李宜飛

摘 要 通過對電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計，掌握電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的一般方法，獲得電氣控制系統(tǒng)工程設(shè)計的初步能力。根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，采用PLC 為中心控制單元，設(shè)計出滿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

中圖分類號：TU991.3 文獻標識碼：A

1設(shè)計原始資料

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

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

（3）具有手動、自動工作方式。

（4）各種指示及報警。

2系統(tǒng)綜述

本系統(tǒng)在主電路上采用兩臺電動機，因為沒有采用降壓啟動，所以采用的是三角形接直接啟動的接法，同時采用了兩個電源線圈對電機進行工作控制，通過對電流的估算，同時還選定了相應合適的熱繼電器和低壓斷路器對電機進行過載和短路保護?？刂齐娐飞?，為了簡單靈活起見，采用課堂中所學過的三菱F1系列的PLC進行控制，根據(jù)設(shè)計方案的輸入輸出點數(shù)的需要，最終決定用三菱F1—40MR 型的PLC。同時，為滿足控制要求，還需加入一些壓力繼電器、按鈕、開關(guān)、指示燈等。

3主電路的設(shè)計

由于兩臺泵，一臺工作，一臺作為備用泵，所以需要兩臺電機分別對其進行控制。又由于功率都為5.5kw，所以可確定兩臺水泵電機均可直接啟動。同時，每個電機分別用1個接觸器控制其電源，一個低壓斷路器進行該支路的短路保護，1個熱繼電器進行電機的過載保護。為了加強保護，在主干路上也設(shè)置了一個低壓斷路器。即主電路的組成器件為：3個低壓斷路器、2個接觸器的主觸頭、2個熱繼電器、2臺三相交流電機。主電路中還包括壓力繼電器線圈、閥門等，但在本設(shè)計中不進行相應的討論。

4控制電路的設(shè)計

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

5梯形圖的設(shè)計與分析

5.1機組的啟動條件

在該系統(tǒng)中，為了對高、低位水箱的高、低位進行檢測，用了四個觸點進行檢測。將四個觸點分別接至PLC的X005 、X006、 X007、X400四個輸入端。根據(jù)設(shè)計要求，當高位水箱達到高位或者低位水箱達到低位時，水泵不啟動；當高位水箱達到低位或者低位水箱達到高位時，應起泵。在梯形圖中，當X005或X400觸點閉合時，則Y534線圈得點，使Y535線圈的復位端接通，則系統(tǒng)將不會啟動；當X006和X007觸點同時閉合時，將接通啟動線圈Y535。通過Y534和Y535線圈觸頭之間的互鎖，使系統(tǒng)任一時刻，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機組停止方式的設(shè)置

在正常情況下，若機組開始了工作，則將高位水箱達到高位或低位水箱達到了低位作為機組停泵的信號。但是，當機組在工作的過程中出現(xiàn)異常情況時，工作的機組應馬上停止工作，為了實現(xiàn)該功能，在本次設(shè)計中，設(shè)置了一個總停機按鈕SB0。即當系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時，按下該鍵，接通X000，系統(tǒng)將停止工作。

5.3信號燈的指示

在本次設(shè)計中，共使用了六個指示燈。分別為1、2號電機的工作指示燈HL1，HL2，指示1、2號機組故障的HL3、HL4和顯示液位，即顯示機組應起泵還是不宜起泵信號的HL5、HL6.在該設(shè)計中，將HL1 HL2接在1、2號電機所對應的工作線圈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。機組的故障情況包括：工作線圈已得電，但是壓力不夠或者是機組過載了，熱繼電器線圈動作了。即Y530（Y531）常開閉合，X405（X406）常閉不打開或者X401（X402）常開觸點閉合時，則Y532（Y533）線圈將得電，則該觸點所接的HL3（HL4）將亮，指示1（2）號機組故障。同時該線圈的輔助觸點將接通另一臺電機的工作線圈Y531（Y530）。從而實現(xiàn)備泵自投。如機組啟動條件中所述，當滿足不宜起泵條件時，則線圈Y534得電，則Y534輸出觸點所接的HL5亮，指示系統(tǒng)此時不宜起泵。HL6指示燈得工作原理類似。

6系統(tǒng)工作原理

6.1手動、自動的工作方式選擇

將旋鈕SA撥至X003輸入點所對應的檔位時，系統(tǒng)將進入手動工作狀態(tài)。此時，若系統(tǒng)滿足起泵要求，即Y535常開觸點閉合時，若再按下SB1（SB2），則將啟動1（2）號機組。當將旋鈕SA撥至X004輸入點對應的檔位時，則系統(tǒng)將進入自動工作狀態(tài)。同樣，如果系統(tǒng)滿足起泵條件，若再按下SW1（SW2），則1（2）號機組將作為工作機組首先啟動，另一臺機組則將作為備用機組。

6.2備泵自投功能的實現(xiàn)

設(shè)計任務中要求當工作泵出現(xiàn)故障時，應實現(xiàn)備泵自投的功能。因此，在設(shè)計中，電機的啟動方式除了自動和手動的啟動方式外，應再加一種作為備泵自投的啟動方式，即在確認工作泵出現(xiàn)故障時，在系統(tǒng)仍滿足起泵的條件下，應在感應工作泵的故障線圈一旦得電，則備泵應立即啟動。因此將1號機組的故障線圈的常開觸點Y532并在2號機組手動和自動控制觸點的兩端，同樣，將2號機組的故障線圈的常開觸點Y533并在1號機組手動和自動控制觸點的兩端。從而實現(xiàn)了備泵自投的功能。

參考文獻

[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].機械工業(yè)出版社，2003.