基于PLC的高低位水箱自动控制系统文档格式.doc
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3.3.1手动、自动的工作方式选择 7
3.3.2机组的启动条件及操作使用 7
3.3.3备泵自投功能的实现 8
3.3.4信号灯的指示 8
3.3.5指令语言程序 9
第四章元器件的选择及依据 10
4.1低压断路器的选择 10
4.2PLC的选择 10
4.3交流接触器的选择 10
4.4热继电器的选择 11
4.5控制按钮和旋钮的选择 11
4.6指示灯的选择 11
4.7端子排的选择 11
第五章控制柜的尺寸设计 12
总结 12
参考文献 13
鸣谢 13
附录 13
摘要
水箱是自动供水系统中的重要部分，在我们的生活中扮演着非常重要的角色。
本设计旨在于通过所学知识，设计一个简单的高低位水箱供水系统，满足一些简单的基本功能。
为了满足该设计中提出的基本功能的要求，本次设计在主电路上采用两台电动机，且为三角形接直接启动的接法，同时采用了两个电源线圈对电机进行工作的控制，采用热继电器和低压断路器对电机进行过载和短路保护。
控制电路上，为了简单灵活起见，采用课堂中所学过的三菱F1系列的PLC进行控制。
再加入必需的一些压力继电器、按钮、开关、指示灯等。
从而基本形成了一个简单的高低位水箱供水系统。
本次设计旨在于学习和了解设计一个系统的流程和需要注意的问题，故在本设计中，主要进行的工作是设计系统原理图，画出系统的接线图和系统平面布置图，最后再进行控制柜大小的设计。
通过这些琐碎的工作，从而了解和掌握相关的设计方法和知识。
关键词：
电动机PLC原理图接线图布置图
第一章引言
随着我国城市化的不断发展，楼宇给水成为了一个新兴的行业，而对于不同的建筑，供水方式也各不相同，本设计主要针对低层建筑的供水设计，采用的是高低位水箱供水。
系统的分为自动和手动两种方式。
设计内容及要求：
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F1PLC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。
第二章案的论证及方案确定
本系统采用三菱F1系列的PLC控制两台水泵电机的工作，具有手动、自动工作方式，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；
高低位水箱均设水位信号器。
通过分析系统所需要的I/O口，可以选择PLC，由于F1系列的PLC种类很多，并且PLC的点数越多，价格越贵，因此应在程序上减少输入输出点数；
为了减少点数，将手动的启停按钮用旋钮代替这样就节约了两个输入点，最终系统的输入为13点，输出为12点；
考虑到经济和裕量的关系，我最终确定的是三菱F1-30MR的PLC。
第三章系统各部分的设计
3.1主电路的设计
由于两台泵，一台工作，一台作为备用泵，所以需要两台电机分别对其进行控制。
又由于功率都为5.5kw，所以可确定两台水泵电机均可直接启动。
同时，每个电机分别用1个接触器控制其电源,一个低压断路器进行该支路的短路保护，1个热继电器进行电机的过载保护1个压力继电器保证电机正常工作。
为了加强保护，在主干路上也设置了一个低压断路器。
即主电路的组成器件为：
3个低压断路器，2个接触器的主触头，2个热继电器，2个压力继电器，2台三相交流电机。
主电路与控制电路见附页。
3.2控制电路的设计
在本设计中，控制电路是由PLC进行控制的。
在进行一次又一次的设计和修改后，最后定下的电路有13个输入点，12个输出点，故最终决定采用三菱F1-30MR的PLC，该PLC有16个输入点，14个输出点，完全能满足本次设计的要求，并留有一定的余量。
该PLC的尺寸为：
275*90*90。
系统的I/O分配表如下：
输入
输出
1#机组手动启动按钮SB1
X400
1#电机工作线圈KM1
Y430
2#机组手动启动按钮SB1
X401
2#电机工作线圈KM2
Y431
1#自投2#备用开关SA
X402
高位水箱下限HL3
Y432
手动/自动选择开关SA
X403
低位水箱上限HL4
Y433
X404
高位水箱上限HL5
Y434
高位水箱下限接点S1
X405
低位水箱下限HL6
Y435
低位水箱上限接点S2
X406
1#备用指示HL7
Y436
高位水箱上限接点S3
X407
2#备用指示HL8
Y437
低位水箱下限接点S4
X410
1#故障指示HL9
Y530
1#电机热保护触电FR1
X411
2#故障指示HL10
Y531
2#电机热保护触电FR2
X412
手动状态指示LH11
Y532
1#水泵压力继电器接点SP1
X413
声音报警
Y533
2#水泵压力继电器接点SP2
X500
3.3梯形图的设计与分析
为了满足本次设计的基本要求和功能，梯形图设计如附录中原理图所示。
分析如下：
3.3.1手动、自动的工作方式选择
将旋钮SA拨至X403输入点所对应的档位时，系统将进入手动工作状态。
此时，若旋转SB1（SB2）至启动位置，则将启动1
（2）号机组，若旋转SB1（SB2）至停机位置，则将关闭1
（2）号机组；
当将旋钮SA拨至X402输入点对应的档位时，则系统将进入自动工作状态，且1号机为自投，2号机位备用；
当将旋钮SA拨至X404输入点对应的档位时，则系统将进入自动工作状态，且2号机为自投，1号机位备用；
如果系统满足起泵条件，自投泵自投，直到满足停机条件时停机，在运行过程中，如果自投泵出现故障，备用泵将自动投入使用。
3.3.2机组的启动条件及操作使用
在自动工况下，为了对高、低位水箱的高、低位进行检测，用了四个触点进行检测。
将四个触点分别接至PLC的X405，X406,X407，X410四个输入端。
根据设计要求，当高位水箱达到高位或者低位水箱达到低位时，水泵不启动；
当高位水箱达到低位或者低位水箱达到高位时，应起泵。
在梯形图中，当X406或X405触点闭合时，则M201线圈得点，在使得M202（M203）线圈得电，最终使Y430（Y431）线圈的复位端接通，则系统将会启动；
当X407或X410触点闭合时，将是线圈M201失电断开，则使得M202（M203）线圈失电，使得Y430（Y431）线圈失电，电机停止。
通过Y436和Y437线圈触头之间的互锁，使系统任一时刻，只能工作在气泵或不起泵状态，保证了系统的稳定性。
在手动情况下电机的启停不在受液位高低的控制，直接通过人为的操作来实现电机的启动和停止：
旋转SB1（SB2）至启动位置，则将启动1
（2）号机组，若旋转SB1（SB2）至停机位置，则将关闭1
（2）号机组。
3.3.3备泵自投功能的实现
设计任务中要求当工作泵出现故障时，应实现备泵自投的功能。
因此，在设计中，电机的启动方式除了自动和手动的启动方式外，应再加一种作为备泵自投的启动方式，即在在自动工作模式下确认工作泵出现故障时，在系统仍满足起泵的条件下，应在感应工作泵的故障线圈一旦得电，则备泵应立即启动。
因此将1号机组的故障线圈的常开触点Y530并在1号机组自动控制停止线圈M202的回路和2号机组启动线圈M203的回路上，这样当1号机故障时M202线圈失电1号机停止，同时M203得电启动2号机；
同样，将2好机组的故障线圈的常开触点Y531并在并在2号机组自动控制停止线圈M203的回路和1号机组启动线圈M202的回路上，这样当2号机故障时M203线圈失电2号机停止，同时M202得电启动1号机,从而实现了备泵自投的功能。
3.3.4信号灯的指示
在本次设计中，共使用了11个指示灯。
分别为1、2号电机的工作指示灯HL1，HL2，高位水箱下限指示灯HL3，低位水箱上限指示灯HL4,，高位水箱上限指示灯HL5，低位水箱下限指示灯HL6，1号机作为备用的指示灯LH7；
2号机作为备用的指示灯HL8；
1号机故障指示灯HL9，2号机故障指示灯HL10；
手动工况指示灯HL11；
单电机启动30秒后，压力检测起作用，如果压力没达到设定值，则认为是故障状态，此时发出故障提示，如果是在自动模式下还要是使备用泵自投。
3.3.5指令语言程序
梯形图中对应的指令语言程序如下：
指令
数据
LD
R
M202
OR
OUT
T450
ANI
K
30
AND
T451
M201
ORB
S
M203
LDI
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