高低位水箱供水電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

李宜飛

摘 要 通過(guò)對(duì)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法，獲得電氣控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的初步能力。根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，采用PLC 為中心控制單元，設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足控制要求的高低位水箱供水電氣控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞 高低位水箱 PLC 主電路 控制電路 工作原理

中圖分類(lèi)號(hào)：TU991.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1設(shè)計(jì)原始資料

（1）高低位水箱均設(shè)水位信號(hào)器。高位水箱水位達(dá)到低位，低位水箱水位達(dá)到高位時(shí)，水泵起動(dòng)；高位水箱水位達(dá)到高位或低位水箱水位達(dá)到低位時(shí)，水泵停止。

（2）兩臺(tái)水泵分工作泵和備用泵，可以互換，只有一臺(tái)水泵工作。當(dāng)工作泵出現(xiàn)故障時(shí)，備用泵自投。水泵功率5.5KW。

（3）具有手動(dòng)、自動(dòng)工作方式。

（4）各種指示及報(bào)警。

2系統(tǒng)綜述

本系統(tǒng)在主電路上采用兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，因?yàn)闆](méi)有采用降壓?jiǎn)?dòng)，所以采用的是三角形接直接啟動(dòng)的接法，同時(shí)采用了兩個(gè)電源線(xiàn)圈對(duì)電機(jī)進(jìn)行工作控制，通過(guò)對(duì)電流的估算，同時(shí)還選定了相應(yīng)合適的熱繼電器和低壓斷路器對(duì)電機(jī)進(jìn)行過(guò)載和短路保護(hù)?？刂齐娐飞?，為了簡(jiǎn)單靈活起見(jiàn)，采用課堂中所學(xué)過(guò)的三菱F1系列的PLC進(jìn)行控制，根據(jù)設(shè)計(jì)方案的輸入輸出點(diǎn)數(shù)的需要，最終決定用三菱F1—40MR 型的PLC。同時(shí)，為滿(mǎn)足控制要求，還需加入一些壓力繼電器、按鈕、開(kāi)關(guān)、指示燈等。

3主電路的設(shè)計(jì)

由于兩臺(tái)泵，一臺(tái)工作，一臺(tái)作為備用泵，所以需要兩臺(tái)電機(jī)分別對(duì)其進(jìn)行控制。又由于功率都為5.5kw，所以可確定兩臺(tái)水泵電機(jī)均可直接啟動(dòng)。同時(shí)，每個(gè)電機(jī)分別用1個(gè)接觸器控制其電源，一個(gè)低壓斷路器進(jìn)行該支路的短路保護(hù)，1個(gè)熱繼電器進(jìn)行電機(jī)的過(guò)載保護(hù)。為了加強(qiáng)保護(hù)，在主干路上也設(shè)置了一個(gè)低壓斷路器。即主電路的組成器件為：3個(gè)低壓斷路器、2個(gè)接觸器的主觸頭、2個(gè)熱繼電器、2臺(tái)三相交流電機(jī)。主電路中還包括壓力繼電器線(xiàn)圈、閥門(mén)等，但在本設(shè)計(jì)中不進(jìn)行相應(yīng)的討論。

4控制電路的設(shè)計(jì)

在本設(shè)計(jì)中，控制電路是由PLC進(jìn)行控制的。在進(jìn)行一次又一次的設(shè)計(jì)和修改后，最后定下的電路有15個(gè)輸入點(diǎn)，6個(gè)輸出點(diǎn)，故最終決定采用三菱F1—40MR 型的PLC，該P(yáng)LC有24個(gè)輸入點(diǎn)，16個(gè)輸出點(diǎn)，完全能滿(mǎn)足本次設(shè)計(jì)的要求，并留有一定的余量。該P(yáng)LC的尺寸為：250€？10€？00。

5梯形圖的設(shè)計(jì)與分析

5.1機(jī)組的啟動(dòng)條件

在該系統(tǒng)中，為了對(duì)高、低位水箱的高、低位進(jìn)行檢測(cè)，用了四個(gè)觸點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。將四個(gè)觸點(diǎn)分別接至PLC的X005 、X006、 X007、X400四個(gè)輸入端。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，當(dāng)高位水箱達(dá)到高位或者低位水箱達(dá)到低位時(shí)，水泵不啟動(dòng)；當(dāng)高位水箱達(dá)到低位或者低位水箱達(dá)到高位時(shí)，應(yīng)起泵。在梯形圖中，當(dāng)X005或X400觸點(diǎn)閉合時(shí)，則Y534線(xiàn)圈得點(diǎn)，使Y535線(xiàn)圈的復(fù)位端接通，則系統(tǒng)將不會(huì)啟動(dòng)；當(dāng)X006和X007觸點(diǎn)同時(shí)閉合時(shí)，將接通啟動(dòng)線(xiàn)圈Y535。通過(guò)Y534和Y535線(xiàn)圈觸頭之間的互鎖，使系統(tǒng)任一時(shí)刻，只能工作在氣泵或不起泵狀態(tài)，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

5.2機(jī)組停止方式的設(shè)置

在正常情況下，若機(jī)組開(kāi)始了工作，則將高位水箱達(dá)到高位或低位水箱達(dá)到了低位作為機(jī)組停泵的信號(hào)。但是，當(dāng)機(jī)組在工作的過(guò)程中出現(xiàn)異常情況時(shí)，工作的機(jī)組應(yīng)馬上停止工作，為了實(shí)現(xiàn)該功能，在本次設(shè)計(jì)中，設(shè)置了一個(gè)總停機(jī)按鈕SB0。即當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，按下該鍵，接通X000，系統(tǒng)將停止工作。

5.3信號(hào)燈的指示

在本次設(shè)計(jì)中，共使用了六個(gè)指示燈。分別為1、2號(hào)電機(jī)的工作指示燈HL1，HL2，指示1、2號(hào)機(jī)組故障的HL3、HL4和顯示液位，即顯示機(jī)組應(yīng)起泵還是不宜起泵信號(hào)的HL5、HL6.在該設(shè)計(jì)中，將HL1 HL2接在1、2號(hào)電機(jī)所對(duì)應(yīng)的工作線(xiàn)圈KM1 和KM2的兩端，只要KM1 或KM2得電，即Y530或Y530得電，則表明HL1 或HL2也就亮了。機(jī)組的故障情況包括：工作線(xiàn)圈已得電，但是壓力不夠或者是機(jī)組過(guò)載了，熱繼電器線(xiàn)圈動(dòng)作了。即Y530（Y531）常開(kāi)閉合，X405（X406）常閉不打開(kāi)或者X401（X402）常開(kāi)觸點(diǎn)閉合時(shí)，則Y532（Y533）線(xiàn)圈將得電，則該觸點(diǎn)所接的HL3（HL4）將亮，指示1（2）號(hào)機(jī)組故障。同時(shí)該線(xiàn)圈的輔助觸點(diǎn)將接通另一臺(tái)電機(jī)的工作線(xiàn)圈Y531（Y530）。從而實(shí)現(xiàn)備泵自投。如機(jī)組啟動(dòng)條件中所述，當(dāng)滿(mǎn)足不宜起泵條件時(shí)，則線(xiàn)圈Y534得電，則Y534輸出觸點(diǎn)所接的HL5亮，指示系統(tǒng)此時(shí)不宜起泵。HL6指示燈得工作原理類(lèi)似。

6系統(tǒng)工作原理

6.1手動(dòng)、自動(dòng)的工作方式選擇

將旋鈕SA撥至X003輸入點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的檔位時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)入手動(dòng)工作狀態(tài)。此時(shí)，若系統(tǒng)滿(mǎn)足起泵要求，即Y535常開(kāi)觸點(diǎn)閉合時(shí)，若再按下SB1（SB2），則將啟動(dòng)1（2）號(hào)機(jī)組。當(dāng)將旋鈕SA撥至X004輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)的檔位時(shí)，則系統(tǒng)將進(jìn)入自動(dòng)工作狀態(tài)。同樣，如果系統(tǒng)滿(mǎn)足起泵條件，若再按下SW1（SW2），則1（2）號(hào)機(jī)組將作為工作機(jī)組首先啟動(dòng)，另一臺(tái)機(jī)組則將作為備用機(jī)組。

6.2備泵自投功能的實(shí)現(xiàn)

設(shè)計(jì)任務(wù)中要求當(dāng)工作泵出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)備泵自投的功能。因此，在設(shè)計(jì)中，電機(jī)的啟動(dòng)方式除了自動(dòng)和手動(dòng)的啟動(dòng)方式外，應(yīng)再加一種作為備泵自投的啟動(dòng)方式，即在確認(rèn)工作泵出現(xiàn)故障時(shí)，在系統(tǒng)仍滿(mǎn)足起泵的條件下，應(yīng)在感應(yīng)工作泵的故障線(xiàn)圈一旦得電，則備泵應(yīng)立即啟動(dòng)。因此將1號(hào)機(jī)組的故障線(xiàn)圈的常開(kāi)觸點(diǎn)Y532并在2號(hào)機(jī)組手動(dòng)和自動(dòng)控制觸點(diǎn)的兩端，同樣，將2號(hào)機(jī)組的故障線(xiàn)圈的常開(kāi)觸點(diǎn)Y533并在1號(hào)機(jī)組手動(dòng)和自動(dòng)控制觸點(diǎn)的兩端。從而實(shí)現(xiàn)了備泵自投的功能。

參考文獻(xiàn)

[1] 王儉.建筑電氣控制技術(shù)[M].建筑工業(yè)出版社，1998.

[2] 馬小軍.建筑電氣控制技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2003.