进行较为精准的流量控制，是水流量达到我们想要的情况，每小时控制在30方，那就要水流量检测，保证每分钟的流量，我们的传输系统要及时的将我们的流量发送给控制系统，保证我们的空时系统及时的收到信息，并进行相应的判断，和记录。在经过分析之后我们要将我们的信息传输致我们的执行器，及时的进行流量的调节，保证在我们的预算的流量之内工作，是工作高效地进行，形成一个整体的控制系统，及时的检测并传输，及时的记录并进行分析，找出问题，将我们的分析结果及时有效的传输至执行系统，控制流量，进行调节。实现预期的任务。

2.2 系统结构

描叙系统的整体结构，作出系统结构图，

PID控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。

比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-stateerror）。

积分（I）控制，在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-stateError）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分（PI）控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。

微分（D）控制，在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后（delay）组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分（PD）控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。

3 设备选型

3.1传感器

传感器是把流过管道内的导电液体的体积流量转换为线性电信号。其转换原理就是著名的法拉第电磁感应定律，即导体通过磁场，切割电磁线，产生电动势。流量传感器的磁场是通过励磁实现的，分直流励磁、交流励磁和低频方波励磁。电磁流量计简单的说是由流量传感器和变送器组成的。电磁传感器就是采用电磁感应原理测量介质流体流速的流量计。

分体式电磁流量计

3.2 执行器

1 . 符合用途的最适宜额定规格

2 . Heavy Duty/Super Heavy Duty的双重额定，可以根据负载特性，选择最经济的容量

3. 根据额定，自动切换初始值、保护功能等

4 . 0.4~560kW的大容量范围，可以用于各种用途。

小型低压变频器

该系列产品根据用途可分为通用型和多种专用型产品

★输出频率0-600Hz或5-6000Hz（高速电主轴）可选。

★输入电压：110V，200V，220V，240V，380V，400V，440V可选。

★输出功率从200KW～22KW可选。

★输出相数：单相或三相可选。

★输出频率精度优于0.5%。

3.3 控制器

西门子RWD通用控制器

AC 24 V 工作电压

可通过应用编号选择应用程序

主动式输入信号的输入值段可以选择设定

输出值的范围和方向可以任意设定

两个通用输入点用于Ni 1000, Pt 1000 的电阻温度传感器和0…10 V 信号

单位可设置为°C, °F, % 或者无指定单位

一个模拟量输出点输出DC 0…10 V 信号, 可以是正向或者反向

一个双位输出, 正向或者反向

一个数字量输入点用于昼/ 夜设定切换

无需额外工具即可通过控制器上的按键进入或者更改所有数据

与电脑连接用于通过软件下载预制应用程序

3.4 配套设备

配套选型：电缆，水位测量器，自动开关，过滤网

要选有防止燃烧的电缆，防止电路的短路导致火灾，水位测量，当水池中水缺少是发出信号，及时向里面供水，自动开关，当制浆站出现危险情况时，要及时进行停车作业，保真不会因为水无法控制导致灾害

3.5 水泵

水泵选型：水泵的要求，技术细节（要求具体到设备型号，厂家，技术参数），选型依据，不少于100字

ITT水泵SHS卧式端吸泵