基于PLC的高低位水箱自动控制系统

课程设计任务书（A）

题目高低位水箱供水系统电气控制系统的设计（F1）学院(部) 电控学院

专业电气工程及其自动化

班级32040901

学生姓名蒋秋华

学号3204090115

6 月11 日至 6 月1

7 日共 1 周

指导教师(签字)

系主任(签字)

2012年 5 月26 日

目录

摘要 (3)

第一章引言 (4)

第二章案的论证及方案确定 (5)

第三章系统各部分的设计 (6)

3.1主电路的设计 (6)

3.2控制电路的设计 (6)

3.3梯形图的设计与分析 (7)

3.3.1手动、自动的工作方式选择 (7)

3.3.2机组的启动条件及操作使用 (7)

3.3.3备泵自投功能的实现 (8)

3.3.4信号灯的指示 (8)

3.3.5指令语言程序 (9)

第四章元器件的选择及依据 (10)

4.1 低压断路器的选择 (10)

4.2 PLC的选择 (10)

4.3 交流接触器的选择 (10)

4.4 热继电器的选择 (11)

4.5 控制按钮和旋钮的选择 (11)

4.6 指示灯的选择 (11)

4.7 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PLC 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，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。高位水箱水位达到低位，低位水箱水位达到高位时，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。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：275*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SB1 X400 1#电机工作线圈KM1 Y430 2#机组手动启动按钮SB1 X401 2#电机工作线圈KM2 Y431

1#自投2#备用开关SA X402 高位水箱下限HL3 Y432

手动/自动选择开关SA X403 低位水箱上限HL4 Y433

1#自投2#备用开关SA X404 高位水箱上限HL5 Y434

高位水箱下限接点S1 X405 低位水箱下限HL6 Y435

低位水箱上限接点S2 X406 1#备用指示HL7 Y436