電氣控制課程設計 消防水泵plc電氣控制系統(tǒng)設計

1、課 程 設 計 報 告 題 目 消防水泵PLC電氣控制系統(tǒng)設計 （OMRON CPM1A） 學院(部) 專 業(yè) 班 級 學生姓名 學 號 6 月 11 日至 6 月 17 日 共 1 周指導教師(簽字) 系 主 任(簽字) 目 錄課程設計任務書 2前言 4一、系統(tǒng)概述 1.1系統(tǒng)設計要求 .51.2 系統(tǒng)框圖 .5二、系統(tǒng)各部分的設計 2.1主電路的設計 .52.2控制電路的設計 .62.3 梯形圖的設計與分析 .72.4 指令語言程序 .8三、元器件的選擇及依據(jù) 3.1 交流接觸器的選擇 .93.2 熱繼電器的選擇 .93.3 低壓斷路器的選擇 .93.4 控制按鈕和旋鈕的選擇 .103.5

2、 指示燈的選擇 .103.6 端子排的選擇 .10四、控制柜的尺寸設計 10五總結 .11附錄 .12課 程 設 計 任 務 書（B）一、 設計內(nèi)容及要求通過對電氣控制系統(tǒng)的設計，掌握電氣控制系統(tǒng)設計的一般方法，能夠設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計，具有電氣控制系統(tǒng)工程設計的初步能力。根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，采用OMRON CPM1A PLC為中心控制單元，設計出滿足控制要求的控制系統(tǒng)。二、 設計原始資料1. 2臺消防泵，7.5KW，互為備用。當工作泵出現(xiàn)故障時，備泵自投。2. 發(fā)生火災時，打開消火栓箱門，擊碎面板玻璃，起動消防泵。手動停泵。3. 當消防給水管網(wǎng)

3、水壓過高時，停泵并報警。4. 當?shù)臀幌浪厝彼?，停泵并報警?. 自動、手動、檢修工作方式。5. 設置必要的各種電氣保護。三、設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）元件名細表。5）控制箱尺寸。四、進程安排1周1-周2 完成原理圖的設計2。周3 完成元件的選型3。周4-周5 完成布置圖、接線圖的設計五、主要參考資料 1 建筑電氣控制技術 王儉 建筑工業(yè)出版社 2建筑電氣控制技術 馬小軍 機械工業(yè)出版社 3各種

4、電器元件產(chǎn)品樣本 前 言隨著經(jīng)濟發(fā)展和城市化的發(fā)展，使得人們居住的樓房越來越高，消防供水系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定運行顯得越來越重要。本系統(tǒng)采用可編程序PLC來實現(xiàn)對消防水泵的控制，有效的保證火情發(fā)生時及時提供消防用水，還可以手動/自動來回切換，確保消防供水系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定使用。為了滿足該設計中提出的基本功能的要求，本次設計主電路上用兩臺電動機，由于功率較小可直接啟動，同時采用了兩個接觸器對電機進行工作的控制，采用熱繼電器和低壓斷路器對電機進行過載和短路保護?？刂齐娐飞?，為了簡單靈活起見，采用課堂中所學過的OMRON CPM1A PLC為中心控制單元。再加入必需的一些壓力繼電器、按鈕、開關、指示燈

5、，報警器等，從而基本形成了一個基于PLC控制的智能消防水泵控制系統(tǒng)。一、系統(tǒng)概述1.1系統(tǒng)設計要求消火栓滅火系統(tǒng)由消火栓、消防水泵、管網(wǎng)、壓力傳感器及電氣控制電路組成。消火栓滅火系統(tǒng)屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)。當發(fā)生火災時，控制電路接到消火栓泵啟動指令發(fā)出消防水泵啟動的主令信號后，消防水泵電動機啟動，向室內(nèi)管網(wǎng)提供消防用水，壓力傳感器用來監(jiān)視管網(wǎng)水壓，并將監(jiān)測水壓信號送至消防控制電路。1.2 系統(tǒng)框圖水泵控制電路消防水泵供水管道消防栓水壓檢測水源水箱供水 給定滅火消火栓滅火系統(tǒng)框圖二、系統(tǒng)各部分的設計2.1主電路的設計由于兩臺泵，互為備用泵，所以需要對兩臺電機分別控制。又因為其功率都為7.5kw，所以可

6、確定兩臺水泵電機均可直接啟動。每個電機分別用1個接觸器控制其電源,一個低壓斷路器進行該支路的短路保護，1個熱繼電器進行電機的過載保護。同時，在主干路上也設置了一個低壓斷路器。即主電路的組成器件為：3個低壓斷路器，2個接觸器的主觸頭，2個熱繼電器，2臺三相交流電機。主電路電路圖見附錄圖。2.2控制電路的設計在本系統(tǒng)中，控制電路是由PLC進行控制的。按所提出的控制要求，最后定下的電路有14個輸入點，9個輸出點，所以決定采用OMRON C30P的PLC，該PLC有18個輸入點，12個輸出點，完全能滿足本次設計的要求，并留有一定的余量。該PLC的尺寸為：150*90*85表一 I/O分布表輸入輸出電源

7、提示S100000電源提示燈010001#電機啟動按鈕SB1000011#電機工作線圈KM1010012#電機啟動按鈕SB2000022#電機工作線圈KM201002管網(wǎng)壓力高輸入BP00004管網(wǎng)壓力過高01003低水位輸入SL00005水箱水位低01004檢修信號輸入SB300006檢修指示01005手動自動模式轉換SA00007警鈴指示01006000081#電機熱保護觸電FR1000092#電機熱保護觸電FR20000101#泵手動停泵按鈕000112#泵手動停泵按鈕00012火警信號00013警鈴控制009002.3 梯形圖的設計與分析為了滿足本次設計的基本要求和功能，梯形圖設計如附

8、錄中原理圖所示。分析如下：1. 機組的啟動條件在該系統(tǒng)中， 當發(fā)生火災時，用硬物擊碎消防按鈕的面板玻璃，產(chǎn)生一個啟動信號00013。 SB3 為水泵檢修開關，SA為萬能轉換開關，對手動投入還是自動投入進行選擇控制。為了對管網(wǎng)系統(tǒng)的壓力監(jiān)測和對水箱的水位監(jiān)測。將兩個個觸點分別接至PLC的00004、 00005兩個輸入端。根據(jù)設計要求，當管網(wǎng)系統(tǒng)壓力或高或者低位水箱水位過低時，停泵并報警。如果一號水泵發(fā)生故障或過載，熱繼電器FR1 的常閉觸頭斷開，KM1斷電釋放，KM2通電，二號泵投入使用。機組停止方式的設置在正常情況下，若機組開始了工作，管網(wǎng)水壓過高和地位水箱水位過低作為停泵信號。還有就是當水

9、泵發(fā)生故障，水泵自動停機并報警。2. 備泵自投功能的實現(xiàn)設計任務中要求當工作泵出現(xiàn)故障時，應實現(xiàn)備泵自投的功能。因此，在設計中，電機的啟動方式除了自動和手動的啟動方式外，應再加一種作為備泵自投的啟動方式，即在確認一臺工作泵出現(xiàn)故障時，另一臺泵的備用狀態(tài)自然解除。在系統(tǒng)仍滿足起泵的條件下，應在感應工作泵的故障線圈一旦得電，則備泵應立即啟動。從而實現(xiàn)了備泵自投的功能。3. 信號燈的指示在本次設計中，共使用了6個指示燈。分別電源提示指示燈HL1；一號電機工作指示燈HL2；二號電機工作指示燈HL3；管網(wǎng)壓力過高以及低位水箱水位過低的報警指示HL4、HL5；檢修指示HL6；以及最后的警鈴裝置。在該設計中

10、，將HL2 HL3接在1、2號電機所對應的工作線圈KM1 和KM2的兩端，只要KM1 或KM2得電，即00001或00002得電，則表明HL2 或HL3也就亮了。若需要檢修，則00006有信號，檢修指示燈HL6亮。2.4 指令語言程序梯形圖中對應的指令語言程序如下：LD 00000OUT 01000LD 00013TIM 002 #0030LD TIM002AND 00008LD 00001AND 00007OR TIM001LD 00009OR 00011OR 20004 KEEP 01001LD NOT 01001TIM 000#0030LD 00007 AND 00002 OR TIM0

11、00LD 00010OR 00012 OR 20004 KEEP 01002LD NOT 01002 TIM 001#0030LD 00004OUT 01003LD 00005OUT 01004LD 00006OUT 01005LD 01003OR 01004OR 01005AND 00002OUT 01006OUT 20004END 三、元器件的選擇及依據(jù)3.1 交流接觸器的選擇電機回路中的電流估算如下：INPN/(1.732UNCOS)=7500/(3801.7320.9)12.66A.所以根據(jù)IN=13A選交流擇接觸器LC1-D169。額定工作電流為16A。尺寸大小為58*60*96（單

12、位都為mm）。3.2 熱繼電器的選擇系統(tǒng)中電機為7.5KW，電源線電壓為380V ，電機正常工作時應為三角形接法。選帶有斷相保護的熱繼電器：LR1-D16321 ,并將其值整定為14A 。采用卡軌式安裝，則尺寸為45*84*1023.3 低壓斷路器的選擇根據(jù)動力供電支線用斷路器的動作電流整定原則，現(xiàn)采用非選擇型二段式（過載延時及短路瞬動保護）保護，各參數(shù)計算如下： 斷路器額定電壓UN=380V。 過載保護： I d z =K k I n ,取 K k=1.1，則I d z = 13.93 (所以設定I d z=14A)A,所以干路上電流約為30A。 短路瞬動保護： I o c=(1012)IN

13、,則支路上短路瞬動電流至少為127A.按130A選，干路上短路瞬動電流至少應為260A，按260A選。綜合以上各個條件，支路上選DZX7-2520型低壓斷路器，電流整定為16A，尺寸為46*83.5*89.干路上選DZX7-8040型低壓斷路器，電流整定為30A,尺寸為163*122*115。3.4 控制按鈕和旋鈕的選擇根據(jù)系統(tǒng)原理圖及系統(tǒng)電壓可選擇：按鈕用SLA1-11M 工作電壓為24220V。尺寸為：直徑為18mm,安裝孔為16mm.旋鈕用LA18-44X2，直徑為48mm.3.5 指示燈的選擇在控制電路上，為了接線簡單起見，給指示燈供電為220V。故選擇指示燈類型為：XDY1-B/41

14、 顏色：紅色 額定電壓為220V XDY1-B/42 顏色：綠色 額定電壓為220V.尺寸為：直徑28mm,安裝時，兩燈水平之間距離不小于65mm，垂直之間距離不小于50mm.3.6 端子排的選擇在本設計中，一共用了13個端子進行導線的引入和引出，故選用端子排的型號為：TZ1-20.總共有20個端子，每個端子的尺寸為：10*51*72，在本設計中用了其中的13個，余下的7-個作為預留端子。四、控制柜的尺寸設計根據(jù)以上關于本系統(tǒng)所選擇的各元器件的實際安裝尺寸，同時考慮各元件之間的間隔，最終將電氣控制箱的尺寸定為450750150mm，具體的元器件尺寸分布參見系統(tǒng)平面布置圖中的尺寸標注。 五總結 通過本次的課程設計，使我對PLC電氣控制設計設計有了更加深刻的了解，對OMRON CPM1A PLC也有了具體的應用，只有通過自己動腦與設計實踐，才可以將課本上的知識學以致用。 但同時我也意識到了自己的不足，對于課本的知識掌握的不夠熟練，雖然本次設計還存在缺陷，但我會在今后的學習中不斷鞏固和提高。 參考文獻1.