【正文】 家關(guān)于電氣自動化工程設(shè)計中的電氣設(shè)備常用基本圖形符號（ GB4728）及其他相關(guān)標準和規(guī)范編寫。設(shè)計原則主要包括：工作條件：工程對電氣控制線路提供的具體資料，系統(tǒng)在保證安全、可靠、穩(wěn)定、快速的前提下，盡量做到經(jīng)濟、合理、合用，減小設(shè)備成本。在方案的選擇、元器件的選型時更多的考慮新技術(shù)、新產(chǎn)品?？刂朴扇斯た刂频阶詣涌刂?，由模擬控制到微機控制，使功能的實現(xiàn)由一到多而且更加趨于完善。 對于本課題來說，集水井排水系統(tǒng)部分是一個較大規(guī)模工業(yè)控制系統(tǒng)的改適升級，控制裝置需 要根據(jù)企業(yè)設(shè)備和工藝現(xiàn)況來構(gòu)成并需盡可能的利用舊系統(tǒng)中的元器件。對于人機交互方式改造后系統(tǒng)的操作模式應(yīng)盡量和改造前的相類似，以便于操作人員迅速掌握。從企業(yè)的改造要求可以看出在新控制系統(tǒng)中既需要處理模擬量也需要處理大量的開關(guān)量。系統(tǒng)的可靠性要高。人機交互界面友好，應(yīng)具備數(shù)據(jù)儲存和分析匯總的能力。 要實現(xiàn)整個集水井排水控制系統(tǒng)的設(shè)計，需要從怎樣實現(xiàn)多個電磁閥的開關(guān)以及行程開關(guān)的控制這個角度去考慮，現(xiàn)在就這個問題的如何實現(xiàn)以及選擇怎樣的方法來確定系統(tǒng)方案。 系統(tǒng)的整體設(shè)計要求 （ 1）系統(tǒng)由水位信號自動啟動 和停止工作泵，維持集水井水位在規(guī)定的范圍內(nèi)；水泵為射流泵； （ 2）系統(tǒng)由兩臺水泵組成，一臺為工作泵，一臺為備用泵。泵運行時應(yīng)有運行指示； （ 3）兩臺泵的工作關(guān)系應(yīng)能做出選擇（手動、自動、備用的選擇）。主、備用泵應(yīng)能單獨手動啟停，兩臺泵的工作關(guān)系應(yīng)能輪換，分為手動輪換和自動定時輪換； （ 4）集水井水位上升到主用泵啟動水位時，應(yīng)自動投入主用水泵； （ 5）當工作泵發(fā)生故障或來水量大增，使集水井水位上升到備用泵啟動水位時，應(yīng)自動投入備用水泵； （ 6）當備用泵投入時，應(yīng)同時發(fā)出報警信號（光報警）； （ 7）由控制高壓水 路的電磁閥來控制泵的抽水，電磁閥由雙線圈控制，并由位置信號電 氣 自 動 控 制 課 程 設(shè) 計 說 明 書 4 返回 PLC； （ 8）電磁閥按 5A設(shè)計主回路； （ 9）使用埋電極的方法測水井的水位，應(yīng)設(shè)計出驅(qū)動電路； （ 10）系統(tǒng)有過高水位、工作泵啟動水位、水泵停止水位觸點信號輸入 PLC。 控制系統(tǒng)的設(shè)計 就目前的現(xiàn)狀有以下幾種控制方式滿足系統(tǒng)的要求：繼電器控制系統(tǒng)、單片機控制、工業(yè)控制計算機控制、可編程序控制器控制。 通過對四種控制系統(tǒng)進行簡單的比較，我們不難發(fā)現(xiàn)，繼電器本控制柜的安裝接線工作量大，整個控制柜價格非常高，靈活性差，響應(yīng)速度慢。 單片機是一片 集成電路，不能直接將它與外部 I/O 信號相連。要將它用于工業(yè)控制還要附加一些配套的集成電路和 I/O 接口電路，硬件設(shè)計、制作和程序設(shè)計的工作量相當大。 工業(yè)控機價格較高，將它用于開關(guān)量控制有些大材小用。且其外部 I/O 接線一般都用于多芯扁平電纜和插頭、插座，直接從印刷電路板上引出，不如接線端子可靠。而相對于以上三種控制方式， PLC 為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強大、性價比高等優(yōu)點，是目前工業(yè)自動化的首選控制裝置。故選擇 PLC來實施本次設(shè)計。 1． 開關(guān)量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng) 用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 2． 運動控制 PLC 可以用于圓周運動或直線運動的控制，世界上各主要 PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 3． 閉環(huán)過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機， PLC 能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。 PID 調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系 統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。 4． 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、電 氣 自 動 控 制 課 程 設(shè) 計 說 明 書 5 排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 5． 通信及聯(lián)網(wǎng) PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各 PLC 廠商 都十分重視 PLC 的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 根據(jù)本控制系統(tǒng)的控制要求應(yīng)該選擇可編程序控制器控制。 電 氣 自 動 控 制 課 程 設(shè) 計 說 明 書 6 第 2 章 水電站集水井射流泵排水控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 主電路的設(shè)計 根據(jù)以上所選的器件可畫出其硬件電氣原理圖如圖 21 所示。 其中本次設(shè)計中的集水井排水控制系統(tǒng)由線圈驅(qū)動。 電 氣 自 動 控 制 課 程 設(shè) 計 說 明 書 7 圖 22 電氣連線圖 PLC I/O 點分配 控制系統(tǒng) I/0 數(shù)量 通過分析控制任務(wù)，共需要 13個數(shù)字量輸入和 8個數(shù)字量輸出， CPU 型號可以選擇S7300PLC 的 CPU312（本機上有 16個數(shù)字量輸入和 16個數(shù)字量輸出）。 QA01為 電源開關(guān) 、KF1KF4為 電磁閥 2啟停開關(guān)； BG1BG4行程開關(guān)來控制主 、 備用泵的自動啟停； PG1PG2分別指示工作泵和備用泵的工作情況； PG3和 PB來指示備用泵的聲光報警； KF KF6為 2泵手動啟停開關(guān)； SF SF2為 2泵的手動、自動、備用選擇開關(guān)； PG4為電源的指示開關(guān)。 該系統(tǒng)具體所使用的輸入輸出設(shè)備的 I/O口 分配如表 21 所示。 表 21 I/O口分配 表 控制信號 信號名稱 元件名稱 元件符號 地址編碼 輸入信號 1電磁閥 開啟閥芯 行程開關(guān) BG1 1電磁閥關(guān)閉閥芯 行程開關(guān) BG2 2電磁閥開啟閥芯 行程開關(guān) BG3 2電磁閥關(guān)閉閥芯 行程開關(guān) BG4 1工作泵啟動 信號 常開開關(guān) KF5 2備用泵啟動信號 常開開關(guān) KF6 1工作泵