電氣控制技術(shù)課程設(shè)計

1、課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書（A）題 目 高低位水箱供水系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)院(部) 電控學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班 級 32040901學(xué)生姓名 秦小艷學(xué) 號 41 6 月 11 日至 6 月 17 日 共 1 周指導(dǎo)教師(簽字) 系 主 任(簽字) 2011年 5 月 28 日一、 設(shè)計內(nèi)容及要求通過對電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計，掌握電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的一般方法，能夠設(shè)計出滿足控制要求的電氣原理圖，以及安裝布置圖、接線圖和控制箱的設(shè)計，具有電氣控制系統(tǒng)工程設(shè)計的初步能力。根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，采用三菱F1 PLC為中心控制單元，設(shè)計出滿足控制要求的控制系統(tǒng)。二、 設(shè)計原始資料1、 高低位水

2、箱均設(shè)水位信號器。高位水箱水位達(dá)到低位，低位水箱水位達(dá)到高位時，水泵起動；高位水箱水位達(dá)到高位或低位水箱水位達(dá)到低位時，水泵停止。2、 兩臺水泵分工作泵和備用泵，可以互換，只有一臺水泵工作。當(dāng)工作泵出現(xiàn)故障時，備用泵自投。水泵功率5.5KW。3、 具有手動、自動工作方式。4、 各種指示及報警。三、設(shè)計完成后提交的文件和圖表1 計算說明書部分1）系統(tǒng)工作原理說明2）操作使用說明。2 圖紙部分：1） 電氣原理圖：主電路、控制電路、梯形圖、指令系統(tǒng)。2） 電氣箱面板布置圖，電氣箱內(nèi)部布置圖。3） 接線圖。（相對編號法）4）元件名細(xì)表。5） 控制箱尺寸。四、進(jìn)程安排1周1-周2 完成原理圖的設(shè)計2周3

3、 完成元件的選型3。周4-周5 完成布置圖、接線圖的設(shè)計五、主要參考資料 1 建筑電氣控制技術(shù) 王儉 建筑工業(yè)出版社 2建筑電氣控制技術(shù) 馬小軍 機(jī)械工業(yè)出版社 3各種電器元件產(chǎn)品樣本目錄一摘要二 控制要求三 基本設(shè)計思路四 系統(tǒng)工作原理五梯形流程圖六控制線路的元件選擇和整定七 元器件明細(xì)表：八對系統(tǒng)的使用說明九 圖紙目錄表十查考文獻(xiàn)一、摘要現(xiàn)代化社會的發(fā)展，中高層的建筑越來越多，這就為我們給中高層建筑供水提出了一個新的難題，一般來說，自來水廠很難把水直接供給給高層的住戶，為了解決這樣的問題，一般都采用高低位水箱供水系統(tǒng)，這個系統(tǒng)造價便宜，工藝簡單，能滿足大部分人的要求。所謂高低位水箱供水系統(tǒng)

4、就是將自來水廠的供水直接注入到建筑的蓄水池，然后利用水泵把水抽送到高層的水箱，供給給高層的用戶使用。二、控制要求1. 高低位水箱均設(shè)水位信號器。高位水箱水位達(dá)到低位，低位水箱水位達(dá)到高位時，水泵啟動；高位水箱水位達(dá)到高位或者低位水箱水位達(dá)到低位時，水泵停止。2. 兩臺水泵分工作泵和備用泵，可以互換，只有一臺水泵工作。當(dāng)工作水泵出現(xiàn)故障時，備用泵自投。水泵功率5.5KW.3. 具有手動，自動工作方式。4. 各種指示及報警。三、基本設(shè)計思路在高層建筑中，水泵及其控制室一般位于建筑物的地下層，水箱通常設(shè)于大廈的頂部。這樣，將水箱的水位信號傳輸?shù)娇刂乒裥枰喈?dāng)長的距離。為了避免信號在傳輸過程中因為各種

5、干擾而引起繼電器誤動作，信號控制回路通常采用220V的電壓。另外，由于水位信號為小容量的繼電器，其觸點(diǎn)不適合于直接控制接觸器，因此，需要通過中間繼電器進(jìn)行中間轉(zhuǎn)換，即擴(kuò)張觸點(diǎn)容量?？傮w來說，為了便于線路的維修，管理等，應(yīng)將輔助線路分為信號控制回路和電動機(jī)控制回路等幾部分，這樣，才能使控制線路的分工更加明確，可讀性更強(qiáng)。1. 主電路控制圖見圖1所示：PLC I/O 口分配表如下所示：輸入輸出1號泵備用按鈕SRES1X0001號泵的電源接觸器KM1Y0302號泵備用按鈕SRES2X0011號泵電機(jī)Y接觸器KM2Y0311號泵手動啟動按鈕SB1X0021號泵電機(jī)接觸器KM3Y0322號泵手動啟動按鈕

6、SB2X0032號泵的電源接觸器KM4Y033手動啟動開關(guān)X0042號泵電機(jī)Y接觸器KM5Y034自動啟動開關(guān)X0052號泵電機(jī)接觸器KM6Y035高位水箱的高位GG或低位水箱地位DD0006高水箱高位和低水箱低位指示0601低水箱高位和高水箱低位指示Y037高位水箱的低位GD地位水箱的高位DGX0081號泵故障指示Y4302號泵故障指示Y4311號泵熱保護(hù)觸點(diǎn)RB1X0101號泵備用指示Y4322號泵熱保護(hù)觸點(diǎn)RB2X0112號泵備用指示Y4331號泵手動停止SB3X0122號泵手動停止SB4X0131號泵水泵壓力SY1X4002號泵水泵壓力SY2X4012. 梯形圖如圖2所示：根據(jù)梯形圖寫

7、出PLC系統(tǒng)指令如下所示：LDX000LDY032SM200ORY430LDX002ANIY030ORY431ANIX004RM200OUTT451LDM200K100OUTY432LDX003LDX001ANDX004SM201LDM102LDY430ORT451ORX003ANIY433RM201ORBLDM201SM206OUTY433LDY035LDX006ORT452PLSM100RM206LDM100LDM206SM202SM207LDM101LDM202RM202ORX011LDX008ORX431PLSM101RM207LDM101LDM207SM203OUTY033LDM10

8、0LDY033RM203ANIY305LDX005OUTY034ANDM203LDM207LDY432ANIY035PLSM102OUTT452ANBY433K600PLSM103LDT452LDX002ORY035ANDX004ANDY033LDM103ANDY034ORT13OUTY035ANIY432LDY035ORBORY431SM204ANDY030LDY032ANIX004ORT10OUTT13RM204K60LDM204LDY030SM205ORX010LDM202ANDY032ORX012ANIX400ORY430OUTY430RM205LDY033LDM205ORX011OU

9、TY030ANDY035LDY030ANIX401ANIY032OUTY431OUTY031LDY430LDY030OUTY434ANIY032LDY434OUTT450PLSM104K600LDY431LDT450ORY032ANDM205ANIY031OUTY0323 安裝接線圖如圖3所示：4 面板布置圖如圖4所示：四.系統(tǒng)工作原理1. 備用泵的選擇控制備用泵的選擇按鈕SRES1和SRES2分別對梯形圖X000，X001相對應(yīng)。當(dāng)按下SRES1（或者SRES2）時，就把相應(yīng)的1號（2號）泵選為備用泵。當(dāng)2號（1號）泵故障時，1號泵備用解除。或者手動狀態(tài)下，按下1號（2號）泵啟動按鈕時，1號

10、（2號）泵備用解除。具體工作原理如下：為表達(dá)方便，用記號“”表示ON，用“”表示OFF,設(shè)選擇2#作為備用，按下SRES2，則X001，輸出繼電器Y433，控制臺“2#備用”指示燈亮。2 .水箱液位高低位的指示 安裝在水箱內(nèi)的高位水箱上限GG和低位水箱下限D(zhuǎn)D,高位水箱下限GD和低位水箱上限D(zhuǎn)G，均為常開型，對應(yīng)觸點(diǎn)X006、X008、設(shè)水位到達(dá)高位水箱上限（或低位水箱下限時），則X006，在其前沿產(chǎn)生一個掃描周期的脈沖信號，該脈沖使M100，則M202，停止水泵工作，并用在梯形圖中進(jìn)行有關(guān)控制。當(dāng)水位達(dá)到低水箱上限或高水箱下限時，分析同上，此時啟動水泵。上下液位狀態(tài)有脈沖信號M101和M10

11、2相互復(fù)位。3. 機(jī)組的啟動本設(shè)計中電動機(jī)的啟動可以通過手動和自動來選擇。當(dāng)選擇了手動方式時，把SA旋到手動擋即X004，這時我們可以通過按動手動啟動按鈕X002（1號泵）和X003（2號泵）來控制泵的啟動。這種方式的好處時，在任何時候都可以通過人的操作來控制水箱里水的容量。當(dāng)選擇了自動供水方式時，即把自動按鈕X005旋上來時，這時候水泵的起停主要靠水箱中水位的高低來控制，當(dāng)高位水箱水位達(dá)到地位，低位水箱水位達(dá)到高位時 X008和X009，發(fā)出水泵啟動信號，同時水泵啟動燈亮，作泵啟動開始供水。當(dāng)高位水箱水位達(dá)到高位，低位水箱水位達(dá)到地位時，立刻觸動觸點(diǎn)X006，發(fā)出水泵停止信號，同時水泵停止指

12、示燈亮，水泵停止供水。 每臺水泵的電機(jī)啟動時接觸器的動作順序位Y連接電源接觸器接觸器。梯形圖中，Y030、Y033分別控制兩個電極的電源；Y031、Y034分別控制兩個Y接觸器，Y032、Y035分別控制兩個接觸器，軟件定時器T450、T452分別控制每臺電機(jī)Y轉(zhuǎn)換時間。1號泵的啟動：當(dāng)選擇手動狀態(tài)時，只需要按下1號泵的SB1，接通X002，水泵即起動。當(dāng)選擇自動狀態(tài)時，需要電源接通的同時，2號泵處于備用狀態(tài)，且水泵起動信號亮，這時1號泵正常啟動。2號泵啟動同理。4. 水泵故障水泵有時會因各種原因造成故障,不能正常運(yùn)行。這時候不僅檢測到故障發(fā)出報警，同時還應(yīng)以最快的方式排除故障，保障供水系統(tǒng)的

13、穩(wěn)定運(yùn)行。它的工藝過程主要如下：通常水泵出現(xiàn)故障的原因主要有: 水泵在運(yùn)行中過載，這時候裝在水泵主回路中的熱繼電器就會動作，及時的切斷工作電源，使故障水泵停止運(yùn)行。有時候還會因為過電流而導(dǎo)致水泵不能正常運(yùn)行，這時候水泵主回路中的斷路器就會及時動作，切斷故障電流。所以當(dāng)出現(xiàn)過載時，熱繼電器動作，X010(或者X011)，接通線圈Y430(或Y431)，同時發(fā)出故障信號，故障信號燈亮。當(dāng)水泵1出現(xiàn)故障時，自動切斷1號泵電源，并解除2的備用狀態(tài)并及時同時投入工作。2號泵故障同理。五梯形流程圖1號泵流程：自動啟動：將SA旋到自動擋使X005SRES2X001M201（2號泵備用）M103產(chǎn)生脈沖1號泵

14、Y031（Y啟動）T450 (延時) Y032（1號泵運(yùn)行）。手動啟動:將SA旋到手動擋X004SRES2（2為備用） SB1按下X002M103Y031（1號泵Y啟動）T450(延時) Y032（1號泵運(yùn)行）。故障： Y430Y030(1號泵停止)同時2號泵解除備用并投入工作。正常停泵：SB3按下X012Y030（1號泵停泵）。2號泵流程：自動啟動：將SA旋到自動擋使X005SRES1按下X000M200（1號泵備用）M102產(chǎn)生脈沖Y034（Y啟動）T452(延時) Y035（運(yùn)行）。手動啟動: 將SA旋到手動擋X004SRES1（1為備用）SB2按下X003M102Y034（Y啟動）T4

15、52(延時) Y035（運(yùn)行）。故障：Y431(故障信號0604) Y0332號泵停泵同時1號泵解除備用并投入工作。正常停泵： SB4按下X013Y033（二號泵停泵）。六.控制線路的元件選擇和整定本設(shè)計用到的元器件主要有低壓斷路器，接觸器，熱繼電器，導(dǎo)線，外部直流電源，信號燈1 接觸器（1）系統(tǒng)參數(shù)的計算: 設(shè)cosa=0.85，因為Pn=5.5KW,Un=380V所以 In=PN/3Uncosa=9.8A(2) 接觸器選擇應(yīng)考慮極數(shù)，額定工作電壓，額定工作電流，接通和分段能力，都應(yīng)符合電機(jī)要求，所輔助觸頭應(yīng)滿足繼電邏輯控制要求,故所選接觸器的型號為LC1-D18，數(shù)量為2個。2低壓斷路器通

16、常來說，低壓斷路器的額定電流應(yīng)該大于電動機(jī)的額定電流，延遲動作的過電流脫扣器的額定電流應(yīng)為電動機(jī)額定電流的1.11.2倍，瞬時動作的過電流整定值應(yīng)按大于電動機(jī)啟動電流的1.72.0倍考慮,故可選DZ20-100.3 接觸器接觸器選擇應(yīng)考慮極數(shù)，額定工作電壓，額定工作電流，接通和分段能力，都應(yīng)符合電機(jī)要求，所輔助觸頭應(yīng)滿足繼電邏輯控制要求。4 熱繼電器熱繼電器額定電流應(yīng)為電動機(jī)額定電流的1.050.95倍，在長期過載20%時應(yīng)可靠動作，熱繼電器動作時間必須大于電動機(jī)啟動或者長期時間。故選擇JR16-20/3。5 控制柜的選擇由于控制柜的元器件比較少，所以可選用其外部尺寸為500×600

17、×250七元器件明細(xì)表器件名稱型號備注低壓斷路器DZ20-1002個接觸器KMLCD1-D182個信號燈XDY1-2/6XDY1-1/6額定電壓為220VXDY1-2/6 綠色 2個XDY1-1/6 紅色 4個PLCF1-40ER一臺水位信號器4個卡軌L=300按鈕LAY3-10D/7熱繼電器JR16-20/32個線槽SWD-151控制箱1個500×600×250接線端子排JDX1-101八. 對系統(tǒng)的使用說明本系統(tǒng)能過實現(xiàn)自動和手動的控制水泵供水，在自動模式下，系統(tǒng)能過自動見識高低位水箱水位情況，并根據(jù)水位信號器采集到的信號來決定是否啟動水泵。同時本系統(tǒng)設(shè)置了兩臺水泵，當(dāng)其中一臺水泵出現(xiàn)了故障時，另一臺水泵能過及時