基于PLC的高低位水箱自动控制系统文档格式.doc

1、3.3.1手动、自动的工作方式选择73.3.2机组的启动条件及操作使用73.3.3备泵自投功能的实现83.3.4信号灯的指示83.3.5指令语言程序9第四章 元器件的选择及依据104.1 低压断路器的选择104.2 PLC的选择104.3 交流接触器的选择104.4 热继电器的选择114.5 控制按钮和旋钮的选择114.6 指示灯的选择114.7 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

2、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 PL

3、C 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F1 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

4、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，

5、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

6、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：27

7、5*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SB1X4001#电机工作线圈KM1Y4302#机组手动启动按钮SB1X4012#电机工作线圈KM2Y4311#自投2#备用开关SAX402高位水箱下限HL3Y432手动/自动选择开关SAX403低位水箱上限HL4Y433X404高位水箱上限HL5Y434高位水箱下限接点S1X405低位水箱下限HL6Y435低位水箱上限接点S2X4061#备用指示HL7Y436高位水箱上限接点S3X4072#备用指示HL8Y437低位水箱下限接点S4X4101#故障指示HL9Y5301#电机热保护触电FR1X4112#故障指示HL10Y531

8、2#电机热保护触电FR2X412手动状态指示LH11Y5321#水泵压力继电器接点SP1X413声音报警Y5332#水泵压力继电器接点SP2X5003.3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

9、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

10、（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

11、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

12、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LDRM202OROUTT450ANIK30ANDT451M201ORBSM203LDI