液位開(kāi)關(guān)控制水泵

應(yīng)用設(shè)計(jì) 呂寧 常州技師學(xué)院 系統(tǒng)介紹 系統(tǒng) 建 筑 設(shè) 備 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng)BAS bui l di ngaut omat i ons ys t em 是一 個(gè)對(duì)建筑物或建筑群內(nèi)電力 照 明 空調(diào) 給排水 防災(zāi) 保安 車庫(kù)管理等設(shè)備或系統(tǒng)的工作狀 態(tài)進(jìn)行監(jiān)視 控制和統(tǒng)一管理的 自動(dòng)化系統(tǒng) 是智能建筑的重要 組成部分 它的主要任務(wù)是為用 戶提供安全 高效 經(jīng)濟(jì)和舒適 的工作和生活環(huán)境 保證整個(gè)系 統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 并提供智能化管理 它的內(nèi)容包括空調(diào)系統(tǒng) 冷水機(jī) 組 供水系統(tǒng) 給排水系統(tǒng) 自 發(fā)電機(jī)組 電梯 照明等設(shè)備的 控制和管理 BAS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有集散式控 制系統(tǒng)和全分布式控制系統(tǒng)兩種 集散式系統(tǒng)是目前廣泛采用的一 種體系結(jié)構(gòu) 集散式系統(tǒng)以分布 在現(xiàn)場(chǎng)被監(jiān)控設(shè)備附近的多臺(tái) DDC控制器 完成設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān) 控任務(wù) 在中央控制室設(shè)置具有 很強(qiáng)的數(shù)字通信 顯示和豐富控 制管理功能的管理計(jì)算機(jī) 用它 來(lái)完成集中操作 顯示報(bào)警 打 印輸出與優(yōu)化控制等任務(wù) 典型 的集散式BAS系統(tǒng)如圖1所示 給排水子系統(tǒng) 給排水監(jiān)控子系統(tǒng)的作用是 為了保證供水 排水系統(tǒng)的正常運(yùn) 行 其基本監(jiān)控內(nèi)容是對(duì)各給水 泵 排水泵 污水泵及飲用水泵 的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè) 對(duì)各水箱 及污水池的水位 給水系統(tǒng)壓力 進(jìn)行監(jiān)測(cè) 并根據(jù)這些監(jiān)測(cè)信息 控制相應(yīng)的水泵啟 ?；虬茨撤N節(jié) 能方式運(yùn)行 給水系統(tǒng) 給水系統(tǒng)是由水泵 水箱 管道 閥門(mén)等設(shè)備組成 我們?cè)O(shè) 計(jì)的給水系統(tǒng)包括以下幾個(gè)方面 的監(jiān)控 1 監(jiān)視水泵的運(yùn)行和控制 水泵的啟 停 2 監(jiān)視水泵發(fā)生過(guò)載等故 障付出報(bào)警信號(hào) 3 監(jiān)視水箱的水位 當(dāng)水 位越限時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào) 水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng) 組成 水 箱 水 位 自 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 由 PLC 核心控制部件 高低位水 箱的水位檢測(cè)電路 高低水位信 號(hào)傳送給PLC 水泵電動(dòng)機(jī)控制 電 路 PLC控 制 啟 停 及 主 備 切 換 設(shè)備監(jiān)控臺(tái) BAS監(jiān)控中 心 四部分組成 高低位水箱的水位檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) 高層建筑為了保證供水一般 都在樓頂上設(shè)有水箱 因此水箱 給排水系統(tǒng)在建筑 設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)中占有 重要的地位 用PLC控 制的高層建筑水箱水位 自動(dòng)控制系統(tǒng)工作穩(wěn) 定 安全 高效 經(jīng) 濟(jì) 能夠?qū)崿F(xiàn)建筑設(shè)備 自動(dòng)化控制和管理 水箱水位 自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2005 12 電子技術(shù) 水位的自動(dòng)控制在高層建筑中 是一種得到廣泛應(yīng)用的技術(shù) 本設(shè)計(jì)采用插入式磁性液位變 送器作為水位檢測(cè)電路 1 UR系列插入式磁性液 位變送器利用環(huán)形磁性浮子隨 液位升或降 使傳感器內(nèi)的干 簧管吸合 將液位轉(zhuǎn)換成相應(yīng) 的電阻輸出 該信號(hào)可直接與 ZGX 200系列數(shù)顯表配套 實(shí) 現(xiàn)對(duì)液位的遠(yuǎn)距離檢測(cè) 報(bào)警 和控制 2 UB系列插入式磁性液 位變送器是在UR系列液位變送 器的基礎(chǔ)上通過(guò)在接線盒內(nèi)加 裝一體化變送電路模塊 將電 阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成二線制4 20mA DC標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出 該信號(hào)可方 便地與電動(dòng) 型儀表或工控機(jī) 配套使用 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離檢測(cè) 報(bào)警和控制 亦可與ZGX 200 系列數(shù)顯表配套使用 3 傳感器的檢測(cè)管內(nèi) 裝有一組干簧管和精密電阻 當(dāng)管外磁性浮子隨液位上下變 化的時(shí)候 檢測(cè)管內(nèi)位于液面 處的干簧依次接通使傳感器的 電阻值發(fā)生變化 接線盒內(nèi)的 轉(zhuǎn)換電路模塊將其轉(zhuǎn)換成電流 輸出 水泵電動(dòng)機(jī)控制電路的設(shè)計(jì) 三相異步電動(dòng)機(jī)及其單向旋轉(zhuǎn) 給排水工程中常使用鼠籠 式三相異步電動(dòng)機(jī) 水泵上的 電動(dòng)機(jī)一般都是單向旋轉(zhuǎn) 應(yīng) 有以下控制 1 有手動(dòng)切換按鈕和刀 開(kāi)關(guān) 可人工控制 2 用交流接觸器控制電 動(dòng)機(jī) 在其他觸點(diǎn)動(dòng)作的同時(shí)其 輔助常開(kāi)觸頭閉合 形成自鎖 該觸頭稱為 自鎖觸頭 自鎖 觸頭是電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期工作的保證 3 短路保護(hù) 電路中用 熔斷器FU或用斷路器QF做短路 保護(hù) 當(dāng)出現(xiàn)短路故障時(shí) 熔 斷器的熔絲熔斷或斷路器主觸 頭自動(dòng)脫扣切斷主電路 4 過(guò)載保護(hù) 用熱繼電 器FR做電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù) 出現(xiàn)過(guò)載時(shí) 雙金屬片受熱彎 曲而使其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi) 交流 接觸器KM斷電釋放 使電動(dòng)機(jī) 停止運(yùn)行 水泵電動(dòng)機(jī) 生活給水泵能否正常工作 是建筑內(nèi)人們用水和消防安全 圖1典型的集散式BAS系統(tǒng) 應(yīng)用設(shè)計(jì) 電子技術(shù) 2005 12 的關(guān)鍵問(wèn)題之一 為保證水泵 可靠長(zhǎng)期的工作 在水泵電動(dòng) 機(jī)控制電路中我們?cè)O(shè)計(jì)成一工 作一備用兩臺(tái)給水泵 互為備 用 定時(shí)交替工作 當(dāng)工作泵 發(fā)生故障 備用泵延時(shí)自動(dòng)投 入工作 并發(fā)出故障報(bào)警 的硬件設(shè)計(jì) 水泵房自動(dòng)控制規(guī)定 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 民 用 建 筑 電 氣 設(shè) 計(jì) 規(guī) 范 J GJ T16 92 對(duì)水 泵 房 自 動(dòng) 控 制設(shè)計(jì)有具體的規(guī)定 其中第 23 8 4條規(guī)定 多臺(tái)水泵的機(jī) 房 應(yīng)根據(jù)供水工藝的要求 設(shè)置如下裝置 1 高 低水位信號(hào)指 示 2 高 中 低三個(gè)水位 控制泵的開(kāi) 停信號(hào)指示 3 電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行信號(hào)指 示 4 水泵的自動(dòng)切換 5 手工與自動(dòng)的工作轉(zhuǎn) 換及故障報(bào)警 第23 8 14條規(guī)定 控制取水 泵房的集中控制室應(yīng)具有下列 功能 1 遠(yuǎn)方手動(dòng) 自動(dòng)及就 地工作制的選擇 2 水位測(cè)量與水位信號(hào) 指示 3 受控水泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)行 狀態(tài)和電氣故障的遠(yuǎn)方監(jiān)視和 報(bào)警 4 備用水泵的自動(dòng)切 換 控制方式的確定 隨著微處理器技術(shù)及計(jì)算 機(jī)技術(shù)的發(fā)展 生產(chǎn)上正在越 來(lái) 越 多 地 采 用 以 微 處 理 器 為 核心的各種數(shù)字化智能儀表和 裝置 在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的 PLC 可編程控制器 綜合了 計(jì)算機(jī)技術(shù) 自動(dòng)控制技術(shù)和 通信技術(shù) 具有控制 自診斷 報(bào)警 監(jiān)控等功能 本系統(tǒng)選用PLC作控制方 式 高低位水箱給水系統(tǒng) 我們采用由高低水箱組成 的給水系統(tǒng) 在建筑樓頂設(shè)一 高位水箱 在低處 如地下室 設(shè)一低位水箱 室外管網(wǎng) 如 自來(lái)水 來(lái)水先進(jìn)入低位水箱 然后由給水泵打泵從低位水箱 抽水向高位水箱補(bǔ)水 再通過(guò) 高位水箱提供給用戶用水并保 證用戶水壓要求 水泵的運(yùn)轉(zhuǎn) 工況除監(jiān)控和手動(dòng)外 還應(yīng)由 高低位水箱的水位信號(hào)控制其 自動(dòng)運(yùn)行 對(duì)該控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制 要求如下 1 在自動(dòng)控制方式下 水泵可以根據(jù)高低水箱水位變 化自動(dòng)開(kāi)停 為此設(shè)水位開(kāi)關(guān) H1 L1 H2 L2 2 對(duì)低位水箱水位的限 制 當(dāng)水位低于L2時(shí) 低位水 箱處于缺水狀態(tài) 水泵必須停 止 當(dāng)水位高于H2時(shí) 低位水 箱處于充滿狀態(tài) 允許水泵啟 動(dòng) 3 對(duì)高位水箱水位的限 制 當(dāng)水位低于L1時(shí) 高位水 箱處于放空狀態(tài) 水泵必須啟 動(dòng)供水 當(dāng)水位高于H1時(shí) 高 位水箱充滿 水泵應(yīng)該停止供 水 輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)的設(shè)計(jì) 可編程控制器FX2N 32M R 它有16個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn) 我們?cè)O(shè)計(jì)的控制過(guò)程需輸入點(diǎn) 10個(gè) 輸 出 點(diǎn)11個(gè) 選 用 FX2N 32M R可編程控制器剛好 滿足本系統(tǒng)的控制要求 輸入 輸出點(diǎn)的地址序號(hào)為 輸入 X0 X7 X10 X11 輸出 Y0 Y7 Y10 Y12 PLC控制系統(tǒng)外接線路如圖 2所示 PLC的各I O的地址分配 見(jiàn)表1 輸入聯(lián)接開(kāi)關(guān) 輸 入 對(duì)應(yīng)程序中符 號(hào) 梯 形 圖 指令表 輸出接觸器信號(hào) 輸 出 對(duì)應(yīng)程序中符 號(hào) 梯 形 圖 指令表 號(hào)水泵啟動(dòng) 號(hào)泵啟動(dòng) 號(hào)水泵停止 號(hào)泵啟動(dòng) 號(hào)水泵啟動(dòng) 號(hào)泵運(yùn)行指示 號(hào)水泵停止 號(hào)泵運(yùn)行指示 號(hào)泵故障 號(hào)泵故障指示 號(hào)泵故障 號(hào)泵故障指示 手動(dòng)控制 0 0高位水箱高水位報(bào)警 0 0 自動(dòng)控制 1 1高位水箱低水位報(bào)警 1 1 號(hào)水泵遠(yuǎn)程控 低位水箱高水位報(bào)警 號(hào)水泵遠(yuǎn)程控 低位水箱低水位報(bào)警 電笛 聲光報(bào)警 表1 PLC的I O地址分配 應(yīng)用設(shè)計(jì) 的軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)采用梯 形 圖 語(yǔ) 言 編 程 使 用 編 程 器 FX2N系 列 的FX2N 32M R輸 入 程序時(shí) 采用語(yǔ)句表達(dá)式 系 統(tǒng)運(yùn)行時(shí) PLC依次讀取程序存 儲(chǔ)器中的程序語(yǔ)句 解釋內(nèi)容 并執(zhí)行 系統(tǒng)工作過(guò)程如下 1 1號(hào)水泵手動(dòng) 自動(dòng) 控制 當(dāng)水泵處于手動(dòng)狀態(tài)時(shí) X006點(diǎn)接通 啟動(dòng)1號(hào)水泵 X000 通過(guò)SB1與SB2按鈕控 制其啟動(dòng)與停止 當(dāng)水泵處于 自動(dòng)狀態(tài) 也就是高位水箱低 水位沒(méi)水時(shí) X007點(diǎn)接通 由 水箱高水位信號(hào)可自動(dòng)控制其 停止 并且同時(shí)累計(jì)水泵的運(yùn) 行時(shí)間 D230 2 2號(hào)水泵手動(dòng) 自動(dòng) 控制 在水泵處于手動(dòng)狀態(tài)時(shí) X006點(diǎn)接通 啟動(dòng)2號(hào)水泵 X002 通過(guò)SB3與SB4按鈕控 制其啟動(dòng)與停止 當(dāng)水泵處于 自動(dòng)狀態(tài) 也就是高位水箱低 水位沒(méi)水時(shí) X007點(diǎn)接通 由 水箱高水位信號(hào)可自動(dòng)控制其 停止 并且同時(shí)累計(jì)水泵的運(yùn) 行時(shí)間 D240 3 兩水泵互為備用 在 M 160 M 170中設(shè)定水泵運(yùn)行 時(shí)間 當(dāng)D230 D240累計(jì)的時(shí) 間達(dá)到M 160 M 170中所設(shè)定 的 就 自 動(dòng) 切 換 但M 160 M 170所設(shè)定的時(shí)間不能超過(guò)水 泵 的 最 大 運(yùn) 行 時(shí) 間 D232 D242 4 液位報(bào)警 當(dāng)?shù)臀凰?箱處于低水位 Y011 高水位 Y010 液位報(bào)警 當(dāng)高位水 箱處于低水位 Y007 高水位 Y006 時(shí) 液位報(bào)警 5 人機(jī)界面 在人機(jī)界 面上設(shè)有M 165 M 175按鈕 用 于清零 設(shè)定水箱報(bào)警液位高 度和主備水泵替換時(shí)間 6 遠(yuǎn)程監(jiān)控 當(dāng)主備水 泵 處 于 遠(yuǎn) 程 控 制 時(shí) X010 X011點(diǎn)接通 操作人員可以通 過(guò)人機(jī)界面對(duì)水泵實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān) 控 本文研制的用PLC控制的高 層建筑水箱水位的自動(dòng)控制系統(tǒng) 已成功應(yīng)用于建筑設(shè)備中 運(yùn)行 半年來(lái) 系統(tǒng)工作穩(wěn)定 安全 高效 經(jīng)濟(jì) 實(shí)現(xiàn)了建筑設(shè)備自 動(dòng)化控制和管理 應(yīng)用設(shè)計(jì) 圖2 PLC控制系統(tǒng)外線接線路 電子技術(shù) 2005 12