電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)

1、課 程 設(shè) 計(jì) 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(jì)學(xué)院(部) 電控學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 32040901學(xué)生姓名 秦小艷學(xué) 號(hào) 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(jì)內(nèi)容及要求通過對(duì)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法，能夠設(shè)計(jì)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(jì)，具有電氣控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)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(jì)出滿足控制要求的控制系統(tǒng)。二、 設(shè)計(jì)原始資料1、 高低位水

2、箱均設(shè)水位信號(hào)器。高位水箱水位達(dá)到低位，低位水箱水位達(dá)到高位時(shí)，水泵起動(dòng)；高位水箱水位達(dá)到高位或低位水箱水位達(dá)到低位時(shí)，水泵停止。2、 兩臺(tái)水泵分工作泵和備用泵，可以互換，只有一臺(tái)水泵工作。當(dāng)工作泵出現(xiàn)故障時(shí)，備用泵自投。水泵功率5.5KW。3、 具有手動(dòng)、自動(dòng)工作方式。4、 各種指示及報(bào)警。三、設(shè)計(jì)完成后提交的文件和圖表1 計(jì)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(duì)編號(hào)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(jì)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(jì)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(jì)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(duì)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(huì)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(gè)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(gè)系統(tǒng)造價(jià)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(hào)器。高位水箱水位達(dá)到低位，低位水箱水位達(dá)到高位時(shí)，水泵啟動(dòng)；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(shí)，水泵停止。2. 兩臺(tái)水泵分工作泵和備用泵，可以互換，只有一臺(tái)水泵工作。當(dāng)工作水泵出現(xiàn)故障時(shí)，備用泵自投。水泵功率5.5KW.3. 具有手動(dòng)，自動(dòng)工作方式。4. 各種指示及報(bào)警。三、基本設(shè)計(jì)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(hào)傳輸?shù)娇刂乒裥枰喈?dāng)長的距離。為了避免信號(hào)在傳輸過程中因?yàn)楦鞣N

5、干擾而引起繼電器誤動(dòng)作，信號(hào)控制回路通常采用220V的電壓。另外，由于水位信號(hào)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(hào)控制回路和電動(dòng)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(hào)泵備用按鈕SRES1X0001號(hào)泵的電源接觸器KM1Y0302號(hào)泵備用按鈕SRES2X0011號(hào)泵電機(jī)Y接觸器KM2Y0311號(hào)泵手動(dòng)啟動(dòng)按鈕SB1X0021號(hào)泵電機(jī)接觸器KM3Y0322號(hào)泵手動(dòng)啟動(dòng)按鈕

6、SB2X0032號(hào)泵的電源接觸器KM4Y033手動(dòng)啟動(dòng)開關(guān)X0042號(hào)泵電機(jī)Y接觸器KM5Y034自動(dòng)啟動(dòng)開關(guān)X0052號(hào)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(hào)泵故障指示Y4302號(hào)泵故障指示Y4311號(hào)泵熱保護(hù)觸點(diǎn)RB1X0101號(hào)泵備用指示Y4322號(hào)泵熱保護(hù)觸點(diǎn)RB2X0112號(hào)泵備用指示Y4331號(hào)泵手動(dòng)停止SB3X0122號(hào)泵手動(dòng)停止SB4X0131號(hào)泵水泵壓力SY1X4002號(hào)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(duì)梯形圖X000，X001相對(duì)應(yīng)。當(dāng)按下SRES1（或者SRES2）時(shí)，就把相應(yīng)的1號(hào)（2號(hào)）泵選為備用泵。當(dāng)2號(hào)（1號(hào)）泵故障時(shí)，1號(hào)泵備用解除。或者手動(dòng)狀態(tài)下，按下1號(hào)（2號(hào)）泵啟動(dòng)按鈕時(shí)，1號(hào)

10、（2號(hào)）泵備用解除。具體工作原理如下：為表達(dá)方便，用記號(hào)“”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(tái)“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(duì)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(shí)），則X006，在其前沿產(chǎn)生一個(gè)掃描周期的脈沖信號(hào)，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(shí)，分析同上，此時(shí)啟動(dòng)水泵。上下液位狀態(tài)有脈沖信號(hào)M101和M10

11、2相互復(fù)位。3. 機(jī)組的啟動(dòng)本設(shè)計(jì)中電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)可以通過手動(dòng)和自動(dòng)來選擇。當(dāng)選擇了手動(dòng)方式時(shí)，把SA旋到手動(dòng)擋即X004，這時(shí)我們可以通過按動(dòng)手動(dòng)啟動(dòng)按鈕X002（1號(hào)泵）和X003（2號(hào)泵）來控制泵的啟動(dòng)。這種方式的好處時(shí)，在任何時(shí)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(dòng)供水方式時(shí)，即把自動(dòng)按鈕X005旋上來時(shí)，這時(shí)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(shí) X008和X009，發(fā)出水泵啟動(dòng)信號(hào)，同時(shí)水泵啟動(dòng)燈亮，作泵啟動(dòng)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(shí)，立刻觸動(dòng)觸點(diǎn)X006，發(fā)出水泵停止信號(hào)，同時(shí)水泵停止指

12、示燈亮，水泵停止供水。 每臺(tái)水泵的電機(jī)啟動(dòng)時(shí)接觸器的動(dòng)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(gè)電極的電源；Y031、Y034分別控制兩個(gè)Y接觸器，Y032、Y035分別控制兩個(gè)接觸器，軟件定時(shí)器T450、T452分別控制每臺(tái)電機(jī)Y轉(zhuǎn)換時(shí)間。1號(hào)泵的啟動(dòng)：當(dāng)選擇手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，只需要按下1號(hào)泵的SB1，接通X002，水泵即起動(dòng)。當(dāng)選擇自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，需要電源接通的同時(shí)，2號(hào)泵處于備用狀態(tài)，且水泵起動(dòng)信號(hào)亮，這時(shí)1號(hào)泵正常啟動(dòng)。2號(hào)泵啟動(dòng)同理。4. 水泵故障水泵有時(shí)會(huì)因各種原因造成故障,不能正常運(yùn)行。這時(shí)候不僅檢測(cè)到故障發(fā)出報(bào)警，同時(shí)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(shí)候裝在水泵主回路中的熱繼電器就會(huì)動(dòng)作，及時(shí)的切斷工作電源，使故障水泵停止運(yùn)行。有時(shí)候還會(huì)因?yàn)檫^電流而導(dǎo)致水泵不能正常運(yùn)行，這時(shí)候水泵主回路中的斷路器就會(huì)及時(shí)動(dòng)作，切斷故障電流。所以當(dāng)出現(xiàn)過載時(shí)，熱繼電器動(dòng)作，X010(或者X011)，接通線圈Y430(或Y431)，同時(shí)發(fā)出故障信號(hào)，故障信號(hào)燈亮。當(dāng)水泵1出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)切斷1號(hào)泵電源，并解除2的備用狀態(tài)并及時(shí)同時(shí)投入工作。2號(hào)泵故障同理。五梯形流程圖1號(hào)泵流程：自動(dòng)啟動(dòng)：將SA旋到自動(dòng)擋使X005SRES2X001M201（2號(hào)泵備用）M103產(chǎn)生脈沖1號(hào)泵

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

15、52(延時(shí)) Y035（運(yùn)行）。故障：Y431(故障信號(hào)0604) Y0332號(hào)泵停泵同時(shí)1號(hào)泵解除備用并投入工作。正常停泵： SB4按下X013Y033（二號(hào)泵停泵）。六.控制線路的元件選擇和整定本設(shè)計(jì)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(hào)燈1 接觸器（1）系統(tǒng)參數(shù)的計(jì)算: 設(shè)cosa=0.85，因?yàn)镻n=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(hào)為LC1-D18，數(shù)量為2個(gè)。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(dòng)機(jī)的額定電流，延遲動(dòng)作的過電流脫扣器的額定電流應(yīng)為電動(dòng)機(jī)額定電流的1.11.2倍，瞬時(shí)動(dòng)作的過電流整定值應(yīng)按大于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)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(dòng)機(jī)額定電流的1.050.95倍，在長期過載20%時(shí)應(yīng)可靠動(dòng)作，熱繼電器動(dòng)作時(shí)間必須大于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)或者長期時(shí)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(hào)備注低壓斷路器DZ20-1002個(gè)接觸器KMLCD1-D182個(gè)信號(hào)燈XDY1-2/6XDY1-1/6額定電壓為220VXDY1-2/6 綠色 2個(gè)XDY1-1/6 紅色 4個(gè)PLCF1-40ER一臺(tái)水位信號(hào)器4個(gè)卡軌L=300按鈕LAY3-10D/7熱繼電器JR16-20/32個(gè)線槽SWD-151控制箱1個(gè)500×600×250接線端子排JDX1-101八. 對(duì)系統(tǒng)的使用說明本系統(tǒng)能過實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)的控制水泵供水，在自動(dòng)模式下，系統(tǒng)能過自動(dòng)見識(shí)高低位水箱水位情況，并根據(jù)水位信號(hào)器采集到的信號(hào)來決定是否啟動(dòng)水泵。同時(shí)本系統(tǒng)設(shè)置了兩臺(tái)水泵，當(dāng)其中一臺(tái)水泵出現(xiàn)了故障時(shí)，另一臺(tái)水泵能過及時(shí)