1、題 目 高低位水箱供水系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)院(部) 電子與控制工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 12 月 23 日至 12 月 30 日 共 1 周指導(dǎo)教師(簽字) 系 主 任(簽字) 2013 12 月 12 日 高低位水箱供水電氣控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書一、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求： 該設(shè)計(jì)為建筑生活水泵電器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要求以繼電器為中心控制單元。要設(shè)計(jì)出滿足要求的電氣原理圖、以及安裝布置圖、接線圖和控制箱的設(shè)計(jì)。其具體控制要求為：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

2、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。二、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、 基本設(shè)計(jì)思路高低位水箱系統(tǒng)的工作原理為：將地下室生活水池的水經(jīng)水泵加壓供到各樓屋面不同標(biāo)高的水箱，再經(jīng)水箱將水供到各個(gè)住戶用水點(diǎn)。系統(tǒng)設(shè)置為給水管道按圖施工并在屋面設(shè)置好水箱和地下室設(shè)好水池，在水箱和水池上設(shè)置好水位傳感器，若水箱水位都到設(shè)計(jì)水位，水泵將停止工作，哪個(gè)水位不足控制箱會(huì)使指令水泵啟動(dòng)往那個(gè)水箱直接供水，遠(yuǎn)傳液位電動(dòng)閥會(huì)自動(dòng)關(guān)閉水位已滿的水箱。生活水池若低于設(shè)計(jì)水位，控制箱將自動(dòng)停止水泵工作，以保護(hù)水泵設(shè)備。本系統(tǒng)設(shè)置

3、為高低位水箱，高位水箱即為用戶水箱，低位水箱相當(dāng)于地下室生活水池。根據(jù)控制要求（1），系統(tǒng)電路共有主電路、信號(hào)電路和控制電路等三部分組成。根據(jù)水泵控制要求（1），水泵電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停止應(yīng)受高位水箱水位信號(hào)器和低位水箱水位信號(hào)器發(fā)出信號(hào)控制。當(dāng)?shù)臀凰渌粸楦咚?，且高位水箱水位為低水位時(shí)發(fā)出起泵信號(hào)，當(dāng)?shù)臀凰渌粸榈退唬蚋呶凰渌粸楦咚粫r(shí)發(fā)出停泵信號(hào)。根據(jù)控制要求（2），工作泵不能正常運(yùn)行時(shí)，備泵應(yīng)能自動(dòng)投入。工作泵與備用泵二者工況轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵是尋找一個(gè)合適的轉(zhuǎn)換信號(hào)，即能反映工作泵不能正常運(yùn)行的信號(hào)。一般情況下，水泵不能正常運(yùn)行的原因?yàn)椋海?）運(yùn)行繼電器的銜鐵卡住，觸點(diǎn)不能正常吸合;

4、(2) 水泵運(yùn)行過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)因過(guò)載或線路發(fā)生短路等故障而保護(hù)停機(jī)。這兩種停機(jī)情況反映在接觸器上即是接觸器的觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)不能動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)，因此，接觸器的常閉觸點(diǎn)的閉合與否反映了電動(dòng)機(jī)的工作情況。故可利用接觸器的常閉觸點(diǎn)標(biāo)識(shí)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況并作為備泵電動(dòng)機(jī)的起泵信號(hào)。為了與正常停機(jī)相區(qū)別，由常閉觸點(diǎn)控制備泵起泵的信號(hào)回路受工作泵起泵信號(hào)制約，即備泵自投信號(hào)僅在工作泵起泵信號(hào)發(fā)出后方起作用。為了判別工作泵是否是因?yàn)楣收喜荒芷饎?dòng)，同時(shí)為了消除干擾信號(hào)的影響，備泵自投信號(hào)應(yīng)延時(shí)發(fā)出。本設(shè)計(jì)延時(shí)時(shí)間為10秒。根據(jù)控制要求（3），要有手動(dòng)及自動(dòng)工作方式，這兩種工作方式的轉(zhuǎn)換可通過(guò)萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（

5、lw5系列）來(lái)轉(zhuǎn)換。根據(jù)控制要求（4），水泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)應(yīng)有運(yùn)行指示，備泵自投時(shí)也應(yīng)發(fā)出指示，所以一共需要3個(gè)指示燈。三、電氣原理圖設(shè)計(jì) 該圖為兩臺(tái)泵互為備用，備用泵自動(dòng)投入的控制電路圖，其工作原理為：電源開(kāi)關(guān)qk1、qk2、s均合上，sa為萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)lw5系列，有三檔。手柄在中間檔時(shí)，11和12、19和20兩對(duì)觸頭閉合，為手動(dòng)操作啟動(dòng)按鈕，水泵不受水位控制。當(dāng)sa手柄扳向左面45度時(shí)，15和16、7和8、9和10三對(duì)觸頭閉合，1#泵為常用機(jī)組，2#號(hào)泵為備用機(jī)組。1啟動(dòng)：高位水箱水位達(dá)到低位且低位水箱水位達(dá)到高位時(shí)，高位水箱中的浮標(biāo)磁鐵下降對(duì)應(yīng)于sl1處，使得sl1常開(kāi)觸點(diǎn)閉合；同時(shí)低位水

6、箱中的浮標(biāo)磁鐵上升到對(duì)應(yīng)sl4處，使得sl4常開(kāi)觸頭閉合。由此水位信號(hào)電路的中間繼電器ka1線圈通電，其常開(kāi)觸頭閉合，一對(duì)用于自鎖，一對(duì)通過(guò)sa7、8使接觸器km1通電，1#泵水泵起動(dòng)投入運(yùn)行，加壓送水。當(dāng)浮標(biāo)離開(kāi)時(shí)，sl1和sl4斷開(kāi)。2.停機(jī)：當(dāng)高位水箱水位達(dá)到高位時(shí)，高位水箱中的浮標(biāo)磁鐵使sl2常閉觸頭斷開(kāi)，ka1失電，水泵停止運(yùn)行；或者當(dāng)?shù)臀凰渌贿_(dá)到低位時(shí)，低位水箱中的浮標(biāo)磁鐵下降到sl3處，sl3常閉觸頭斷開(kāi)，ka1失電，水泵停止。 3報(bào)警時(shí)：如果1#泵在投入運(yùn)行時(shí)發(fā)生過(guò)載或者接觸器km1接受信號(hào)不動(dòng)作，時(shí)間繼電器kt和警鈴ha通過(guò)sa15、16長(zhǎng)時(shí)間通電，警鈴響，kt延時(shí)5-1

7、0秒，使中間繼電器ka2通電，經(jīng)sa9、10使接觸器km2通電，2#泵自動(dòng)投入運(yùn)行。同時(shí)kt和ha失電。 4 、手動(dòng)時(shí)：調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)到手動(dòng)擋，sa、合上，sa、閉合。按動(dòng)按鈕sb,電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，按動(dòng),電動(dòng)機(jī)停止。按動(dòng)按鈕sb3，2#電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)；按動(dòng)按鈕sb4,2#電動(dòng)機(jī)停止。 根據(jù)以上原理分析，繪制高低位水箱供水系統(tǒng)電氣控制原理圖。具體見(jiàn)附錄二中圖1-1。四、元器件的選擇（1）接觸器的選擇，該電路中接觸器選擇cj10-20型號(hào)，該型號(hào)接觸器工作額定電壓為380v，該產(chǎn)品具有三對(duì)常開(kāi)主觸頭，常開(kāi)、常閉輔助觸頭各兩對(duì)，適合一般電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)運(yùn)行。該電路中需要數(shù)量為2個(gè)。（2）熱繼電器的選擇電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)

8、行中，常會(huì)遇到過(guò)載現(xiàn)象，為避免長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載造成電動(dòng)機(jī)的損壞，所以應(yīng)該選用具有斷相保護(hù)功能的熱繼電器。該電路選擇jr16-20/3d型號(hào)的熱繼電器。（3熔斷器的選擇 在電路中，熔斷器主要起短路保護(hù)。改電路選用ad1622b/r31型號(hào)熔斷器，常用于380v及以下等級(jí)的電路短路保護(hù)。（4）水位控制器選擇 選用干簧管開(kāi)關(guān)水位信號(hào)器，高低位水箱均需一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)即可。故選用的干簧管開(kāi)關(guān)水位控制器，開(kāi)關(guān)的型號(hào)為gak1a和 gak1b，數(shù)量為各一個(gè)。（5）開(kāi)關(guān)的選擇 該電路有多個(gè)開(kāi)關(guān)，因此選擇萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。 常用萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)有l(wèi)w5和lw6系列。本電路選用lw5系列，可控制5.5kw及以下的小容量

9、電動(dòng)機(jī)。 還有各種按鈕、指示燈、報(bào)警鈴、中間繼電器、三相電源開(kāi)關(guān)、時(shí)間繼電器等的選型，具體見(jiàn)附錄一。五、外部安裝接線設(shè)計(jì) 在本電氣控制系統(tǒng)中，為安裝和維護(hù)方便，各接線端子應(yīng)編號(hào)，規(guī)則見(jiàn)gb4026電氣接線端子的識(shí)別和用字母數(shù)字符號(hào)標(biāo)志接線端子的通則。具體圖示見(jiàn)附錄中圖1-3。六、電氣控制箱的設(shè)計(jì) 根據(jù)安裝接線圖的布置，可以計(jì)算出電氣控制箱的基本尺寸。本設(shè)計(jì)采用長(zhǎng)1000mm、寬800mm、高360mm的控制柜。面板設(shè)計(jì)為從上到下，依次是信號(hào)燈、按鈕、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。面板設(shè)計(jì)力求簡(jiǎn)潔易于操作。具體圖示見(jiàn)附錄中圖1-2。七、附錄附錄一 元器件明細(xì)表序號(hào)代號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量1km1、km2接觸器cj10-20

10、22fr1、fr2熱繼電器jr16-20/3d23hlr1、hlr2、hlr3指示燈zsq344ha警鈴la16j-v15qk1、qk2三相電源開(kāi)關(guān)1-hy13 ac380v26ka1、ka2中間繼電器hh54p27sl1-sl2、干簧管水位控制器開(kāi)關(guān)gak1a8sl3-sl4干簧管水位控制器gsk1b 9kt時(shí)間繼電器st3p-120s ac220v110sa轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)lw5-15d040112111sb1、sb3按鈕ly3-11/212sb2、sb4按鈕ly3-11/r213fu1、fu2、fu3熔斷器ad1622b/r313附錄二 圖紙目錄表序號(hào)圖號(hào)圖名尺寸11-1主電路圖a421-2外部接線圖a431-3元器件布置安裝圖a4八、課程設(shè)計(jì)的心得和體會(huì) 在本次課程設(shè)計(jì)，通過(guò)查閱大量資料，認(rèn)真閱讀課本，自己了解到本次課程設(shè)計(jì)的原理和設(shè)計(jì)基本思路，學(xué)會(huì)了如何應(yīng)用電氣控制系統(tǒng)到我們的日常生活中。本次課程設(shè)計(jì)題目是水箱供水系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)，這是電氣控制技術(shù)這門課程中的一個(gè)典型實(shí)例。該電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用到了本門課程中學(xué)習(xí)到的幾乎所有的電氣元件，并綜合運(yùn)用了電氣控制的起、保、?？刂骗h(huán)節(jié)，電動(dòng)與長(zhǎng)動(dòng)控制環(huán)節(jié)，聯(lián)鎖與互鎖等基本環(huán)節(jié)。 在本次課程設(shè)計(jì)中，自己遇到了一些問(wèn)題和困難。比如說(shuō)在電路原理圖和電氣安裝接線