官。

也就是说，旦水位传感器失灵，后面的排水硬件和响应软件设置的再好都无法启动。

所以，合理设计水位传感也是很重要的。

在水位检测装置的选择上，至少选择两个水位传感器来提高水位检二〇二年五月二十日星期测装置的可靠性。

般选择个超声波液位传感器与个投入式液位传感器相结合的方法来检测水位。

但是由于超声波液位传感器不能用在过于狭小的空间内，当条件不具备时，也可以使用两个投入式传感器来检测水位。

二〇二年五月二十日星期第章基于的井下自动排水系统总体设计控制系统总体结构系统采用现场层远程，控制层和管理层工业计算机组成的三级控制系统来实现排水系统的自动控制。

工业计算机利用友好人机界面实现人机对话和远程监控功能，作为控制器完成逻辑处理和控制任务，远程实现现场数据的采集和上传。

控制系统总体结构如图所示。

图总体结构基于的矿井主排水控制系统设计系统由可编程逻辑控制器触摸屏检测部分模拟量和开关量采集和执行部分等组成，其理功能数学运算功能包括基本算术加减乘除。

扩展算术平方根三角函数和浮点运算。

比较大于小于和等于。

④数据处理选择组织规格化移动和先入先出。

模拟数据处理积分和滤波。

输入输出接口调理功能具有转换功能，通过模块完成对模拟量的控制和调节精度，可以根据用户要求选择。

具有温度测量接口，直接连接各种电阻或电偶。

通信联网功能现代大多数都采用了通信网络技术，有或接口，可进行远程控制，多台可彼此间联网通信，外部器件与台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换，如程序转移数据文档转移监视和诊断。

通信接口或通信处理器按标准的硬件接口或专有的通信协议完成程序和数据的转移。

在系统构成时，可由台计算机与多台构成集中管理分散控制的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。

通常所说的系统，现场端和远程端也可以采用作现场机。

人机界面功能提供操作者以监视机器过程工作必需的信息允许操作者和系二〇二年五月二十日星期统与其应用程序相互作用，以便作决策和调整。

实现人机界面功能的手段从基层的操作者屏幕文字显示，到单机的显示与键盘操作和用通信处理器专用处理器个人计算机工业计算机的分散和集中操作与监视系统。

编程调试等使用复杂程度不同的手持便携和桌面式编程器工作站和操作屏，进行编程调试监视试验和记录，并通过打印机打印出程序文件。

的基本工作原理运行时，内部要进行系列操作，大致可分为四大类以故障诊断通信处理为主的公共操作，联系工业现场的数据输入和输出操作，执行用户程序的操作，以及服务于外部设备的操作如果外部设备有中断请求。

其过程示意图如图所示。

与其它计算机系统样，的是采用分时操作的原理，每时刻执行个操作，随着时间的延伸个动作接个动作顺序地进行。

这种分时操作进程称为对程序的扫描。

的用户程序由若干条指令组成，指令在存储器中按序号顺序排列。

从第条指令开始，顺序逐条地执行用户程序，直到用户程序结束。

然后返回第条指令开始新的轮扫描。

就是这样周而复始地重复上述的扫描循环的。

接通电源后，在进行循环扫描之前，首先确定自身的完好性，这是起始操作的主要工作。

进行清零或复位处理，消除各元件状态的随机性检查单元连接是否正确启动监控定时器，执行段涉及到各种指令和内存单元的程序，如果所用的时间不超过，则可证实自身完好，否则系统关闭。

此后，将监控定时器复位，允许扫描用户程序。

的基本工作过程为二〇二年五月二十日星期图工作原理示意图公共操作公共操作是在每次扫描程序前进行自检，若发现故障，除了故障灯外，还可判断故障性质般性故障，只报警不停机，等待处理严重故障，则停止运行用户程序，此时切断切输出联系。

二〇二年五月二十日星期数据操作数动化监控系统图排水装置实现自动化的过程中，必须对图所示参数进行检测，本章将对以下个监控的参数展开论述并给出检测的方法和可实现性。

水仓水位的检测水泵流量的检测水泵压力检测水泵负压检测电机及水泵温度检测水仓水位的检测液位传感器介绍超声波液位传感器二〇二年五月二十日星期超声波液位传感器是利用超声波在两种介质的分界面上的反射特性而制成的。

如果从发射超声波脉冲开始，到接受到反射波为止的这个时间间隔为已知，就可以求出分界面的位置，利用这种方法可以对液位进行测量。

根据发射和接受换能器的功能，传感器又可分为单换能器和双换能器。

单换能器的传感器发射和接收超声波使用同个换能器，而双换能器的传感器发射和接受各使用个换能器。

下面就单换能器的超声波传感器加以介绍。

超声波发射和接收换能器可以安装在液面的上方，让超声波在空气中传播，如图所示。

图超声波液位计安装示意图对于单换能器来说，超声波从发射器到液面，又从液面反射到换能器的时间为式中换能器距液面的距离超声波在介质中的传播速度。

从以上公式中可以看出，只要测得超声波脉冲从发射到接收的时间间隔，便可以求得待测的液位。

超声波液位传感器具有精度高和使用寿命长的特点，但若液体中有气泡或液面发生波动，便会产生较大的误差。

在般使用条件下，它的测量误差为，检测液位的范围为。

二〇二年五月二十日星期本设计中采用的是系列的超声波液位计，在测量中脉冲超声波由传感器换能器发出，声波经物体表面反射后被同传感器接收，转换成电信号。

并由声波的发射和接收之间的时间来计算传感器到被测物体的距离。

工作特点采用技术，提高仪器的可靠性，自动功率调整，增益控制温度补偿。

先进的检测技术，丰富的软件功能适应各种复杂环境。

采用新型的波形计算技术，提高仪表的测量精度。

具有干扰回波的抑制功能，保证测量数据的真实。

位转换，提高电流输出的精度和分辨率。

传感器采用四氟乙烯材料，可用于各种腐蚀性场合，多种输出方式可编程继电器输出高精度电流输出数字通信输出等方式可供选择。

图超声波液位计选型设计中选用二线制输出型液位计，其参数如下量程精度盲区温度电源控制无输出二线制二〇二年五月二十日星期防护等级显示方式位二投入式液位传感器投入式液位传感器是将传感器的探头投入液体中。

利用处于定深度时液体会产生定的压强这个基本原理制成的。

其示意图如图所示。

图水位计示意图转换器放大电路检测电桥传感探头放大及变换电流输出数码管显示单片机振荡器二〇二年五月二十日星期图传感器功能模块图具体的来说是传感头根据水中的压力与空气中的压力差，传感头把水位的高度变换成压力差，再把压力差转换成微弱的电信号，该微弱的电信号经放大器放大后送变换器，单片机采集数字信号经运算处理后，输出的水位高度用数码管来显示，同时输出对应的输出信号。

其内部的功能模块图如图。

液位检测装置的选择上述两种液位传感器是基于不同的工作原理设计和制造出来的，分别适应于不同的工作场所。

当然，有些场所可以使用两种当中的任何种，也可以同时使用在同个被检测对象水仓。

两种液位传感器的比较投入式液位传感器的特点在于制造成本相对于超声波液位传感器较为低廉量程比较小米，但般能满足测量水仓水位的要求性能受到被检测介质物理性质如液体有固体沉积或粘稠的影响④测量工作不受空气中的悬浮成分如粉尘浓烟等的影响相对而言，超声波液位传感器的特点在于超声波传播会受到空气中粉尘的影响超声波水位传感器的测量量程大超声波水位传感器属于非接触式传感器，性能不受被检测介质的影响④制造成本比较高。

二水位检测装置的选择由于煤矿井下的排水系统重要的安全地位，而水位传感器是整个排水系统的嗅觉器据操作也称为状态刷新。

它包括两种操作个是采样输入信号，即刷新输入状态表的内容二是送出处理结果，即用输出状态表的内容刷新输出电路。

在的存储器中，有个专门存放的数据区，其中对应于输入端子的数据区，我们称之为输入映像存储器。

当采样时输入信号由缓冲区进入映像区，这就是数据输入状态刷新同样道理，不能直接驱动负载。

当前处理的结果放在输出映像存储器区内，在程序执行结束后，才将输出映像区的内容通过锁存器输出到端子上。

这步操作称为输出状态刷新。

执行用户程序操作在程序执行前复位监控定时器，即执行程序并开始计时。

监控定时器就是通常所说的看门狗，它是用来监视程序执行是否正常的，正常时，执行完用户程序所用的时间不会超过的设定值，执行完用户程序后立即使看门狗复位，表示程序执行正常。

当程序执行过程中因种干扰使扫描失控或进入死循环时，看门狗会发出超时报警信号，使程序重新开始执行。

如果是偶然因素造成超时，重新扫描程序不会再遇到偶然干扰，系统便转入正常运行若由于不可恢复的确定性故障，则系统会自动地停止执行用户程序切断外部负荷发出故障信号，等待处理。

处理外设请求操作每次执行完用户程序后，就进入服务外设请求命令的操作，外设的请求命令包括操作人员的介入和硬件设备的中断。

外设请求般不会影响系统正常工作，而且可能更有利于系统的控制和管理。

如果没有外设请求，系统则会自动循环地扫描进行。

二〇二年五月二十日星期第章排水泵的控制原理和流程图要想实现控制要求，要实现以下几个问题第实现利用高水位上升信号来依次启动两台电机的问题。

这个可以看做单开关控制启停电路的种变化的版本，就是说用停止信号作为另个控制电路的接通信号。

第二如何解决当台电机过流后启动另台电机的问题。

这个问题可以利用个电路的热继电器动作开关作为另个电路的闭合开关。

第三实现输出自锁的功能。

这个可以利用输出继电器的常闭触头和接通开关并联实现。

另外，要注意的是超高水位的报警电路与以上说的控制电路是并列且的，可以很简单的解决。

综合以上思考，设计出了以下的原理流程图。

原理流程图二〇二年五月二十日星期主电路的设计图主电路图主电路如上图所示，为熔断器，为刀开关，为两个接触器的常开触点，分别为电机和电机的热继电器开关。

二〇二年五月二十日星期口接线的设计图接线图输入输出接线如上，各项功能的说明如图控制电路的设计与调试通过以上的分析，结合原理流程图的思考，我们最终的到了以下的梯形图二〇二年五月二十日星期图梯形图二〇二年五月二十日星期结论本论文针对煤矿井下主排水系统自动化程度不高的现状，研究设计了控制与监视相结合的煤矿井下自动排水系统。

本文重点介绍了以下几点内容水量和井深来确定使用水泵的型号和台数，然后确定排水管道和电动闸阀，电动球阀根据功能要求选择定数量和类型的传感器，通过估进行系统设计中所使用到的设备的选型工作。

首先是根据矿井的涌算的输入输出点数和要求的的存储容量及响应速度，确定所用的型号和功能模块。

设计出了系统控制的流程图，使用语言编写了水泵自动控制的部分程序。

使用易控组态软件设计了主排水泵自动监控系统。

利用绘图软件绘制了系统控制的原理图，由于是初次接触和矿井排水系统，了解甚微，所以设计中的很多细节部分考虑不周。

在史丽萍老师的悉心指导下，对结构和部分内容进行了修改，大体上做到了有章可寻。

根据要求，使用易控组态软件设计出了主排水泵的自动监控系统，在设计过程中，遇到了很多难题，通过向同学的请教和自己的认真学习，终于得以顺利完成。

二〇二年五月二十日星期参考文献郑晟巩建平张学现代可编程序控制器原理与应用北京科学出版社，顾永辉范廷瓒煤矿电工手册