矿井防灭火地面灌浆站控制系统研究

摘要

矿井灌浆防灭火是一种预防、治理煤矿火灾事故的高效、经济、实用的新技术,我国目前的灌浆系统的操作控制多为人工操作,导致制浆效率低、制浆量、浆液质量难以保证,因此,开展智能型防灭火地面灌浆站控制系统的研究具有重要意义。
　　首先,本文根据煤矿生产的要求,对灌浆站控制系统的整体结构进行了分析,提出了灌浆站控制系统的性能要求,确定了灌浆站系统在启动、停止以及清洗时的实施方案。
　　针对目前灌浆站水土自动配比的缺陷,提出了以变频器为控制对象、PID为控制策略的水土自动配比控制方法。
　　其次,为实现灌浆站的无人值守,给出了液位控制系统的实现方案。针对传统液位控制策略的不足,提出了结合Mamdan推理理论的模糊算法与传统PID算法的参数自整定模糊PID控制策略;运用Matlab软件设计了适用于缓冲池液位控制的参数自整定模糊PID控制器,利用Matlab/Simulink仿真模块对控制器进行了仿真分析,并与传统PID控制策略进行了对比,结果表明,该控制器与传统PID控制器相比,稳态误差较小,响应更迅速。
　　针对控制和现场使用要求,对控制系统的上位机与下位机的软硬件进行了选型设计。通过CP343-1Lean模块,提出了基于TCP/IP通信协议的远程监控方案,解决了PLC与计算机的远程通讯问题。并结合模糊控制器控制算法的复杂性,采用查表法在 PLC中实现参数自整定模糊PID控制算法。
　　最后,通过工业现场的安装调试,验证了所设计的控制程序与上位机监控系统完全满足设计和应用要求,可实现灌浆站的就地与远程监控。

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Contents

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变量注释表

1 绪论

1.1 选题背景及研究意义(Research Background and Significance)

1.2 矿井防灭火技术研究现状(Present Research on Mine’s Anti-fire Technology)

1.3灌浆防灭火技术研究现状及存在的主要问题 (Present Research a nd Main Problems on Grouting Anti-fire Technology)

1.4 本文主要工作及研究内容(Main Work and Reach of This Dissertation)

2 矿井防灭火地面灌浆站控制系统方案设计

2.1 灌浆站控制系统控制要求分析(Analysis of Control System Requirements of Grouting Station)

2.2 灌浆系统顺序启停控制方案研究(Research on Sequential Control of Grouting System)

2.3 水土自动配比系统控制方案研究(Research on Control Scheme of water-soil Auto Proportioning system)

2.4 缓冲池液位系统方案分析(Analysis of Buffer Pool Level System Scheme)

2.5 本章小结(Summary)

3 系统控制策略研究

3.1 基于PID算法的水土自动配比系统研究(Research on water and soil Auto Proportioning Control System on PID )

3.2 基于参数自整定模糊 PID 控制器的液位控制系统研究 (Research on Parameters Self-turning Fuzzy PID Controller of Buffer Pool Level System )

3.3 缓冲池液位系统参数自整定模糊 PID 控制器设计(Design of Parameters Self-turning Fuzzy PID Controller of Buffer Pool Level System)

3.4 参数自整定模糊 PID 控制器仿真研究(Simulation Research on Parameters Self-turning Fuzzy PID Controller)

3.5 本章小结(Summary)

4 矿井防灭火地面灌浆站控制系统软硬件设计

4.1 基于 S7-300 PLC 的控制系统的硬件设计(Hardware Design of Control System on S7-300 PLC)

4.2 PLC控制系统软件设计(Software Design of Control System on PLC)

4.3 上位机监控软件设计(Design of PC Monitoring Software)

4.4 本章小结(Summary)

5 灌浆站控制系统工业性实验

5.1 灌浆站系统现场安装(Installation of Grouting Station)

5.2 控制系统的现场调试实验(Debugging Experiments of Control System)

5.3 实验数据采集与结果分析(Experimental Data Collection and Processing)

5.4 本章小结(Summary)

6 结论与展望

6.1结论(Conclusions)

6.2 展望(Prospects)

参考文献

作者简历

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