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1、课课 程程 设设 计计 任任 务务 书（书（A）题题 目目 高低位水箱供水系统设计高低位水箱供水系统设计 学院学院(部部) 专专 业业 班班 级级 学生姓名学生姓名 学学 号号 12 月月 27 日至日至 12 月月 31 日日 共共 1 周周指导教师指导教师(签字签字) 系系 主主 任任(签字签字) 2010 年年 12 月月 15 日日一、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
2、。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
3、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 1
4、2 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
5、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00032#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 ST2001
6、1表 12、梯形图KEEP 05020000050600010505KEEP 05030008KEEP 1003000900080004KEEP 100410030502050300020003KEEP 05000507100210040502 0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DIFU1001DIFU10020009000000100003000510010503050510040011050000030006100105050506KEEP 05012#电动机启动1#故 障 信 号2#故 障 信 号END050610020501000
7、50102050405050506故障报警4、梯形图指令指令数据指令数据指令数据LD0000DIFD1002OR0506LD0506LD0002OR0011KEEP0502AND0003KEEP0501LD0001LD0507LD1002LD0505AND NOT0502OR0003KEEP0503OR LDAND NOT0500LD0009LD1002OR0006LD0008OR LDOUT0505KEEP1003LD1004LD1001LD0008OR0010OR0005LD0009KEEP0500AND NOT0501KEEP1004LD0005OR0102LD0004AND0003OU
8、T0506AND1003LD0505LDENDOUTTR0AND 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.
9、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 20P1ZB1-63/4B1012低压断路器ZB1-63/3B623热继电器JRS4-09312d24信号指示灯XDY6-1/645LAY3-10M3.1166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
10、 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
11、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
