紅外遙控發(fā)射與接收系統(tǒng)畢業(yè)設計(完整版)

紅外遙控發(fā)射與接收系統(tǒng)畢業(yè)設計（完整版）(文檔可以直接使用，也可根據(jù)實際需要修改使用,可編輯歡迎下載）

紅外遙控發(fā)射與接收系統(tǒng)畢業(yè)設計紅外遙控發(fā)射與接收系統(tǒng)畢業(yè)設計（完整版）(文檔可以直接使用，也可根據(jù)實際需要修改使用,可編輯歡迎下載）紅外遙控發(fā)射與接收系統(tǒng)設計摘要簡單地介紹了紅外線遙控發(fā)射、接收系統(tǒng)的原理，給出用MC145026/MC145027作為遙控接收系統(tǒng)編、譯碼器的一種巧妙實現(xiàn)方法。該系統(tǒng)具備一個發(fā)射裝置和一個接收裝置；接收裝置中具有4個開關(guān)控制的設備。遙控距離大于5m。設遙控系統(tǒng)的載波頻率為40KHz。它包括紅外遙控發(fā)射、接收的原理圖及其紅外接收電路、紅外發(fā)射電路接收、發(fā)射紅外光信號并將其轉(zhuǎn)換成串行代碼的過程。由紅外接收管PH3028接收的光信號經(jīng)CX20216進行限幅放大、帶通濾波、解調(diào)和信號整形,可以消除雜散的電磁干擾或瞬間接收到的紅外光干擾信號，提高產(chǎn)品的可靠性。紅外線遙控接收裝置具有體積小，功耗低、功能強、成本低等特點。關(guān)鍵詞：紅外遙控發(fā)射、接收系統(tǒng)AbstractSimplyintroducedfiredinfraredremotecontrol,theprincipleoftherecei-vingsystem,isusedasaremotereceiversystemMC145026/MC145027series,adecoderingeniousmethods.Thissystemhasalaunchofdeviceandareceivingdevice;Thereceivingdevicehasfourswitchesinthecontroloftheequipment.Remotecontrolrangeismorethan5m.RemoteControlSystemforthecarrierfrequencyis40KHz.Itincludesinfraredremotetransmittingandreceivingschematiccircuitsandinfraredreceivers,infraredtransmitterreceiverfiredinfraredopticalsignalandconvertserialcodeintotheprocess.PH3028bytheinfraredreceiveroftheopticalsignalreceivedbytheCX20216forlimitingenlarge,band-passfiltering,signaldemodulationandplastic,caneliminatestrayelectromagneticinterferenceorreceiveinstantinfraredlightinterferenceletter.Keywords:Infraredremotetrsnsmitingandreceivingsystem目錄1…...系統(tǒng)方案的比較2系統(tǒng)方案設計2.1系統(tǒng)設計組成框圖2.2…...電路功能簡介…...鍵盤及其代碼產(chǎn)生電路…...編碼電路…...調(diào)制振蕩電路；2.3…...單元電路設計…...鍵盤及其代碼產(chǎn)生電路1………電路分析與計算2………電路原理圖3………74HC147相關(guān)參數(shù)①………74HC147內(nèi)部結(jié)構(gòu)②………74HC147引腳端功能③………74HC147主要技術(shù)指標④………74HC147電流特性…...編碼電路1………電路分析與計算2………電路原理圖3………MC145026/27相關(guān)參數(shù)①………MC145026/27的內(nèi)部組成電路圖②………MC145026/27工作原理③………MC145026/27各引腳功能④………MC145026/27有關(guān)參數(shù)及限定值⑤………MC145026/27應用電路…...編碼調(diào)制及紅外發(fā)射電路1………電路分析與計算2………電路原理圖3………CX20216相關(guān)參數(shù)①………CX20216內(nèi)部結(jié)構(gòu)②………CX20216工作原理及其工作波形③………CX20216各引腳靜態(tài)電壓④………CX20216主要電性能參數(shù)⑤………CX20216技術(shù)特點…...紅外接收電路1………電路分析與計算2………電路原理圖3………CX20216相關(guān)參數(shù)①………CX20216內(nèi)部結(jié)構(gòu)②………CX20216工作原理及其工作波形③………CX20216各引腳靜態(tài)電壓④………CX20216主要電性能參數(shù)⑤………CX20216技術(shù)特點…...解碼電路整機調(diào)試1………電路分析與計算2………電路原理圖………譯碼與控制電路1………電路分析與計算2………電路原理圖3………CC4013相關(guān)參數(shù)①………CC4013內(nèi)部結(jié)構(gòu)②………CC4013工作原理③………CC4013引腳端功能④………CC4013性能參數(shù)⑤………CC4013應用電路3………系統(tǒng)測試3.1………鍵盤與代碼產(chǎn)生電路3.2………編碼電路3.3………脈沖調(diào)制電路3.4………接收電路3.5………整機調(diào)試正文1方案比較方案1：采用LM9901/9902紅外遙控集成電路形成紅外線遙控收發(fā)系統(tǒng)采用紅外線遙控電路，電路主要由紅外線編碼發(fā)射電路和接收譯碼電路組成。其中LM9901是紅外遙控編射碼發(fā)電路，LM9902是接收譯碼電路，能構(gòu)成6路紅外遙控電路。此方案的優(yōu)點是硬件電路簡單，所用器件少，且實現(xiàn)各種信號相對容易；缺點是控制較復雜，但精度不易滿足。方案2：采用VD5026和ED5026編、譯碼器形成紅外遙控收發(fā)系統(tǒng)VD5026（或ED5025），VD5027（或ED5027）是CMOS大規(guī)模數(shù)字集成電路。前者是編碼器，后者是譯碼器。他們組合應用起來構(gòu)成一個發(fā)射―接收數(shù)字編譯碼系統(tǒng)。VD5026編碼器是一種8位編碼發(fā)射器VD5027接收解碼器有相應于VD5026的12位信息該編譯碼集成電路工作電壓范圍較寬此這種電路應用非常廣泛。如保安、消防、有線對講、BP機等多用戶系統(tǒng)。MC145026和MC145027編、譯碼器形成紅外遙控收發(fā)系統(tǒng)紅外遙控系統(tǒng)包括紅外光脈沖編碼發(fā)射器的紅外接收，、譯碼器兩大部分。采用MC145026和MC145027編、譯碼器可以構(gòu)成多路紅外編碼譯碼系統(tǒng)、多通道全集化紅外遙控系統(tǒng)等。其構(gòu)成編、譯碼電路結(jié)構(gòu)相對較簡單，是一種可實現(xiàn)且較方便的系統(tǒng)。2系統(tǒng)方案設計2.1系統(tǒng)設計組成框圖圖1系統(tǒng)設計組成框圖2.2電路功能簡介它產(chǎn)生表示控制信號的BCD代碼；對控制信號代碼地址代碼進行編碼，并轉(zhuǎn)換成串行發(fā)送數(shù)據(jù);它產(chǎn)生頻率約為40KHz的振蕩信號，并由發(fā)送的數(shù)據(jù)對其進行脈沖調(diào)劑，形成發(fā)射信號。2.3單元電路設計1電路分析與計算圖中S1-S8表示1-8路控制信號的按鍵開關(guān)，按下是產(chǎn)生有效電平（低電平）。當鍵未按下是，S1-S8與S10-S13分壓器使鍵盤輸出端為大于3.5V高電平Voh,當鍵按下時，則該鍵所連的輸出鍵產(chǎn)生低電平送編碼器74HC147，同時在TE端得到0.7V的低電平。74HC147是BCD碼優(yōu)先編碼器，將有效的輸入鍵值變成BCD反碼。2電路原理圖圖2鍵盤及其代碼產(chǎn)生單元電路374HC147相關(guān)參數(shù)①74HC147內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖374HC147內(nèi)部結(jié)構(gòu)②HC147引腳端功能輸入 輸出 123456789 HHHH HHHHHHHHH LHHL XXXXXXXXL LHHH XXXXXXXLH LHHH XXXXXXLHH HLLL XXXXXLHHH HLLH XXXXLHHHH HLHL XXXLHHHHH HLHH XXLHHHHHH HHLL XLHHHHHHH HHLH LHHHHHHHH HHHL 表1HC147引腳端功能③74HC147主要技術(shù)指標電源電壓v-0.5～+7.0V輸入電壓V-0.5～+v1.5V輸出電壓V-0.5～+v1.5V二極管端電流I,I±20mA輸出電流I±25mA各引腳電流I±50 mA儲存溫度變化T-65℃～+150℃功率耗散P NOTE3600mWS.O殼管500mW鉛沐回火T260℃④74HC147電流特性符號 參量 條件 V TA25°C 74HCTA-40～85°C單位 類型 工作電壓 V 最小高電平輸入電壓 2.04.56.0 1.53.154.2 1.53.154.2 1.53.154.2 VVv v 最大低電平輸入電壓 2.04.56.0 0.51.151.8 0.51.351.8 0.51.351.8 VVV v 最小高電平輸出電壓 VV或v|I|≤20uA 2.04.56.0 2.04.56.0 1.94.45.9 .1.94.45.9 .1.94.45.9 VVV VV或v|I|≤4.0mA|I|≤5.2mA 4.56.0 4.75.2 3.985.48 3.845.48 3.75.2 VVV v 最大低電平輸出電壓 VV或v|I|≤20uA 2.04.56.0 000 0.10.10.1 0.10.10.1 0.10.10.1 VVV VV或v|I|≤20uA 4.56.0 0.20.2 0.260.26 0.330.33 0.40.4 VV I 最大輸入電流 Vv或GND 6.0 ±1.0 ±1.0 ±1.0 ±1.0 uA I 最大靜態(tài)電源電流 Vv或GNDI0uA 6.0 8.0 8.0 80 160 uA 表274HC147電流特性1電路分析與計算編碼電路由集成編碼器MC145026外接RC元件組成，其中，A1~A5是地址線，A6/D6~A9/D9是地址數(shù)據(jù)復用線，MC145026可對9位并行輸入數(shù)據(jù)進行編碼，并在收到傳輸啟動信號TE時輸出串行數(shù)據(jù)。TE為低電平時，器件開始啟動傳輸賽程；TE為1時，器件被阻塞而無輸出信號，輸出端為“高阻”狀態(tài)。DOUT為數(shù)據(jù)輸出端，送出經(jīng)過編碼的串行數(shù)據(jù)。RS、CTC和RTC是內(nèi)部振蕩器的外接元件，產(chǎn)生電路的振蕩頻率信號。MC145026/27集成度高，功能強，在進行編碼和譯碼的設計時，所需的外圍元件相當少。對于振蕩頻率f在1-400kH之間的編、譯碼電路，振蕩頻率和外圍元件的關(guān)系式為式中：100≤≤15uF≥10R-2≥10KΩC≥400pF100kΩC700pF譯碼中的阻容元件，一般是在編碼器中的R、、選定之后，在按上式進行計算并選定。下表列出了一組振蕩頻率f與阻容元件參數(shù)的對應值。f（kHz） （Ω） （pF） R（Ω）（Ω） C（F） （Ω） C（F） 362 10 100 20 10 470p 100 910p 181 10 220 20 10 910p 100 1800p 88.7 10 470 20 10 2000p 100 3900p 42.6 10 1000 20 10 3900p 100 7500p 21.5 10 2000 20 10 8200u 100 0.015u 8.53 10 5100 20 10 0.02u 200 0.02u 1.71 50 5100 100 50 0.02u 200 0.1u 表3振蕩頻率f與阻容元件參數(shù)的對應值2電路原理圖設計圖4編碼單元電路3MC145026/2相關(guān)參數(shù)①MC145026/27的內(nèi)部組成電路圖圖5MC145026/27的內(nèi)部組成電路②MC145026/27工作原理MC145026是多路數(shù)字電子集成電路，MC145027是多路數(shù)字譯碼器集成電路，它們使用于電壓范圍寬，功耗低，功能強，宜于采用紅外、超聲、光纖、射頻、電力線載波放入等各種傳輸方式的接口，用于各種控制、測控和檢測系統(tǒng)。③MC145026/27各引腳功能圖6MC145026芯片圖符號 參數(shù) 大小 單位 V 電壓（不包括SC41343、SC41344） -0.5-+18 V V 電壓（只用于SC41343、SC41344） -0.5-+10 V V 輸入電壓 -0.5-V+0.5 V V 輸出電壓 -0.5-V+0.5 V I 每腳的輸入電流 ±10 mA I 每腳的輸出電流 ±10 mA P 耗散功率 500 mW T 存儲溫度 -65-+150 ℃ 表4MC145026/27各引腳功能⑤MC145026/27應用電路MC145026/27廣泛用應于編譯碼電路，可以組成多路紅外編、譯碼系統(tǒng)、分制多通道紅外遙控裝置、全集成化紅外遙控系統(tǒng)等。1電路設計與分析編碼信號還必須調(diào)制到高頻率的載波上才能發(fā)射出去，以提高傳輸?shù)目垢蓴_能力。圖a是調(diào)制電路的工作波形，當編碼信號A為高電平時，振蕩器工作，輸出40KHz的載波信號；當A為低電平時，振蕩器不工作，輸出低電平。調(diào)制后的信號經(jīng)門電路隔離、放大后由紅外管MLED81發(fā)送出去。圖b表示了編碼調(diào)制與發(fā)射電路，其中紅外管的工作電流為200~300mA。2電路原理圖圖7編碼調(diào)制及紅外發(fā)射電路1分析計算2電路原理圖設計圖8紅外接收單元電路3電路相關(guān)參數(shù)①CX20216內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖9CX20216內(nèi)部結(jié)構(gòu)②CX20216工作原理及其工作波形圖10CX20216工作原理及其工作波形CX20216內(nèi)設有帶通濾波器，其中心頻率fo可由腳的外接電阻或電位器調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)方便，不像uPC1373那樣需在外電路中接LC諧振回路。因此，CX20216比uPC1373的外圍電路更加簡單，抗干擾能力得到增強。③CX20216引腳排列圖及其功能圖11CX20216芯片圖引腳號 符號 電壓（V） 功能 1 IN 2.5 遙控信號輸入端（此腳與地之間接紅外線接收二極管） 2 C1 2.5 前置放大器頻率特性和增益設定（此腳與地之間構(gòu)成RC） 3 C2 1.5 接檢波電路 4 GND 0Vss 接地 5 Fo 1.4 設定帶通濾波器的中心頻率（此腳與電源間接電阻） 6 C3 1.0 外接積分電容 7 OUT 5.0 遙控指令輸出端 8 Vcc 5.0（Vdd） 外接電源 ④各引腳靜態(tài)電壓及功能表5各引腳靜態(tài)電壓及功能⑤CX20216主要電性能參數(shù)參數(shù)名稱 單位 最小值 典型值 最大值 工作電壓 V 4.7 5.0 17 電源電壓 Ma 1.1 1.8 2.8 濾波中心頻率fo kHz 30 40 60 電壓增益 Db 74 78 84 功耗 W 0.6 工作溫度 -20 +70 表6CX20216主要電性能參數(shù)⑥CX20216技術(shù)特點.低電壓供電，其典型值為5V.功耗低。Vcc5V時，其典型值為9mV；.帶通濾波器的中心頻率可通過改變5腳和電源之間的電阻進行調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)的范圍為30-60KHz.由于未使用電感，可不受磁場的干擾，因此抗干擾能力強。.能與PIN光點二極管直接連接。.集電極開始輸出，能直接驅(qū)動TTL或CMOS電路：.8腳單列直插式塑料封裝：.配套使用型號為M50462AP。1單元電路設計與分析計算解碼電路采用與MC145026編碼器配套的MC145027解碼器實現(xiàn)，外接和組成的電路用于判斷接收的脈沖是寬脈沖還窄脈沖，調(diào)整R1C1，為1.72×編碼器時鐘周期。R2,C2組成的電路用于檢測接收到的末位信號，使R2,C2等于33.5×編碼器的時鐘周期。此時間常數(shù)用于判斷輸入保留低電平的時間是否已達到了4個數(shù)據(jù)周期，若達到，則由數(shù)據(jù)提取電路將提取到的低電平傳送到控制邏輯電路，使有效傳輸輸出端VT為低電平并終止傳輸。2電路原理圖設計圖12解碼電路1電路分析與計算從解碼電路輸出的是4位二進制控制代碼，還要經(jīng)譯碼控制電路變換為與發(fā)射裝置對應的8個控制信號去驅(qū)動8個被控設備。在圖中譯碼控制電器線-10線譯碼器CC4013的雙D觸發(fā)器去驅(qū)動被控的發(fā)光二極管3CC4013相關(guān)參數(shù)①CC4013內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖13CC4013內(nèi)部結(jié)構(gòu)②CC4013工作原理它是由具有Set和復位的2個D型觸發(fā)器構(gòu)成的。對D輸入施加的信息以時鐘脈沖的低電平讀入以高電平傳輸?shù)捷敵鯭。③CC4013引腳端功能引腳 主要功能 1 數(shù)據(jù)出1 2 數(shù)據(jù)出1 3 時鐘入1 4 清除入 5 數(shù)據(jù)入1 6 置位入1 7 電源地 8 置位入2 9 數(shù)據(jù)入2 10 清除入 11 時鐘入2 12 數(shù)據(jù)出2 13 數(shù)據(jù)出2 14 電源 表7CC4013引腳端功能④CC4013性能參數(shù)雙列14腳封裝,金屬-氧化物-半導體型互補MOS,Vdd-0.5～18V;輸入電壓Vi-0.5～Vdd+0.5V;輸出引腳電壓Vo-0.5～Vdd+0.5V;峰值輸入,輸出端±Ii10mA;允許功耗Pd100mW。CC4013應用電路雙D觸發(fā)電路3系統(tǒng)測試電路調(diào)試通常是按照信號傳輸?shù)捻樞蜃粉櫺盘栠M行調(diào)試，輸入信號可以是實際信號，也可以用開關(guān)、信號發(fā)生器的輸出等模擬輸入信號。3.1鍵盤與代碼產(chǎn)生電路分別按住S1~S8使74HC147的一個輸入端為低怦，用萬用表或示波器測出對應的BCD碼邏輯電平3.2編碼電路先調(diào)整電阻RP使（12）腳的時鐘頻率到設計值；然后按一個編碼鍵如S1，用示波器測輸出波形DOUT3.3脈沖調(diào)制電路先調(diào)整電阻RP使（12）腳的時鐘頻率到設計值；然后按一個編碼鍵如S1，用示波器測輸出波形DOUT3.4接收電路先調(diào)整電阻RP使（12）腳的時鐘頻率到設計值；然后按一個編碼鍵如S1，用示波器測輸出波形DOUT3.5整機調(diào)試先將發(fā)射裝置與接收裝置直接連機進行調(diào)試，即將編碼器MC145026的（15）腳輸出DOUT，與接收裝置MC145027的輸入⑨腳連接，按各編碼鍵觀察相應各發(fā)光二極管的亮/滅情況。然后作無線聯(lián)調(diào)。如果遙控距離不夠，可增大紅外發(fā)射管的電流，用多個紅外管串聯(lián)以增強紅外光。也可以在將接收紅外管并聯(lián)以增大接收靈敏度。還可以檢查發(fā)射載波頻率與接收裝置帶通濾波的中心頻率是否一致。5.結(jié)論課程設計對于我們大三一次搞第的人來說，是熟悉而又陌生的。第一次接觸，有點興奮，，又有些許的緊張，很擔心自己做不好。然而經(jīng)過二個星期的電子技術(shù)課程設計，功夫不負苦心人，本人在黃智偉教授的導下指，順利完成該課程設計。通過該課程設計，收獲頗多。一、對電路原理有更深的理解通過該課程設計，掌握了什么是紅外遙控系統(tǒng)發(fā)射與接收信號的基本過程及其設計各階段的基本任務，學會了各設計方案優(yōu)劣的比較，了解了電路的設計的基本要求、構(gòu)造工具及其相關(guān)的技術(shù)。對課本上的知識有了更深的理解，課本上的知識師機械的，表面的。通過對單元電路的設計和計算，并將電路進行仿真驗證，把原來以為很深奧的書本知識變的更為簡單，對實驗原理有更深的理解。二、對該理論在實踐中的應用有深刻的理解在本次課程設計中老師要求我們進行單元電路的設計與仿真，這使得我們根據(jù)對設計目的，進行電路的設計，使我們在大二學的《電路原理》、《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》等課本的理論知識得到了充分的利用;進一步加深了理論在實踐中作用。三、激發(fā)了學習的積極性通過該課程設計，全面系統(tǒng)的理解了紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射與接收原理。把死板的課本知識變得生動有趣，激發(fā)了學習的積極性。把學過的電子技術(shù)各原理知識強化，能夠把課堂上學的知識通過自己設計的程序表示出來，加深了對理論知識的理解。以前對電路、電子技術(shù)的操作的認識是模糊的，概念上的，通現(xiàn)在過自己動手做實驗，從實踐上認識了操作系統(tǒng)是如何處理好各單元電路之間的設計，以及各單元電路在總的紅外遙控接收系統(tǒng)中的作用，學會了如何協(xié)調(diào)各單元電路。在每個單元電路中如何充分利用和發(fā)揮芯片的功能是非常重要的，每個芯片都有其特定的功能和參數(shù)，這需要我們熟練的掌握各芯片資料，對我們以后的工作和實踐都是非常有益的。課程設計中程序比較復雜，在檢測調(diào)試時應該細心，周到，將一切可能的出錯原因都要設法檢測出來，然后付諸實踐，這樣得出的設計系統(tǒng)才是合格的。在這次課程設計中，我就是按照課程設計的指導思想來完成。加深了理解紅外遙控接收與發(fā)射的系統(tǒng)的內(nèi)部功能及內(nèi)部實現(xiàn)，培養(yǎng)實踐動手能力和電路設計的目的。四、理解了該知識點以及學科之間的融合滲透本次課程設計采用Word文檔格式，這使得我們進一步熟悉了Word文檔操作應用。另外要求電路圖采用手畫，或采用PROTEL或其它軟件工具繪畫，也使我們本學期的電子實習得到了應用。通過本次課程設計我們使用把《電路原理》、《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》、《PROTEL99SE原理圖與PCB設計教程》等學科聯(lián)系起來，把各個學科之間的知識融合起來，把各門課程的知識聯(lián)系起來，對電子技術(shù)整體的認識更加深刻。使我加深了對《《電路原理》、《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》、《PROTEL99SE原理圖與PCB設計教程》課程的認識。附錄元件清單鍵盤單元 元件代號 元件參數(shù) 元件數(shù)量 備注 ～ 10KΩ 8 10KΩ 1 ～ 20K 8 ～ IN4001 8 ～ 8 T1 74HC147 1 相關(guān)參數(shù)見正文 T2 74LS04 1 具有4個非門 譯碼單元外圍元件 MC145026 1 具體參數(shù)見正文 100KΩ 1 10KΩ 1 R 43K 1 2700PF 編碼調(diào)制及紅外發(fā)射電路 ～ CC4011 1 具有4個與非門 100KΩ 1 10KΩ 1 10KΩ 1 0.01μF 1 D MLED81 1 ～ 一對管,組成復合管 紅外接收單元電路設計 D PH3028 1 1μF 1 330PF 1 3.3μF 1 4.7KΩ 1 200KΩ 1 2.2KΩ 1 解碼電路 ～ 4 100KΩ 1 10μF 1 ～ IN4001 1 CC4013 4 具體參數(shù)見正文 MC145027 1 具體參數(shù)見正文 CC4028 1 具體參數(shù)見正文 參考文獻1蘇長贊.實用遙控技術(shù)手冊M.北京:人民郵電出版社,1996.2蘇長贊.紅外線與超聲波遙控M.北京:人民郵電出版社,1993.3魏立君,韓華琦.CMOS4000系列60種常用集成電路的應用M.北京:人民郵電出版社,19934劉曉勝,吳樂南,周爽.智能小區(qū)系統(tǒng)工程技術(shù)導論M.北京:電力工業(yè)出版社,2001.5謝瑞和,周如彪,王晨.編碼器/解碼器專用芯片及其應用Z.華中理工大學,1994.6李朝青.PC機及單片機數(shù)據(jù)通信技術(shù).北京航空航天大學出版社7郭萬里,等.一種紅外遙控的信息解碼方法.電子技術(shù),總42期7141213126534891110VSSQ2Q2SD1CP1SD2CP2D1RD1D2RD2VDDCC4013Q1Q2 目錄摘要 ⑸斷層水：是指由不透水巖層,切斷了的地下水。由于水不能通過土壤或巖石，如粘土、壤土和致密完整的頁巖、火成巖和變質(zhì)巖。因此存在的隔水層，使兩層不接觸水。所以在有多層不同的水質(zhì)、水量的含水層地區(qū)，需要分層開采地下水，隔水層厚度和位置必須確定。低于地下水位開采礦產(chǎn)，為了防止地下水含水層中進我的，充滿了隔水層必須維護。1.1.2排水重要性在現(xiàn)階段我國煤礦事故頻繁發(fā)生，造成傷亡的人數(shù)和設備財產(chǎn)損失是巨大的，因此煤礦安全問題日益受到人們的關(guān)注。煤礦事故的原因有很多，如頂板、運輸、火災和煤塵爆炸，但通常瓦斯爆炸和水災是最頻繁、最嚴重的。如果礦井水不能夠及時排放，將不可避免地導致水災，導致設備損壞、人員傷亡，對礦井帶來災難性的后果。因此，設計一個有效的煤礦井下排水系統(tǒng)是必不可少的1.2國內(nèi)外研究狀況國內(nèi)研究狀況國內(nèi)外學者在研究煤礦井下排水系統(tǒng)控制上已取得了許多成果。國內(nèi)研究工作者主要是從安全性、可靠性和節(jié)能的角度來研究煤礦排水系統(tǒng)。對煤礦中央泵房水泵的自動控制系統(tǒng)的成功改造，為在我國在自動控制排水系統(tǒng)開辟了一個新方法。這也證明了計算機對水泵的控制和礦井監(jiān)控組成的礦井排水控制系統(tǒng)是一種可行的方法。隨后幾年，國內(nèi)研究人員從離心泵、管道、電動機三個方面提出了對地下排水系統(tǒng)進行節(jié)能改造。國內(nèi)某研究所提出了采用PLC自動檢測水倉的水位、管道壓力、排水流量等數(shù)據(jù)，根據(jù)煤礦用電情況和具體條件建立數(shù)學模型，實現(xiàn)水泵避峰就谷操作，節(jié)省礦山排水系統(tǒng)在能源上的消耗，因此來降低煤礦生產(chǎn)的成本。外研究狀況礦井排水設備是煤礦生產(chǎn)的主要用電設備之一，因此實現(xiàn)排水系統(tǒng)的節(jié)能用電是十分必要的，具體介紹了幾種工況點經(jīng)修正后的離心泵能耗估算情況。由于控制理論和現(xiàn)代檢測技術(shù)的發(fā)展，使得自動排水系統(tǒng)的研究在理論和實踐中取得了一些巨大成果。俄羅斯教授波波夫、博士波波夫教授和北烏拉爾鋁土礦生產(chǎn)聯(lián)合公司工程師沙爾塔諾夫，在2000-3500kw異步電動機直接進入電網(wǎng)全電壓起動與礦井高揚程水泵雙機拖動的的比較，指出了礦井排水高揚程水泵采用雙電機拖動具有無可爭辯的優(yōu)越性。井水質(zhì)量對排水設備的影響、管道的維護和清理也是一個需要長期研究的問題。俄羅斯研究人員利用成本相等的原則，推出了水泵循環(huán)使用周期和管道清洗周期的計算公式，為管道清理和水泵的使用提出了科學依據(jù)，提高了整個排水系統(tǒng)的安全性能。酸性礦井廢水和有害元素對井下排水系統(tǒng)的影響也是一個嚴峻的考驗。它不僅僅是關(guān)于整個排水系統(tǒng)正常運行，還影響地下設備的運行和礦井工作人員的安全。因此排除酸性礦井廢水和有害元素的技術(shù)是國外學者研究礦山排水竭力解決的問題。國外很多國家根據(jù)他們特定的環(huán)境問題，由其是對礦井酸性廢水進行大量研究，并發(fā)表數(shù)百篇學術(shù)論文和一些專著，對世界在礦井排水的研究上作出了巨大的貢獻。在許多發(fā)達國家，礦井排水已經(jīng)進入系統(tǒng)管理的階段。集中在標準化，實時化和統(tǒng)計劃管理礦井排水問題，利用信息論、控制論、系統(tǒng)論和計算機技術(shù)建立水資源管理的信息系統(tǒng)。他們將排水設備的自動化的內(nèi)容列入了礦山整體水資源管理的規(guī)劃之中，將所有的控制信息集中給中心控制室來進行統(tǒng)一控制。1.3本課題研究的主要內(nèi)容針對目前我國煤礦井下排水系統(tǒng)的現(xiàn)狀，本課題研制開發(fā)適合我國煤礦的井下自動排水系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容包括：1.根據(jù)排水系統(tǒng)控制要求進行PLC硬件選型和軟件的設計。2.根據(jù)水倉水位系統(tǒng)可以自動啟停水泵、輪換工作。3.根據(jù)水倉水位條件按照“避峰填谷”的原則啟停水泵。4.對系統(tǒng)設備運行、保護等參數(shù)進行實時監(jiān)測和傳送。5.發(fā)生故障時，啟動故障處理功能。1.4小結(jié)這一章先是介紹了煤礦井水災的主要來源和水災帶來的危害，明確礦井排水的重要性。然后分別介紹了煤礦井下排水自動控制系統(tǒng)在國內(nèi)外的研究狀況，最后根據(jù)目前煤礦排水系統(tǒng)所面臨的的問題，提出本文研究的主要內(nèi)容。2煤礦泵房自動控制系統(tǒng)2.1可編程控制器技術(shù)概況可編程序邏輯控制器（ProgrammableLogicController，PLC）是一種可編程的存儲器，用來執(zhí)行內(nèi)部存儲程序、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)等方面的操作，并可以通過數(shù)字量或模擬量輸入/輸出來控制各種類型的機器和生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌湎嚓P(guān)的設備是根據(jù)易于工業(yè)控制系統(tǒng)和擴充的原則設計的一個有機整體。PLC只有30多年的發(fā)展歷史，卻取得了快速的發(fā)展和廣泛的應用，現(xiàn)在已經(jīng)成為當代工業(yè)自動化的主要支柱之一。20世紀20年代起，人們把各種繼電器、定時器、接觸器及其觸電按照一定的邏輯關(guān)系連接起來組成控制系統(tǒng)，控制各種機械，這就是大家所熟悉的傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)。由于他結(jié)構(gòu)簡單、易于掌握、價格便宜，能夠滿足大部分場合電氣順序邏輯控制的要求，因此在工業(yè)控制領(lǐng)域一直占有主導地位。20世紀60年代，由于小型計算機的出現(xiàn)和大規(guī)模生產(chǎn)的發(fā)展，人們曾經(jīng)試圖利用小型計算機來實現(xiàn)工業(yè)控制的要求，但由于價格昂貴、編程復雜等原因一直沒有大規(guī)模的推廣應用。20世紀70年代中期出現(xiàn)了微型處理器和微型計算機，人們將微機技術(shù)應用到了PLC中，使它能更多發(fā)揮計算機的功能，不僅用邏輯編程取代了硬連線邏輯，還增加了運算、數(shù)據(jù)傳輸和處理等功能，使其成為一種電子計算機工業(yè)控制設備。國外工業(yè)界在1980年正式將其命名為可編程控制器，簡稱PC。但由于它和個人計算機的簡稱容易混淆，所以現(xiàn)在把可編程控制器簡稱為PLC。PLC種類繁多，但其組成結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。用PLC實施控制，其實質(zhì)是按照控制功能要求，通過程序按一定的要求進行輸入/輸出變換，并將這個變換給以物理實現(xiàn)，并應用于工業(yè)現(xiàn)場。PLC專為工業(yè)現(xiàn)場應用而設計，采用典型的計算機結(jié)構(gòu)，它主要與CPU、電源、儲存器和專門設計的輸入/輸出接口電路等組成。圖2.1PLC的結(jié)構(gòu)框圖一、中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)一般由控制器、運算器和寄存器組成，這些電路都集中在一個芯片內(nèi)。CPU通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與存儲單元、輸入/輸出接口電路相連接。CPU的主要任務是控制用戶程序和數(shù)據(jù)的接受和存儲；用掃描的方式通過I/O接口接受現(xiàn)場信號的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并存入輸入映像寄存器或數(shù)據(jù)存儲器中；診斷PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語法錯誤等；PLC進入運行狀態(tài)后，從存儲器逐條讀取用戶指令，經(jīng)過命令解釋后按指令規(guī)定的任務進行數(shù)據(jù)傳送、邏輯或算數(shù)運算等；根據(jù)運算結(jié)果，更新有關(guān)標志位的狀態(tài)和輸出映像寄存器的內(nèi)容，再經(jīng)輸出部件實現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。二、存儲器PLC的存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器兩個部分。系統(tǒng)存儲器用來存放由PLC生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在ROM內(nèi)，用戶不能更改，它使PLC具有基本的功能，能夠完成PLC設計者規(guī)定的各項工作。系統(tǒng)程序主要包括三個部分：系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和標準程序模塊與系統(tǒng)調(diào)用管理程序。用戶存儲器包括用戶程序存儲器和用戶數(shù)據(jù)寄存器兩個部分。用戶程序存儲器來存放用戶針對具體控制任務用規(guī)定的PLC編程語言編寫的應用程序。用戶數(shù)據(jù)存儲器可以用來存放用戶程序中所使用器件的ON/OFF狀態(tài)和數(shù)值、數(shù)據(jù)等。用戶存儲器的大小關(guān)系到用戶程序容量的大小，是反應PLC性能的重要指標之一。輸入/輸出單元PLC的輸入/輸出信號類型可以是開關(guān)量、模擬量。輸入/輸出接口單元可以分為兩個部分：一部分是與被控設備相連的接口電路，另一部分是輸入和輸出的映像寄存器。電源部分PLC一般使用220V的交流電源或是24V的直流電源，內(nèi)部的開關(guān)電源為PLC的中央處理器、存儲器等電路提供5V、24V等直流電源，整體式的小型PLC還提供一定容量的直流24V電源，供外部有源傳感器使用。PLC所采用的開關(guān)電源輸入電壓范圍寬、體積小、效率高、抗干擾能力強。工作原理當PLC上電后，處于正常運行時，他將不斷重復掃描過程，并不斷循環(huán)重復下去。這個過程主要分為三個階段即，輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段、輸出刷新階段，這三個階段是PLC工作過程的中心內(nèi)容，也是PLC工作原理的實質(zhì)所在。圖2.2PLC的運行框圖一、輸入采樣階段PLC在輸入采樣階段，首先掃描所有輸入端子，并將各輸入狀態(tài)存入相對應的輸入映像寄存器中，此時輸入映像寄存器被刷新。接著系統(tǒng)進入程序執(zhí)行階段，在此階段和輸出刷新階段，輸入映像寄存器與外界隔離，無論輸入信號如何變化，其內(nèi)容保持不變，直到下一個掃描周期的輸入采樣階段，才重新寫入輸入端的新內(nèi)容。所以一般來說，輸入信號的寬度要大于一個掃描周期，或者說輸入信號的頻率不能太高，否則很可能造成信號丟失。程序執(zhí)行階段進入到程序執(zhí)行階段后，一般來說，PLC按從左到右的、從上到下的步驟順序執(zhí)行程序。當指令涉及輸入、輸出狀態(tài)時，PLC就從輸入映像寄存器中“讀入”對應輸入端子狀態(tài)，從元件映像寄存器“讀入”對應元件的當前狀態(tài)，然后進行相應的運算，最新運算的結(jié)果馬上再存入到相應的元件映像寄存器中。對元件映像寄存器來說，每一個元件的狀態(tài)會隨著程序執(zhí)行過程而刷新。輸出刷新階段在用戶程序執(zhí)行完畢后，元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)在輸出刷新階段一起轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，通過一定的方式集中輸出，最后經(jīng)過輸出端子驅(qū)動外部負載，在下一個輸出刷新階段開始之前，輸出鎖存器的狀態(tài)不會改變，從而相應輸出端子的狀態(tài)也不會改變。功能特點一．PLC鮮明的特點1.抗干擾能力強，可靠性高針對工業(yè)現(xiàn)場惡劣的環(huán)境因素，為提高抗干擾能力，PLC在硬件和軟件方面都采取了許多措施。主要模塊均采取采用大模塊與超大規(guī)模集成電路，I/O系統(tǒng)設計有完善的通道保護與信號調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮；在硬件上采用隔離、屏蔽、濾波、接地等抗干擾措施；對電源部分采取了很好的調(diào)整和保護措施；在軟件上采用數(shù)字濾波等抗干擾和故障診斷措施，采用信息保護和恢復技術(shù)，實時報警和運行信息顯示等，所以這使PLC具有很高的抗干擾能力。PLC采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點的電子存儲器件完成，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中的邏輯器件和繁雜的連線軟件被軟件程序取代，所以PLC控制系統(tǒng)的可靠性就大大提高?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強大部分情況下，一個PLC主機就組成一個控制系統(tǒng)。對于需要擴展的系統(tǒng)只要選好擴展模塊，進過簡單的連接即可。PLC控制系統(tǒng)實質(zhì)性的好處是當控制要求改變時，需要變更控制系統(tǒng)的功能時，只需對程序進行簡單的修改，對硬件部分稍作更改即可，而不像繼電器控制系統(tǒng)那樣，在一個裝配好的控制盤上，對系統(tǒng)進行修改幾乎是不可能的事。同一個PLC裝置用于不同的控制對象，只是輸入/輸出組件和應用軟件不同。所以說PLC控制系統(tǒng)具有極高的柔性，即通用性強。編程方便，易于使用PLC是面向底層用戶的智能控制器，因此其最初的目的就是取代繼電器邏輯，所以在PLC誕生之時，其設計者充分考慮到現(xiàn)場工程技術(shù)人員的技能和習慣，其編程語言采用可和傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中電氣原理圖類似的梯形圖語言。這種編程語言形象直觀，容易掌握，不需要專門計算機知識和語言，只要具有一定的電氣和工藝知識的人員都可以在短時間內(nèi)學習。功能強大，成本低現(xiàn)在PLC幾乎可以滿足所有工業(yè)控制領(lǐng)域的需要。PLC控制系統(tǒng)可大可小，能輕松完成單片機控制系統(tǒng)、批量控制系統(tǒng)、制造業(yè)自動化中的復雜邏輯順序控制、流程工業(yè)中大量的模擬量控制，以及組成通信網(wǎng)絡、進行數(shù)據(jù)處理和管理等任務。設計、施工和調(diào)試的周期短采用PLC控制，由于其硬軟件齊全，為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，且已經(jīng)商品化，故僅需按性能、容量等選用組裝，而大量具體的程序編制工作也可以在PLC到貨前進行，因而縮減了設計周期。由于軟件編程取代了硬接線實現(xiàn)控制功能，大大減輕了繁重的安裝接線工作，從而縮短了施工周期。因為PLC是通過程序完成控制任務的，采用了方便用戶的工業(yè)編程語言，且都具有強制和仿真的功能，故程序的設計、修改和調(diào)試都很方便，這樣大大縮短設計和投運周期。維護方便PLC的輸入/輸出端子能夠直觀的反映現(xiàn)場信號的變化狀態(tài)，通過編程工具可以直觀地觀察控制程序和控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、I/O點狀態(tài)、異常狀態(tài)和電源狀態(tài)，極大的方便了維護人員查找故障，縮短了對系統(tǒng)的維護時間。二．S7-200的幾個特性1)定義掉電保護S7-200PLC允許用戶定義掉電保護區(qū)的地址范圍，這些元件包括：V、M、C、T。被定義過的區(qū)間，可以在停電后任然保持存儲器中的數(shù)據(jù)。只有保持型定時器可以設為設為掉電保護的，對計數(shù)器和定時器來說，只有當前值可以保持，它們的位不能保持。在默認情況下，M存儲器的前14個字節(jié)是非保持的。立即讀寫I/OS7-200PLC提供有立即讀寫物理I/O點的指令，使用這些指令可以直接訪問真正的輸入/輸出點，而不必使用映像寄存器作為源地址和目的地址來訪問I/O。對輸入信號增加濾波器干擾信號會引起系統(tǒng)的誤操作，S7-200PLC允許為CPU模塊上的輸入點設置濾波器，并未濾波器定義延遲時間，延遲時間從0.2ms~12.8ms可選。延遲時間可有助于濾除輸入雜波，減少輸入狀態(tài)發(fā)生意外改變的可能性。捕捉窄脈沖S7-200PLC為CPU模塊上的數(shù)字量輸入點提供脈沖捕捉功能，該功能允許PLC捕捉到持續(xù)時間很短的脈沖信號。當一個輸入點設置了脈沖捕捉功能后，輸入點的狀態(tài)變化被鎖存并一直保持到下一個掃描采樣階段，這就保證了一個持續(xù)時間很短的脈沖信號能被捕捉到。模擬電位器模擬電位器位于CPU模塊的面板上，有些CPU有一個，有些有兩個，電位器的標定范圍為0~255。這些電位器可以完成很多功能，如更新定時器、計時器的設定值、修改限定值等。其特點是成本低、簡單，但不直觀、精度低。高速I/O設置停止模式下的輸出值有些情況下，為了安全等方面的原因，需要設置在停止狀態(tài)下PLC的輸出值。S7-200PLC允許用戶選擇在STOP模式下的輸出狀態(tài)，輸出有數(shù)字量信號和模擬信號之分，對這些輸出信號，可以設置它們是保持STOP前的狀態(tài)，還是將已知設定值傳送到輸出端。2.2主排水控制系統(tǒng)在手動控制排水系統(tǒng)的基礎上加以改進，使排水系統(tǒng)具備手動和自動兩種控制方式，達到智能工作的目的。自動控制是指根據(jù)水泵、真空泵以及其它相關(guān)聯(lián)設備的工作要求設定程序來自動完成控制。而手動控制則需要操作員根據(jù)要求，按照一定順序來進行水泵及其相關(guān)設備的開停控制。系統(tǒng)采用PLC（可編程控制)為核心，通過采集各種參數(shù)包括水箱水位、壓力、溫度、真空度、電壓、電流等，對水泵的工作狀態(tài)進行實時監(jiān)控，當接收到來自操作臺的控制命令時，對水泵等電器設備進行啟動、停止等相關(guān)操作，還可以將數(shù)據(jù)傳至上位機，并通過上位機對井下排水設備進行監(jiān)控。具體來說，系統(tǒng)具有以下功能：可以選擇自動控制或是手動控制水泵輪換工作。以水泵的工作效率高為標準，對系統(tǒng)參數(shù)進行實時監(jiān)測，優(yōu)化排水系統(tǒng)的工作狀態(tài)，使系統(tǒng)高效運行。在自動控制下，可以根據(jù)水倉水位的變化，控制開關(guān)閥來控制水泵的工作狀態(tài)。實時監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)，如電壓、電流、軸溫、出水口壓力等。對異常情況可及時發(fā)出警報，如高水位警報和其他故障警報。實現(xiàn)避峰就谷，根據(jù)不同時間電費的不同結(jié)合礦井的用水量和用電負荷，合理調(diào)度水泵的工作狀態(tài)，實現(xiàn)節(jié)能的目的。排水系統(tǒng)和上位機實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄、查詢等功能。煤礦井下主排水自動控制系統(tǒng)主要由遠程控制上位機、PLC控制箱、顯示操作臺、閥門、傳輸光纜、傳感器、交換機等設備組成，根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)可分為三層：現(xiàn)場層、控制層和管理層。圖2.3井下主排水系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2.3所示，管理層中網(wǎng)絡視頻服務器與井下的防爆攝像儀通過以太網(wǎng)通信，實現(xiàn)對中央住水泵房工作情況的實時監(jiān)控。上位機用于監(jiān)控井下主排水自控系統(tǒng)，通過以太網(wǎng)與PLC控制箱進行信息交換，并根據(jù)攝像儀顯示的現(xiàn)場層水泵及相關(guān)聯(lián)設備的參數(shù)信息對其進行遠程控制?？刂茖影≒LC控制箱和顯示操作臺。PLC控制箱作為主排水控制中心和數(shù)據(jù)采集中心，用來采集水泵及相關(guān)聯(lián)設備的運行信息，并與管理層的上位機通過以太網(wǎng)進行實時數(shù)據(jù)交換，對各個設備集中監(jiān)控。顯示操作臺由開關(guān)按鈕。指示燈和文本顯示器組成，顯示各個設備的狀態(tài)，并實施就地控制。水泵相關(guān)聯(lián)設備主要包括各種傳感器和各種閥門。2.3離心式水泵排水系統(tǒng)離心式水泵排水系統(tǒng)的主要組成部分有：離心式水泵、電動機、起動設備、儀表、管路及管路附件等組成。圖2.4離心式水泵工作系統(tǒng)圖1-水倉；2-水泵；3-電動閘閥；4-逆止閥；5-射流泵電磁閥；6-靜止水管；7-電機啟動開關(guān)；8-電動機；9-射流泵引水設備一般為真空泵或射流泵。真空泵運行效率高，水泵啟動快，但需要提供專門的驅(qū)動設備。射流泵的結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，根據(jù)礦井的地下環(huán)境和條件，射流泵的應用更為普遍。其結(jié)構(gòu)如下圖2.5所示。圖2.5射流泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1-噴嘴；2-吸入室；3-混合管；4-擴散管；5-吸水管；6-壓出管1、結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，成本低2、工作可靠，無泄漏，無磨損，維護方便3、可綜合利用，兼作反應器、混合器等4、能量轉(zhuǎn)換效率較低射流泵具有結(jié)構(gòu)簡單、占地少、安裝容易、工作可靠、維護方便等優(yōu)點，是一種常用的引水設備，適合井下排水設備使用。2.4離心式水泵的啟停過程第一是監(jiān)測水倉的水位，當水倉的水位達到設置的水位標準時，通過控制射流泵的電磁閥線圈，打開噴射泵為離心式水泵注水。射流泵的工作會導致水泵入口處的真空度增加，離心泵的腔體會在大氣壓的作用下被配水井中的水注滿，當水泵入口處的真空度達到要求后，水泵機組的電動機觸電接通使水泵被開啟。此后水泵出口壓力將逐漸增加，當達到一定值時就不再增加，此時開啟該水泵的電動閘閥，使得這個水泵進行排水，同時關(guān)閉射流泵停止為其引水。在水泵的作用下水倉的水位逐漸下降，當水位低于安全水平時，需要先關(guān)閉排水管的電動閘閥，然后再關(guān)閉逆止閥，防止排水管中的水倒流到水倉內(nèi)，然后關(guān)閉水泵電機，使其停止工作。2.5小結(jié)本章先是介紹了PLC的特點功能，工作原理，然后分析了煤礦井下自動控制的原理，即是以PLC控制箱為核心，采集現(xiàn)場設備的參數(shù)，對水泵的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，同時與上位機通信，接收來自上位機和顯示控制臺的控制命令，實行遠程監(jiān)控，最后從硬件方面簡單介紹了井下排水系統(tǒng)的組成部分，最后簡單介紹了射流泵、離心泵等相關(guān)技術(shù)。3主排水自動控制系統(tǒng)的硬件設計3.1主排水自控系統(tǒng)主要設備選型煤礦主排水系統(tǒng)設計了兩套排水管路，分別為1#主排水管路和2#副排水管路。因為地下環(huán)境的復雜性，所以采用了3臺隔爆型三相異步電動機來作為三臺水泵的驅(qū)動，在正常情況下一臺正常運轉(zhuǎn)工作，一臺備用，一臺維護。此外吸水管采用無底閥設計，在泵啟動前使用真空泵把水泵排水腔和吸入管道中的氣體抽空，使得水泵葉輪能夠完全浸沒在水中，達到良好的排水。圖3.1主排水管道示意圖從上圖我們可以看到，所有水泵都和1#主排水管路和2#副排水管路相接，支路上分別安裝了排水閘閥，并且在排水管路上安裝了真空閥。此外，主排水管路和副排水管路上都安裝了流量傳感器，正壓力傳感器安裝在每臺水泵的出水口處，負壓力傳感器安裝在水泵吸水口處來檢測水泵的真空度，將溫度傳感器安裝在水泵和電機上來檢測電機軸承溫度和水泵軸承溫度。在水倉中裝配兩組液位傳感器，一組為超聲波傳感器用來檢測水倉庫水位的變化趨勢，另一組是數(shù)字液位開關(guān)，是由3套浮球液位開關(guān)組成，可以根據(jù)浮球的沉浮情況來判斷水位的高低，使系統(tǒng)能夠根據(jù)水位變化來自動控制水泵的工作狀態(tài)。根據(jù)煤礦安全監(jiān)管法規(guī)，礦用水泵必須有三種工作方式即工作、備用和檢修。工作方式是指在本次水泵操作中當前水泵被優(yōu)先開啟，備用是指在本次水泵操作時當前水泵處于備用狀態(tài)，當打開的水泵不能滿足施工的排水要求時，備用水泵才開始工作，檢修是指是在本次水泵的操作中，當前的水泵不被使用，則是對該水泵進行維護。按照系統(tǒng)的需求，礦井主排水控制系統(tǒng)的PLC主要包括數(shù)字量輸入、模擬輸入和數(shù)字量輸出三種信號。數(shù)字量輸入信號主要包括水泵的工作,水泵的啟動和停止信號、水泵控制方式選擇的信號、選擇真空泵的信號、真空泵啟動和停止信號、排水閥以及電磁閥等開關(guān)位置的信號等。數(shù)字輸出信號包括控制水泵起停信號、故障指示信號、水泵操作指令、控制排水閘閥和電磁閥開關(guān)的信號等。模擬輸入信號是指水泵出水口正壓、入水口負壓、水泵和電機的軸承溫度、排水道路的水流量、水倉庫水位和水泵的開停狀態(tài)等信號。圖3.2PLC各模塊信號連接圖根據(jù)上圖，詳細統(tǒng)計出PLC所需的模擬量輸入點數(shù)，數(shù)字量輸入、輸出點數(shù)和通訊模塊點數(shù)，見表3.1表3.1模擬量輸入點數(shù)統(tǒng)計模擬量輸入點數(shù)統(tǒng)計參數(shù)名稱所需點數(shù)水泵出水口壓力3水泵吸收口真空度3水泵軸承溫度3電機軸承溫度3排水管的流量2水泵開停檢測3水倉的水位1合計18表3.2數(shù)字量輸入點數(shù)統(tǒng)計數(shù)字量輸入點數(shù)統(tǒng)計參數(shù)名稱所需點數(shù)控制模式選擇2急停1復位1水泵啟動、停止6水泵的工作方式選擇6自動、手動1真空泵的選擇1真空泵啟動、停止2排水閥開、關(guān)12排空閥開、關(guān)12數(shù)字液位開關(guān)3合計47表3.3通訊口數(shù)目統(tǒng)計通訊口數(shù)目通訊對象所需點數(shù)上位計算機1電量檢測模塊1合計2表3.4數(shù)字量輸出點數(shù)統(tǒng)計數(shù)字量輸出點數(shù)統(tǒng)計參數(shù)名稱所需點數(shù)水泵啟動、停止6水泵運行的指示3故障指示1急停指示1水位超限指示1報警1排水閥開、關(guān)12排空閥開、關(guān)12合計37從上面的幾個表我們可以統(tǒng)計出，數(shù)字量輸入點共有47個，數(shù)字量輸出點共有37個，模擬量輸入點有18個，通訊口共有2個，其中PLC與文本顯示器通過RS485通信；PLC和PC機通過工業(yè)以太網(wǎng)通信，PLC通信模塊的信息首先傳遞到地下光纖通信箱，然后通過光纖傳輸?shù)降孛婀饫w接線盒，再把用光端機轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)的信號傳送交換機，供地面監(jiān)測和控制系統(tǒng)使用。通過對系統(tǒng)I/O點數(shù)的統(tǒng)計我們選擇西門子S7-200系列的PLC做為控制核心，包括226CN的CPU模塊1個，EM223CN數(shù)字量輸入/輸出擴展模塊2個，EM231模擬量輸入模塊5個。

3.2各模塊地址分配PLC的I/O端口對應于不同的映像寄存器，端口的分配要與程序中使用的寄存器相互對應，不然會因為邏輯混亂而使系統(tǒng)無法正常工作。根據(jù)煤礦井下主排水控制系統(tǒng)的要求，對每個PLC模塊I/O端口的定義如下表所示表3.5EM231端口定義EM231端口定義模塊號輸入端口端口定義EM231-1AIW01#水泵開停檢測AIW21#水泵吸水口負壓AIW41#水泵出水口負壓AIW61#主排水管路流量EM231-2AIW82#水泵開停檢測AIW102#水泵吸水口負壓AIW122#水泵出水口正壓AIW142#副排水管路流量EM231-3AIW163#水泵開停檢測AIW183#水泵吸水口負壓AIW203#水泵出水口正壓AIW22水倉水位EM231-4AIW241#水泵軸溫AIW261#電機軸溫AIW282#水泵軸溫AIW302#電機軸溫EM231-5AIW323#水泵軸溫AIW343#電機軸溫AIW36備用AIW38備用

表3.6EM223CN端口定義EM223CN端口定義模塊號輸入端口端口定義輸出端口端口定義EM223-1I3.01#排水閘閥開到位Q2.01#排水閘閥打開I3.11#排水閘閥關(guān)到位Q2.11#排水閘閥關(guān)閉I3.22#排水閘閥開到位Q2.22#排水閘閥打開I3.32#排水閘閥關(guān)到位Q2.32#排水閘閥關(guān)閉I3.43#排水閘閥開到位Q2.43#排水閘閥打開I3.53#排水閘閥關(guān)到位Q2.53#排水閘閥關(guān)閉I3.64#排水閘閥開到位Q2.64#排水閘閥打開I3.74#排水閘閥關(guān)到位Q2.74#排水閘閥關(guān)閉I4.05#排水閘閥開到位Q3.05#排水閘閥打開I4.15#排水閘閥關(guān)到位Q3.15#排水閘閥關(guān)閉I4.26#排水閘閥開到位Q3.26#排水閘閥打開I4.36#排水閘閥關(guān)到位Q3.36#排水閘閥關(guān)閉I4.41#電磁閥開到位Q3.41#電磁閥打開I4.51#電磁閥關(guān)到位Q3.51#電磁閥關(guān)閉I4.62#電磁閥開到位Q3.62#電磁閥打開I4.72#電磁閥關(guān)到位Q3.72#電磁閥關(guān)閉EM223-2I5.03#電磁閥開到位Q4.03#電磁閥打開I5.13#電磁閥關(guān)到位Q4.13#電磁閥關(guān)閉I5.24#電磁閥開到位Q4.24#電磁閥打開I5.34#電磁閥關(guān)到位Q4.34#電磁閥關(guān)閉I5.45#電磁閥開到位Q4.45#電磁閥打開I5.55#電磁閥關(guān)到位Q4.55#電磁閥關(guān)閉I5.66#電磁閥開到位Q4.66#電磁閥打開I5.76#電磁閥關(guān)到位Q4.76#電磁閥關(guān)閉I6.0備用Q5.0備用I6.1備用Q5.1備用I6.2備用Q5.2備用I6.3備用Q5.3備用I6.4備用Q5.4備用I6.5備用Q5.5備用I6.6備用Q5.6備用I6.7備用Q5.7備用CPU226CN端口定義輸入端口端口定義輸出端口端口定義I0.0遠控Q0.0故障指示I0.1就地Q0.1急停指示I0.2自動/手動Q0.2水位超限指示I0.3復位Q0.3報警I0.4急停Q0.41#水泵運行指示I0.5超高限水位開關(guān)Q0.52#水泵運行指示I0.6高限水位開關(guān)Q0.63#水泵運行指示I0.7底限水位開關(guān)Q0.71#水泵啟動I1.01#水泵工作Q1.01#水泵停止I1.11#水泵檢修Q1.12#水泵啟動I1.22#水泵工作Q1.22#水泵停止I1.32#水泵檢修Q1.33#水泵啟動I1.43#水泵工作Q1.43#水泵停止I1.53#水泵檢修Q1.5備用I1.61#水泵啟動Q1.6備用I1.71#水泵停止Q1.7備用I2.02#水泵啟動I2.12#水泵停止I2.23#水泵啟動I2.33#水泵停止I2.41#/2#真空泵選擇I2.5真空泵選擇I2.6真空泵停止I2.7備用表3.7CPU226CN端口定義表3.8部分內(nèi)存變量分配部分內(nèi)存變量分配變電量名稱地址備注上電延時T37預設值5s1#水泵運行計時T38預設值10s2#水泵運行計時T39預設值10s3#水泵運行計時T40預設值10s1#水泵運行時間VD722#水泵運行時間VD763#水泵運行時間VD801#水泵運行次數(shù)VD842#水泵運行次數(shù)VD883#水泵運行次數(shù)VD92最少運行時間VD96最少運行次數(shù)VD1001#泵啟動標志M1.02#泵啟動標志M2.03#泵啟動標志M3.03.3排水自動控制系統(tǒng)硬件連接PLC作為排水系統(tǒng)的控制中樞和數(shù)據(jù)處理中心，根據(jù)煤礦安全標準，以為工作在煤礦井下的中央泵房內(nèi)，所以PLC的控制柜應使用防爆外殼，電纜需要用從外殼上的喇叭進出，不用的喇叭嘴用堵片將之密封，這樣就可以達到防爆的效果。數(shù)字輸入和輸出連接到中間繼電器來實現(xiàn)隔離保護和抑制信號干擾。圖3.3PLCCPU226接線圖圖3.4數(shù)字量I/O模塊EM223-1圖3.5數(shù)字量I/O模塊EM223-2圖3.6模擬量輸入模塊EM231-1圖3.7PLC模塊的連接圖3.4小結(jié)本章介紹了煤礦井下排水系統(tǒng)的管路情況，采用了主副兩組排水管路，用3臺礦用隔爆型三相異步電機驅(qū)動3臺離心式水泵。之后統(tǒng)計了系統(tǒng)輸入輸出的點數(shù)，根據(jù)點數(shù)選擇對PLC模塊進行類型并對各個模塊的端口進行定義，最后給出系統(tǒng)硬件的接線圖，為系統(tǒng)軟件的設計打好基礎。4自動控制系統(tǒng)的程序設計系統(tǒng)采用的編程語言為西門子公司開發(fā)的STEP7，這是一種可運行于通用微機中，在Windows操作環(huán)境下進行編程的語言。使用軟件提供的梯形圖邏輯編程語言來完成程序編譯，然后可直接通過S7-200專用的PC/PPI電纜完成程序的下載和PLC與計算機的通信。4.1主程序的編程主程序是由上電延時和子程序的調(diào)用兩個部分組成的。上電延時是為了給PLC足夠的啟動時間，為了避免開機的誤操作，本系統(tǒng)設置了5秒的上電延時時間，程序如圖4.1所示。圖4.1上電延時因為S7-200系列PLC程序是以并行處理的方式運行的，所以調(diào)用子程序不需要設置先后順序，CPU會周期性的反復掃描主程序，并在一定的條件下執(zhí)行掃描各個子程序。子程序的調(diào)用如圖4.2所示：圖4.2主程序主程序共用了十個子程序，包括模擬量采集、水位判斷、水泵輪換工作、避峰就谷和水泵控制方式等。4.2水位判斷當水泵處于自動方式工作時，水倉水位的判斷十分重要，水泵的開停、超限指示和報警指示都應該來根據(jù)水位的變化自行控制。將水倉的水位劃分為4個等級，即分別為：超低限水位、底限水位、高限水位和超高限水位。數(shù)字液位開關(guān)由3組浮球開關(guān)組成，這3組浮球開關(guān)按照規(guī)定的液位進行安裝，設置浮球浮起時為導通信號，并根據(jù)信號來判斷水位。即1和2號浮球為第一組，3和4號浮球為第二組，5和6號為第三組。當三組浮球都沒有浮起時為超低限水位，此時指示燈亮但是不報警；當只有第三組浮球浮起時為低限水位，此時指示燈和警報都不工作；當只有第一組沒有浮起時為高限水位，此時超限指示燈亮但是不報警；當三組浮球都浮起時為超高限水位，水位超限指示和警報同時工作。水位判斷的程序如下圖所示圖4.3水位判斷4.3水泵輪換工作一般情況并不需要水泵和排水管全部投入使用，如果長期使用部分水泵和排水管路，則這部分的水泵和排水管道會受到更嚴重的磨損，會大大縮短設備的使用壽命，而另一部分水泵和排水管道則會閑置很長時間。為了提高設備的利用率，本系統(tǒng)進行了將水泵和排水管路進行輪換工作的設計，這樣是水泵和排水管道等設備得到充分利用，而且可以降低故障發(fā)生率并減少維修費用，還使得排水系統(tǒng)更加穩(wěn)定的工作。在編輯程序時，使用輔助繼電器M1.0、M2.0、M3.0作為三臺水泵的啟動標志。當有水泵開始工作時，其相對應的輔助繼電器就會導通，同時定時計時器開始計時，同時輸出信號給運算器，運算器計算出水泵的運行時間并儲存在數(shù)據(jù)寄存器中。當該水泵停止工作時，相對應的啟動標志器斷開，定時計時器停止計時。水泵的運行次數(shù)加1，在水泵運行的時候，運算器自動累加水泵的運行次數(shù)，然后將水泵的工作次數(shù)在相應的數(shù)據(jù)寄存器中儲存。當所有水泵停止工作時水泵的運行時間和運行的次數(shù)將會自動疊加，同時清零累加器。通過相互比較各個水泵運行的時間和運行次數(shù)，來合理安排運行時間和次數(shù)少的水泵擔任下次的排水任務，這樣就實現(xiàn)了水泵的輪流工作。水泵輪換工作時的程序流程圖如圖4.4所示。圖4.4水泵輪換工作4.4模擬量采集在軟件中安裝STEP7-Micro/WINInstructionLibrary指令庫，可以直接調(diào)用其中的Scale_I_To_R子程序來實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)化。因為系統(tǒng)選用的傳感器同類型產(chǎn)品均為同一型號，為了簡化說明，只給出一套產(chǎn)品A/D轉(zhuǎn)換的程序。具體的模擬量輸入轉(zhuǎn)換程序圖4.5所示。圖4.5模擬量采集4.5避峰就谷原則為了節(jié)能和降低運行成本，排水系統(tǒng)在自動控制時通常會采用避峰就谷的控制方式，這種方法是根據(jù)用電部門提供的不同時間段的電價和本安式數(shù)字液位開關(guān)的信號自動控制水泵的啟停數(shù)量。根據(jù)供電部門提供的不同時間段的電價，將時間分為“峰段”、“平段”和“谷段”，通常有兩個“峰段”，分段的界線為時和分。在判斷是否啟動水泵的控制邏輯中，水倉水位的變化是最重要的因素，但同時為了節(jié)約電能消耗，也要著重考慮到“避峰填谷”的因素。但是和節(jié)能相比，安全是第一位的，是有著更高優(yōu)先級的，所以當這兩個因素發(fā)生沖突時，應該首先顧及到水倉水位的變化?；谶@種思想，制定出下面的控制邏輯。系統(tǒng)將水倉水位分為四段，即超低水位、低水位、高水位和超高水位。由于礦井水涌量涉及多方面的因素，涌水率又是隨著時間的變化而變化的，在設計應用程序時，每十分鐘來采集水倉的水位，并通過簡單的運算計算出水位的變化率。在排水系統(tǒng)工作中“避峰就谷”的使用方法一、當系統(tǒng)沒有工作在“峰端”時，只進行高水位段涌水率上升檢測，根據(jù)水倉的水位和涌水率可以將水泵的運行狀態(tài)分為四種情況：1）當水位處于超低水位時，三臺水泵都不工作超限指示燈亮。2）當水位處于低水位時，啟動一臺水泵使其工作。3）當水位處于高水位時，再啟動一臺泵工作，超限指示燈亮并檢測涌水率，若滿足條件啟動第三臺水泵工作。4）處于超高水位段時，三臺水泵全部工作，超限指示燈亮并報警。二、系統(tǒng)在“峰段”工作時，根據(jù)水倉的水位和涌水率也可以將水泵的運行狀態(tài)分為四種情況：1）當水位處于超低水位時，三臺水泵都不要工作并使超限指示燈亮。2）當水位處于低水位時，三臺水泵不工作。若有水泵工作則檢測涌水率，當滿足條件時，停止運行時間最長的水泵。3）當水位處于高水位時，一臺水泵工作，超限指示燈亮并開始檢測涌水率，若滿足條件，再啟動一臺臺水泵，若條件滿足將繼續(xù)檢測。4）當水位處于超高水時段，三臺水泵都工作，超限指示燈亮并報警。圖4.6避峰就谷流程圖4.6自動控制圖4.7系統(tǒng)自動控制流程圖從上面自動控制的流程圖可知，當系統(tǒng)選擇自動控制方式后，系統(tǒng)開始對模擬量進行采集，接著運行避峰就谷和水泵輪換程序，然后判斷系統(tǒng)是否滿足啟動條件，當條件滿足時，進行真空泵選擇，接著打開真空閥，判斷真空度是否達到設定值，如果真空度達到設定值則將排水閥關(guān)閉同時打開水泵開始排水。判斷水泵是否失壓，如果水泵正壓達到設定值時打開排水閘閥，接著判斷是否滿足停機條件，如果滿足則先關(guān)閉排水閘閥，如果壓力較小則關(guān)閉水泵結(jié)束程序，如果壓力過大則先打開真空閥，然后關(guān)閉水泵結(jié)束程序。4.7小結(jié)本章利用流程框圖和梯形圖對自動排水系統(tǒng)進行編程，分析了PLC自動控制系統(tǒng)中模擬量采集、水位判斷、水泵的輪換工作、避峰就谷、控制方式選擇等程序。但是在實際生產(chǎn)過程中總會有很多突發(fā)情況，所以系統(tǒng)還是不夠完善，需要繼續(xù)改進。5PLC控制系統(tǒng)的可靠性設計5.1PLC控制系統(tǒng)的干擾因素經(jīng)過仔細分析可知，對PLC的干擾的產(chǎn)生過程主要有三個因素組成：一是各種干擾源，二是各種干擾的傳播途徑，三是各種干擾的接受體。電源引入的干擾PLC控制系統(tǒng)的均是由國家電網(wǎng)正常的供電。PLC受到電源干擾的主要原因是雷電沖擊輸電線、開關(guān)的操作、大型用電設備的啟停和電網(wǎng)短路瞬態(tài)沖擊等引起的波動通過輸電線路傳遞到PLC的系統(tǒng)電源上，從而影響PLC控制系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，也會影響到PLC的擴展模塊和CPU，導致PLC出現(xiàn)故障無法正常工作。PLC組成的控制系統(tǒng)，要連接很多設備、各種通信線路。在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中電磁干擾很難得到解決，主要干擾環(huán)境如下：1)各種輸入信號線間電場感應，線間串擾產(chǎn)生感應電動勢。2)大型設備的啟動與停止使能量強大的交流系統(tǒng)對模擬量采樣傳輸線直接產(chǎn)生干擾。3)輸入接點、輸出繼電器和接觸器等元器件的觸點在開閉時產(chǎn)生電火花(或電弧)，I/O端口侵入電磁噪聲。。4)動力電纜、大型機械和功率高的設備在電力傳輸中會在I/O信號線周圍產(chǎn)生電磁藕合。5)輸入信號源為感性元件，輸出驅(qū)動負載為感性負載時，輸入或輸出回路開關(guān)通斷時會產(chǎn)生很高的感應電勢或浪涌電流。這些干擾從信號線引入會引起I/O信號工作異常并降低其測量精度，嚴重時會損傷元器件。PLC控制系統(tǒng)的地線是由系統(tǒng)地線、交流地線、屏蔽地線和保護地線等組成的。地上電流的各種信號和地線阻抗耦合產(chǎn)生共模電壓會對輸入共模干擾信號線路形成。但是如果系統(tǒng)接地和其他接地處理比較混亂，將影響正常運行的內(nèi)部邏輯電路和模擬電路，使邏輯數(shù)據(jù)混亂模擬信號失真。5.2PLC控制系統(tǒng)的抗干擾措施所有的電磁干擾的解決方案：阻隔禍合通道或衰減干擾信號、最大限度地抑制干擾源和降低系統(tǒng)本身對電磁噪聲的靈敏度，來提高系統(tǒng)的抗干擾能力。在抗干擾源方面，工程設計應充分提高系統(tǒng)的電磁環(huán)境，使PLC的模塊和信號輸入/輸出線遠離高電壓、高電流和高頻率的設備。在設計PLC控制系統(tǒng)時在應該選擇抗干擾能力較高的的產(chǎn)品，了解產(chǎn)品出廠時給的抗干擾指標。為了減少電網(wǎng)電壓的波動以及畸變對系統(tǒng)電源產(chǎn)生的干擾，可采取如下措施：使用隔離變壓器。2）使用低通濾波器。使用交流穩(wěn)壓電源。使用在線式不間斷供電源。絕緣的輸入輸出信號要比非絕緣的抗干擾能力強，無觸點輸出比有觸電輸出產(chǎn)生的干擾要小，輸入模塊允許輸入信號的電壓差大抗干擾能力好，等等。在選擇PLC的模塊時都要考慮這些能夠減少干擾的措施，使系統(tǒng)受到的干擾達到最小，從使PLC能夠正常的工作。5.3小結(jié)本章對PLC控制系統(tǒng)的的可靠性進行研究，先是介紹了PLC控制系統(tǒng)的干擾因素，即電源引入干擾、輸入/輸出信號線干擾、接地線引入干擾，然后介紹了PLC控制系統(tǒng)的抗干擾措施、電源系統(tǒng)的抗干擾措施、輸入/輸出通道的抗干擾措施。最后對PLC控制系統(tǒng)研究模塊型號的選擇提出了合理的建議，提高系統(tǒng)的抗干擾能力?？偨Y(jié)本文根據(jù)現(xiàn)在礦井排水控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，以當前先進的PLC工業(yè)控制技術(shù)為基礎，基于S-200系列的PLC為中心控制單元，對煤礦煤礦井下自動排水系統(tǒng)進行研究。根據(jù)水倉的水位和水倉水位的變化速度，并根據(jù)“避峰就谷”原則和水泵輪換工作原則，設計井下自動排水系統(tǒng)，使得井下排水能夠在無人操作的情況下智能、安全的完成排水工作，減少了煤礦工人工作的強度，系統(tǒng)還設有報警功能，能夠在水倉水位超標時及時發(fā)出警報，并作出相應的措施，這將極大的降低了煤礦水災的發(fā)生幾率，同時系統(tǒng)還可以利用“避峰就谷”原則，根據(jù)國家在不同時間，用電收費的不同，來控制井下排水系統(tǒng)的工作，這將減少煤礦電力的消耗，使煤礦的經(jīng)濟效益提高。根據(jù)煤礦的排水系統(tǒng)的情況統(tǒng)計輸入/輸出點數(shù)，然后依此來確定PLC及其擴展模塊的類型，然后完成PLC硬件部分的連接圖，最后完成排水控制系統(tǒng)軟件工作。PLC在工業(yè)中的應用極大的推進了工業(yè)自動化的發(fā)展，為以后的工業(yè)發(fā)展指明了方向。同時在生活給人們帶來極大的便利。

外文翻譯礦井排水系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)測與故障診斷SHIXiaojuan摘要一個監(jiān)測煤礦井下排水系統(tǒng)運行狀態(tài)的系統(tǒng)依舊存在，以便于故障診斷和解決問題。該系統(tǒng)包括一個單片機（SCM）Atmega169和工業(yè)PC機作為一種主從結(jié)構(gòu)。利用排水系統(tǒng)的特征參數(shù)進行提取和分析。同時，還發(fā)起了一個基于模糊綜合評價方法對離心泵故障診斷的研究項目。所提出的監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，可以提高自動化，安全，可靠，經(jīng)濟和礦井排水系統(tǒng)效率，減少盲目性，縮短水泵維修所需的時間。關(guān)鍵詞：礦井排水系統(tǒng)，單片機，特征參數(shù)，故障診斷，模糊綜合評價1簡介一個礦井排水系統(tǒng)的主要功能是把水很快從地下提取到礦山地面。目前礦山設備的管理是在手動模式操作的，其自動化程度低，同時需要勞動密集型的工作。同時，如果對設備運行狀態(tài)產(chǎn)生的實時數(shù)據(jù)不能進行及時的監(jiān)測和處理，排水系統(tǒng)可能發(fā)生故障。在這樣的情況下，煤礦的生產(chǎn)可能會中止，礦工的安全難以得到保證，更有可能發(fā)生嚴重的事故。因此，為了實現(xiàn)水泵的自動控制，確保煤礦安全生產(chǎn)，減少能源浪費，提高經(jīng)濟效率，需要設計一個功能性，安全可靠的故障診斷系統(tǒng)，這個系統(tǒng)可以監(jiān)控排水系統(tǒng)的自動操作，收集并記錄