安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、.安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)目的與要求1.1 設(shè)計(jì)目的對于多數(shù)礦井來說，較大的礦井水被排放到地面后比較難以處理，自然排放容易造成環(huán)境污染，二次處理成本極高，采用二次利用的方式能有效的解決礦井水排放問題。利用從井下抽放到地面蓄水池的礦井水進(jìn)行制漿，制成的泥漿將會(huì)用于井下滅火和充填。安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)是一門技術(shù)性、 應(yīng)用性和實(shí)踐性很強(qiáng)的綜合性課程，是安全工程專業(yè)的核心課程。課程設(shè)計(jì)是學(xué)好本門課程的又一重要性教學(xué)環(huán)節(jié)。課程設(shè)計(jì)的目的是配合課堂教學(xué)和平時(shí)實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到鞏固消化課程的內(nèi)容，進(jìn)一步加強(qiáng)和深化綜合應(yīng)用安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)的能力，特別是根據(jù)具體安全問題及要求， 提出切實(shí)可行的監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)方案、并

2、進(jìn)行設(shè)備選型、安裝調(diào)試及維護(hù)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的能力。本次課程設(shè)計(jì)的意義是以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)知識的過程，使知識轉(zhuǎn)化為能力的重要階段。1.2 設(shè)計(jì)要求井下抽取到地面蓄水池的水雜質(zhì)較多，礦領(lǐng)導(dǎo)設(shè)計(jì)制漿用水量為30 方 / 小時(shí)，要求采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，制定一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)。1 能自動(dòng)檢測抽出的水流量變化2 能自動(dòng)控制水流量為我們的指定值3 形成一個(gè)自動(dòng)恒流控制系統(tǒng);.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 控制方案首先對于抽水系統(tǒng)，要進(jìn)行較為精準(zhǔn)的流量控制，是水流量達(dá)到我們想要的情況，每小時(shí)控制在30 方，那就要水流量檢測，保證每分鐘的流量，我們的傳輸系統(tǒng)要及時(shí)的將我們的流量發(fā)送給控制系統(tǒng)，保證

3、我們的空時(shí)系統(tǒng)及時(shí)的收到信息，并進(jìn)行相應(yīng)的判斷，和記錄。在經(jīng)過分析之后我們要將我們的信息傳輸致我們的執(zhí)行器，及時(shí)的進(jìn)行流量的調(diào)節(jié)，保證在我們的預(yù)算的流量之內(nèi)工作，是工作高效地進(jìn)行，形成一個(gè)整體的控制系統(tǒng)，及時(shí)的檢測并傳輸，及時(shí)的記錄并進(jìn)行分析，找出問題，將我們的分析結(jié)果及時(shí)有效的傳輸至執(zhí)行系統(tǒng)，控制流量，進(jìn)行調(diào)節(jié)。實(shí)現(xiàn)預(yù)期的任務(wù)。2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描敘系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，作出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，PID 控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID 控制，又稱PID 調(diào)節(jié)。比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-stateerr

4、or）。;.積分（ I ）控制，在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。對一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)， 如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)（ Systemwith Steady-stateError ）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)” 。積分項(xiàng)對誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例+積分（ PI ）控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。微分（ D）控制，在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的

5、微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。 自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后（delay ）組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)” ，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例 +微分（ PD）

6、控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)特性。3 設(shè)備選型3.1 傳感器傳感器是把流過管道內(nèi)的導(dǎo)電液體的體積流量轉(zhuǎn)換為線性電信號。其轉(zhuǎn)換原理就是著名的法拉第電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)體通過磁場，切割電磁線，產(chǎn)生電動(dòng)勢。流量傳感器的磁場是通過勵(lì)磁實(shí)現(xiàn)的，分直流勵(lì)磁、 交流勵(lì)磁和低頻方波勵(lì)磁。電磁流量計(jì)簡單的說是由流量傳感器和變送器組成的。電磁傳感器就是采用電磁感應(yīng)原理測量介質(zhì)流體流速的流量計(jì)。分體式電磁流量計(jì);.3.2 執(zhí)行器1 .符合用途的最適宜額定規(guī)格2 . Heavy Duty/Super Heavy Duty的雙重額定，可以根據(jù)負(fù)載特性，選擇最經(jīng)濟(jì)的容量3. 根據(jù)額定，自動(dòng)切換初始值、保護(hù)功能等4 .

7、 0.4560kW的大容量范圍，可以用于各種用途。小型低壓變頻器;.該系列產(chǎn)品根據(jù)用途可分為通用型和多種專用型產(chǎn)品 輸出頻率 0-600Hz 或 5-6000Hz （高速電主軸）可選。 輸入電壓： 110V， 200V， 220V， 240V， 380V， 400V， 440V 可選。 輸出功率從 200KW22KW可選。 輸出相數(shù)：單相或三相可選。 輸出頻率精度優(yōu)于 0.5%。3.3 控制器西門子 RWD通用控制器P 及 PI響應(yīng)的獨(dú)立電子式通用控制器AC 24 V工作電壓可通過應(yīng)用編號選擇應(yīng)用程序主動(dòng)式輸入信號的輸入值段可以選擇設(shè)定輸出值的范圍和方向可以任意設(shè)定兩個(gè)通用輸入點(diǎn)用于Ni 10

8、00, Pt 1000的電阻溫度傳感器和0 10 V 信號單位可設(shè)置為°C, ° F, % 或者無指定單位一個(gè)模擬量輸出點(diǎn)輸出DC 0 10 V 信號 ,可以是正向或者反向一個(gè)雙位輸出,正向或者反向一個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)用于晝/夜設(shè)定切換無需額外工具即可通過控制器上的按鍵進(jìn)入或者更改所有數(shù)據(jù)與電腦連接用于通過軟件下載預(yù)制應(yīng)用程序;.3.4 配套設(shè)備配套選型：電纜，水位測量器，自動(dòng)開關(guān)，過濾網(wǎng)要選有防止燃燒的電纜，防止電路的短路導(dǎo)致火災(zāi)，水位測量，當(dāng)水池中水缺少是 發(fā)出信號，及時(shí)向里面供水， 自動(dòng)開關(guān)，當(dāng)制漿站出現(xiàn)危險(xiǎn)情況時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行停車作業(yè)，保真不會(huì)因?yàn)樗疅o法控制導(dǎo)致災(zāi)害3.5

9、 水泵水泵選型：水泵的要求，技術(shù)細(xì)節(jié)（要求具體到設(shè)備型號，廠家，技術(shù)參數(shù)），選型依據(jù)，不少于100 字ITT 水泵 SHS臥式端吸泵技術(shù)要求：1.SHS 系列是由AISI316L 不銹鋼材料沖壓制成的單級離心泵組成。2.SHS 的主要技術(shù)參數(shù)，以及進(jìn)水和出水口尺寸均符合EN733（ exDIN24255 ）和 UNI7467 標(biāo)準(zhǔn)。3. 法蘭尺寸符合 UNI2236 和 DIN2532 標(biāo)準(zhǔn)。4. 可選尺寸： DN32到 DN805. 水泵旋轉(zhuǎn)方向?yàn)椋好鎸λ玫倪M(jìn)水端時(shí)反時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)。6. 水泵結(jié)構(gòu)為后部分開式設(shè)計(jì)。應(yīng)用范圍：1. 流量：可達(dá) 240 m3/h， 2 級電機(jī)?？蛇_(dá) 130 m3/h

10、，4 級電機(jī)。;.2. 揚(yáng)程：可達(dá) 110m,2 級電機(jī)?？蛇_(dá) 23m,4 級電機(jī)。3. 介質(zhì)溫度：標(biāo)準(zhǔn)的：-20 oC至 +110oC?？筛鶕?jù)需求特別制作。4. 最大工作壓力： 12 巴（ PN12）電機(jī)：1. 三相異步，鼠龍式轉(zhuǎn)子，閉式結(jié)構(gòu)，外部通風(fēng)。性能符合CEI2-3 （ IEC34.1 ）2. 標(biāo)準(zhǔn)電壓： 50HZ可達(dá) 3KW， 220-240/380-415V 4KW以上， 380-415/660V 3.IP55 保護(hù)4. 絕緣等級： F 級（ 155oC）5. 最大環(huán)境溫度： 40oC考慮到不同的環(huán)境條件，檢查電機(jī)功率。所有電機(jī)上均裝有冷凝水排水塞。泵和電機(jī)的連接：SHS：有安裝

11、架和連接裝置，剛性聯(lián)軸器由鍵連接裝在延伸的電機(jī)軸上，電機(jī)為標(biāo)準(zhǔn)的B5-B35電機(jī)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：泵體采用AISI316 不銹鋼制造。PN16法蘭符合UNI2223 和 DIN2533 標(biāo)準(zhǔn)。閉式葉輪由AISI316 不銹鋼制成，尺寸為32， 40， 50， 65-160/75 ， 65-160/110A ，采用激光焊接技術(shù)。尺寸為 65-200 ， 65-250 和 80 時(shí)，采用鑄造不銹鋼。機(jī)械密封符合DIN24960 標(biāo)準(zhǔn)，充排水堵頭由316L 不銹鋼制成。可提供的附件：AISI316 不銹鋼或鍍鋅鐵制成的螺紋配對法蘭。法蘭帶有與壓力傳感器連接的螺孔。錐形法蘭聯(lián)軸器。;.水泵和電機(jī)墊片。AIS

12、I316 不銹鋼制成的螺栓和螺母。4 電路及管路設(shè)計(jì)4.1 電路設(shè)計(jì)傳感器控制器電源執(zhí)行器水泵電路連接圖;.4.2 管路設(shè)計(jì)根據(jù)已經(jīng)選型設(shè)備的管路結(jié)構(gòu)圖，對管路中間的部件進(jìn)行標(biāo)注，并設(shè)計(jì)說明保證流量計(jì)測量準(zhǔn)確的感器將數(shù)據(jù)傳給控制器在經(jīng)過控制器分析， 給執(zhí)行器傳輸， 改變水泵的運(yùn)行狀況， 保正流量在我們想要的數(shù)值下運(yùn)行。結(jié)論通過此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)安全監(jiān)測監(jiān)控方面的知識，在設(shè)計(jì)過程中雖然遇到了一些問題， 但經(jīng)過一次又一次的思考， 一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在， 也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過親自動(dòng)手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。過而

13、能改，善莫大焉。在課程設(shè)計(jì)過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題， 最后在老師的指導(dǎo)下，終于游逆而解。 在今后社會(huì)的發(fā)展和學(xué)習(xí)實(shí)踐過程中，一定要不懈努力， 不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永;.遠(yuǎn)不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會(huì)及他人對你的認(rèn)可！課程設(shè)計(jì)誠然是一門專業(yè)課， 給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升， 同時(shí)又是一門講

14、道課， 一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時(shí)，設(shè)計(jì)讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認(rèn)識。 通過這次課程設(shè)計(jì)， 我掌握了常用元件的識別和測試； 熟悉了常用儀器、 儀表；了解了電路的連線方法； 以及如何提監(jiān)控系統(tǒng)的性能等等， 掌握了傳感器選型的方法和技術(shù)， 通過查詢資料，也了解了傳感器的構(gòu)造及原理。我認(rèn)為，在這學(xué)期的實(shí)驗(yàn)中，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是， 在實(shí)驗(yàn)課上， 我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。 而這是日后最實(shí)用的， 真的是受益匪淺。要面對社會(huì)的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后變的更加成熟，會(huì)面對需要面對的事情?；仡櫰鸫苏n程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。 通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起