水泵自动控制系统软件平台设计.ppt

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1、煤矿智能排水自动控制系统讲解人：胡泳军教授中国矿业大学信电学院2012年2月21日课题：PLC软件设计远程监控软件设计PLC软件设计STEP7软件作为S7-300系列PLC的编程环境，这是一种可在WINDOWS环境下进行编程的语言。将它通过计算机的串行口和一根PC/MPI转接电缆与PLC的MPI口相连，即可实现计算机与PLC相互间的通信。本文即以STEP7编程软件为开发平台，开发系统的底层监控软件，实现设备的监测及自动控制。设备控制方式就地控制箱控制该控制方式主要方便用户对系统的执行机构进行维护，在

2、该方式下，用户利用就地箱上的按钮及指示灯一对一的操作球阀、闸阀以及配水阀等，为保证维护人员的人身安全并防止他人对维护中设备进行误操作，将就地控制方式的控制级别设为最高级，在此方式下触摸屏以及集控中心水泵监控终端只能进行监测，操作无效。设备控制方式井下触摸屏控制该控制方式下操作者在井下中央泵房的PLC控制柜的触摸屏上即可完成对每一台水泵的启停和状态监测，用户只需在触摸屏上按压启动/停止键，触摸屏将命令下达到PLC的中央处理单元模块（CPU），PLC将根据控制逻辑完成对水泵的启动和停止。设备控制方式远程

3、监控终端控制该控制方式下操作者在的调度中心的监控终端完成对每一台水泵的启停和状态监测，用户在操作终端下发启动/停止指令，指令由服务器的OPC通过工业以太网下发到控制PLC，与半自动触摸屏集控相同，剩下的工作由PLC完成。设备控制方式全自动控制投入全自动运行的水泵完全由PLC控制，用户只需进行监测，水泵将按照水位、涌水量、用电峰谷段等条件自动启停软件结构系统软件采用模块化结构，各控制模块之间相互嵌套，可以满足复杂的监控要求。宏观上可以将监控软件分为三层，最高层为主轮循程序，优先级最高，在程序的每个循环

4、周期中逐条运行，条件满足时调用专门功能的监控模块；中间层为主轮循巡程序调用的具有专门功能的中间层监控模块，这些监控模块又分为两类——无条件调用模块、条件调用模块，最低层为中间层监控模块运行时调用的底层监控模块，这些模块直接控制前端执行机构完成控制过程，是最基本的单元级控制模块。软件结构主轮循程序模块主轮循程序是整个监控软件的主线，各功能模块由主轮循程序串成一个整体。在系统中主轮循程序扮演着调度员的角色，只调用需要的模块，在完成监控要求的同时尽量缩短程序运行时间，提高系统实时性。主轮循程序编译在主程序

5、循环OB1中。OB1是最重要的组织块。OB100（系统初始化）结束后，操作系统调用OB1，当OB1运行结束后，操作系统再次调用OB1，如此OB1不断循环。这一过程也称为扫描循环。调用OB1的时间间隔称为扫描周期。扫描周期的长短，主要由OB1中的程序执行所需时间决定。中间层监控模块模拟量采集处理块主轮循程序每个周期调用该模块一次，完成对压力、负压、水位以及流量等模拟量的采集和处理，用作状态显示以及控制参数。该系统中传感器采集模拟量信号均为4－20mA的电流信号，采集进模拟量模块后转化为0－27648的

6、整型，模拟量采集处理块中将这个整型数存储在累加器中，进行数据处理后转存至对应存储区。中间层监控模块就地控制块当N#水泵的控制状态处于就地状态时，主轮循程序调用对应的N#水泵就地控制模块。该控制模块运行时根据用户通过旋钮开关、按钮等发出的命令进行逻辑处理，将处理结果转换成电控信号，通过继电器直接控制执行机构。该模块主要在用户维护、维修设备时使用，所以只包含简单的命令处理和闭锁控制，没有复杂的逻辑控制，给维护人员留有最大的自由度。中间层监控模块全自动控制块主轮循程序每个周期调用该模块一次，PLC根据水位

7、传感器采集的数据控制水泵启停。全自动控制模块根据优化控制策略处理模块给出的处理结果进行全自动控制，在运行过程降低排水成本；同时，采用算法对水位值取微分，算出水位变化率，在变化率异常（水位升高过快）时进行超前控制，采取必要措施（提前开泵及启动多台水泵）避免事故发生，同时发出警示。中间层监控模块突发事件处理块由于井下特殊的地理位置，在采掘过程有可能发生涌水事故。而在涌水事故发生时，系统的应急反应和处理能力是衡量其可靠性的一个重要条件。巷道中设有涌水检测装置，PLC实时监测涌水检测装置的信号，一旦发生涌水

8、事故，系统在第一时间启动连锁保护装置——报警、关闭防水门、在排水管路以及井下用电负荷允许的条件下启动尽可能多的水泵，将损失控制在最低程度。中间层监控模块故障监控块井下排水泵是一类需要频繁启停的大型设备，而且启停过程较为繁琐，涉及的传感器、执行机构种类也较为繁多。因此在其运转过程中某一环节出现问题的话，势必影响整台泵的正常工作。针对不同故障，在故障监控模块监控模块中全程监控系统运行状态启动过程故障监控流程运行过程故障监控流程停止过程故障监控流程底层监控模块半自动控制块最