消防水泵PLC电气控制系统设计Word格式文档下载.docx
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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。
四、进程安排
1．周1-周2完成原理图的设计
2。
周3完成元件的选型
3。
周4-周5完成布置图、接线图的设计
五、主要参考资料
1．建筑电气控制技术王俭建筑工业出版社
2．建筑电气控制技术马小军机械工业出版社
3．各种电器元件产品样本
摘要
进入21世纪以来，随着经济发展和城市化的发展，使得人们居住的楼房越来越高，消防供水系统的安全、可靠、稳定运行显得越来越重要。
所以本系统采用可编程序PLC来实现对消防水泵的控制，有效的保证火情发生时及时供水，而且可以手动/自动来回切换，确保消防供水系统的安全、稳定使用。
为了满足该设计中提出的基本功能的要求，本次设计主电路上用两台电动机，由于功率较小可直接启动，同时采用了两个接触器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OMRONCPM1APLC为中心控制单元。
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基于PLC控制的智能消防水泵控制系统。
关键词：
电动机PLCOMRON消防水泵
第一章、系统概述
本系统在主电路上采用两台电动机，因为电机功率小，所以可以直接启动。
同时采用了两个接触器对电机进行工作控制，通过对电流的估算，同时还选定了相应合适的热继电器和低压断路器对电机进行过载和短路保护。
同时，为满足控制要求，还需加入一些压力继电器、水位监测装置、按钮、开关、指示灯等。
在本次设计中，主要进行的工作是系统原理图的设计、接线图的绘制、元器件的选择、平面布置图的设计和控制柜尺寸的设计等。
通过以上这些工作，最终完成了一个基于PLC控制的消防水泵系统的设计。
第二章、系统各部分的设计
2.1主电路的设计
由于两台泵，互为备用泵，所以需要对两台电机分别控制。
又因为其功率都为7.5kw，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。
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台三相交流电机。
主电路电路图见附录。
2.2控制电路的设计
中，控制电路是由PLC进行控制的。
按所提出的控制要求，最后定下的电路有15个输入点，10个输出点，所以决定采用OMRONC30P的PLC，该PLC有18个输入点，12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：
150*90*85
表一I/O分布表
输入
输出
1#机组备用按钮SB1
00000
1#电机工作线圈KM1
01000
2#机组备用按钮SB2
00001
2#电机工作线圈KM2
01001
1#机组手动启动按钮SB3
00002
1#机组备用指示
01002
2#机组手动启动按钮SB4
00003
2#机组备用指示
01003
手动/自动选择开自动
手动
00004
管网压力过高
01004
00005
官网压力过高输入
00006
水箱水位低
01005
水箱水位过低信号
00007
1#泵故障指示
01006
1#电机热保护触电FR1
00008
2#泵故障指示
01007
2#电机热保护触电FR2
00009
检修指示
01008
1#泵手动停泵按钮
00010
警铃报警
01009
00011
火警信号
00012
检修信号
00013
消铃信号输入
00014
2.3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：
1.机组的启动条件
在该系统中，当检测到火警信号时，内部辅助继电器20000锝电，并经过一定的延时，产生一个启动信号20001。
为了对管网系统的压力监测和对水箱的水位监测。
将两个个触点分别接至PLC的00006、00007两个输入端。
根据设计要求，当管网系统压力或高或者低位水箱水位过低时，停泵并报警。
还有就是，通过一01006和01007线圈触头之间的互锁，使系统任一时刻，只能工作在一台泵工作的情况下，保证了系统的稳定性。
2.手动、自动的工作方式选择
将旋钮SA拨至00005入点所对应的档位时，系统将进入手动工作状态。
此时，若系统满足起泵要求，按下SB1（SB2），则将启动1
（2）号机组。
当将旋钮SA拨至00004输入点对应的档位时，则系统将进入自动工作状态。
同样，如果系统满足起泵条件，则1
（2）号机组将作为工作机组首先启动，另一台机组则将作为备用机组。
3.机组停止方式的设置
在正常情况下，若机组开始了工作，管网水压过高和地位水箱水位过低作为停泵信号。
还有就是当水泵发生故障，水泵自动停机并报警。
4.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，即在确认一台工作泵出现故障时，另一台泵的备用状态自然解除。
（通过01006和01007分别实现其备用解除）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。
从而实现了备泵自投的功能。
5.信号灯的指示
在本次设计中，共使用了10个指示灯。
分别为1、2号电机的工作指示灯HL1，HL2，指示1、2号机组故障的HL7、HL8和管网压力过高以及低位水箱水位过低的报警指示HL5、HL6；
备用指示HL3，HL4;
还有就是检修指示HL9，和最后的警铃装置HL10。
在该设计中，将HL1HL2接在1、2号电机所对应的工作线圈KM1和KM2的两端，只要KM1或KM2得电，即01000或01000得电，则表明HL1或HL2也就亮了。
机组的故障情况包括：
机组过载了，热继电器线圈动作了，即01000（01001）常开闭合、常闭断开，当00008（00009）常开闭合时，01004（01005）线圈将得电，则该触点所接的HL7（HL8）将亮，指示1
（2）号机组故障。
同时该线圈的辅助触点接触非工作泵的备用状态，如任然有火警信号，则备用泵自动投入。
从而实现备泵自投。
其他灯的工作原理类似。
2.4指令语言程序
梯形图中对应的指令语言程序如下：
LD00000
LD01007
KEEP01002
LD00001
LD01006OR01006
KEEP01003KEEP01000
LD00012LD00005
OR20000AND00003
OUT20000LD20001
LD20000ANDNOT01003
TIM000ORLD
#0050LD00010
LD20000OR01004
ANDTIM000OR01005
OR20001OR01007
ANDNOT01008KEEP01001
OUT20001LD00006
LD00005OUT01004
AND00002LD00007
LD00004OUT01005
AND20001LD00008
ANDNOT01002OUT01006
ORLDLD00009
LD00010OUT01007
OR01004LD00013
OR01005OUT01008
LD01004
OR01005
OR01009
OR20001
AND00014
OUT01009
第三章、元器件的选择及依据
3.1交流接触器的选择
电机回路中的电流估算如下：
IN＝PN/（1.732×
UN×
COS∝）=7500/（380×
1.732×
0.9）≈12.66A.所以根据IN=13A选交流择接触器LC1-D169。
额定工作电流为16A。
尺寸大小为58*60*96（单位都为mm，下同）。
3.2热继电器的选择
因为系统中电机为7.5KW，电源线电压为380V，所以电机正常工作时应为三角形接法。
选带有断相保护的热继电器：
LR1-D16321,并将其值整定为14A。
采用卡轨式安装，则尺寸为45*84*102
3.3低压断路器的选择
根据动力供电支线用断路器的动作电流整定原则，现采用非选择型二段式（过载延时及短路瞬动保护）保护，各参数计算如下：
⑴断路器额定电压UN=380V。
⑵过载保护：
Idz=KkIn,取Kk=1.1，则Idz=13.93（所以设定Idz=14A）A,所以干路上电流约为30A。
⑶短路瞬动保护：
Ioc=（10～12）IN,则支路上短路瞬动电流至少为127A.按130A选，干路上短路瞬动电流至少应为260A，按260A选。
综合以上各个条件，支路上选DZX7-2520型低压断路器，电流整定为16A，尺寸为46*83.5*89.干路上选DZX7-8040型低压断路器，电流整定为30A,尺寸为163*122*115。
3.4控制按钮和旋钮的选择
根据系统原理图及系统电压可选择：
按钮用SLA1-11M工作电压为24~220V。
尺寸为：
直径为18mm,安装孔为16mm.旋钮用LA18-44X2，直径为48mm.
3.5指示灯的选择
在控制电路上，为了接线简单起见，给指示灯供电为220V。
故选择指示灯类型为：
XDY1-B/41颜色：
红色额定电压为220VXDY1-B/42颜色：
绿色额定电压为220V.尺寸为：
直径28mm,安装时，两灯水平之间距离不小于65mm，垂直之间距离不小于50mm.
3.6端子排的选择
在本设计中，一共用了13个端子进行导线的引入和引出，故选用端子排的型号为：
TZ1-20.总共有20个端子，每个端子的尺寸为：
10*51*72，在本设计中用了其中的13个，余下的7-个作为预留端子。
第四章、控制柜的尺寸设计
根据以上关于本系统所选择的各元器件的实际安装尺寸，同时考虑各元件之间的间隔，最终将电气控制箱的尺寸定为450*720*150mm,器件尺寸分布参见系统平面布置图中的尺寸标注。
参考文献
1.建筑电气控制技术王俭建筑工业出版社
2.建筑电气控制技术马小军机械工业出版社
3.常用低压电路手册杨国福化学工业出版社
附录：
1、元器件明细表
名称
型号
数量
单位
PLC
OMRONC30P
1
台
交流接触器
LC1-D169M
2
个
热继电器
LR1-D16321
低压断路器
DZX7-2520
DZX7-8040
按钮开关
SLA1-11M
5
旋钮开关
LA18-44X2
指示灯
XDY1-B/41
6
XDY1-B/42
4
端子排
TZ1-20
2、相关电路图
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