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矿山排水系统自动化监控技术研究

作　者: 董子良
导　师: 王李管
学　校: 中南大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 矿井排水自动化监控 SCADA PAC 组态软件
分类号: TD744
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

有色金属行业是我国工业中的支柱产业之一。随着金属矿山的发展,地下矿山水灾已经成为制约高效采矿的重要因素。矿井涌水若不能及时排出,不但会影响正常生产,严重时还会发生透水事故,严重威胁工人生命。因此及时有效地排出矿井涌水是矿山安全生产中的一项重要内容之一。目前大多数地下金属矿山的排水方式是人工手动控制水泵进行排水或者是使用继电器进行控制,这种方式工人劳动强度大,操作复杂,很容易造成安全事故,故障率较高,极大的影响了矿山经济效益的提高。因此运用自动化技术实现高效、智能、低消耗完成矿井排水工作是当前矿山发展的趋势。本文结合大红山铜矿485水仓水泵远程自动化监控改造项目,着重论述在改造过程中系统整体布局,水泵房管路闸阀的改造,液位计流量计等传感器的选型,以PAC工业控制器为核心的自动控制系统和用于远程监控水泵的上位机软件的开发。本文的主要工作和研究成果如下：(1)整个自动化监控系统选用SCAD A(数据采集与监视控制系统)方式,主要有现场控制级(包括水泵、传感器、电磁阀等),过程控制级(PAC控制模块),监督控制级(上位机)。(2)水泵房改造的主要内容有：用电磁阀代替原有的球阀并加装旋启式止回阀对水箱注水系统改造、采用介质自控闸阀代替手动闸阀对水泵出水管路进行改造。(3)工业控制器选取硕华ADAM型PAC作为控制元件,PAC工业控制器分为CUP模块、数字输入模块、数字输出模块和模拟输入模块4部分。其中电机启动触点连接数字输入模块,电机继电器线圈和电磁阀线圈连接数字输出模块,液位计和流量计连接模拟量输入模块。CUP模块负责分析处理采集到的信息,并且发出指令。PAC控制器通过工业以太网与上位机相连接,实现远程监视和控制。(4)上位机软件开发部分主要有：选择MultiProg软件作为PAC系统编程工具,组态王6.53作为SCADA系统上位机用户界面开发软件,选择微软公司的SQL Server 2000作为数据库管理系统(DBMS)。在本文研究成果的指导下,完成了水泵房的改造、PAC控制器的安装和上位机软件及数据库的开发,完成了大红山铜矿485水仓远程自动化监控系统,实现了本地手动,远程自动和远程手动3种控制水泵的模式,并且做到了对水泵运行状态的实时监控。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-10
第一章绪论  10-16
  1.1 选题背景及论文研究意义  10-12
    1.1.1 选题背景  10-11
    1.1.2 论文来源与研究意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-14
    1.2.1 国内研究现状  12-13
    1.2.2 国外研究现状  13-14
  1.3 论文主要研究内容  14
  1.4 论文结构  14-15
  1.5 本章小结  15-16
第二章论文研究对象及系统整体构架思路  16-24
  2.1 矿山概述  16-17
  2.2 研究对象现状及存在的问题  17-20
    2.2.1 矿井排水方式的选择  17-18
    2.2.2 井下排水系统现状调查与分析  18
    2.2.3 井下水仓设备现状调查与分析  18-19
    2.2.4 水泵控制方式现状调查与分析  19-20
    2.2.5 井下通讯系统现状调查与分析  20
  2.3 自动监控系统主要研究内容  20-22
  2.4 自动控制系统整体设计方案  22-23
    2.4.1 Scada系统介绍  22-23
    2.4.2 Scada系统构架方案  23
  2.5 本章小结  23-24
第三章 485水仓泵房改造方案  24-39
  3.1 水泵系统改造方案  24-37
    3.1.1 水泵注水系统改造方案  25-29
    3.1.2 注水系统改造后新增元件  29-34
    3.1.3 泵后排水管路闸阀改造方案  34-37
  3.2 动力系统改造方案  37-38
  3.3 本章小节  38-39
第四章水泵控制改造方案  39-64
  4.1 水泵运行方式  39-41
    4.1.1 系统控制方案  39
    4.1.2 水泵轮换运行控制方案  39-40
    4.1.3 系统通讯网络方案  40-41
  4.2 水泵控制器的选择  41-45
    4.2.1 工业控制器的选择  42-43
    4.2.2 PAC功能介绍与设备选型  43-45
  4.3 PAC模块设备选型  45-49
    4.3.1 控制模块选型  46-48
    4.3.2 核心CPU模块ADAM-5510KW/TCP  48
    4.3.3 数字量输入模块ADAM-5051S  48
    4.3.4 数字量输出模块ADAM-5060  48-49
    4.3.5 模拟量输入模块ADAM-5017H  49
  4.4 传感器与检测仪器的选型  49-56
    4.4.1 流量计的选型  50-51
    4.4.2 液位计的选型  51-52
    4.4.3 电力监测仪选型  52-54
    4.4.4 智能数显控制仪性能参数  54-56
  4.5 通讯设备的选型  56-59
    4.5.1 串口服务器NPort5110性能参数  56-58
    4.5.2串口转换器SW485WA性能参数  58-59
  4.6 系统硬件配置  59-63
    4.6.1 控制器的配置  60-61
    4.6.2 多功能电量表的配置  61-62
    4.6.3 串口服务器NPort5110的设置  62-63
  4.7 本章小结  63-64
第五章上位机软件程序开发  64-94
  5.1 软件开发平台的选择与安装  64-66
    5.1.1 PAC系统编程工具选择  64
    5.1.2 上位监控软件开发平台选择  64-65
    5.1.3 DBMS平台选择  65-66
  5.2 PAC系统软件开发  66-76
    5.2.1 485水仓PAC控制软件功能  66-67
    5.2.2 开发步骤  67-68
    5.2.3 IO模块定义  68-69
    5.2.4 数据字典设计  69-72
    5.2.5 PAC系统关键功能模块控制逻辑设计  72-76
  5.3 上位监控软件开发  76-92
    5.3.1 功能设计  76-77
    5.3.2 输入/输出(I/O)设备组态  77-82
    5.3.3 数据库设计  82
    5.3.4 与SQLServer数据库互联  82-88
    5.3.5 主要窗口介绍  88-92
  5.4 系统特点  92-93
  5.5 本章小结  93-94
第六章结论与展望  94-95
  6.1 取得的成果  94
  6.2 改进意见  94-95
参考文献  95-99
致谢  99-100
攻读学位期间参与课题及论文发表情况  100

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