1、題 目 高低位水箱供水系統電氣控制系統的設計學院(部) 電子與控制工程學院 專 業 班 級 學生姓名 學 號 12 月 23 日至 12 月 30 日 共 1 周指導教師(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課程設計說明書一、設計內容及要求： 該設計為建筑生活水泵電器控制系統設計，要求以繼電器為中心控制單元。要設計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計。其具體控制要求為：1.高低位水箱均設水位信號器。高位水箱水位達到低位，低位水箱水位達到高位時，水泵起動；高位水箱水位達到高位或低位水箱水位達到低位時，水泵停止。2.兩臺水泵分

2、工作泵和備用泵，可以互換，只有一臺水泵工作。當工作泵出現故障時，備用泵自投。水泵功率5.5KW。3.具有手動、自動工作方式。4.各種指示及報警。二、控制系統設計1、 基本設計思路高低位水箱系統的工作原理為：將地下室生活水池的水經水泵加壓供到各樓屋面不同標高的水箱，再經水箱將水供到各個住戶用水點。系統設置為給水管道按圖施工并在屋面設置好水箱和地下室設好水池，在水箱和水池上設置好水位傳感器，若水箱水位都到設計水位，水泵將停止工作，哪個水位不足控制箱會使指令水泵啟動往那個水箱直接供水，遠傳液位電動閥會自動關閉水位已滿的水箱。生活水池若低于設計水位，控制箱將自動停止水泵工作，以保護水泵設備。本系統設置

3、為高低位水箱，高位水箱即為用戶水箱，低位水箱相當于地下室生活水池。根據控制要求（1），系統電路共有主電路、信號電路和控制電路等三部分組成。根據水泵控制要求（1），水泵電動機的起動和停止應受高位水箱水位信號器和低位水箱水位信號器發出信號控制。當低位水箱水位為高水位，且高位水箱水位為低水位時發出起泵信號，當低位水箱水位為低水位，或高位水箱水位為高水位時發出停泵信號。根據控制要求（2），工作泵不能正常運行時，備泵應能自動投入。工作泵與備用泵二者工況轉換的關鍵是尋找一個合適的轉換信號，即能反映工作泵不能正常運行的信號。一般情況下，水泵不能正常運行的原因為：（1）運行繼電器的銜鐵卡住，觸點不能正常吸合;

4、(2) 水泵運行過程中，電動機因過載或線路發生短路等故障而保護停機。這兩種停機情況反映在接觸器上即是接觸器的觸點機構不能動作，其常閉觸點處于閉合狀態，因此，接觸器的常閉觸點的閉合與否反映了電動機的工作情況。故可利用接觸器的常閉觸點標識電動機的運行情況并作為備泵電動機的起泵信號。為了與正常停機相區別，由常閉觸點控制備泵起泵的信號回路受工作泵起泵信號制約，即備泵自投信號僅在工作泵起泵信號發出后方起作用。為了判別工作泵是否是因為故障不能起動，同時為了消除干擾信號的影響，備泵自投信號應延時發出。本設計延時時間為10秒。根據控制要求（3），要有手動及自動工作方式，這兩種工作方式的轉換可通過萬能轉換開關（

5、LW5系列）來轉換。根據控制要求（4），水泵電動機運行時應有運行指示，備泵自投時也應發出指示，所以一共需要3個指示燈。三、電氣原理圖設計 該圖為兩臺泵互為備用，備用泵自動投入的控制電路圖，其工作原理為：電源開關QK1、QK2、S均合上，SA為萬能轉換開關LW5系列，有三檔。手柄在中間檔時，11和12、19和20兩對觸頭閉合，為手動操作啟動按鈕，水泵不受水位控制。當SA手柄扳向左面45度時，15和16、7和8、9和10三對觸頭閉合，1#泵為常用機組，2#號泵為備用機組。1啟動：高位水箱水位達到低位且低位水箱水位達到高位時，高位水箱中的浮標磁鐵下降對應于SL1處，使得SL1常開觸點閉合；同時低位水

6、箱中的浮標磁鐵上升到對應SL4處，使得SL4常開觸頭閉合。由此水位信號電路的中間繼電器KA1線圈通電，其常開觸頭閉合，一對用于自鎖，一對通過SA7、8使接觸器KM1通電，1#泵水泵起動投入運行，加壓送水。當浮標離開時，SL1和SL4斷開。2.停機：當高位水箱水位達到高位時，高位水箱中的浮標磁鐵使SL2常閉觸頭斷開，KA1失電，水泵停止運行；或者當低位水箱水位達到低位時，低位水箱中的浮標磁鐵下降到SL3處，SL3常閉觸頭斷開，KA1失電，水泵停止。 3報警時：如果1#泵在投入運行時發生過載或者接觸器KM1接受信號不動作，時間繼電器KT和警鈴HA通過SA15、16長時間通電，警鈴響，KT延時5-1

7、0秒，使中間繼電器KA2通電，經SA9、10使接觸器KM2通電，2#泵自動投入運行。同時KT和HA失電。 4 、手動時：調節轉換開關到手動擋，SA、合上，SA、閉合。按動按鈕SB,電動機啟動，按動,電動機停止。按動按鈕SB3，2#電動機啟動；按動按鈕SB4,2#電動機停止。 根據以上原理分析，繪制高低位水箱供水系統電氣控制原理圖。具體見附錄二中圖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，該型號接觸器工作額定電壓為380V，該產品具有三對常開主觸頭，常開、常閉輔助觸頭各兩對，適合一般電動機開關運行。該電路中需要數量為2個。（2）熱繼電器的選擇電動機在實際運

8、行中，常會遇到過載現象，為避免長時間過載造成電動機的損壞，所以應該選用具有斷相保護功能的熱繼電器。該電路選擇JR16-20/3D型號的熱繼電器。（3熔斷器的選擇 在電路中，熔斷器主要起短路保護。改電路選用AD1622B/R31型號熔斷器，常用于380V及以下等級的電路短路保護。（4）水位控制器選擇 選用干簧管開關水位信號器，高低位水箱均需一個常開觸點和常閉觸點即可。故選用的干簧管開關水位控制器，開關的型號為GAK1A和 GAK1B，數量為各一個。（5）開關的選擇 該電路有多個開關，因此選擇萬能轉換開關。 常用萬能轉換開關有LW5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、電動機。 還有各種按鈕、指示燈、報警鈴、中間繼電器、三相電源開關、時間繼電器等的選型，具體見附錄一。五、外部安裝接線設計 在本電氣控制系統中，為安裝和維護方便，各接線端子應編號，規則見GB4026電氣接線端子的識別和用字母數字符號標志接線端子的通則。具體圖示見附錄中圖1-3。六、電氣控制箱的設計 根據安裝接線圖的布置，可以計算出電氣控制箱的基本尺寸。本設計采用長1000mm、寬800mm、高360mm的控制柜。面板設計為從上到下，依次是信號燈、按鈕、轉換開關。面板設計力求簡潔易于操作。具體圖示見附錄中圖1-2。七、附錄附錄一 元器件明細表序號代號名稱型號數量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、QK2三相電源開關1-HY13 AC380V26KA1、KA2中間繼電器HH54P27SL1-SL2、干簧管水位控制器開關GAK1A8SL3-SL4干簧管水位控制器GSK1B 9KT時間繼電器ST3P-120S AC220V110SA轉換開關LW5-15D040112111SB1、SB3按鈕LY3-11/212SB2、SB4按鈕LY3-11/R213FU1、FU2、FU3熔斷器AD1622B/R313附錄二 圖紙目錄表序號圖號圖名尺寸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、課程設計的心得和體會 在本次課程設計，通過查閱大量資料，認真閱讀課本，自己了解到本次課程設計的原理和設計基本思路，學會了如何應用電氣控制系統到我們的日常生活中。本次課程設計題目是水箱供水系統電氣控制系統，這是電氣控制技術這門課程中的一個典型實例。該電氣控制系統設計中用到了本門課程中學習到的幾乎所有的電氣元件，并綜合運用了電氣控制的起、保、停控制環節，電動與長動控制環節，聯鎖與互鎖等基本環節。 在本次課程設計中，自己遇到了一些問題和困難。比如說在電路原理圖和電氣安裝接線