高低位水箱供水系统设计.doc

课 程 设 计 任 务 书（A）题 目 高低位水箱供水系统设计 学院(部) 专 业 班 级 学生姓名 学 号 12 月 27 日至 12 月 31 日 共 1 周指导教师(签字) 系 主 任(签字) 2010 年 12 月 15 日一、设计目的 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、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。四、系统总体设计1、主电路的设计主电路线路如图1所示，图中的M1、M2、为带动水泵的电动机，由于电动机的功率是5.5KW，所以三台电动机都采用直接启动方式，各台电动机分别使用一个接触器控制，各电动机分别由FR1、FR2、提供过载保护，各自通过自锁实现失压保护。（主电路的设计如附图1所示）2、PLC的选择及I/O分配根据给定的控制要求，可统计出现场输入信号共12个，输出信号共7个，故选用OMRON C系列C20P，此型号具有12点输入和8点输出，满足要求。（I/O分配如表1所示）。3、PLC外部接线图的设计PLC根据表1的I/O分配关系和C20P的端子排列位置进行相应的接线，PLC系统外部接线图在中，图中各接触器采用220V电源，信号指示及报警指示灯与接触器共用220V电源。（PLC外部接线图的设计如附图3所示）控制柜的设计4、由表1中各元件的型号尺寸，设计控制柜的尺寸为：300250840mm，控制柜内部接线图和面板接线图的设计如附图2所示。由图1的主电路和控制电路原理图和其中标注的线号，用相对编号法画出如图3所示的接线图。五、梯形图设计及分析1、I/O分配表I/O分配表 输入输出1#机组备用按钮00001#电机电源接触器1KM05002#机组备用按钮00012#电机电源接触器2KM05011#机组手动启动按钮00021#泵备用指示0502手动/自动手动00032#泵备用指示0503自动0004机组故障报警05042#机组手动启动按钮00051#机组故障提示05051#电机热保护触点FR100062#机组故障提示05062#电机热保护触电FR20007低位水箱高位0008高位水箱高位低位水箱低位00091#泵停止ST100102#泵停止ST20011表100002、梯形图00000506备用选择KEEP0502KEEP050005050001KEEP0503 KEEP10030009水位上限信号00080008水位下限信号0009KEEP1004050210030004DIFU1001DIFU1002机组启动信号0503000300020502005071#电动机启动1002100400102#电动机启动00030005KEEP05010503050510011004050600111002050005051#故障信号000300060501100105062#故障信号01020005故障报警050505040506END4、梯形图指令指令数据指令数据指令数据LD0000DIFD1002OR0506LD0506LD0002OR0011KEEP0502AND0003KEEP0501LD0001LD0507LD1002LD0505AND NOT0502OR0003KEEP0503OR LDAND NOT0500LD0009LD1002OR0006LD0008OR LDOUT0505KEEP1003LD1004LD1001LD0008OR0010OR0005LD0009KEEP0500AND NOT0501KEEP1004LD0005OR0102LD0004AND0003OUT0506AND1003LD0505LDENDOUTTR0AND NOT0503AND0502OR LDDIFU1001LD1001LDTR0OR LDAND0503LD1004表2五、原件选择 由于选用的电动机是5.5KW，在本系统中采用功率因数为0.9，因此有下面的计算可得电动机正常工作的电流是： I=5500/（3*380*0.9）=9.3A因此选用DZ20-100型低压断路器作为系统的总开关，选用DZ5-50型低压断路器作为每个电机的开关；选用JR16-20/3型热继电器；CJX4-06E型接触器;各种指示灯电源都是220V交流电源。起动按钮选用LAY3-10M3.11；停止按钮选用LAY3-10M3.12；具体元件型号和规格如下表所示：序号名称型号个数1可编程控制器OMRON C 20P12低压断路器ZB1-63/4B101ZB1-63/3B623热继电器JRS4-09312d24信号指示灯XDY6-1/645按钮LAY3-10M3.1166接触器CJX4-0611E/22027SA转换开关HZZ-H011318接线端子排JDX1-101六、系统工作原理1、 自动控制按下备用选择按钮SRES1选择1#电动机作为备用电动机，此时备用指示灯HL1亮，或者按下备用按钮SRES2选择2#电动机作为备用电动机，此时备用指示HL2亮。旋转SA转换开关至自动（PLC-6）位置，系统进入自动运行状态。 启动：当高位水箱的水为低位，低位水箱的水为高位时，使0008闭合，若此时的工作电动机为1#电动机，则1#电动机启动运行。若此时的工作电动机为2#电动机，则2#电动机启动运行。停机：若高位水箱水位为高位，或者低位水箱水位为低位，则0009闭合，使工作电动机停止工作。 2、 备泵自投 1#电动机为工作泵：当1#电动机出现故障或者是过载时，0505闭合，此时停止运行此电动机并解除2#电动机的备用信号，启动2#电动机投入使用。同时HL3发出报警信号，HA发出报警声。备泵自投成功。 2#电动机作为工作泵的原理与1#的工作原理类似，在此不再阐述。3、手动控制 旋转SA转换开关手动（PLC-5）位置，系统由自动状态转到手动运行状态。此时，二台电动机可以分别有自己的启动和停机控制按钮。 启动：SB1、SB2、分别为电动机1#、2#、的启动按钮，按下启动按钮，线圈得电并保持，电动机启动并运行。 停机：ST1、ST2、分别为电动机1#、2#、的停车按钮，按下停机按钮，线圈失电，电动机停车。七、操作使用说明在保证系统电源已经接通的情况下，旋转自动/手动转换开关到“自动”即为自动工作状态，旋转到“手动”即为手动工作状态。在自动工作的状态下，按下SRES1即可选择1#电动机为备用电动机。按下S