電氣控制課程設(shè)計(jì)--- 消防水泵plc電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 </p><p>　　題 目 消防水泵PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　?。∣MRON CPM1A） </p><p>　　學(xué)院(部) </p><p>　　專 業(yè) </

2、p><p>　　班 級(jí) </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　6 月 11 日至 6 月 17 日 共 1 周</p>

3、<p>　　指導(dǎo)教師(簽字) </p><p>　　系 主 任(簽字) </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 ……………………………………………………2</p><p>　　前言 …………………………………………

4、………………………4</p><p><b>　　一、系統(tǒng)概述 </b></p><p>　　1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 ……………………………………………..5</p><p>　　1.2 系統(tǒng)框圖 ………………………………………………...5</p><p>　　二、系統(tǒng)各部分的設(shè)計(jì) </p><p&g

5、t;　　2.1主電路的設(shè)計(jì) ……………………………………………..5</p><p>　　2.2控制電路的設(shè)計(jì) …………………………………………..6</p><p>　　2.3 梯形圖的設(shè)計(jì)與分析 …………………………………….7</p><p>　　2.4 指令語(yǔ)言程序 …………………………………………….8</p><p>　　三、元器

6、件的選擇及依據(jù) </p><p>　　3.1 交流接觸器的選擇 ……………………………………….9</p><p>　　3.2 熱繼電器的選擇 ………………………………………….9</p><p>　　3.3 低壓斷路器的選擇 ……………………………………….9</p><p>　　3.4 控制按鈕和旋鈕的選擇 ………………………………….1

7、0</p><p>　　3.5 指示燈的選擇 …………………………………………….10</p><p>　　3.6 端子排的選擇 …………………………………………….10</p><p>　　四、控制柜的尺寸設(shè)計(jì) ……………………………………………10</p><p>　　五．總結(jié) …………………………………………………………….11<

8、/p><p>　　附錄 ………………………………………………………………….12</p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書（B）</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化的發(fā)展，使得人們居住的樓房越來(lái)越高，消防供水系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行顯得越來(lái)越重要。本系統(tǒng)采用可編程序

9、PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)消防水泵的控制，有效的保證火情發(fā)生時(shí)及時(shí)提供消防用水，還可以手動(dòng)/自動(dòng)來(lái)回切換，確保消防供水系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定使用。</p><p>　　為了滿足該設(shè)計(jì)中提出的基本功能的要求，本次設(shè)計(jì)主電路上用兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，由于功率較小可直接啟動(dòng)，同時(shí)采用了兩個(gè)接觸器對(duì)電機(jī)進(jìn)行工作的控制，采用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，采用課堂中所學(xué)過(guò)的OMRON CPM1A PLC為中

10、心控制單元。再加入必需的一些壓力繼電器、按鈕、開關(guān)、指示燈，報(bào)警器等，從而基本形成了一個(gè)基于PLC控制的智能消防水泵控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　一、系統(tǒng)概述</b></p><p><b>　　1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　消火栓滅火系統(tǒng)由消火栓、消防水泵、管網(wǎng)、壓力傳感器及電氣控制電路組成。

11、消火栓滅火系統(tǒng)屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，控制電路接到消火栓泵啟動(dòng)指令發(fā)出消防水泵啟動(dòng)的主令信號(hào)后，消防水泵電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，向室內(nèi)管網(wǎng)提供消防用水，壓力傳感器用來(lái)監(jiān)視管網(wǎng)水壓，并將監(jiān)測(cè)水壓信號(hào)送至消防控制電路。</p><p><b>　　1.2 系統(tǒng)框圖</b></p><p><b>　　消火栓滅火系統(tǒng)框圖</b></p>&

12、lt;p>　　二、系統(tǒng)各部分的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1主電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由于兩臺(tái)泵，互為備用泵，所以需要對(duì)兩臺(tái)電機(jī)分別控制。又因?yàn)槠涔β识紴?.5kw，所以可確定兩臺(tái)水泵電機(jī)均可直接啟動(dòng)。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)。同時(shí)，在主干路上也設(shè)置了一個(gè)低壓

13、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)。</p><p>　　主電路電路圖見附錄圖。</p><p>　　2.2控制電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　在本系統(tǒng)中，控制電路是由PLC進(jìn)行控制的。按所提出的控制要求，最后定下的電路有14個(gè)輸入點(diǎn)，9個(gè)輸出點(diǎn)，所以決定采用OMRON C30P的PLC，該P(yáng)LC有18

14、個(gè)輸入點(diǎn)，12個(gè)輸出點(diǎn)，完全能滿足本次設(shè)計(jì)的要求，并留有一定的余量。該P(yáng)LC的尺寸為：150*90*85</p><p>　　表一 I/O分布表</p><p>　　2.3 梯形圖的設(shè)計(jì)與分析</p><p>　　為了滿足本次設(shè)計(jì)的基本要求和功能，梯形圖設(shè)計(jì)如附錄中原理圖所示。分析如下：</p><p><b>　　機(jī)組的啟動(dòng)條

15、件</b></p><p>　　在該系統(tǒng)中， 當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，用硬物擊碎消防按鈕的面板玻璃，產(chǎn)生一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)00013。 </p><p>　　SB3 為水泵檢修開關(guān)，SA為萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開關(guān)，對(duì)手動(dòng)投入還是自動(dòng)投入進(jìn)行選擇控制。</p><p>　　為了對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)的壓力監(jiān)測(cè)和對(duì)水箱的水位監(jiān)測(cè)。將兩個(gè)個(gè)觸點(diǎn)分別接至PLC的00004、 00005兩個(gè)輸入端。根據(jù)

16、設(shè)計(jì)要求，當(dāng)管網(wǎng)系統(tǒng)壓力或高或者低位水箱水位過(guò)低時(shí)，停泵并報(bào)警。</p><p>　　如果一號(hào)水泵發(fā)生故障或過(guò)載，熱繼電器FR1 的常閉觸頭斷開，KM1斷電釋放，KM2通電，二號(hào)泵投入使用。</p><p><b>　　機(jī)組停止方式的設(shè)置</b></p><p>　　在正常情況下，若機(jī)組開始了工作，管網(wǎng)水壓過(guò)高和地位水箱水位過(guò)低作為停泵信號(hào)。還

17、有就是當(dāng)水泵發(fā)生故障，水泵自動(dòng)停機(jī)并報(bào)警。</p><p><b>　　備泵自投功能的實(shí)現(xiàn)</b></p><p>　　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)一臺(tái)工作泵出現(xiàn)故障時(shí)，另一臺(tái)泵的備用狀態(tài)自然解除。在系統(tǒng)仍滿足起泵的條件下，應(yīng)在感應(yīng)工作泵的故

18、障線圈一旦得電，則備泵應(yīng)立即啟動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)了備泵自投的功能。</p><p><b>　　信號(hào)燈的指示</b></p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中，共使用了6個(gè)指示燈。分別電源提示指示燈HL1；一號(hào)電機(jī)工作指示燈HL2；二號(hào)電機(jī)工作指示燈HL3；管網(wǎng)壓力過(guò)高以及低位水箱水位過(guò)低的報(bào)警指示HL4、HL5；檢修指示HL6；以及最后的警鈴裝置。在該設(shè)計(jì)中，將HL2 HL3接在

19、1、2號(hào)電機(jī)所對(duì)應(yīng)的工作線圈KM1 和KM2的兩端，只要KM1 或KM2得電，即00001或00002得電，則表明HL2 或HL3也就亮了。若需要檢修，則00006有信號(hào)，檢修指示燈HL6亮。</p><p>　　2.4 指令語(yǔ)言程序</p><p>　　梯形圖中對(duì)應(yīng)的指令語(yǔ)言程序如下：</p><p>　　LD 00000</p><

20、;p>　　OUT 01000</p><p>　　LD 00013</p><p>　　TIM 002</p><p><b>　　#0030</b></p><p>　　LD TIM002</p><p>　　AND 00008<

21、/p><p>　　LD 00001</p><p>　　AND 00007</p><p>　　OR TIM001</p><p>　　LD 00009</p><p>　　OR 00011</p><p>　　OR 20004

22、</p><p>　　KEEP 01001</p><p>　　LD NOT 01001</p><p>　　TIM 000</p><p><b>　　#0030</b></p><p>　　LD 00007 </p><p>　　AN

23、D 00002 </p><p>　　OR TIM000</p><p>　　LD 00010</p><p>　　OR 00012 </p><p>　　OR 20004</p><p>　　KEEP 01002</p><p&

24、gt;　　LD NOT 01002 </p><p>　　TIM 001</p><p><b>　　#0030</b></p><p>　　LD 00004</p><p>　　OUT 01003</p><p>　　LD 00005</p&

25、gt;<p>　　OUT 01004</p><p>　　LD 00006</p><p>　　OUT 01005</p><p>　　LD 01003</p><p>　　OR 01004</p><p>　　OR 01005</

26、p><p>　　AND 00002</p><p>　　OUT 01006</p><p>　　OUT 20004</p><p><b>　　END</b></p><p>　　三、元器件的選擇及依據(jù)</p><p>　　3.1 交流接觸器的選擇

27、</p><p>　　電機(jī)回路中的電流估算如下：</p><p>　　IN＝PN/(1.732×UN×COS∝)=7500/(380×1.732×0.9)≈12.66A.所以根據(jù)IN=13A選交流擇接觸器LC1-D169。額定工作電流為16A。尺寸大小為58*60*96（單位都為mm）。</p><p>　　3.2 熱繼電器的

28、選擇</p><p>　　系統(tǒng)中電機(jī)為7.5KW，電源線電壓為380V ，電機(jī)正常工作時(shí)應(yīng)為三角形接法。選帶有斷相保護(hù)的熱繼電器：LR1-D16321 ,并將其值整定為14A 。采用卡軌式安裝，則尺寸為45*84*102</p><p>　　3.3 低壓斷路器的選擇</p><p>　　根據(jù)動(dòng)力供電支線用斷路器的動(dòng)作電流整定原則，現(xiàn)采用非選擇型二段式（過(guò)載延時(shí)及短路

29、瞬動(dòng)保護(hù)）保護(hù)，各參數(shù)計(jì)算如下：</p><p>　?、?斷路器額定電壓UN=380V。</p><p>　?、?過(guò)載保護(hù)： I d z =K k I n ,取 K k=1.1，則I d z = 13.93 (所以設(shè)定I d z=14A)A,所以干路上電流約為30A。</p><p>　?、?短路瞬動(dòng)保護(hù)： I o c=(10～12)IN,則支路上短路瞬動(dòng)電流至少

30、為127A.按130A選，干路上短路瞬動(dòng)電流至少應(yīng)為260A，按260A選。</p><p>　　綜合以上各個(gè)條件，支路上選DZX7-2520型低壓斷路器，電流整定為16A，尺寸為46*83.5*89.干路上選DZX7-8040型低壓斷路器，電流整定為30A,尺寸為163*122*115。</p><p>　　3.4 控制按鈕和旋鈕的選擇</p><p>　　根據(jù)系

31、統(tǒng)原理圖及系統(tǒng)電壓可選擇：按鈕用SLA1-11M 工作電壓為24~220V。尺寸為：直徑為18mm,安裝孔為16mm.旋鈕用LA18-44X2，直徑為48mm.</p><p>　　3.5 指示燈的選擇</p><p>　　在控制電路上，為了接線簡(jiǎn)單起見，給指示燈供電為220V。故選擇指示燈類型為：XDY1-B/41 顏色：紅色 額定電壓為220V XDY1-B/42 顏色：綠色 額定

32、電壓為220V.尺寸為：直徑28mm,安裝時(shí)，兩燈水平之間距離不小于65mm，垂直之間距離不小于50mm.</p><p>　　3.6 端子排的選擇</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，一共用了13個(gè)端子進(jìn)行導(dǎo)線的引入和引出，故選用端子排的型號(hào)為：TZ1-20.總共有20個(gè)端子，每個(gè)端子的尺寸為：10*51*72，在本設(shè)計(jì)中用了其中的13個(gè)，余下的7-個(gè)作為預(yù)留端子。</p>&

33、lt;p>　　四、控制柜的尺寸設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)以上關(guān)于本系統(tǒng)所選擇的各元器件的實(shí)際安裝尺寸，同時(shí)考慮各元件之間的間隔，最終將電氣控制箱的尺寸定為450×750×150mm，具體的元器件尺寸分布參見系統(tǒng)平面布置圖中的尺寸標(biāo)注。</p><p><b>　　五．總結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)本次的課程

34、設(shè)計(jì)，使我對(duì)PLC電氣控制設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)有了更加深刻的了解，對(duì)OMRON CPM1A PLC也有了具體的應(yīng)用，只有通過(guò)自己動(dòng)腦與設(shè)計(jì)實(shí)踐，才可以將課本上的知識(shí)學(xué)以致用。</p><p>　　但同時(shí)我也意識(shí)到了自己的不足，對(duì)于課本的知識(shí)掌握的不夠熟練，雖然本次設(shè)計(jì)還存在缺陷，但我會(huì)在今后的學(xué)習(xí)中不斷鞏固和提高。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p&g

35、t;<p>　　1.建筑電氣控制技術(shù) 王儉 建筑工業(yè)出版社</p><p>　　2.建筑電氣控制技術(shù) 馬小軍 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　3.常用低壓電路手冊(cè) 楊國(guó)福 化學(xué)工業(yè)出版社</p><p><b>　　附錄：</b></p><p><b