液位開關控制水泵

應用設計 呂寧 常州技師學院 系統(tǒng)介紹 系統(tǒng) 建 筑 設 備 自 動 化 系 統(tǒng)BAS bui l di ngaut omat i ons ys t em 是一 個對建筑物或建筑群內電力 照 明 空調 給排水 防災 保安 車庫管理等設備或系統(tǒng)的工作狀 態(tài)進行監(jiān)視 控制和統(tǒng)一管理的 自動化系統(tǒng) 是智能建筑的重要 組成部分 它的主要任務是為用 戶提供安全 高效 經濟和舒適 的工作和生活環(huán)境 保證整個系 統(tǒng)經濟運行 并提供智能化管理 它的內容包括空調系統(tǒng) 冷水機 組 供水系統(tǒng) 給排水系統(tǒng) 自 發(fā)電機組 電梯 照明等設備的 控制和管理 BAS的系統(tǒng)結構有集散式控 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 種體系結構 集散式系統(tǒng)以分布 在現(xiàn)場被監(jiān)控設備附近的多臺 DDC控制器 完成設備的實時監(jiān) 控任務 在中央控制室設置具有 很強的數(shù)字通信 顯示和豐富控 制管理功能的管理計算機 用它 來完成集中操作 顯示報警 打 印輸出與優(yōu)化控制等任務 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 行 其基本監(jiān)控內容是對各給水 泵 排水泵 污水泵及飲用水泵 的運行狀態(tài)進行監(jiān)測 對各水箱 及污水池的水位 給水系統(tǒng)壓力 進行監(jiān)測 并根據(jù)這些監(jiān)測信息 控制相應的水泵啟 ?；虬茨撤N節(jié) 能方式運行 給水系統(tǒng) 給水系統(tǒng)是由水泵 水箱 管道 閥門等設備組成 我們設 計的給水系統(tǒng)包括以下幾個方面 的監(jiān)控 1 監(jiān)視水泵的運行和控制 水泵的啟 停 2 監(jiān)視水泵發(fā)生過載等故 障付出報警信號 3 監(jiān)視水箱的水位 當水 位越限時發(fā)出報警信號 水箱水位自動控制系統(tǒng) 組成 水 箱 水 位 自 動 控 制 系 統(tǒng) 由 PLC 核心控制部件 高低位水 箱的水位檢測電路 高低水位信 號傳送給PLC 水泵電動機控制 電 路 PLC控 制 啟 停 及 主 備 切 換 設備監(jiān)控臺 BAS監(jiān)控中 心 四部分組成 高低位水箱的水位檢測電路的設計 高層建筑為了保證供水一般 都在樓頂上設有水箱 因此水箱 給排水系統(tǒng)在建筑 設備自動化系統(tǒng)中占有 重要的地位 用PLC控 制的高層建筑水箱水位 自動控制系統(tǒng)工作穩(wěn) 定 安全 高效 經 濟 能夠實現(xiàn)建筑設備 自動化控制和管理 水箱水位 自動控制系統(tǒng)的設計 2005 12 電子技術 水位的自動控制在高層建筑中 是一種得到廣泛應用的技術 本設計采用插入式磁性液位變 送器作為水位檢測電路 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 使傳感器內的干 簧管吸合 將液位轉換成相應 的電阻輸出 該信號可直接與 ZGX 200系列數(shù)顯表配套 實 現(xiàn)對液位的遠距離檢測 報警 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 器的基礎上通過在接線盒內加 裝一體化變送電路模塊 將電 阻信號轉換成二線制4 20mA DC標準信號輸出 該信號可方 便地與電動 型儀表或工控機 配套使用 實現(xiàn)遠距離檢測 報警和控制 亦可與ZGX 200 系列數(shù)顯表配套使用 3 傳感器的檢測管內 裝有一組干簧管和精密電阻 當管外磁性浮子隨液位上下變 化的時候 檢測管內位于液面 處的干簧依次接通使傳感器的 電阻值發(fā)生變化 接線盒內的 轉換電路模塊將其轉換成電流 輸出 水泵電動機控制電路的設計 三相異步電動機及其單向旋轉 給排水工程中常使用鼠籠 式三相異步電動機 水泵上的 電動機一般都是單向旋轉 應 有以下控制 1 有手動切換按鈕和刀 開關 可人工控制 2 用交流接觸器控制電 動機 在其他觸點動作的同時其 輔助常開觸頭閉合 形成自鎖 該觸頭稱為 自鎖觸頭 自鎖 觸頭是電動機長期工作的保證 3 短路保護 電路中用 熔斷器FU或用斷路器QF做短路 保護 當出現(xiàn)短路故障時 熔 斷器的熔絲熔斷或斷路器主觸 頭自動脫扣切斷主電路 4 過載保護 用熱繼電 器FR做電動機的長期過載保護 出現(xiàn)過載時 雙金屬片受熱彎 曲而使其常閉觸點斷開 交流 接觸器KM斷電釋放 使電動機 停止運行 水泵電動機 生活給水泵能否正常工作 是建筑內人們用水和消防安全 圖1典型的集散式BAS系統(tǒng) 應用設計 電子技術 2005 12 的關鍵問題之一 為保證水泵 可靠長期的工作 在水泵電動 機控制電路中我們設計成一工 作一備用兩臺給水泵 互為備 用 定時交替工作 當工作泵 發(fā)生故障 備用泵延時自動投 入工作 并發(fā)出故障報警 的硬件設計 水泵房自動控制規(guī)定 中華人民共和國行業(yè)標準 民 用 建 筑 電 氣 設 計 規(guī) 范 J GJ T16 92 對水 泵 房 自 動 控 制設計有具體的規(guī)定 其中第 23 8 4條規(guī)定 多臺水泵的機 房 應根據(jù)供水工藝的要求 設置如下裝置 1 高 低水位信號指 示 2 高 中 低三個水位 控制泵的開 停信號指示 3 電動機的運行信號指 示 4 水泵的自動切換 5 手工與自動的工作轉 換及故障報警 第23 8 14條規(guī)定 控制取水 泵房的集中控制室應具有下列 功能 1 遠方手動 自動及就 地工作制的選擇 2 水位測量與水位信號 指示 3 受控水泵電動機運行 狀態(tài)和電氣故障的遠方監(jiān)視和 報警 4 備用水泵的自動切 換 控制方式的確定 隨著微處理器技術及計算 機技術的發(fā)展 生產上正在越 來 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 在此基礎上發(fā)展起來的 PLC 可編程控制器 綜合了 計算機技術 自動控制技術和 通信技術 具有控制 自診斷 報警 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) 在建筑樓頂設一 高位水箱 在低處 如地下室 設一低位水箱 室外管網(wǎng) 如 自來水 來水先進入低位水箱 然后由給水泵打泵從低位水箱 抽水向高位水箱補水 再通過 高位水箱提供給用戶用水并保 證用戶水壓要求 水泵的運轉 工況除監(jiān)控和手動外 還應由 高低位水箱的水位信號控制其 自動運行 對該控制系統(tǒng)的自動控制 要求如下 1 在自動控制方式下 水泵可以根據(jù)高低水箱水位變 化自動開停 為此設水位開關 H1 L1 H2 L2 2 對低位水箱水位的限 制 當水位低于L2時 低位水 箱處于缺水狀態(tài) 水泵必須停 止 當水位高于H2時 低位水 箱處于充滿狀態(tài) 允許水泵啟 動 3 對高位水箱水位的限 制 當水位低于L1時 高位水 箱處于放空狀態(tài) 水泵必須啟 動供水 當水位高于H1時 高 位水箱充滿 水泵應該停止供 水 輸入點輸出點的設計 可編程控制器FX2N 32M R 它有16個輸入點和16個輸出點 我們設計的控制過程需輸入點 10個 輸 出 點11個 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 輸出點的地址序號為 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 見表1 輸入聯(lián)接開關 輸 入 對應程序中符 號 梯 形 圖 指令表 輸出接觸器信號 輸 出 對應程序中符 號 梯 形 圖 指令表 號水泵啟動 號泵啟動 號水泵停止 號泵啟動 號水泵啟動 號泵運行指示 號水泵停止 號泵運行指示 號泵故障 號泵故障指示 號泵故障 號泵故障指示 手動控制 0 0高位水箱高水位報警 0 0 自動控制 1 1高位水箱低水位報警 1 1 號水泵遠程控 低位水箱高水位報警 號水泵遠程控 低位水箱低水位報警 電笛 聲光報警 表1 PLC的I O地址分配 應用設計 的軟件設計 本系統(tǒng)的程序設計采用梯 形 圖 語 言 編 程 使 用 編 程 器 FX2N系 列 的FX2N 32M R輸 入 程序時 采用語句表達式 系 統(tǒng)運行時 PLC依次讀取程序存 儲器中的程序語句 解釋內容 并執(zhí)行 系統(tǒng)工作過程如下 1 1號水泵手動 自動 控制 當水泵處于手動狀態(tài)時 X006點接通 啟動1號水泵 X000 通過SB1與SB2按鈕控 制其啟動與停止 當水泵處于 自動狀態(tài) 也就是高位水箱低 水位沒水時 X007點接通 由 水箱高水位信號可自動控制其 停止 并且同時累計水泵的運 行時間 D230 2 2號水泵手動 自動 控制 在水泵處于手動狀態(tài)時 X006點接通 啟動2號水泵 X002 通過SB3與SB4按鈕控 制其啟動與停止 當水泵處于 自動狀態(tài) 也就是高位水箱低 水位沒水時 X007點接通 由 水箱高水位信號可自動控制其 停止 并且同時累計水泵的運 行時間 D240 3 兩水泵互為備用 在 M 160 M 170中設定水泵運行 時間 當D230 D240累計的時 間達到M 160 M 170中所設定 的 就 自 動 切 換 但M 160 M 170所設定的時間不能超過水 泵 的 最 大 運 行 時 間 D232 D242 4 液位報警 當?shù)臀凰?箱處于低水位 Y011 高水位 Y010 液位報警 當高位水 箱處于低水位 Y007 高水位 Y006 時 液位報警 5 人機界面 在人機界 面上設有M 165 M 175按鈕 用 于清零 設定水箱報警液位高 度和主備水泵替換時間 6 遠程監(jiān)控 當主備水 泵 處 于 遠 程 控 制 時 X010 X011點接通 操作人員可以通 過人機界面對水泵實施遠程監(jiān) 控 本文研制的用PLC控制的高 層建筑水箱水位的自動控制系統(tǒng) 已成功應用于建筑設備中 運行 半年來 系統(tǒng)工作穩(wěn)定 安全 高效 經濟 實現(xiàn)了建筑設備自 動化控制和管理 應用設計 圖2 PLC控制系統(tǒng)外線接線路 電子技術 2005 12