1、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
2、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
3、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
4、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
5、 输入 输出1#机组备用按钮 0000 1#电机电源接触器 1KM 05002#机组备用按钮 0001 2#电机电源接触器 2KM 05011#机组手动启动按钮 0002 1#泵备用指示 0502手动 0003 2#泵备用指示 0503手动/自动自动 0004 机组故障报警 05042#机组手动启动按钮 0005 1#机组故障提示 05051#电机热保护触点FR10006 2#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 ST1 00102#泵停止 ST2 0011表 12、梯形图KEEP0502000005060001
6、0505KEEP05030008KEEP1003000900080004KEEP10041003 050205030002 0003KEEP050005071002100405020备用选择水位上限信号水位下限信号机组启动信号1#电动机启动DIFU1001DIFU10020009000000100003000510010503050510040011050000030006100105050506KEEP05012#电动机启动1#故障信号2#故障信号END05061002050100050102050405050506故障报警4、梯形图指令指令 数据 指令 数据 指令 数据LD 0000 DI
7、FD 1002 OR 0506LD 0506 LD 0002 OR 0011KEEP 0502 AND 0003 KEEP 0501LD 0001 LD 0507 LD 1002LD 0505 AND NOT 0502 OR 0003KEEP 0503 OR LD AND NOT 0500LD 0009 LD 1002 OR 0006LD 0008 OR LD OUT 0505KEEP 1003 LD 1004 LD 1001LD 0008 OR 0010 OR 0005LD 0009 KEEP 0500 AND NOT 0501KEEP 1004 LD 0005 OR 0102LD 0004
8、 AND 0003 OUT 0506AND 1003 LD 0505 LD ENDOUT TR0 AND NOT 0503AND 0502 OR LDDIFU 1001 LD 1001LD TR0 OR LDAND 0503 LD 1004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
9、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 20P 1ZB1-63/4B10 12低压断路器ZB1-63/3B6 23 热继电器 JRS4-09312d 24 信号指示灯 XDY6-1/6 45按钮 LAY3-10M3.11 66 接触器 CJX4-0611E/220 27 SA 转换开关 HZZ-H0113 18 接线端子排 JDX1-10 1六、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
10、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
11、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 SRES2 即可选择 2#电动机作为备用电动机在手动工作的状态下，按下 SB1 按钮对 1#电动机启动，ST1 对1#电动机停止运行。按下 SB2 对 2#电动机启动，ST2 对 2#电动机停止运行。八、参考文献1、建筑电气控制技术 王剑 龙莉莉 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、各种电气原件产品样本4、现代期间选择概要
