摘要：一直以来，作为中国主要能源的煤矿绝大部分都是深埋在几百米甚至上千米的地下，开发较为困难而且经常发生矿难事故，其中比较易发生的就是排水事故。煤矿开采一般都是伴随着矿井涌水的，假如不能及时排除涌水就会影响煤矿的正常工作，更有甚者可能会有淹没矿井、对井下施工人员造成生命危险。由此可见，研究出一套安全可行的矿井主排水泵控制系统是十分必要的。

本文对整个主排水系统的结构进行论述，包括水泵的原理、多台水泵井下排水系统的组成方式等，由于人工进行泵房设备检修和水仓水位观察的繁琐和高劳动强度，不适合现代化矿井管理，为了减少人工劳动量提高生产效率，采用排水自动控制很有必要。本文设计的排水系统通过使用各种传感器采集信息送至S7-300PLC进行处理操作，根据水位等信息决定是否开始排水，同时检测各设备的温度、压力等对发生故障的设备发出声光报警以达到自动控制的功能。矿井排水系统不仅仅只有1台水泵，发生故障或者检修维护的时候水位达到设定值依然要排水来保证煤矿的正常运行。所以根据矿井涌水量和有关规定,本文拟设置3台离心水泵，以达到轮换和备用的目的。

关键词：矿井；排水系统；自动轮换；PLC

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1选题背景与意义-1

1.2 矿井排水系统中存在的问题-1

1.3本课题研究的现状-1

1.4 本文研究的主要内容-2

1.5 本章小结-3

2 矿井排水系统的组成概况-4

2.1离心式水泵工作系统-4

2.2 射流泵和真空泵-5

2.2.1 真空泵工作原理-5

2.2.2 射流泵工作原理-5

2.3 离心式水泵的启停过程-6

2.3.1 离心式水泵的启动过程-6

2.3.2 离心式水泵的停机过程-6

2.4实际应用中多台水泵组成-6

2.5本章小结-7

3 系统硬件设计-8

3.1排水系统所需传感器-8

3.1.1矿井液位检测-8

3.1.2温度检测-10

3.1.3水泵压力检测-11

3.1.4水泵流量检测-11

3.1.5水泵负压检测-13

3.2 PLC的工作原理-14

3.3 PLC控制系统-15

3.3.1 PLC的硬件配置-15

3.3.2 PLC控制系统功能-17

3.4本章小结-17

4 控制系统的软件设计-18

4.1 STEP7编程软件概述-18

4.2系统软件流程图-18

4.3 PLC的I/O分配-20

4.4水泵故障保护-22

4.5主要程序设计-24

4.5.1模拟量处理程序-26

4.5.2自动轮换程序-26

4.6 本章小结-28

结论-30

致谢-31

参考文献-32