高低位水箱供水系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試.doc

建筑電氣控制技術(shù)課程設(shè)計題 目 高低位水箱供水電氣控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試學(xué)院(部) 電子與控制工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班 級 學(xué)生姓名 學(xué) 號 月 日至 月 日 共 周指導(dǎo)教師(簽字) 系 主 任(簽字) 年 月 日一、設(shè)計任務(wù)書1、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PLC為中心控制單元，設(shè)計出滿足控制要求的控制系統(tǒng)。2、設(shè)計原始資料 1、高低位水箱均設(shè)水位信號器。高位水箱水位達到低位，低位水箱水位達到高位時，水泵起動；高位水箱水位達到高位或低位水箱水位達到低位時，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。當工作泵出現(xiàn)故障時， 備用泵自投。水泵功率7.5KW。 3、具有手動、自動工作方式。 4、各種指示及報警。3、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）程序調(diào)試 3）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）元件明細表5）控制箱尺寸4、進程安排1、第1周完成主電路、控制電路、梯形圖設(shè)計及元件選型2、 第2周完成元件布置圖、接線圖的設(shè)計，并完成綜合實驗報告書3、第1周 1-20號完成程序的調(diào)試4、第2周 21-43號完成程序調(diào)試5、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 機械工業(yè)出版社 3、各種電器元件產(chǎn)品樣本二、分析設(shè)計在高層建筑中，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喈旈L的距離。為了避免信號在傳輸過程中因為各種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，其觸點不適合于直接控制接觸器，因此，需要通過中間繼電器進行中間轉(zhuǎn)換?？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。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，當其中一臺水泵出現(xiàn)了故障時，另一臺水泵能過及時的投入到使用中，保障了高層的供水。同時在使用前應(yīng)對系統(tǒng)進行檢驗，檢查的主要能容包括：檢查線路的連接是否正確，連接是否可靠；檢查信號燈是否損壞，若損壞要及時更換；檢查PLC的接線是否正確；對水泵進行空載試驗觀察其各項指標是夠合格；同時在使用時，要經(jīng)常的對高低位水箱進行清潔，以免影響水位信號開關(guān)的性能。1、主電路設(shè)計根據(jù)控制要求及水泵的功率,經(jīng)計算可確定兩臺水泵電機均可直接啟動，如圖原理圖2-1所示，每個電機分別用1個接觸器控制其電源,1個熱繼電器進行過載及1個低壓斷路器進行短路瞬時保護.2、 PLC選擇及 I/O分配 根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)計只用到20個口（由原理圖看以看出），但是考慮的系統(tǒng)在將來可能會改進，這里用了32點的華光PLC。I/O口的分配如下表所示。 I/O分配表 輸入輸出水泵1M1M1啟動燈H1Q3水泵2M2M2啟動燈H2Q4M1啟動按鈕SB1I1M1故障顯示燈H3Q5M2啟動按鈕SB2I2M2故障顯示燈H4Q6高水箱高水位I3故障報警Q7低水箱低水位接觸器KM1Q1高水箱低水位I4接觸器KM2Q2低水箱低水位M1熱繼電器FR1I12M2熱繼電器FR2I13M1關(guān)機按鈕SB3I10M2關(guān)機按鈕SB4I11選擇開關(guān)SA手動I5自動A1檔I6自動A2檔I7圖2-2 I/O分配表3、PLC接線圖設(shè)計根據(jù)I/O分配表即可將連接電路,如原理圖2-3所示.輸入、輸出各點共用交流220伏電源.三、系統(tǒng)工作原理 系統(tǒng)具體控制過程如下，如原理圖所示。自動部分：當水位條件滿足高位水箱達到低位且低位水箱達到高位時，當旋鈕SA在A1檔時，M1泵為工作泵，M2泵為備用泵，M1泵得電運行，M1泵運行指示燈亮。同理，當旋鈕SA在A2檔時M2泵為工作泵，M1泵為備用泵，M2泵得電運行，M2泵運行指示燈亮。當高位水箱達到高位或低位水箱到達地位時，系統(tǒng)停止工作。手動部分：當旋鈕在手動檔時，兩泵工作在手動方式狀態(tài)，當按下SB1時啟動M1泵，M1運行指示燈亮,按下SB3 M1泵停止運行,指示燈滅。按下SB2時啟動M2泵，M2泵運行指示燈亮，按下SB4 M2泵停止運行,指示燈滅。若工作泵出現(xiàn)故障，故障顯示燈亮并有警報聲，其熱繼電器常開觸點閉合備用泵自投。四、梯形圖設(shè)計 梯形圖設(shè)計如原理圖3-1所示.五、元器件選型1、交流接觸器單個電機回路中的電流估算如下：InPn/(1.732Uncos)=7500/(3801.7320.9)12.7A.所以根據(jù)In =12.7A且選接觸器線圈的額定電壓為220V，因此選擇交流擇接觸器CJ10-20，數(shù)量為2個。2 、熱繼電器因為系統(tǒng)中電機為7.5KW，電源線電壓為380V ，所以電機正常工作時應(yīng)為三角形接法。因為電機的額定電流約為12.7A，即熱元件的動作電流約為12.7A，故選用的熱繼電器的型號為JR16-20/3D熱元件的額定電流為16A，并將其整定為12.7A。3、 低壓斷路器 因為電機的額定電流約為12.7A，故額定電壓為380V。用作電動機的短路保護時，瞬動脫扣器的整定電流Idz=（10-12）Ie=（10-12）X12.7=（127-152.4）A，故選用的低壓斷路器規(guī)格為DZ-20-160。通過控制回路的電流比較小，所選低壓斷路器的型號為DZ-20-16。4、按鈕為了實驗簡單易于操作我們選用半徑為3mm，型號為LAY39的按鈕，旋鈕選用型號為LAY39-X的旋鈕。 5、信號指示燈為了使實驗?zāi)軌蚝唵尾僮?，我們選用開孔半徑為2.25mm，燈罩半徑為2.5mm，線圈電壓為220V，運行燈為綠色，過載燈為紅色，型號為ND16-22DS/4的指示燈。6、端子排經(jīng)計算，端子排選擇型號為TB-2510,規(guī)格為140mm8*19mm。7、元器件明細表序 號元件名稱及型號單位數(shù)量備注1交流接觸器CJ10-20個22低壓斷路器DZ-20-16個33熱繼電器JR16-20/3D個24按鈕開關(guān)LAY39個45旋鈕開關(guān)LAY39-X個16信號指示燈ND16-22DS/4個5全為綠色7警鈴個1連續(xù)聲音8水位信號器FQS-4個29端子排個110線槽SWD-15個135mm*35mm六、指令語言程序及調(diào)試電氣原理圖中梯形圖的指令語言程序如下：地址指令數(shù)據(jù)地址指令數(shù)據(jù)1LDI422LDI22ORQ123ORQ23LDI724ANDI54ANDI1325ANDNI115ORI626OR LD6AND LD27ANDNI137ANDNI328OUTQ28LDI129LDI49ORQ130ORM110ANDI531OUTM111ANDNI1032LDQ112OR LD33OUTQ313ANDNI1234LDQ214OUTQ135OUTQ415LDI436LDI1216ORQ237OUTQ517LDI638LDI1318ANDI1239OUTQ619ORI740LDI1220AND LD41ORI1321ANDNI342OUTQ7七、用戶操作說明本系統(tǒng)為高低位水箱供水系統(tǒng)，請使用者務(wù)必按操作說明進行。在使用之前請先打開控制箱門，合上低壓斷路器QF,檢查PLC是否正常帶電。1、 系統(tǒng)手動工作操作說明：把模式選擇開關(guān)SA打在手動檔，系統(tǒng)已進入手動工作狀態(tài)。按下按鈕SB1時M1泵工作或按下按鈕SB2時M2泵工作。 當某個水泵正常工作時，相應(yīng)的水泵工作指示燈H1或H2將維持點亮直到相應(yīng)的水泵停止工作。需要停泵時，只需按下停泵按鈕SB3或SB4即可。2、系統(tǒng)自動工作操作說明：需要系統(tǒng)自動工作時，首先把模式選擇開關(guān)打在自動A1檔或A2檔上，此時系統(tǒng)自動退出手動工作方式，進入自動工作模式。若選擇A1檔則M1泵為工作泵，M2泵為備用泵，M1故障時M2就會自啟動；若選擇A2檔則M2泵為工作泵，M1泵為備用泵，M2故障時M1就會自啟動，使系統(tǒng)正常運行。3、故障顯示：當M1或M2故障時，即電機過載時，熱繼電器就會動作故障顯示燈H3或H4就會報警，并且會有鈴聲報警提示。4、注意事項： （1） 為了保證系統(tǒng)安全長久運行，本系統(tǒng)對手動工作方式有一定的限制：在高位水箱的水位達到高位或低位水位達到低位之前，如果使用者還沒有停泵，則系統(tǒng)將自動停泵，這樣可以有效的避免水泵的“干抽”和高位水箱水位的冒出；當高位水箱的水位達到低位且低位水位達到高位時才給出手動必須開機指示信號來通知操作人必須起泵。 （2）為了保證故障信號能夠及時的讓操作人員呢知道，當故障發(fā)生時，就會有鈴聲響起，同時有指示燈來說明哪個泵出現(xiàn)故障問題。八、結(jié)束語可編程控制器（PLC）作為一種新型的工業(yè)自動化裝置。因其功能強大，可靠性高，操作使用方便而得到了廣泛的應(yīng)用，它在民用建筑行業(yè)中的應(yīng)用也日益廣泛。本設(shè)計以PLC為中心控制單元設(shè)計一高低位水箱供水系統(tǒng)，具體要求見設(shè)計任務(wù)。在本設(shè)計中，充分考慮到了設(shè)計方案的實用性，經(jīng)濟性以及用戶操作的方便性。在給出系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上，同時也附帶了安裝圖，接線圖及操作使用說明書；在保證設(shè)計要求及設(shè)計質(zhì)量的基礎(chǔ)上，通過分時復(fù)用啟動按鈕和認真修改梯形圖，最終用華光實現(xiàn)所有功能，為用戶提供了簡單迅速的操作方式。九、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 機械工業(yè)出版社 3、可編程控制器原理及應(yīng)用 常斗南 李全力 電子工業(yè)出版社 4、各種電器元件產(chǎn)品樣本