空调水泵风机PLC控制系统设计.docx
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空调水泵风机PLC控制系统设计
扬州大学
本科生课程设计报告
题目空调水泵风机控制系统设计
课程建筑电气控制技术
专业
班级
学号
姓名
指导老师蒋步军李新兵
完成日期2013.6.28
1绪论…………………………………………………………………………….2
1.1课程题目…………………………………………………………………2
1.2设计目的及要求…………………………………………………………2
1.3原始资料…………………………………………………………………2
1.4课题要求…………………………………………………………………2
1.5日程安排…………………………………………………………………2
1.6主要参考书………………………………………………………………3
2器件选择……………………………………………………………………….4
2.1总体结构…………………………………………………………………4
2.2具体器件的选择…………………………………………………………4
2.2.1液位传感器的选择……………………………………………….…4
2.2.2接触器的选择…………………………………………….……….…4
2.2.3热继电器的选择……………………………………………….….…5
2.2.4时间继电器的选择……………………………………………..……5
2.2.5风机及水泵的选择……………………………………………….…5
3程序设计…………………………………………………………………….…6
3.1总体设计思路…………………………………………………….…….6
3.2PLC输入输出口分配…………………………………….…….……….7
3.3主电路设计……………………………………………….…………….8
3.4输入输出接线图……………………………….………….…………….9
3.5梯形图……………………………………….…………………………..10
3.6指令……………………………………….…………………………....11
4安装、接线及系统联合测试…………………………………………………13
5后期工作………………………………………………………………………14
6总结……………………………………………………………………………15
7参考文献………………………………………………………………………16
1绪论
1.1课程题目
空调水泵风机控制系统设计
1.2设计目的及要求
1．熟悉电气控制系统的一般设计原则、设计内容及设计程序。
2．掌握电气设计制图的基本规范，熟练掌握PLC程序设计的方法和步骤。
3．学会收集、分析、运用电气设计有关资料及数据。
4．培养独立工作和工程设计能力以及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。
1.3原始资料
两台风机、两台水泵分为两组互为备用，协调工作，保证了空调机组的安全、可靠的运行,对于空调机组的节能运行意义重大。
采用PLC对风机和水泵空调机组实现控制，其具体要求如下：
1.两台风机、两台水泵分为两组互为备用；以12小时为时间单位交流运行。
2.水泵由液位控制分上、中、下三个液位：
当上、中液位或上液位无信号时关闭水泵；当三个液位都无信号时同时开启两组水泵。
当水泵关闭一小时后风机开两小时。
3.风机7。
5KW，AC380V，2台，水泵15KW，AC380V，2台。
1.4课题要求
1.设计原则：
国家现行有关电气设计规范及主管部门规定等。
2.设计范围：
控制系统主电路及控制电路设计，电器设备选型。
3.设计成果：
课程设计报告（设计说明书及计算书等），主电路图、控制电路图、流程图、I/O端子接线图、梯形图及程序。
（所有成果均应为打印稿）
1.5日程安排
本次课程设计时间共一周，进度安排如下：
1.设计准备，熟悉有关电气设计规范，熟悉课题设计要求及内容。
（一天）
2.分析控制要求、主电路及控制电路方案设计。
（一天）
3.绘制控制流程图、I/O端子接线图。
（一天）
4.梯形图设计、编制程序及程序说明。
（一天）
5.整理计算书及图纸、写课程设计报告。
（一天）
1.6主要参考书
1.《电气控制与可编程控制器应用技术》 郁汉琪主编 东南大学出版社
2.《工厂电气控制技术》 方承远主编 机械工业出版社
3.《可编程控制器原理应用网络》 徐世许主编 中国科学技术大学出版社
4.《工厂常用电气设备手册》（第２版）上、下册 中国电力出版社
2器件选择
2.1总体结构
根据原始资料以及采用PLC对风机和水泵空调机组实现控制，其具体要求，设计出来的系统要求实现两台水泵，两台风机的运行，所以此次设计需要两台水泵，两台风机，水泵的控制通过液位传感器实现，因此由题意可知需要上中下三个液位传感器。
2.2器件的选择
2.2.1液位传感器的选择
选用LSF-2.5型液位传感器，其中“L”表示光电的，“S”表示传感器，“F”表示防腐蚀的，2.5为最大工作压力。
LSF系列液位开关可提供非常准确、可靠的液位检测。
其原理是依据光的反射折射原理，当没有液体时，光被前端的棱镜面或球面反射回来；当有液体覆盖光电探头球面时，光被折射出去，这使得输出发生变化，相应的晶体管或继电器动作并输出一个开关量。
应用此原理可制成单点或多点液位开关。
LSF光电液位开关具有较高的适应环境的能力，在耐腐蚀方面有较好的抵抗能力。
在此次课程设计中，I/O接线图中用限位开关来代替液位传感器。
技术参数如下：
（1）工作压力可达2.5MPa
（2）工作温度上限为125℃
（3）触点寿命为100万次
（4）开关电压为24VDC
（5）触点容量为70W
（6）切换电流为0.5A3.3
2.2.2接触器的选择
选用CJ20-16型接触器，其中“C”表示接触器，“J”表示交流，20为设计编号，10/16为主触头额定电流。
主要技术参数如下：
（1）操作频率为1200/h
（2）机电寿命为1000万次
（3）主触头额定电流为16次（A）
（4）额定电压为380/22（A）
2.2.3热继电器的选择
选用JR16B-60/3D型热继电器，其中“J”表示继电器，“D”带断相保护。
主要技术参数如下：
（1）额定电流为20（A）
（2）热元件额定电流为32/45（A）
2.2.4时间继电器的选择
选用JS11-61型时间继电器，此时间继电器是通电延时继电器，3常开，2常闭，同时可延时范围：
0~12h。
2.2.5风机及水泵的选择
风机7.5KW，AC380V，2台；水泵15KW，AC380V，2台。
3程序设计
3.1总体设计思路
由课题设计具体要求可以把水泵和风机动作过程分成以下几个部分：
（1）水位位于中下液位之间时，两台水泵交替运行12小时，每台水泵结束工作后1小时开启对应的风机运行两小时。
（2）水位位于下液位以下时，两台水泵同时开启运行。
（3）当水位位于中上液位之间时，风机停止工作。
由于实际运行过程过长，测试不方便，故在测试实验过程中以12秒代替十二小时，2秒代替一小时，2秒代替两小时进行测试，方便检查程序错误。
水泵的控制要求需要对液体的液面高度进行监控，因此，需要运用到传感器进行液面高度的监控。
当液面高度在一定高度时，水泵运行或停止运行；风机根据水泵运行状况决定自己的运行状况。
其控制流程图如下：
3.2PLC输入输出口分配
输入信号
中液位无信号启动按钮SB2
X1
下液位无信号启动按钮SB3
X2
上液位无信号启动按钮SB5
X4
停止按钮SB6
X5
上液位有信号启动按钮SB7
X6
输出信号
接触器KM1水泵1
Y1
接触器KM2风机1
Y2
接触器KM3水泵2
Y3
接触器KM4风机2
Y4
3.3主电路设计
主电路中应该包括两台水泵和两台风机，此外还要加入过载短路保护装置。
如图KM1和KM2是水泵1和2，KM3和KM4是风机1和2，FU为过载保护，FR为短路保护。
3.4输入输出接线图
3.5梯形图
3.6指令
4安装、接线及系统联合测试
4.1安装接线
（1）根据FX系列PLC的端子图和PLC控制原理图，画出PLC系统的接线图；
（2）完成PLC接线；
（3）将提供的PLC程序利用计算机写入PLC；
（4）按步骤操作，通过PLC系统的运行情况进行调试。
4.2系统调试
将设计好的程序写入PLC后，首先逐条仔细检查，并改正写入时出现的错误。
，实际的输入信号可以用钮子开关和按钮来模拟，各输出量的通／断状态用PLC上有关的发光二极管来显示，一般不用接PLC实际的负载（如接触器、电磁阀等）。
可以根据功能表图，在适当的时候用开关或按钮来模拟实际的反馈信号，如限位开关触点的接通和断开。
对于顺序控制程序，调试程序的主要任务是检查程序的运行是否符合功能表图的规定，即在某一转换条件实现时，发生步的活动状态的正确变化，即该转换所有的前级步是否变为不活动步，所有的后续步是否是否变为活动步，以及各步被驱动的负载是否发生相应的变化。
在调试时应充分考虑各种可能的情况，对系统各种不同的工作方式、有选择序列的功能表图中的每一条支路、各种可能的进展路线，都应逐一检查，不能遗漏。
发现问题后应及时修改梯形图和PLC中的程序，直到在各种可能的情况下输入量与输出量之间的关系完全符合要求。
如果程序中某些定时器或计数器的设定值过大，为了缩短调试时间，可以在调试时将它们减小，模拟调试结束后再写入它们的实际设定值。
在设计和模拟调试程序的同时，可以设计、制作控制台或控制柜，PLC之外的其他硬件的安装、接线工作也可以同时进行。
5后期工作
5.1系统运行测试
1.按下SB2启动开关，启动系统。
两台水泵指示灯以12s为时间单位交替运行，每台水泵停止后，间隔一秒，对应风机启动运行两秒后自动停止。
2.当液位信号为上液位：
按下开关SB7上液位传感器线圈得电，上液位常闭触点断开，两水泵均不可以运行。
3.当液位为中液位：
按下开关SB5，中液位传感器线圈得电，中液位常闭触点断开，水泵1运行，水泵2不运行。
到上液位时，水泵K1停止运行，定时器开始计时，1s后，风机1开始运行，同时定时器开始计时2s，风机1停止运行。
4.当液位为下液位：
按下开关SB6，下液位传感器线圈得电，下液位常开触点闭合，两台水泵同时工作。
水泵停止运行，定时器开始计时，1s后，风机1和风机2开始运行，同时定时器和定时器开始计时2s，风机1,2停止运行。
5.2设备连接调试
将事先选择好的设备以及器件组装成设计要求的装置，水箱中安装上中下三个液位传感器，加入适量的水，进行实际情况的测试，分别就三种情况调试，此时不需要通过开关控制三个液位，而是通过三个液位传感器的光感应控制水泵的开关，风机由水泵的运行状态决定。
6总结
通过PLC的课程设计主要是掌握PLC的基础知识，掌握PLC的工作原理、特点、应用和选用方法，熟悉各类基本回路的功用、组成和应用。
通过实训设备梯形图设计，进一步了解plc作用及其工作方式。
全面认识和了解原理及应用。
掌握plc的基础知识，掌握梯形图的编写方法。
培养编写程序的动手能力，培养设计梯形图以及接线的方法。
本次设计采用PLC系统控制，方法简单，很容易实现，而且极大的提高了空调机组水泵和风机的工作效率，而且可以根据气候温度湿度等因素改变水泵和风机的运行工作制，而且PLC的扩展性很强，可以满足多台水泵和风机的控制，很好的满足了使用者的需求。
PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。
本次设计课题是空调水泵风机控制系统设计，在设计过程中也遇到了很多问题，三个液位传感器的配合工作容易出问题，定时器的设置出问题，经过一次又一次的修改梯形图程序，最终才能完成设计工作。
在设计过程中小组成员积极讨论提出自己的见解，使得设计在满足要求的情况下，力求简洁明了。
7参考文献
1.《电气控制与可编程控制器应用技术》 郁汉琪主编 东南大学出版社
2.《工厂电气控制技术》 方承远主编 机械工业出版社
3.《可编程控制器原理应用网络》 徐世许主编 中国科学技术大学出版社
4.《工厂常用电气设备手册》（第２版）上、下册 中国电力出版社
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