课 程 设 计 任 务 书（B）
题 目 消防水泵PLC电气控制系统设计 （OMRON CPM1A） 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 学 号
6 月 11 日至 6 月 17 日 共 1 周
指导教师(签字) 系 主 任(签字)
2012年 5 月
26 日
目录
一．设计内容及要求 .......................................................................... 3 二．设计原始资料 ............................................................................... 3 三、主电路图、控制电路图、电气原理图及其工作原理 ..... 3 四、计算说明及元件选型 ................................................................. 5 1、接触器的选择 ........................................................................... 5 2、热继电器的选择 ....................................................................... 5 3、空气开关的选择 ....................................................................... 5 4、控制柜的选择 ........................................................................... 5 5、信号继电器的选择 .................................................................. 5 6、其他元件的选择 ....................................................................... 5 五、PLC的选择及I/O分配表 ....................................................... 6 六、PLC外部接线图 .......................................................................... 6 七、梯形图 ............................................................................................. 7 八、指令系统 ........................................................................................ 7 九、柜内外安装布置图 ...................................................................... 8 十、元件明细表 ................................................................................... 8 十一、图纸部分 ................................................................................... 8
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OMRON CPM1A 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. 2台消防泵，7.5KW，互为备用。当工作泵出现故障时，备泵自投。
2. 发生火灾时，打开消火栓箱门，击碎面板玻璃，起动消防泵。手动停泵。
3. 当消防给水管网水压过高时，停泵并报警。 4. 当低位消防水池缺水，停泵并报警。 5. 自动、手动、检修工作方式。 6. 设置必要的各种电气保护。
三、主电路图、控制电路图、电气原理图及其工作原理
根据设计要求绘出电气原理图，见附图1-1,1-2. 工作原理：
两台泵互为备用，备用泵自动投入，正常运行时电源开关QK1,QK2,S1,S2均合上，S3为水泵检修双投开关，不检修时放在运行位置，SB10~SBn为各消火栓箱消防起动按钮，无火灾时，按钮被
玻璃面板压住，其常开触头已经闭合，中间继电器KA1通电，消火栓泵不会起动。SA为万能转换开关，手柄放在中间时，为消防泵和消防中心控制水泵起动，不接受消火栓内消防按钮控制指令，设SA扳向左45度时，1号泵自动，2号泵备用。
若发生火灾时，打开消火栓箱门，用硬物击碎消防按钮的面板玻璃，其按钮常开触头恢复，使KA1断电，时间继电器KT3通电，经数秒延时使KA2通电并自锁，同时串接在KM1线圈回路中的KA2常开辅助触头闭合，经SA使KM1通电，1号泵电动机起动运行，加压喷水。
如果1号泵发生故障或过载，热继电器FR1的常闭触头断开，KM1断电释放，其常闭触头恢复，使KT1通电，其常开触头延时闭合，经SA使KM2通电，2号泵投入运行。
当消防给水管网压力过高时，管网压力继电器触头BP闭合，使KA3通电发出停泵指令，通过KA2断电而使工作泵停止并进行声光报警。
当低位消防水池缺水时，低水位控制器SL触头闭合，使KA4通电，发出消防水池缺水的声光报警信号。
当水泵需要检修时，将检修开关SA扳向检修位置，KA5通电，发出声光报警信号。S2为消铃开关。
综上：该方案满足设计的全部要求，予以采用。
四、计算说明及元件选型
1、接触器的选择
消防泵功率7.5KW，设额定电压U=380V，cos𝜑=0.9，计算额定电流I=P√3Ucos𝜑=12.66A.接触器线圈的额定电压为220V，故选择
接触器型号为LC1-D18，数量为2个。 2、热继电器的选择
因为消防泵的额定电流为12.66A，故选用的热继电器型号为LR1-D12，整定电流的范围是10~13A。 3、空气开关的选择
消防泵短路时，瞬时脱扣器的整定电流Idz=（10~12）Ie=（10~12）*12.66=（126.6~151.92）A，故选择空气开关的型号为DZX7-2520，数量为2个。 4、控制柜的选择
由于控制柜内及面板上所安装的元器件均比较少，选用标准柜即浪费空间又不经济，不符合实际，所以控制柜选用非标准柜，其外部尺寸为600*900*200（单位为mm）。 5、信号继电器的选择
信号继电器选用浮球水位信号器，高低位水箱均需两个常开触点。故选用的浮球磁性开关的型号为FQS-4，数量为2个。 6、其他元件的选择
指示灯，线槽，端子排等元器件的选择型号见元件明细表。
五、PLC的选择及I/O分配表
根据给定的控制要求，可统计出现场输入信号工12个，输出信号共7个，所以选用OMRON CPM1A系列的C20P,此型号具有12点输入，8点输出，满足要求。 I/O分配表如下：
输入 S1电源开关 SB10~SBn消火栓 SA 1自2备 M1手动 M2手动 2自1备 S3检修开关 BP水压过高 SL水池缺水 S2消铃旋钮 00000 00001 00002 00003 00004 00005 00006 00007 00008 00009 输出 HL1电源指示灯 01000 泵1接触器KM1，HL2 01001 泵2接触器KM2，HL3 01002 HL4管网压力高报警 HL5水位低报警 HL6检修开关未复位 HA警铃 01003 01004 01005 01006 FR1泵1热继电器 00010 FR2泵2热继电器 00011 六、PLC外部接线图
PLC根据I/O分配表的分配关系和C20P的端子排列位置进行相应的接线，在PLC系统外部接线图中，图中各接触器采用220V电源，
信号指示灯及报警指示灯与接触器共用220V电源。（PLC外部接线图见附图1-4）
七、梯形图
根据元器件之间的连接方式和逻辑关系绘制梯形图，见附图1-3。
八、指令系统
LD 00000 AND NOT 01001 LD 00008 OUT 01000 TIM 001 OUT 20003 LD 01000 #0050 LD 20003 OUT 20000 LD TR0 OUT 01004 LD NOT 20000 AND 01002 LD 00009 TIM 000 OR 00004 LD 20002
#0050 LD 20001 OR 20003 LD 00006 LD 00005 OR 20004 OUT TR0 OR TIM001 AND LD AND NOT 20002 AND LD OUT 01006 LD NOT 20000 OR LD END AND TIMOOO OUT TR3 OR 20001 AND 00011 LD TR0 OUT 01002 AND 01001 LD TR3 OR 00003 AND NOT 01002 LD 20001 TIM 002 OUT TR1 #0050 LD 00002 LD NOT 00006 OR TIM002 OUT 20004 AND LD LD 20004 OR LD OUT 01005 OUT TR2 LD 00007 AND 00010 OUT 20002 OUT 01001 LD 20002 LD TR2 OUT 01003
九、柜内外安装布置图
元器件在控制柜内从上到下依次为空气开关、接触器、热继电器、PLC、接线端子排。具体布置图及接线图见附图1-5、1-6。
十、元件明细表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 名称 接触器 热继电器 指示灯 警铃 PLC 旋钮 水位信号器 空气开关 三态旋钮 线槽 端子排 控制箱 型号 LC1-D18 LR1-D12 XDY-B1/42 ISL8016 ORMON C20P LA18-66 FQS-4 DZX7-2520 SWD-15 RJ14HWP 数量 2 2 6 1 1 3 2 2 1 1 1 1 备注 2个绿色，4个红色 连续声音 代替万能转换开关 600X900X200（mm） 十一、图纸部分
序号 1 2 3 4 5 6 图号 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 图名 主电路及控制电路图 电气原理图 梯形图 PLC外部接线图 电器元件内部与面板布置图 元件接线图 尺寸 A3 A3 A3 A3 A3 A3
