电气控制技术课程设计.doc

课 程 设 计 任 务 书（A）题 目 高低位水箱供水系统电气控制系统的设计学院(部) 电控学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 32040901 学生姓名 秦小艳 学 号 41 6 月 11 日至 6 月 17 日 共 1 周指导教师(签字) 系 主 任(签字) 2011年 5 月 28 日一、 设计内容及要求通过对电气控制系统的设计，掌握电气控制系统设计的一般方法，能够设计出满足控制要求的电气原理图，以及安装布置图、接线图和控制箱的设计，具有电气控制系统工程设计的初步能力。根据系统的控制要求，采用三菱F1 PLC为中心控制单元，设计出满足控制要求的控制系统。二、 设计原始资料1、 高低位水箱均设水位信号器。高位水箱水位达到低位，低位水箱水位达到高位时，水泵起动；高位水箱水位达到高位或低位水箱水位达到低位时，水泵停止。2、 两台水泵分工作泵和备用泵，可以互换，只有一台水泵工作。当工作泵出现故障时，备用泵自投。水泵功率5.5KW。3、 具有手动、自动工作方式。4、 各种指示及报警。三、设计完成后提交的文件和图表1 计算说明书部分1）系统工作原理说明2）操作使用说明。 2 图纸部分：1） 电气原理图：主电路、控制电路、梯形图、指令系统。2） 电气箱面板布置图，电气箱内部布置图。3） 接线图。（相对编号法）4）元件名细表。5） 控制箱尺寸。四、进程安排1周1-周2 完成原理图的设计2周3 完成元件的选型3。周4-周5 完成布置图、接线图的设计五、主要参考资料 1 建筑电气控制技术 王俭 建筑工业出版社 2建筑电气控制技术 马小军 机械工业出版社 3各种电器元件产品样本目 录一 摘要二 控制要求三 基本设计思路四 系统工作原理五 梯形流程图六 控制线路的元件选择和整定七 元器件明细表：八 对系统的使用说明九 图纸目录表十 查考文献一、摘要 现代化社会的发展，中高层的建筑越来越多，这就为我们给中高层建筑供水提出了一个新的难题，一般来说，自来水厂很难把水直接供给给高层的住户，为了解决这样的问题，一般都采用高低位水箱供水系统，这个系统造价便宜，工艺简单，能满足大部分人的要求。所谓高低位水箱供水系统就是将自来水厂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层的水箱，供给给高层的用户使用。二、控制要求 1. 高低位水箱均设水位信号器。高位水箱水位达到低位，低位水箱水位达到高位时，水泵启动；高位水箱水位达到高位或者低位水箱水位达到低位时，水泵停止。2. 两台水泵分工作泵和备用泵，可以互换，只有一台水泵工作。当工作水泵出现故障时，备用泵自投。水泵功率5.5KW.3. 具有手动，自动工作方式。4. 各种指示及报警。三、基本设计思路 在高层建筑中，水泵及其控制室一般位于建筑物的地下层，水箱通常设于大厦的顶部。这样，将水箱的水位信号传输到控制柜需要相当长的距离。为了避免信号在传输过程中因为各种干扰而引起继电器误动作，信号控制回路通常采用220V的电压。另外，由于水位信号为小容量的继电器，其触点不适合于直接控制接触器，因此，需要通过中间继电器进行中间转换，即扩张触点容量。总体来说，为了便于线路的维修，管理等，应将辅助线路分为信号控制回路和电动机控制回路等几部分，这样，才能使控制线路的分工更加明确，可读性更强。1. 主电路控制图见图1所示：PLC I/O 口分配表如下所示：输入输出1号泵备用按钮SRES1X0001号泵的电源接触器KM1Y0302号泵备用按钮SRES2X0011号泵电机Y接触器KM2Y0311号泵手动启动按钮SB1X0021号泵电机接触器KM3Y0322号泵手动启动按钮SB2X0032号泵的电源接触器KM4Y033手动启动开关X0042号泵电机Y接触器KM5Y034自动启动开关X0052号泵电机接触器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号泵故障指示Y4302号泵故障指示Y4311号泵热保护触点RB1X0101号泵备用指示Y4322号泵热保护触点RB2X0112号泵备用指示Y4331号泵手动停止SB3X0122号泵手动停止SB4X0131号泵水泵压力SY1X4002号泵水泵压力SY2X4012. 梯形图如图2所示：根据梯形图写出PLC系统指令如下所示：LDX000LDY032SM200ORY430LDX002ANIY030ORY431ANIX004RM200OUTT451LDM200K100OUTY432LDX003LDX001ANDX004SM201LDM102LDY430ORT451ORX003ANIY433RM201ORBLDM201SM206OUTY433LDY035LDX006ORT452PLSM100RM206LDM100LDM206SM202SM207LDM101LDM202RM202ORX011LDX008ORX431PLSM101RM207LDM101LDM207SM203OUTY033LDM100LDY033RM203ANIY305LDX005OUTY034ANDM203LDM207LDY432ANIY035PLSM102OUTT452ANBY433K600PLSM103LDT452LDX002ORY035ANDX004ANDY033LDM103ANDY034ORT13OUTY035ANIY432LDY035ORBORY431SM204ANDY030LDY032ANIX004ORT10OUTT13RM204K60LDM204LDY030SM205ORX010LDM202ANDY032ORX012ANIX400ORY430OUTY430RM205LDY033LDM205ORX011OUTY030ANDY035LDY030ANIX401ANIY032OUTY431OUTY031LDY430LDY030OUTY434ANIY032LDY434OUTT450PLSM104K600LDY431LDT450ORY032ANDM205ANIY031OUTY0323 安装接线图如图3所示：4 面板布置图如图4所示：四.系统工作原理1. 备用泵的选择 控制备用泵的选择按钮SRES1和SRES2分别对梯形图X000，X001相对应。当按下SRES1（或者SRES2）时，就把相应的1号（2号）泵选为备用泵。当2号（1号）泵故障时，1号泵备用解除。或者手动状态下，按下1号（2号）泵启动按钮时，1号（2号）泵备用解除。具体工作原理如下：为表达方便，用记号“”表示ON，用“”表示OFF,设选择2#作为备用，按下SRES2，则X001，输出继电器Y433，控制台“2#备用”指示灯亮。2 .水箱液位高低位的指示 安装在水箱内的高位水箱上限GG和低位水箱下限DD,高位水箱下限GD和低位水箱上限DG，均为常开型，对应触点X006、X008、设水位到达高位水箱上限（或低位水箱下限时），则X006，在其前沿产生一个扫描周期的脉冲信号，该脉冲使M100，则M202，停止水泵工作，并用在梯形图中进行有关控制。当水位达到低水箱上限或高水箱下限时，分析同上，此时启动水泵。上下液位状态有脉冲信号M101和M102相互复位。3. 机组的启动 本设计中电动机的启动可以通过手动和自动来选择。当选择了手动方式时，把SA旋到手动挡即X004，这时我们可以通过按动手动启动按钮X002（1号泵）和X003（2号泵）来控制泵的启动。这种方式的好处时，在任何时候都可以通过人的操作来控制水箱里水的容量。当选择了自动供水方式时，即把自动按钮X005旋上来时，这时候水泵的起停主要靠水箱中水位的高低来控制，当高位水箱水位达到地位，低位水箱水位达到高位时 X008和X009，发出水泵启动信号，同时水泵启动灯亮，作泵启动开始供水。当高位水箱水位达到高位，低位水箱水位达到地位时，立刻触动触点X006，发出水泵停止信号，同时水泵停止指示灯亮，水泵停止供水。 每台水泵的电机启动时接触器的动作顺序位Y连接电源接触器接触器。梯形图中，Y030、Y033分别控制两个电极的电源；Y031、Y034分别控制两个Y接触器，Y032、Y035分别控制两个接触器，软件定时器T450、T452分别控制每台电机Y转换时间。 1号泵的启动：当选择手动状态时，只需要按下1号泵的SB1，接通X002，水泵即起动。当选择自动状态时，需要电源接通的同时，2号泵处于备用状态，且水泵起动信号亮，这时1号泵正常启动。2号泵启动同理。4. 水泵故障水泵有时会因各种原因造成故障,不能正常运行。这时候不仅检测到故障发出报警，同时还应以最快的方式排除故障，保障供水系统的稳定运行。它的工艺过程主要如下：通常水泵出现故障的原因主要有: 水泵在运行中过载，这时候装在水泵主回路中的热继电器就会动作，及时的切断工作电源，使故障水泵停止运行。有时候还会因为过电流而导致水泵不能正常运行，这时候水泵主回路中的断路器就会及时动作，切断故障电流。所以当出现过载时，热继电器动作，X010(或者X011)，接通线圈Y430(或Y431)，同时发出故障信号，故障信号灯亮。当水泵1出现故障时，自动切断1号泵电源，并解除2的备用状态并及时同时投入工作。2号泵故障同理。五梯形流程图1号泵流程：自动启动：将SA旋到自动挡使X005SRES2X001M201（2号泵备用）M103产生脉冲1号泵Y031（Y启动）T450 (延时) Y032（1号泵运行）。手动启动:将SA旋到手动挡X004SRES2（2为备用） SB1按下X002M103Y031（1号泵Y启动）T450(延时) Y032（1号泵运行）。故障： Y430Y030(1号泵停止)同时2号泵解除备用并投入工作。正常停泵：SB3按下X012Y030（1号泵停泵）。2号泵流程：自动启动：将SA旋到自动挡使X005SRES1按下X000M200（1号泵备用）M102产生脉冲Y034（Y启动）T452(延时) Y035（运行）。手动启动: 将SA旋到手动挡X004SRES1（1为备用） SB2按下X003M102Y034（Y启动）T452(延时) Y035（运行）。故障： Y431(故障信号0604) Y0332号泵停泵同时1号泵解除备用并投入工作。正常停泵： SB4按下X013Y033（二号泵停泵）。六 .控制线路的元件选择和整定本设计用到的元器件主要有低压断路器，接触器，热继电器，导线，外部直流电源，信号灯1 接触器（1）系统参数的计算: 设cosa=0.85，因为Pn=5.5KW,Un=380V所以 In=PN/3Uncosa=9.8A(2) 接触器选择应考虑极数，额定工作电压，额定工作电流，接通和分段能力，都应符合电机要求，所辅助触头应满足继电逻辑控制要求,故所选接触器的型号为LC1-D18，数量为2个。2低压断路器通常来说，低压断路器的额定电流应该大于电动机的额定电流，延迟动作的过电流脱扣器的额定电流应为电动机额定电流的1.11.2倍，瞬时动作的过电流整定值应按大于电动机启动电流的1.72.0倍考虑,故可选DZ20-100.3 接触器 接触器选择应考虑极数，额定工作电压，额定工作电流，接通和分段能力，都应符合电机要求，所辅助触头应满足继电逻辑控制要求。4 热继电器 热继电器额定电流应为电动机额定电流的1.050.95倍，在长期过载20%时应可靠动作，热继电器动作时间必须大于电动机启动或者长期时间。故选择JR16-20/3。5 控制柜的选择 由于控制柜的元器件比较少，所以可选用其外部尺寸为500600250七元器件明细表器件名称型号备注低压断路器DZ20-1002个接触器KMLCD1-D182个信号灯XDY1-2/6XDY1-1/6额定电压为220VXDY1-2/6 绿色 2个XDY1-1/6 红色 4个PLCF1-40ER一台水位信号器4个卡轨L=300按钮LAY3-10D/7热继电器JR16-20/32个线槽SWD-151控制箱1个500600250接线端子排JDX1-101八. 对系统的使用说明本系统能过实现自动和手动的控制水泵供水，在自动模式下，系统能过自动见识高低位水箱水位情况，并根据水位信号器采集到的信号来决定是否启动水泵。同时本系统设置了两台水泵，当其中一台水泵出现了故障时，另一台水泵能过及时的投入