消防水泵PLC电气控制系统设计(OMRON----CPM1A).docx

课 程 设 计 任 务 书（B）题 目 消防水泵PLC电气控制系统设计 （OMRON CPM1A） 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 学 号 6 月 11 日至 6 月 17 日 共 1 周指导教师(签字) 系 主 任(签字) 2012年 5 月 26 日目录一设计内容及要求2二设计原始资料2三、主电路图、控制电路图、电气原理图及其工作原理3四、计算说明及元件选型41、接触器的选择42、热继电器的选择43、空气开关的选择44、控制柜的选择55、信号继电器的选择56、其他元件的选择5五、PLC的选择及I/O分配表5六、PLC外部接线图6七、梯形图6八、指令系统6九、柜内外安装布置图7十、元件明细表7十一、图纸部分8一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OMRON CPM1A 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. 2台消防泵，7.5KW，互为备用。当工作泵出现故障时，备泵自投。2. 发生火灾时，打开消火栓箱门，击碎面板玻璃，起动消防泵。手动停泵。3. 当消防给水管网水压过高时，停泵并报警。4. 当低位消防水池缺水，停泵并报警。5. 自动、手动、检修工作方式。6. 设置必要的各种电气保护。三、主电路图、控制电路图、电气原理图及其工作原理根据设计要求绘出电气原理图，见附图1-1,1-2.工作原理：两台泵互为备用，备用泵自动投入，正常运行时电源开关QK1,QK2,S1,S2均合上，S3为水泵检修双投开关，不检修时放在运行位置，SB10SBn为各消火栓箱消防起动按钮，无火灾时，按钮被玻璃面板压住，其常开触头已经闭合，中间继电器KA1通电，消火栓泵不会起动。SA为万能转换开关，手柄放在中间时，为消防泵和消防中心控制水泵起动，不接受消火栓内消防按钮控制指令，设SA扳向左45度时，1号泵自动，2号泵备用。若发生火灾时，打开消火栓箱门，用硬物击碎消防按钮的面板玻璃，其按钮常开触头恢复，使KA1断电，时间继电器KT3通电，经数秒延时使KA2通电并自锁，同时串接在KM1线圈回路中的KA2常开辅助触头闭合，经SA使KM1通电，1号泵电动机起动运行，加压喷水。如果1号泵发生故障或过载，热继电器FR1的常闭触头断开，KM1断电释放，其常闭触头恢复，使KT1通电，其常开触头延时闭合，经SA使KM2通电，2号泵投入运行。当消防给水管网压力过高时，管网压力继电器触头BP闭合，使KA3通电发出停泵指令，通过KA2断电而使工作泵停止并进行声光报警。当低位消防水池缺水时，低水位控制器SL触头闭合，使KA4通电，发出消防水池缺水的声光报警信号。当水泵需要检修时，将检修开关SA扳向检修位置，KA5通电，发出声光报警信号。S2为消铃开关。综上：该方案满足设计的全部要求，予以采用。四、计算说明及元件选型1、接触器的选择消防泵功率7.5KW，设额定电压U=380V，cos=0.9，计算额定电流I=P3Ucos=12.66A.接触器线圈的额定电压为220V，故选择接触器型号为LC1-D18，数量为2个。2、热继电器的选择因为消防泵的额定电流为12.66A，故选用的热继电器型号为LR1-D12，整定电流的范围是1013A。3、空气开关的选择 消防泵短路时，瞬时脱扣器的整定电流Idz=（1012）Ie=（1012）*12.66=（126.6151.92）A，故选择空气开关的型号为DZX7-2520，数量为2个。4、控制柜的选择由于控制柜内及面板上所安装的元器件均比较少，选用标准柜即浪费空间又不经济，不符合实际，所以控制柜选用非标准柜，其外部尺寸为600*900*200（单位为mm）。5、信号继电器的选择信号继电器选用浮球水位信号器，高低位水箱均需两个常开触点。故选用的浮球磁性开关的型号为FQS-4，数量为2个。6、其他元件的选择指示灯，线槽，端子排等元器件的选择型号见元件明细表。五、PLC的选择及I/O分配表根据给定的控制要求，可统计出现场输入信号工12个，输出信号共7个，所以选用OMRON CPM1A系列的C20P,此型号具有12点输入，8点输出，满足要求。I/O分配表如下：输入输出S1电源开关00000HL1电源指示灯01000SB10SBn消火栓00001泵1接触器KM1，HL201001SA1自2备00002泵2接触器KM2，HL301002M1手动00003HL4管网压力高报警01003M2手动00004HL5水位低报警010042自1备00005HL6检修开关未复位01005S3检修开关00006HA警铃01006BP水压过高00007SL水池缺水00008S2消铃旋钮00009FR1泵1热继电器00010FR2泵2热继电器00011六、PLC外部接线图PLC根据I/O分配表的分配关系和C20P的端子排列位置进行相应的接线，在PLC系统外部接线图中，图中各接触器采用220V电源，信号指示灯及报警指示灯与接触器共用220V电源。（PLC外部接线图见附图1-4）七、梯形图根据元器件之间的连接方式和逻辑关系绘制梯形图，见附图1-3。八、指令系统LD 00000 AND NOT 01001 LD 00008OUT 01000 TIM 001 OUT 20003LD 01000 #0050 LD 20003OUT 20000 LD TR0 OUT 01004LD NOT 20000 AND 01002 LD 00009TIM 000 OR 00004 LD 20002 #0050 LD 20001 OR 20003LD 00006 LD 00005 OR 20004OUT TR0 OR TIM001 AND LDAND NOT 20002 AND LD OUT 01006LD NOT 20000 OR LD ENDAND TIMOOO OUT TR3OR 20001 AND 00011LD TR0 OUT 01002AND 01001 LD TR3OR 00003 AND NOT 01002LD 20001 TIM 002OUT TR1 #0050LD 00002 LD NOT 00006OR TIM002 OUT 20004AND LD LD 20004OR LD OUT 01005OUT TR2 LD 00007AND 00010 OUT 20002OUT 01001 LD 20002LD TR2 OUT 01003九、柜内外安装布置图元器件在控制柜内从上到下依次为空气开关、接触器、热继电器、PLC、接线端子排。具体布置图及接线图见附图1-5、1-6。十、元件明细表序号名称型号数量备注1接触器LC1-D1822热继电器LR1-D1223指示灯XDY-B1/4262个绿色，4个红色4警铃ISL80161连续声音5PLCORMON C20P16旋钮LA18-6637水位信号器FQS-428空气开关DZX7-252