基于PLC地鐵排水控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、基于PLC地鐵排水控制系統(tǒng)的設(shè)計摘 要地鐵排水系統(tǒng)是車站給排水及防災(zāi)系統(tǒng)的主要設(shè)施之一。及時排放車站內(nèi)部的積水, 對車輛的正常運行及各類電器設(shè)備的保護有著重要意義。本系統(tǒng)采用西門子S7-200PLC的226CPU和擴展模塊以及少量的中間繼電器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電-接觸器控制系統(tǒng)，以PLC梯形圖的“軟接線控制網(wǎng)絡(luò)”取代傳統(tǒng)的繼電器構(gòu)成的硬接線控制線路，對各蓄水池按設(shè)定指令進行抽水，對各蓄水池水位進行實時監(jiān)控。電機發(fā)生故障時及時報警并在一定時間后緊急停止系統(tǒng)。通過對系統(tǒng)工藝的詳細分析，提出了對系統(tǒng)的控制要求，確定了系統(tǒng)的控制方案。本文設(shè)計了地鐵排水控制系統(tǒng)的軟件和硬件，有效的實現(xiàn)了地鐵排水系統(tǒng)的邏輯控

2、制、安全控制、故障診斷及其應(yīng)對措施。同時也實現(xiàn)了泵、閥控制的自動化和智能化，大大降低了電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度，提高了自動化程度和整個系統(tǒng)的可靠性。經(jīng)過實驗室模擬調(diào)試，本系統(tǒng)運行可靠。關(guān)鍵詞：排水，PLC，順序控制，備用The design of subway drainage control system based on PLC Author: Yang Quanzhi Tutor: Ren Yanshuo AbstractThe system for the subway drainage is one of the main facilities to the disaster prev

3、ention system and the drainage system. Its important to vent seeper in the station in order to protect the subway system from be damaged. The system is controlled by the S7-200PLC produced by Siemens and the digital expansion module EM223 with some Intermediate relay to replace the traditional relay

4、-contact system, use the Soft control network wiring programmed by the PLC to pump the water from every pool and monitor the water level of them instead of the Hard-wired control circuit constituted by the traditional relay-contact ones. When the pump driver is in error, the alarm will be touched of

5、f at the same time. If this alarm be kept for some times, the system will be shut down. After analyze the crafts of the system carefully, the request and the plan were worked out. This Paper contains the design of the software and the hardware for the system, and achieve the logical, safety control,

6、 fault measurement and the key for every alarm of it. At the same time, the automation and the intelligent of the control of the pump and the valve has been achieved in this paper. Lower the complication level of the Electrical Control System. Higher the degree of automation and the reliability of t

7、he system. After the Simulation in the lab, our system is reliable.Key Words: Drainage, PLC, Sequence control,Standby 目 錄摘 要IAbstractII1 緒論11.1 研究背景11.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11.3 設(shè)計的目的及意義21.4問題的提出及解決方法22 系統(tǒng)工藝設(shè)計42.1 系統(tǒng)控制的主要功能42.2系統(tǒng)控制工藝的確定43系統(tǒng)整體控制方案的選擇63.1系統(tǒng)控制方案的比較63.2控制器的選擇63.2.1 主流控制系統(tǒng)63.2.2 PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較63.3 系統(tǒng)

8、控制方案的確定84系統(tǒng)硬件的設(shè)計104.1元器件的選型104.1.1 PLC的選型104.1.2 擴展模塊的選擇114.1.3傳感器的選擇124.1.4閥門的選擇124.1.5泵的選擇144.1.6電機的選擇154.1.7接觸器的選擇154.1.8過載保護裝置154.2系統(tǒng)硬件部分設(shè)計174.2.1系統(tǒng)配電圖174.2.2電機控制線路圖184.2.3控制器外部接線205 系統(tǒng)控制程序設(shè)計215.1軟件總流程圖215.2 PLC控制程序的設(shè)計22結(jié)論29致謝30參考文獻31附 錄331 緒論1.1 研究背景近年隨著城市化進程的加快，城市人口急劇增多，國內(nèi)各大城市的地面交通均面臨著巨大的壓力，城市

9、軌道交通成為一種有效疏導(dǎo)地面人流和緩解交通堵塞的重要手段，目前已在國內(nèi)多個城市中建成并投入運營，且大多以地下鐵道為主。地鐵作為城市建設(shè)的大型基礎(chǔ)設(shè)施，不僅是城市公交客運的骨干系統(tǒng),而且是作為城市建設(shè)和土地開發(fā)的支持系統(tǒng).地鐵現(xiàn)代化的發(fā)展，已成為城市交通現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。地鐵車站的排水設(shè)計是車站給排水及防災(zāi)設(shè)計的主要內(nèi)容之一, 及時排放車站內(nèi)部的積水, 對車輛的正常運行及各類電器設(shè)備的保護有著重要意義。1地鐵車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)分為中央級,車站級和就地級三級對車站設(shè)備進行監(jiān)控,在中央級和車站級進行系統(tǒng)管理。車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)對全線各個車站的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備、給排水設(shè)備、自動扶梯、電梯、車站公共區(qū)照

10、明、廣告照明、車站事故照明電源、屏蔽門、人防密閉隔斷門等車站設(shè)備進行全面且有效的自動化監(jiān)控及管理,確保設(shè)備處于高效,節(jié)能,可靠的最佳運行狀態(tài),創(chuàng)造一個舒適的地下環(huán)境；并能在火災(zāi)等災(zāi)害或阻塞事故狀態(tài)下,更好地協(xié)調(diào)車站設(shè)備的運行,充分發(fā)揮各種設(shè)備應(yīng)有的作用,保證乘客的安全和設(shè)備的正常運行。給排水系統(tǒng)包括給水系統(tǒng),消防用水供水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)。給排水,消防用水利用城市現(xiàn)有設(shè)施.地鐵沿線的雨水排入城市雨水系統(tǒng)；生活污水及廁所沖洗水經(jīng)化糞池處理后排入城市污水系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)滲透水,結(jié)構(gòu)排水,車站沖洗水,消防廢水均排入城市污水系統(tǒng)。1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀本課題主要研究對象為地鐵沿線的城市雨水系統(tǒng)參考上海地鐵工程的給

11、排水設(shè)計排水系統(tǒng)的雨水系統(tǒng)部分：車站敞開式出入口的設(shè)計雨水量按照50年一遇的暴雨重現(xiàn)期計算。敞開式出入口的自動扶梯下面設(shè)集水坑和雨水排出潛水泵，一備一用。集水坑的有效容積以大于最大一臺泵5 min流量計。泵提升雨水經(jīng)壓力窨井后，再排入市政雨水管道系統(tǒng)。隨著計算機控制技術(shù)的迅速發(fā)展，以微處理器為核心的可編程序控制器(PLC)控制已逐步取代繼電器控制，普遍應(yīng)用于各行各業(yè)的自動化控制領(lǐng)域。地鐵工程中雙線隧道長度大于1km時，一般需要在上、下行隧道之間設(shè)置區(qū)間泵站，用于滲漏水排放。區(qū)間泵站設(shè)于區(qū)間隧道的最低軌位處?？刂圃瓌t：現(xiàn)場水位自動控制、手動控制，車站控制室集中控制，并在控制室內(nèi)設(shè)顯示排水泵工作狀

12、態(tài)和水位信號裝置。車站集水池水位控制：停泵水位、第一臺泵啟動水位、第二臺泵啟動水位及最高警戒水位。車站污水池水位控制：停泵水位、開泵水位、最高警戒水位。1.3 設(shè)計的目的及意義本課題主要采用穩(wěn)定性較好，編程，操作都比較簡單的PLC控制系統(tǒng)來主導(dǎo)各個站點的排水控制。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，上海地鐵軌道網(wǎng)絡(luò)將會愈加復(fù)雜，繼電器控制已經(jīng)無法滿足各大地鐵站點的排水控制需求。排水系統(tǒng)，其重要性并不亞于列車機組工作的穩(wěn)定性。需要保持非常好的穩(wěn)定性，同時由于本排水系統(tǒng)所處工作環(huán)境惡劣。所以本課題的主要研究目的是利用PLC，開發(fā)一套運行穩(wěn)定，便于監(jiān)控 ，自動化程度高的系統(tǒng)以降低系統(tǒng)的維護成本，延長系統(tǒng)的使用壽命。

13、在未來的幾年中，隨著排水需求的增加，其強大的擴展性能，完全可以滿足未來更多的I/O點的需求。 1.4問題的提出及解決方法問題的提出實現(xiàn)無人值守穩(wěn)定執(zhí)行本系統(tǒng)處于地下，工作環(huán)境非常惡劣，不適合由人工控制。其次由于需要非常繁瑣的閥門開閉，電機啟動等工作。雖然地鐵系統(tǒng)每天都有一定時間的關(guān)閉保養(yǎng)時間，但是本排水系統(tǒng)的保養(yǎng)時間并不隨地鐵系統(tǒng)的保養(yǎng)而關(guān)閉，保養(yǎng)時間不定，需要24小時不間斷處于待命或者工作狀態(tài)。這對人工操作需要有很高的體力消耗，不僅對操作工的身體有害，并且并不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。并且需要選擇能夠適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境及具備較強穩(wěn)定性的控制器。便于遠程監(jiān)控雖然本系統(tǒng)能夠在無人值守的狀態(tài)下完成工作，

14、但是機械的故障是不可避免的，并且為了便于維護人員能夠在不進入其潮濕的工作環(huán)境下看到系統(tǒng)的工作狀態(tài)。面對大排水量需求的時候系統(tǒng)應(yīng)具備應(yīng)對方案當(dāng)出現(xiàn)一些客觀因素（如大暴雨，路面水管爆裂等）引起的大量排水需求時，系統(tǒng)需要有備用方案應(yīng)對突發(fā)情況。問題的解決方法選擇可無人值守且穩(wěn)定性高的控制器當(dāng)今世界工業(yè)自動化控制，主要的控制系統(tǒng)一般為工業(yè)微機、PLC、繼電器控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)?？紤]到PLC控制的優(yōu)越性、穩(wěn)定性及其性價比。本系統(tǒng)采用PLC為控制器。系統(tǒng)的遠程監(jiān)控由于蓄水池會處于不同的水位以及水泵的驅(qū)動電機會出現(xiàn)故障，與MCGS組態(tài)軟件聯(lián)機模擬現(xiàn)場的水位，閥門開啟情況以及抽水機組工作情況。達到監(jiān)控現(xiàn)場

15、的目的。面對大排量需求時的解決方法系統(tǒng)設(shè)置4個蓄水池，其中一個蓄水池設(shè)置為備用池，遇到大量排水需求而一臺抽水泵無法滿足需求時，啟動備用蓄水池和備用抽水泵以緩解抽水壓力。2 系統(tǒng)工藝設(shè)計2.1 系統(tǒng)控制的主要功能為保證各水池順利排水，對系統(tǒng)進行以下要求 有必要的電氣保護：根據(jù)實際情況采用過載短路兩種保護方式以保護電機不被損壞 需要設(shè)置水位顯示燈，便于監(jiān)控 兩臺主抽水泵實行兩班倒輪換制(即12小時輪換一次) 設(shè)置手動控制方式，便于在系統(tǒng)的人工檢測維修 設(shè)置備用泵，備用池。以備緊急情況 各池閥門按一定順序啟閉2.2系統(tǒng)控制工藝的確定(1) 由于地鐵排水系統(tǒng)的地勢比地面排水溝低很多，不能自然排出。本系

16、統(tǒng)設(shè)置4個蓄水池(其中一池設(shè)為備用池)，每一個蓄水池都設(shè)置有水位傳感器。設(shè)置有低水，滿水兩個狀態(tài)。當(dāng)水位達到不同狀態(tài)時，設(shè)置有聲光輸出信號。(2) 4號池即備用池是一個比較特殊的蓄水池，系統(tǒng)啟動以后排水閥門和進水閥門均不打開，當(dāng)其他三個蓄水池都發(fā)出滿水信號時，該池進水閥門打開，同時備用泵啟動，滿水后開閥排水。(3) 除備用池外任意池中水位為滿水時，滿水指示燈亮同時打開排水閥門，關(guān)閉進水閥門。(4) 為保證主泵的使用壽命，實行2臺主泵兩班制工作。(5) 當(dāng)所有池處于無水狀態(tài)時，處于工作時間的主泵停止工作，當(dāng)任意一池處于滿水狀態(tài)時，此班主抽水泵啟動并保持工作狀態(tài)。(6) 停止：設(shè)置有維修狀態(tài)的停止

17、按鈕，按鈕觸發(fā)最后一次排水信號，所有進水閥門關(guān)閉，排水閥門打開,一號電機和備用電機啟動抽水5分鐘后系統(tǒng)自動停止工作。(7) 系統(tǒng)安全：電機發(fā)生故障時,系統(tǒng)不可繼續(xù)執(zhí)行抽水工作。關(guān)閉所有進水閥門和排水閥門,系統(tǒng)發(fā)出報警,報警30分鐘后自動斷電。(8) 本系統(tǒng)除了對系統(tǒng)的邏輯順序，電機，排水泵的功率等有較高的要求外，對排水管道的排布等也有一定要求，主排水管道排量需要大于單個蓄水池排水管道，否則備用機組將起不到作用。其次，主進水管道的排布在平均進水量的狀態(tài)時會存在3個主蓄水池同時報滿的情況，此情況應(yīng)盡量避免。排布情況可參考圖2-1。但當(dāng)進水量比較大時，進水主管道排量應(yīng)大于水池進水管道的排量。若遇到大

18、排量排水需求時，二號池將會來不及進水，溢出的廢水將會進入三號蓄水池。 圖2-1 管道排布示意圖3系統(tǒng)整體控制方案的選擇3.1系統(tǒng)控制方案的比較(1) 按順序依次抽水顧名思義，即按照固定順序抽水，此抽水方案只需按照順序抽出各個蓄水池中的水即可，但是各個蓄水池達到滿水狀態(tài)是隨機的，若此池仍然在排隊中，則會耽誤抽水的時間，此系統(tǒng)無法面對大量的隨機突發(fā)情況。(2) 按先滿先抽原則抽水設(shè)置有一個蓄水池作為備用池，平時關(guān)閉。前三個蓄水池池滿情況隨機，達到滿水狀態(tài)則開閥排水，同時為了提高抽水泵的使用效率，采取了滿水即開排水閥，無水則開進水閥的模式，使系統(tǒng)更具有靈活應(yīng)變的能力。綜合以上2種抽水方案，考慮到本系

19、統(tǒng)的實際需求，選擇按照先滿先抽原則抽水的方案。3.2控制器的選擇3.2.1 主流控制系統(tǒng)(1) PLC控制系統(tǒng)(2) 繼電器控制系統(tǒng)(3) 集散控制系統(tǒng)(4) 工業(yè)微機控制系統(tǒng)3.2.2 PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較（1）與繼電器控制系統(tǒng)的比較傳統(tǒng)的繼電器控制只能進行開關(guān)量的控制，而PLC既可進行開關(guān)量控制，又可進行模擬量控制，還能與計算機聯(lián)成互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)分級控制。在PLC的編程語言中，梯形圖是使用最廣泛的語言。梯形圖與繼電器控制原理圖十分相似，沿用了繼電器控制電路的元件符號，僅個別地方有些不同。PLC與繼電器控制系統(tǒng)相比主要有以下幾點區(qū)別： 組成的器件不同。繼電器控制線路是由許多硬件繼電器

20、組成的，而PLC則是由許多“軟繼電器”組成。傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)本來有很強的抗干擾能力，但其用了大量的機械觸點，因物理性能疲勞、塵埃的隔離型及電弧的影響，系統(tǒng)可靠性大大降低。2PLC采用無機械出點的邏輯運算微電子技術(shù)，復(fù)雜的控制由PLC內(nèi)部運算器完成，故壽命長、可靠性高。 觸點的數(shù)量不同。繼電器的觸點數(shù)較少，一般只有48對；而“軟繼電器”可供編程的觸點數(shù)有無限對。 控制方法不同。繼電器控制系統(tǒng)是通過元件之間的硬件接線來實現(xiàn)的，控制功能就固定在線路中。PLC控制功能是通過軟件編程來實現(xiàn)的，只要改變程序，功能即可改變，控制非常靈活。 工作方式不同。在繼電器控制線路中，當(dāng)電源接通時，線路中各繼電器都

21、處于受制約狀態(tài)。在PLC中，各“軟繼電器”都處于周期性循環(huán)掃描接通中，每個“軟繼電器”受制約接通的時間是短暫的。（2）與集散控制系統(tǒng)的比較PLC由繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，而集散控制系統(tǒng)由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展而來。不論是PLC還是集散系統(tǒng)，在發(fā)展過程中，而這始終是相互滲透、互為補充的。因此，PLC與集散控制系統(tǒng)的法杖越來越接近，很多工業(yè)生產(chǎn)地控制過程既可以用PLC實現(xiàn)，也可以用集散系統(tǒng)實現(xiàn)（3）與工業(yè)微機控制系統(tǒng)的比較工業(yè)微機在要求快速、實時性強、模型復(fù)雜的工業(yè)控制中占有優(yōu)勢。但是，使用工業(yè)微機的人員技術(shù)書評要求較高，一般應(yīng)具有一定得計算機專業(yè)知識。另外，工業(yè)微機在整機結(jié)構(gòu)上尚不能適應(yīng)惡劣的

22、工作環(huán)境，抗干擾能力及適應(yīng)性差，這就是工業(yè)微機用在工業(yè)現(xiàn)場控制的致命弱點。工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的電磁輻射干擾、機械振動、溫度及濕度的變化以及超標(biāo)的粉塵，每一項足可以使工業(yè)微機不能正常工作。PLC針對工業(yè)順序控制，在工業(yè)現(xiàn)場有很高的可靠性。PLC在電路布局、機械結(jié)構(gòu)及軟件設(shè)計各方面決定了PLC的高抗干擾能力。電路布局方面的主要模塊都采用大規(guī)模與超大規(guī)模的繼承電路，在輸入輸出系統(tǒng)中采用完善隔離等的通道保護功能；在電路機構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵及防震等各方面都做了周密的考慮；在電路硬件方面采用了隔離、屏蔽、濾波及接地等抗干擾技術(shù)；在軟件上采用了數(shù)次濾波及循環(huán)掃描、成批輸入、成批輸出處理技術(shù)。所有這些都使PLC

23、具有非常高的抗干擾能力，從而使PLC絕對不會出現(xiàn)死機現(xiàn)象。由于PLC的品種、型號、規(guī)格、功能各不相同，綜合多種因素考慮，本設(shè)計選擇了德國西門子公司的一種小型可編程控制器S7-200系列可編程控制器。3SIMATIC S7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性價比。3.3 系統(tǒng)控制方案的確定系統(tǒng)控制方案如圖2-2所示，各個池，抽水機組以及閥門的動作均由主控制器控制。抽水機組按照指令將蓄水池中的廢水抽出并排至指定的排水溝中。每臺驅(qū)動電機對控制器都有故障

24、報警的連接。為便于對系統(tǒng)的監(jiān)控，監(jiān)控器對外不僅有聲光輸出，還能夠與遠程PC終端進行連接。圖2-2 系統(tǒng)控制方案圖4系統(tǒng)硬件的設(shè)計4.1元器件的選型4.1.1 PLC的選型(1) 由表3-1可知，本系統(tǒng)所需的I/O接口需要37個點，其中輸入13個點，輸出需要24個點，選擇西門子S7-200 CPU226型PLC，具有24入/16出，可連接7個擴展模塊，最大擴展至248路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點；13 KB程序和數(shù)據(jù)存儲空間；6個獨立的30 kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20 kHz高速脈沖輸出，具有比例、積分、微分(PID)控制器；2個RS485通信-編程口，具有PPI通信協(xié)議、MPI

25、通信協(xié)議和自由方式通信能力；I/O端子排可很容易地整體拆卸。它是西門子S7-200系列中功能最強的單元，可完全滿足一些中小型復(fù)雜控制系統(tǒng)的要求。表3-1輸入點功能輸出點功能I0.0池1滿水檢測Q0.0池1排水閥門I0.1池1無水檢測Q0.1池1進水閥門I0.2池2滿水檢測Q0.2池2排水閥門I0.3池2無水檢測Q0.3池2進水閥門I0.4池3滿水檢測Q0.4池3排水閥門I0.5池3無水檢測Q0.5池3進水閥門I0.6池4滿水檢測Q0.6池4排水閥門I0.7池4無水檢測Q0.7池4進水閥門I1.0一號電機故障檢測Q1.0一號電機I1.1二號電機故障檢測Q1.1二號電機I1.2三號電機故障檢測Q1

26、.2三號電機I1.3停止Q1.3池1滿水I1.4啟動Q1.4池1無水I1.5Q1.5池2滿水I1.6Q1.6池2無水I1.7Q1.7池3滿水I2.0Q2.0池3無水Q2.1池4滿水Q2.2池4無水Q2.3一號電機工作時間指示燈Q2.4二號電機工作時間指示燈Q2.5一號電機故障報警Q2.6二號電機故障報警Q2.7三號電機故障報警系統(tǒng)I/O分配表Table Of I/O Distribution根據(jù)實際情況判斷，需要增加擴展模塊。(2) S7-200系列的特點 極高的可靠性 極豐富的指令集；易于掌握 便捷的操作 豐富的內(nèi)置集成功能 實時特性 強勁的通訊能力 豐富的擴展模塊4.1.2 擴展模塊的選擇

27、數(shù)字量擴展模塊為使用除了本機繼承的數(shù)字量輸入/輸出點外更多的輸入/輸出提供了途徑。用戶使用該模塊有下列優(yōu)勢：(1) 最佳適應(yīng)性 用戶可風(fēng)別對PLC及任何擴展模塊的混合體進行組態(tài)以滿足應(yīng)用的實際要求，同時節(jié)約不必要的投資費用?？商峁?、16、32個輸入/輸出點的模塊使用(2) 靈活性 很容易地擴展I/O點數(shù)。當(dāng)應(yīng)用范圍擴大需要更多輸入/輸出點時，PLC可以增加I/O點數(shù)。根據(jù)實際情況選用EM223型8輸入8輸出繼電器輸出數(shù)字擴展模塊4.1.3傳感器的選擇采用SKYWEAL的LSYZ-6型側(cè)裝浮球開關(guān)（圖3-1所示）每個蓄水池在滿水位和無水水位分別安裝一個，可分別發(fā)出脈沖。LYZ系列側(cè)裝型小尺寸單

28、點液位開關(guān)。這種低價位的開關(guān)適合于在小容器的應(yīng)用中大量使用。工程塑料的構(gòu)造提供了與水、油和化學(xué)物質(zhì)的廣泛兼容性4。 (1) 開關(guān)額定值：SPST，20VA (2) 引線規(guī)格：No.22 AWG (3) 安裝方式：水平 (4) 開關(guān)操作 (5) 工作電壓：DC24V按照安裝位置的不同，這些開關(guān)上的浮子隨液位的上升或下降而移動。將開關(guān)旋轉(zhuǎn)180°，開關(guān)的動作可以是N.O.(常開)或N.C.(常閉)。開關(guān)安裝表面的箭頭向上時表示N.O.(常開)圖3-1 水位開關(guān)Figure 3-1 Water level switch4.1.4閥門的選擇(1) 閥門的選型產(chǎn)品名稱: 不銹鋼法蘭電磁閥 ；產(chǎn)

29、品型號: ZBSF-2；產(chǎn)品類別: 電磁閥；選擇公稱直徑為：150MM工作電壓AC220V(2) 用途ZBSF系列全不銹鋼電磁閥是工業(yè)過程自動化控制系用的執(zhí)行器。它在接受電控信號后能自動開啟或關(guān)閉，實現(xiàn)對管道中的液體介質(zhì)的通斷或流量調(diào)節(jié)控制。本系列電磁閥可廣泛地應(yīng)用于紡織、印刷、化工、塑料、橡膠、制藥、食品、建材、機械、電器、表面處理等生產(chǎn)和科研部門以及浴室、食堂、空調(diào)等人們?nèi)粘Ｉ钤O(shè)施中。ZBSF-Y系列電磁閥主要用于腐蝕性液體、超凈液體和食用液體等液體介質(zhì)的控制。ZBSF系列電磁閥主要用于腐蝕氣體、超凈氣體等氣體介質(zhì)的控制。(3) 結(jié)構(gòu)原理ZBSF不銹鋼電磁閥為分步動作直接先導(dǎo)式電磁閥，根

30、據(jù)斷電時所處開關(guān)狀態(tài)的不同，可分為常閉電磁閥和常開電磁閥。常閉電磁閥，線圈通電后銜鐵在電磁力作用下先帶動副閥工啟，主閥在所形成的介質(zhì)壓差和電磁力的作用下而開啟。線圈斷電，銜鐵部件復(fù)位，主副閥利用介質(zhì)壓力而緊密關(guān)關(guān)閉5。常開電磁閥，線圈通電后，銜鐵在磁力作用下下移，推動副閥閥塞下移，直到和副閥座壓緊，副閥關(guān)閉，由于主閥閥杯上下壓差趨于相等，主閥閥杯由磁力和自重壓緊緊密封面，閥門關(guān)閉。線圈斷電，磁力為零，銜鐵和副閥閥塞由彈簧作用上升，副閥打開，主閥閥杯內(nèi)介質(zhì)經(jīng)副閥流走，壓力下降，主閥閥杯由下下壓差作用向上升起，主閥打開，閥門開啟。(4) 主要特點 耐蝕：絕大部分零件用不銹鋼或鑄造不銹鋼制成，防腐蝕

31、性能良好。 耐熱：電磁部分、密封件全部采用特種耐高溫電工材料和密封材料，并采用了有效的隔熱措施。 耐磨：選材合理，閥杯和導(dǎo)向套間巧妙地利用流體的潤滑作用，減少磨損。 可靠：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、融合了直動式和先導(dǎo)間接式電磁閥的優(yōu)點，在低壓差或壓差為零情況下也能可靠工作。 圖3-2 閥門結(jié)構(gòu)圖Figure 3-2 Drawing of Vavle4.1.5泵的選擇(1) 名稱及型號WQ系列高效節(jié)能無堵塞排污泵； 40-15-30-2.2其排水口徑為40mm;流量為15m3/h;揚程30m;額定功率2.2Kw;額定轉(zhuǎn)速2840r/min;工作效率為48%。(2) 泵的主要特點 無堵塞 高效率 節(jié)能顯著

32、可配置控制柜 不須專人看管 極大的排污能力 安全連續(xù)運行時間長 該泵是引進國外高效節(jié)能無堵塞排污泵先進經(jīng)驗，結(jié)合本單位技術(shù)力量研制而成，各項性能指標(biāo)均達到國家標(biāo)準(zhǔn)同類產(chǎn)品水平。由于采用獨特的單通道葉輪、動密封采用兩組特殊材料的硬質(zhì)合金機械密封裝置。電機用油室隔開，具有無堵塞、高效率、節(jié)能顯著，是我國泵類更新?lián)Q代的最新產(chǎn)品，深受用戶歡迎和好評 應(yīng)用范圍：該泵最大優(yōu)點能輸送含有固體顆粒和含有纖維材料的污水，不堵塞、不纏繞。適用于輸送工業(yè)廢水和城市生活污水，還可用作疏水泵、紙漿泵、過過濾沖洗冷凝循環(huán)泵，灌溉用泵等污水處理場合也可用于抽送清水6。4.1.6電機的選擇與單相異步電動機相比，三相異步電動機

33、運行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動機可分為籠式和繞線式兩種?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、重量輕、價格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點是調(diào)速困難7。電機型號Y90L-2;額定功率：2.2kw；額定轉(zhuǎn)速：2840r/min；額定電流：4.7A；效率82%；功率因數(shù)：cos=0.86；堵轉(zhuǎn)電流：7.0A；堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：2.2；最大轉(zhuǎn)矩：2.2由于本系統(tǒng)僅控制電機的啟停與工作狀態(tài)的保持，只需讓電機保持在額定功率的運行即可。故選用成本較低的鼠籠式三相異步電機。4.1.7接觸器的選擇(1) 交流接觸器的特點：交流接觸器廣泛用于電力傳動系統(tǒng)中，作為頻繁或分斷帶負荷電路的控

34、制電器，交流接觸器為電動操作，所以適合于遠距離操作及自動控制系統(tǒng)。交流接觸器不具有過電流保護功能，因此在線路中使用需要與帶有過電流保護功能的電器配合使用。如配合熔斷器、動空氣斷路器、熱繼電器等。交流接觸器由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置及機構(gòu)附件組成。電磁系統(tǒng)包括電磁線圈和靜、動鐵芯。(2) 接觸器的選型查新簡明電工手冊選擇CJXIF-9型交流接觸器8主要技術(shù)參數(shù): 額定電流:9A 線圈控制電壓：220V 可控電動機的最大功率4KW 操作頻率1000次/時 機械壽命150000次4.1.8過載保護裝置(1) 繼電器保護繼電器是一種基本的電氣設(shè)備，它用來打開或關(guān)閉一定數(shù)量互相獨立的電路。這種操作是

35、利用由電壓控制的線圈繞組所產(chǎn)生的電磁場來實現(xiàn)的。 繼電器的種類繁多，各種強電弱電，低壓高壓的電氣控制和保護都離不開繼電器，隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了很多新型繼電器。都是一般生產(chǎn)領(lǐng)域的繼電器變化沒有那么快，傳統(tǒng)的繼電器控制操作還是必不可少的。繼電器作為一個控制電器來講，它有兩個主要部分：一個是控制系統(tǒng)(又叫輸入回路)；另一個是被控制系統(tǒng)(又叫輸出回路)。繼電器之所以能起自動控制作用，是因為當(dāng)它的控制系統(tǒng)中輸入的某信號(輸入量)，如電、磁、光、熱等物理量，達到某一定值時，能使輸出回路的被控制量(輸出量)跳躍式的由零變化到一定值(或由一定位突跳到零)。我們把這種能自動使被控制量發(fā)生跳躍變化的控制元件稱為

36、繼電器。(2) 繼電器保護裝置的選擇型號：MiCOM P24同步、異步電動機保護A. 主要特點： 數(shù)字光耦，電壓可整定 開入、開出和LED功能自定義 圖形化可編程邏輯 TA額定值1/5A自適應(yīng) 帶事件記錄、故障記錄及故障錄B. 功能配置電動機差動保護;短路保護；接地故障保護；靈敏接地故障保護；熱過負荷保護；負序過流保護；逆功率保護；低電壓保護；過電壓保護；零序電壓保護；頻率保護；電動機堵轉(zhuǎn)保護；失步保護；啟動次數(shù)限制；RTD輸入、mA量輸入輸出9。C. 主要技術(shù)參數(shù) 工作電壓： 110-250V 交流電流額定值:5A 交流電壓額定值：100-120V 頻率額定值： 50Hz, 60Hz 定值精

37、度： 2% 電流過載能力：4In連續(xù)；100In,1s 電壓過載能力：2Un連續(xù)；2.6Un,10s 通信規(guī)約： Mod bus , Courier, IEC 103(3) 中間繼電器的選擇選擇JZ7-62中間繼電器適用于交流50Hz或60Hz，交流電壓至380V，直流電壓至220V的控制電路中，用來控制各種電磁線圈，以使信號放大或?qū)⑿盘柾瑫r傳遞給有關(guān)控制元件。繼電器符合GB14048。5-1993、IEC60947-5-1修正件No.1（1999）。A. 正常工作條件及安裝條件 海拔不超過2000M 周圍空氣溫度上限值不超過40，下限值不低于-5。 空氣的相對濕度不大于85% 與垂直面的傾斜

38、度不超過5° 無顯著搖動和沖擊振動地方 在無爆炸危險的介質(zhì)中，且介質(zhì)中無足以腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體和塵埃（包括導(dǎo)電塵埃）B. 結(jié)構(gòu)特征 繼電器的結(jié)構(gòu)為開啟型、空氣電磁式，動作結(jié)構(gòu)為直動式，產(chǎn)品軀殼用熱固體性塑料制成，整個結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便。 繼電器的觸頭系統(tǒng)為雙斷點橋式結(jié)構(gòu)，分上、下兩層排列，每層各裝四對觸點。 為減輕繼電器在閉合過程中的鐵芯撞擊和觸頭振動，鐵芯采用彈性固定，有利于使用壽命的延長。繼電器的接線端采用瓦型墊圈，接線方便可靠。C. 技術(shù)參數(shù)型號 JZ7-62;額定電壓交流380V; 直流220V; 消耗功率啟動75V*A; 吸持13V*A; 操作頻率1200次/H;外形

39、尺寸/mm 60X52X90 54X30/2-5。4.2系統(tǒng)硬件部分設(shè)計4.2.1系統(tǒng)配電圖如圖4-3所示為系統(tǒng)主回路配電圖，各個抽水泵都有獨立電源，相互不會干涉。PLC電源需要使用380V/220V變壓器。圖4-3 系統(tǒng)配電圖Figure 4-3 System main circuit4.2.2電機控制線路圖如圖3-4所示為每臺電機獨立的配電線路，KM5,KM6,KM7分別為控制電機啟停的中間繼電器。同時由于1，2號電機實行24小時輪班制，所以KM5與KM6之間設(shè)計了互鎖（圖4-5）以確保兩臺電機不會在同一時間啟動以延長電機使用壽命。圖4-4 電機控制線路圖（1）Figure4-4 Moto

40、r control circuit（1）圖4-5 電機控制線路圖（2）Figure 4-5 Motor control circuit（2）4.2.3控制器外部接線如圖4-6所示為本系統(tǒng)所采用的西門子S7-200 CPU226及其擴展模塊EM233的外部接線圖。圖4-6 PLC外部接線圖Figure 4-6 PLC Outside connection圖4-7 閥門控制接線圖如圖4-7所示，每一個蓄水池所在閥門均由PLC獨立控制。5 系統(tǒng)控制程序設(shè)計5.1軟件總流程圖圖5-1 軟件總流程圖如圖5-1所示為系統(tǒng)軟件總流程圖。當(dāng)系統(tǒng)上電后，立刻進入自檢狀態(tài)，在電機機組沒有故障的情況下系統(tǒng)可以正常啟

41、動，若出現(xiàn)任何故障，立刻出發(fā)報警子程序，由工作人員調(diào)試后再啟動。若系統(tǒng)在啟動時出現(xiàn)誤報警情況，可使用系統(tǒng)啟動按鈕人工取消，若在取消后繼續(xù)報警則需要進行檢查維修。按下系統(tǒng)啟動按鈕之后，對系統(tǒng)的閥門，工作機組進行初始化后各個子程序啟動開始進入正常工作狀態(tài)，2臺主電機實行兩班制不間斷工作以保證時刻都能抽水。若在抽水過程中發(fā)生故障則立刻出發(fā)報警子系統(tǒng)。5.2 PLC控制程序的設(shè)計(1) 主程序：圖5-2 主程序主程序（圖5-2）為本系統(tǒng)控制的根本，系統(tǒng)上電后自動定義填表的長度，由于系統(tǒng)在閑時不啟動電機，此時當(dāng)有蓄水池進行填表動作時，電機才會有啟動的條件。系統(tǒng)上電的同時進行電機機組的自檢，若出現(xiàn)短路情況系統(tǒng)自動啟動報警子程序。當(dāng)系統(tǒng)通過自檢以后開始運行各子程序，系統(tǒng)正常工作。當(dāng)操作人員按下停止按鈕后系統(tǒng)自動執(zhí)行停止子程序。(2) 子程序1：滿水填表子程序圖5-3 滿水填表子程序如圖5-3所示為滿水檢測部分子程序。當(dāng)任意蓄水池水位開關(guān)報滿水信號時，此池的滿水信號燈亮，無水信號燈滅，同時進行填表動作，為后續(xù)子程序做準(zhǔn)備。子程序2：閥門控制子程