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

1、建筑電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)題 目 高低位水箱供水電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dòng)化 班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 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(jì)任務(wù)書1、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)。2、設(shè)計(jì)原始資料 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)

2、，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7.5KW。 3、具有手動(dòng)、自動(dòng)工作方式。 4、各種指示及報(bào)警。3、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）程序調(diào)試 3）操作使用說明2、圖紙部分：電氣原理圖：主電路、控制電路、梯形圖、指令系統(tǒng)電氣箱面板布置圖，電氣箱內(nèi)部布置圖接線圖。（相對(duì)編號(hào)法）4）元件明細(xì)表5）控制箱尺寸4、進(jìn)程安排1、第1周完成主電路、控制電路、梯形圖設(shè)計(jì)及元件選型2、 第2周完成元件布置圖、接線圖的設(shè)計(jì)，并完成綜合

3、實(shí)驗(yàn)報(bào)告書3、第1周 1-20號(hào)完成程序的調(diào)試4、第2周 21-43號(hào)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(jī)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(jì)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(zhǎng)的距離。為了避免信號(hào)在傳輸過程中因?yàn)楦鞣N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?？傮w來說，為了便于線路的維修，管理等，應(yīng)將輔助線路

4、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)。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)的投入到使用中，保障了高層的供水。同時(shí)在使用前應(yīng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)，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(hào)燈是否損壞，若損壞要及時(shí)更換；檢查PLC的接線是否正確；對(duì)水泵進(jìn)行空載試驗(yàn)觀察其各項(xiàng)指標(biāo)是夠合格；同時(shí)在使用時(shí)，要經(jīng)常的對(duì)高低位水箱進(jìn)行清潔，以免影響水位信號(hào)開關(guān)的性能。

5、1、主電路設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求及水泵的功率,經(jīng)計(jì)算可確定兩臺(tái)水泵電機(jī)均可直接啟動(dòng)，如圖原理圖2-1所示，每個(gè)電機(jī)分別用1個(gè)接觸器控制其電源,1個(gè)熱繼電器進(jìn)行過載及1個(gè)低壓斷路器進(jìn)行短路瞬時(shí)保護(hù).PLC選擇及 I/O分配 根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)只用到20個(gè)口（由原理圖看以看出），但是考慮的系統(tǒng)在將來可能會(huì)改進(jìn)，這里用了32點(diǎn)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(dòng)燈H1Q3水泵2M2M2啟動(dòng)燈H2Q4M1啟動(dòng)按鈕SB1I1M1故障顯示燈H3Q5M2啟動(dòng)按鈕SB2I2M2故障顯示燈H4Q6高水箱高水位I3故障報(bào)警Q7低水箱低水位接觸器KM1Q1高水箱低水位I4接觸器K

6、M2Q2低水箱低水位M1熱繼電器FR1I12M2熱繼電器FR2I13M1關(guān)機(jī)按鈕SB3I10M2關(guān)機(jī)按鈕SB4I11選擇開關(guān)SA手動(dòng)I5自動(dòng)A1檔I6自動(dòng)A2檔I7圖2-2 I/O分配表3、PLC接線圖設(shè)計(jì)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(diǎn)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(dòng)部分：當(dāng)水位條件滿足高位水箱達(dá)到低位且低位水箱達(dá)到高位時(shí)，當(dāng)旋鈕SA在A1檔時(shí)，M1泵為工作泵，M2泵為備用泵，M1泵得電運(yùn)行，M1泵運(yùn)行指示燈亮。同理，當(dāng)旋鈕SA在A2檔時(shí)M2泵為工作泵，M1泵為備用泵，M2泵得電運(yùn)行，M2泵運(yùn)行指示燈亮。當(dāng)高位

7、水箱達(dá)到高位或低位水箱到達(dá)地位時(shí)，系統(tǒng)停止工作。手動(dòng)部分：當(dāng)旋鈕在手動(dòng)檔時(shí)，兩泵工作在手動(dòng)方式狀態(tài)，當(dāng)按下SB1時(shí)啟動(dòng)M1泵，M1運(yùn)行指示燈亮,按下SB3 M1泵停止運(yùn)行,指示燈滅。按下SB2時(shí)啟動(dòng)M2泵，M2泵運(yùn)行指示燈亮，按下SB4 M2泵停止運(yùn)行,指示燈滅。若工作泵出現(xiàn)故障，故障顯示燈亮并有警報(bào)聲，其熱繼電器常開觸點(diǎn)閉合備用泵自投。四、梯形圖設(shè)計(jì) 梯形圖設(shè)計(jì)如原理圖3-1所示.五、元器件選型1、交流接觸器單個(gè)電機(jī)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

8、流擇接觸器CJ10-20，數(shù)量為2個(gè)。2 、熱繼電器因?yàn)橄到y(tǒng)中電機(jī)為7.5KW，電源線電壓為380V ，所以電機(jī)正常工作時(shí)應(yīng)為三角形接法。因?yàn)殡姍C(jī)的額定電流約為12.7A，即熱元件的動(dòng)作電流約為12.7A，故選用的熱繼電器的型號(hào)為JR16-20/3D熱元件的額定電流為16A，并將其整定為12.7A。低壓斷路器 因?yàn)殡姍C(jī)的額定電流約為12.7A，故額定電壓為380V。用作電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)時(shí)，瞬動(dòng)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(hào)為DZ-20-16

9、。4、按鈕為了實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易于操作我們選用半徑為3mm，型號(hào)為L(zhǎng)AY39的按鈕，旋鈕選用型號(hào)為L(zhǎng)AY39-X的旋鈕。 5、信號(hào)指示燈為了使實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚝?jiǎn)單操作，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(yùn)行燈為綠色，過載燈為紅色，型號(hào)為ND16-22DS/4的指示燈。6、端子排經(jīng)計(jì)算，端子排選擇型號(hào)為TB-2510,規(guī)格為140mm8*19mm。7、元器件明細(xì)表序 號(hào)元件名稱及型號(hào)單位數(shù)量備注1交流接觸器CJ10-20個(gè)22低壓斷路器DZ-20-16個(gè)33熱繼電器JR16-20/3D個(gè)24按鈕開關(guān)LAY39個(gè)45旋鈕開關(guān)LAY39-X個(gè)16信號(hào)指示燈ND16-22DS/

10、4個(gè)5全為綠色7警鈴個(gè)1連續(xù)聲音8水位信號(hào)器FQS-4個(gè)29端子排個(gè)110線槽SWD-15個(gè)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 LD33OUTQ313ANDNI1234LDQ214OUTQ135OUTQ415LDI436LDI1216O

11、RQ237OUTQ517LDI638LDI1318ANDI1239OUTQ619ORI740LDI1220AND LD41ORI1321ANDNI342OUTQ7七、用戶操作說明本系統(tǒng)為高低位水箱供水系統(tǒng)，請(qǐng)使用者務(wù)必按操作說明進(jìn)行。在使用之前請(qǐng)先打開控制箱門，合上低壓斷路器QF,檢查PLC是否正常帶電。系統(tǒng)手動(dòng)工作操作說明：把模式選擇開關(guān)SA打在手動(dòng)檔，系統(tǒng)已進(jìn)入手動(dòng)工作狀態(tài)。按下按鈕SB1時(shí)M1泵工作或按下按鈕SB2時(shí)M2泵工作。 當(dāng)某個(gè)水泵正常工作時(shí)，相應(yīng)的水泵工作指示燈H1或H2將維持點(diǎn)亮直到相應(yīng)的水泵停止工作。需要停泵時(shí)，只需按下停泵按鈕SB3或SB4即可。2、系統(tǒng)自動(dòng)工作操作說明：

12、需要系統(tǒng)自動(dòng)工作時(shí)，首先把模式選擇開關(guān)打在自動(dòng)A1檔或A2檔上，此時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)退出手動(dòng)工作方式，進(jìn)入自動(dòng)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(shí)M2就會(huì)自啟動(dòng)；若選擇A2檔則M2泵為工作泵，M1泵為備用泵，M2故障時(shí)M1就會(huì)自啟動(dòng)，使系統(tǒng)正常運(yùn)行。3、故障顯示：當(dāng)M1或M2故障時(shí)，即電機(jī)過載時(shí)，熱繼電器就會(huì)動(dòng)作故障顯示燈H3或H4就會(huì)報(bào)警，并且會(huì)有鈴聲報(bào)警提示。4、注意事項(xiàng)： （1） 為了保證系統(tǒng)安全長(zhǎng)久運(yùn)行，本系統(tǒng)對(duì)手動(dòng)工作方式有一定的限制：在高位水箱的水位達(dá)到高位或低位水位達(dá)到低位之前，如果使用者還沒有停泵，則系統(tǒng)將自動(dòng)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(dāng)高位水箱的水位達(dá)到低位且低位水位達(dá)到高位時(shí)才給出手動(dòng)必須開機(jī)指示信號(hào)來通知操作人必須起泵。 （2）為了保證故障信號(hào)能夠及時(shí)的讓操作人員呢知道，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，就會(huì)有鈴聲響起，同時(shí)有指示燈來說明哪個(gè)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(dòng)化裝置。因其功能強(qiáng)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(jì)以PLC為中心控制單元設(shè)計(jì)一高低位水箱供水系統(tǒng)，具體要求見設(shè)計(jì)任務(wù)。在本設(shè)計(jì)中，充分考慮到了設(shè)計(jì)方案的實(shí)用性，經(jīng)濟(jì)性以及用戶