液位开关控制水泵

应用设计 吕宁 常州技师学院 系统介绍 系统 建 筑 设 备 自 动 化 系 统BAS bui l di ngaut omat i ons ys t em 是一 个对建筑物或建筑群内电力 照 明 空调 给排水 防灾 保安 车库管理等设备或系统的工作状 态进行监视 控制和统一管理的 自动化系统 是智能建筑的重要 组成部分 它的主要任务是为用 户提供安全 高效 经济和舒适 的工作和生活环境 保证整个系 统经济运行 并提供智能化管理 它的内容包括空调系统 冷水机 组 供水系统 给排水系统 自 发电机组 电梯 照明等设备的 控制和管理 BAS的系统结构有集散式控 制系统和全分布式控制系统两种 集散式系统是目前广泛采用的一 种体系结构 集散式系统以分布 在现场被监控设备附近的多台 DDC控制器 完成设备的实时监 控任务 在中央控制室设置具有 很强的数字通信 显示和丰富控 制管理功能的管理计算机 用它 来完成集中操作 显示报警 打 印输出与优化控制等任务 典型 的集散式BAS系统如图1所示 给排水子系统 给排水监控子系统的作用是 为了保证供水 排水系统的正常运 行 其基本监控内容是对各给水 泵 排水泵 污水泵及饮用水泵 的运行状态进行监测 对各水箱 及污水池的水位 给水系统压力 进行监测 并根据这些监测信息 控制相应的水泵启 停或按某种节 能方式运行 给水系统 给水系统是由水泵 水箱 管道 阀门等设备组成 我们设 计的给水系统包括以下几个方面 的监控 1 监视水泵的运行和控制 水泵的启 停 2 监视水泵发生过载等故 障付出报警信号 3 监视水箱的水位 当水 位越限时发出报警信号 水箱水位自动控制系统 组成 水 箱 水 位 自 动 控 制 系 统 由 PLC 核心控制部件 高低位水 箱的水位检测电路 高低水位信 号传送给PLC 水泵电动机控制 电 路 PLC控 制 启 停 及 主 备 切 换 设备监控台 BAS监控中 心 四部分组成 高低位水箱的水位检测电路的设计 高层建筑为了保证供水一般 都在楼顶上设有水箱 因此水箱 给排水系统在建筑 设备自动化系统中占有 重要的地位 用PLC控 制的高层建筑水箱水位 自动控制系统工作稳 定 安全 高效 经 济 能够实现建筑设备 自动化控制和管理 水箱水位 自动控制系统的设计 2005 12 电子技术 水位的自动控制在高层建筑中 是一种得到广泛应用的技术 本设计采用插入式磁性液位变 送器作为水位检测电路 1 UR系列插入式磁性液 位变送器利用环形磁性浮子随 液位升或降 使传感器内的干 簧管吸合 将液位转换成相应 的电阻输出 该信号可直接与 ZGX 200系列数显表配套 实 现对液位的远距离检测 报警 和控制 2 UB系列插入式磁性液 位变送器是在UR系列液位变送 器的基础上通过在接线盒内加 装一体化变送电路模块 将电 阻信号转换成二线制4 20mA DC标准信号输出 该信号可方 便地与电动 型仪表或工控机 配套使用 实现远距离检测 报警和控制 亦可与ZGX 200 系列数显表配套使用 3 传感器的检测管内 装有一组干簧管和精密电阻 当管外磁性浮子随液位上下变 化的时候 检测管内位于液面 处的干簧依次接通使传感器的 电阻值发生变化 接线盒内的 转换电路模块将其转换成电流 输出 水泵电动机控制电路的设计 三相异步电动机及其单向旋转 给排水工程中常使用鼠笼 式三相异步电动机 水泵上的 电动机一般都是单向旋转 应 有以下控制 1 有手动切换按钮和刀 开关 可人工控制 2 用交流接触器控制电 动机 在其他触点动作的同时其 辅助常开触头闭合 形成自锁 该触头称为 自锁触头 自锁 触头是电动机长期工作的保证 3 短路保护 电路中用 熔断器FU或用断路器QF做短路 保护 当出现短路故障时 熔 断器的熔丝熔断或断路器主触 头自动脱扣切断主电路 4 过载保护 用热继电 器FR做电动机的长期过载保护 出现过载时 双金属片受热弯 曲而使其常闭触点断开 交流 接触器KM断电释放 使电动机 停止运行 水泵电动机 生活给水泵能否正常工作 是建筑内人们用水和消防安全 图1典型的集散式BAS系统 应用设计 电子技术 2005 12 的关键问题之一 为保证水泵 可靠长期的工作 在水泵电动 机控制电路中我们设计成一工 作一备用两台给水泵 互为备 用 定时交替工作 当工作泵 发生故障 备用泵延时自动投 入工作 并发出故障报警 的硬件设计 水泵房自动控制规定 中华人民共和国行业标准 民 用 建 筑 电 气 设 计 规 范 J GJ T16 92 对水 泵 房 自 动 控 制设计有具体的规定 其中第 23 8 4条规定 多台水泵的机 房 应根据供水工艺的要求 设置如下装置 1 高 低水位信号指 示 2 高 中 低三个水位 控制泵的开 停信号指示 3 电动机的运行信号指 示 4 水泵的自动切换 5 手工与自动的工作转 换及故障报警 第23 8 14条规定 控制取水 泵房的集中控制室应具有下列 功能 1 远方手动 自动及就 地工作制的选择 2 水位测量与水位信号 指示 3 受控水泵电动机运行 状态和电气故障的远方监视和 报警 4 备用水泵的自动切 换 控制方式的确定 随着微处理器技术及计算 机技术的发展 生产上正在越 来 越 多 地 采 用 以 微 处 理 器 为 核心的各种数字化智能仪表和 装置 在此基础上发展起来的 PLC 可编程控制器 综合了 计算机技术 自动控制技术和 通信技术 具有控制 自诊断 报警 监控等功能 本系统选用PLC作控制方 式 高低位水箱给水系统 我们采用由高低水箱组成 的给水系统 在建筑楼顶设一 高位水箱 在低处 如地下室 设一低位水箱 室外管网 如 自来水 来水先进入低位水箱 然后由给水泵打泵从低位水箱 抽水向高位水箱补水 再通过 高位水箱提供给用户用水并保 证用户水压要求 水泵的运转 工况除监控和手动外 还应由 高低位水箱的水位信号控制其 自动运行 对该控制系统的自动控制 要求如下 1 在自动控制方式下 水泵可以根据高低水箱水位变 化自动开停 为此设水位开关 H1 L1 H2 L2 2 对低位水箱水位的限 制 当水位低于L2时 低位水 箱处于缺水状态 水泵必须停 止 当水位高于H2时 低位水 箱处于充满状态 允许水泵启 动 3 对高位水箱水位的限 制 当水位低于L1时 高位水 箱处于放空状态 水泵必须启 动供水 当水位高于H1时 高 位水箱充满 水泵应该停止供 水 输入点输出点的设计 可编程控制器FX2N 32M R 它有16个输入点和16个输出点 我们设计的控制过程需输入点 10个 输 出 点11个 选 用 FX2N 32M R可编程控制器刚好 满足本系统的控制要求 输入 输出点的地址序号为 输入 X0 X7 X10 X11 输出 Y0 Y7 Y10 Y12 PLC控制系统外接线路如图 2所示 PLC的各I O的地址分配 见表1 输入联接开关 输 入 对应程序中符 号 梯 形 图 指令表 输出接触器信号 输 出 对应程序中符 号 梯 形 图 指令表 号水泵启动 号泵启动 号水泵停止 号泵启动 号水泵启动 号泵运行指示 号水泵停止 号泵运行指示 号泵故障 号泵故障指示 号泵故障 号泵故障指示 手动控制 0 0高位水箱高水位报警 0 0 自动控制 1 1高位水箱低水位报警 1 1 号水泵远程控 低位水箱高水位报警 号水泵远程控 低位水箱低水位报警 电笛 声光报警 表1 PLC的I O地址分配 应用设计 的软件设计 本系统的程序设计采用梯 形 图 语 言 编 程 使 用 编 程 器 FX2N系 列 的FX2N 32M R输 入 程序时 采用语句表达式 系 统运行时 PLC依次读取程序存 储器中的程序语句 解释内容 并执行 系统工作过程如下 1 1号水泵手动 自动 控制 当水泵处于手动状态时 X006点接通 启动1号水泵 X000 通过SB1与SB2按钮控 制其启动与停止 当水泵处于 自动状态 也就是高位水箱低 水位没水时 X007点接通 由 水箱高水位信号可自动控制其 停止 并且同时累计水泵的运 行时间 D230 2 2号水泵手动 自动 控制 在水泵处于手动状态时 X006点接通 启动2号水泵 X002 通过SB3与SB4按钮控 制其启动与停止 当水泵处于 自动状态 也就是高位水箱低 水位没水时 X007点接通 由 水箱高水位信号可自动控制其 停止 并且同时累计水泵的运 行时间 D240 3 两水泵互为备用 在 M 160 M 170中设定水泵运行 时间 当D230 D240累计的时 间达到M 160 M 170中所设定 的 就 自 动 切 换 但M 160 M 170所设定的时间不能超过水 泵 的 最 大 运 行 时 间 D232 D242 4 液位报警 当低位水 箱处于低水位 Y011 高水位 Y010 液位报警 当高位水 箱处于低水位 Y007 高水位 Y006 时 液位报警 5 人机界面 在人机界 面上设有M 165 M 175按钮 用 于清零 设定水箱报警液位高 度和主备水泵替换时间 6 远程监控 当主备水 泵 处 于 远 程 控 制 时 X010 X011点接通 操作人员可以通 过人机界面对水泵实施远程监 控 本文研制的用PLC控制的高 层建筑水箱水位的自动控制系统 已成功应用于建筑设备中 运行 半年来 系统工作稳定 安全 高效 经济 实现了建筑设备自 动化控制和管理 应用设计 图2 PLC控制系统外线接线路 电子技术 2005 12