電氣控制與PLC課程設計指導書

1、電氣控制與PLC課程設計指導書課程設計的目的、要求、任務及方法要完成好電氣控制系統(tǒng)的設計任務，除掌握必要的電氣設計基礎知識外，還必須經過反復實踐，深入生產現(xiàn)場，將不斷積累的經驗應用到設計中來。課程設計正是為這一目的而安排的實踐性教學環(huán)節(jié)，它是一項初步的工程訓練。通過課程設計，了解一般電氣控制系統(tǒng)的設計要求、設計內容和設計方法。電氣設計包含原理設計和工藝設計兩個方面，不能忽視任何一面，對于應用型人才更應重視工藝設計。課程設計屬于練習性質，不強調設計結果直接用于生產。一、設計目的課程設計的主要目的是通過某一生產設備的電氣控制裝置的設計實踐，了解一般電氣控制系統(tǒng)設計過程、設計要求、應完成的工作內容和

2、具體設計方法。通過設計也有助于復習、鞏固以往所學的知識，達到靈活應用的目的。電氣設計必須滿足生產設備和生產工藝的要求，因此，設計之前必須了解設備的用途、結構、操作要求和工藝過程，在此過程中培養(yǎng)從事設計工作的整體觀念。課程設計應強調能力培養(yǎng)為主，在獨立完成設計任務的同時，還要注意其他幾方面能力的培養(yǎng)與提高，如獨立工作能力與創(chuàng)造力；綜合運用專業(yè)及基礎知識的能力，解決實際工程技術問題的能力；查閱圖書資料、產品手冊和各種工具書的能力；工程繪圖的能力；書寫技術報告和編制技術資料的能力。二、設計要求在課程設計中，學生是主體，應充分發(fā)揮他們的主動性和創(chuàng)造性。教師的主導作用是引導其掌握完成設計內容的方法。為保

3、證順利完成設計任務還應做到以下幾點：1) 在接受設計任務后，應根據(jù)設計要求和應完成的設計內容進度計劃，確定各階段應完成的工作量，妥善安排時間。2) 在方案確定過程中應主動提出問題，以取得指導數(shù)師的幫助，同時要廣泛討論，依據(jù)充分。在具體設計過程中要多思考，尤其是主要參數(shù)，要經過計算論證。3) 所有電氣圖樣的繪制必須符合國家有關規(guī)定的標準，包括線條、圖型符號、項目代號、回路標號、技術要求、標題欄、元器件明細表以及圖樣的折疊和裝訂。4) 說明書要求文字通順、簡練，字跡端正、整潔。5) 應在規(guī)定的時間內完成所有的設計任務。6) 如果條件允許，應對自己的設計線路進行試驗論證，考慮進一步改進的可能性。三、

4、設計任務課程設計要求是以設計任務書的形式表達，設計任務書應包括以下內容：1) 設備的名稱、用途、基本結構、動作原理以及工藝過程的簡要介紹。2) 拖動方式、運動部件的動作順序、各動作要求和控制要求。3) 聯(lián)鎖、保護要求。4) 照明、指示、報警等輔助要求。5) 應繪制的圖樣。6) 說明書要求。 原理設計的中心任務是繪制電氣原理圖和選用電器元件。工藝設計的目的是為了得到電氣設備制造過程中需要的施工圖樣。圖樣的類型、數(shù)量較多，設計中主要以電氣設備總體配置圖、電器板元器件布置圖、控制面板布置圖、接線圖、電氣箱以及主要加工零件（電器安裝底板、控制面板等）為練習對象。對于每位設計者只需完成其中一部分。原理圖

5、及工藝圖樣均應按要求繪制，元器件布置圖應標注總體尺寸、安裝尺寸和相對位置尺寸。接線圖的編號應與原理圖一致，要標注組件所有進出線編號、配線規(guī)格、進出線的連接方式（采用端子板或接插板）。四、設計方法 在接到設計任務書后，按原理設計和工藝設計兩方面進行。1原理圖設計的步驟1) 根據(jù)要求擬定設計任務。2) 根據(jù)拖動要求設計主電路。在繪制主電路時，可考慮以下幾個方面： 每臺電動機的控制方式，應根據(jù)其容量及拖動負載性質考慮其起動要求，選擇適當?shù)钠饎泳€路。對于容量?。?.5kW以下）、起動負載不大的電動機，可采用直接起動；對于大容量電動機應采用降壓起動。 根據(jù)運動要求決定轉向控制。 根據(jù)每臺電動機的工作制，

6、決定是否需要設置過載保護或過電流控制措施。 根據(jù)拖動負載及工藝要求決定停車時是否需要制動控制，并決定采用何種控制方式。 設置短路保護及其他必要的電氣保護。 考慮其他特殊要求：調速要求、主電路參數(shù)測量、信號檢測等。3) 根據(jù)主電路的控制要求設計控制回路，其設計方法是： 正確選擇控制電路電壓種類及大小。 根據(jù)每臺電動機的起動、運行、調速、制動及保護要求依次繪制各控制環(huán)節(jié)（基本單元控制線路）。 設置必要的聯(lián)鎖（包括同一臺電動機各動作之間以及各臺電動機之間的動作聯(lián)鎖）。 設置短路保護以及設計任務書中要求的位置保護（如極限位、越位、相對位置保護）、電壓保護、電流保護和各種物理量保護（溫度、壓力、流量等）

7、。 根據(jù)拖動要求，設計特殊要求控制環(huán)節(jié)，如自動抬刀、變速與自動循環(huán)、工藝參數(shù)測量等控制。 按需要設置應急操作。4) 根據(jù)照明、指示、報警等要求沒計輔助電路。5) 總體檢查、修改、補充及完善。主要內容包括： 校核各種動作控制是否滿足要求，是否有矛盾或遺漏。 檢查接觸器、繼電器、主令電器的觸點使用是否合理，是否超過電器元器件允許的數(shù)量。 檢查聯(lián)鎖要求能否實現(xiàn)。 檢查各種保護能否實現(xiàn)。 檢查發(fā)生誤操作所引起的后果與防范措施。6) 進行必要的參數(shù)計算。7) 正確、合理地選擇各電器元器件，按規(guī)定格式編制元件目錄表。8) 根據(jù)完善后的設計草圖，按電氣制圖標準繪制電氣原理線路圖，按電氣技術中的項目代號要求標

8、注器件的項目代號，按絕緣導線的標記的要求對線路進行統(tǒng)一編號。2工藝設計步驟1) 根據(jù)電氣設備的總體配置及電器元件的分布狀況和操作要求劃分電器組件，繪制電氣控制系統(tǒng)的總裝配圖和接線圖。2) 根據(jù)電器元器件的型號、外形尺寸、安裝尺寸繪制每一組件的元件布置圖（如電器安裝板、控制面板、電源、放大器等）。3) 根據(jù)元器件布置圖及電氣原理編號繪制組件接線圖，統(tǒng)計組件進出線的數(shù)量、編號以及各組件之間的連接方式。4) 繪制并修改工藝設計草圖后，使可按機械、電氣制圖要求繪制工程圖。最后按設計過程和設計結果編寫設計說明書及使用說明書。設計實例：小型SBR廢水處理PLC電氣控制系統(tǒng)課程設計一、小型SBR廢水處理電氣

9、控制系統(tǒng)設計任務書1SBR廢水處理工藝的技術要求SBR廢水處理技術是一種高效廢水回用的處理技術，采用優(yōu)勢菌技術對校園生活污水進行處理，經過處理后的中水可以用來澆灌綠地、花木、沖洗廁所及車輛等，從而達到節(jié)約水資源的目的。SBR廢水處理系統(tǒng)方案要充分考慮現(xiàn)實生活中校園生活區(qū)較為狹小的特點，力求達到設備體積小，性能穩(wěn)定，工程投資少的目的。廢水處理過程中環(huán)境溫度對菌群代謝產生的作用直接影響廢水處理效果，因此采用地埋式磚混結構處理池以降低溫度對處理效果的影響。同時，SBR廢水處理技術工藝參數(shù)變化大，硬件設計選型與設備調試比較復雜，采用先進的PLC控制技術可以提高SBR廢水處理的效率，方便操作和使用。SB

10、R廢水處理系統(tǒng)分別由污水處理池、清水池、中水水箱、電控箱以及水泵、羅茨風機、電動閥門和電磁閥等部分組成，在污水處理池、清水池、中水水箱中分別設置液位開關，用以檢測水池與水箱中的水位。SBR廢水處理系統(tǒng)示意圖如圖11-1所示。圖11-1 SBR廢水處理系統(tǒng)示意圖污水處理的第一階段：當污水池中的水位處于低水位或無水狀態(tài)時，電動閥會自動開起納入污水。當污水池納入的污水至正常高水位時，電動閥自動關閉，污水池中污水呈微氧和厭氧狀態(tài)。污水處理的第二階段：采用能降解大分子污染物的曝氣法，可使污水脫色、除臭、平衡菌群的pH值并對污染物進行高效除污，即好氧處理過程。整個好氧（曝氣）時間一般需要68h。在曝氣管路

11、上安裝了排空電磁閥，當電動閥門自動關閉后，排空電磁閥開起，羅茨風機延時空載起動，然后排空電磁閥關閉，污水池開始曝氣。當曝氣處理結束后，排空電磁閥再次開起，羅茨風機空載停機，然后排空電磁閥延時關閉。曝氣風機在無負荷條件下起動和停止，能起到保護電動機和風機的作用。經過0.5h的水質沉淀，PLC下達起動1#清水泵指令，將沉淀后的水泵入到清水池。當清水池中的水位升至正常高水位時，1#清水泵自動停止運行。這時2#清水泵自動起動向中水箱泵水，當水箱內達到正常高水位時，2#清水泵自動停止運行，這時中水箱內的水全部完成處理過程。如上所示，當中水箱內水位降至低水位時，2#清水泵又自動起動向中水箱泵水。當污水池中

12、的水位降至低水位時，電動閥門會自動打開繼續(xù)向污水池納入污水。如此循環(huán)往復。SBR廢水處理技術針對污水水質不同選用生物菌群不同，工藝要求要求有所不同，電氣控制系統(tǒng)應有參數(shù)可修正功能，以滿足廢水處理的要求。2SBR廢水處理系統(tǒng)動力設備SBR廢水處理系統(tǒng)中所使用的動力設備（水泵、羅茨風機、電動閥），均采用三相交流異步電動機，電動機和電磁閥（AC220V選配）選配防水防潮型。1#清水泵：立式離心泵LS50-10-A，揚程10m，流量29m3/h，1kW。2#清水泵：立式離心泵LS40-32.1，揚程30m，流量16m3/h，3kW。曝氣羅茨風機：TSA-40，0.7m3/min，1.1kW。電動閥：閥

13、體D97A1X5-10ZB-125mm，電動裝置LQ20-1，AC380V，60W。3SBR廢水處理電氣控制系統(tǒng)設計要求1) 控制裝置選用PLC作為系統(tǒng)的控制核心，根據(jù)工藝要求合理選配PLC機型和I/O接口。2) 可執(zhí)行手動/自動兩種方式，應能按照工藝要求編輯程序并可實時整定參數(shù)。3) 電動閥上驅動電動機為正、反轉雙向運行，因此要在PLC控制回路加互鎖功能。4) PLC的接地應按手冊中的要求設計，并在圖中表示或說明。5) 為了設備安全運行，考慮必要的保護措施，入如電動機過熱保護、控制系統(tǒng)短路保護等。6) 繪制電氣原理圖：包括主電路、控制電路、PLC硬件電路，編制PLC的I/O接口功能表。7)

14、選擇電器元件、編制元器件目錄表。8) 繪制接線圖、電控柜布置圖和配線圖、控制面板布置圖和配線圖等。9) 采用梯形圖或指令表編制PLC控制程序。二、SBR廢水處理電氣控制系統(tǒng)總體設計過程1總體方案說明1) SBR廢水處理系統(tǒng)控制對象電動機均由交流接觸器完成起、?？刂?，電動閥電動機要采用正、反轉控制。2) 污水池、清水池、中水水箱水位檢測開關，在選型時考慮抗干擾性能，選用電極考慮耐腐蝕性。3) 電動閥上驅動電動機，其內部設有過載保護開關，為常閉觸點，作為電動閥過載保護信號，PLC控制電路考慮該信號邏輯關系。4) 1#清水泵、2#清水泵、羅茨風機電動機、電動閥電動機分別采用熱繼電器實現(xiàn)過載保護，其熱

15、繼電器的常開觸點通過中間繼電器轉換后，作為PLC的輸入信號，用以完成各個電動機系統(tǒng)的過載保護。5) 羅茨風機的控制要求在無負載條件下起動或停機，需要在曝氣管路上設置排空電磁閥。6) 主電路用斷路器，各負載回路和控制回路以及PLC控制回路采用熔斷器，實現(xiàn)短路保護。7) 電控箱設置在控制室內?？刂泼姘迮c電控箱內的電器板用BVR型銅導線連接，電控箱與執(zhí)行裝置之間采用端子板連接。8) PLC選用繼電器輸出型。9) PLC自身配有24V直流電源，外接負載時考慮其供電容量。PLC接地端采用第三種接地方式，提高抗干擾能力。2SBR廢水處理電氣控制原理圖設計(1) 主電路設計 SBR廢水處理電氣控制系統(tǒng)主電路

16、如圖11-2所示。圖11-2 SBR廢水處理電氣控制系統(tǒng)主電路1) 主回路中交流接觸器KM1、KM2、KM3分別控制1#清水泵M1、2#清水泵M2、曝氣風機M3；交流接觸器KM4、KM5控制電動閥電動機M4，通過正、反轉完成開起閥門和關閉閥門的功能。2) 電動機M1、M2、M3、M4由熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4實現(xiàn)過載保護。電動閥電動機M4控制器內還裝有常閉熱保護開關，對閥門電動機M4實現(xiàn)雙重保護。3) QF為電源總開關，既可完成主電路的短路保護，又起到分斷三相交流電源的作用，使用和維修方便。4) 熔斷器FU1、FU2、FU3、FU4分別實現(xiàn)各負載回路的短路保護。FU5、FU6分別

17、完成交流控制回路和PLC控制回路的短路保護。(2) 交流控制電路設計 SBR廢水處理系統(tǒng)交流控制電路如圖11-3所示。圖11-3 SBR廢水處理系統(tǒng)交流控制電路1) 控制電路有電源指示HL。PLC供電回路采用隔離變壓器TC，以防止電源干擾。2) 隔離變壓器TC的選用根據(jù)PLC耗電量配置，可以配置標準型、變比1：1、容量100VA隔離變壓器。3) 1#清水泵M1、2#清水泵M2、曝氣風機M3分別有運行指示燈HL1、HL2、HL3，由KM1、KM2、KM3接觸器常開輔助觸點控制。4) 4臺電動機M1、M2、M3、M4的過載保護，分別由4個熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4實現(xiàn)，將其常閉觸點并聯(lián)

18、后與中間繼電器KA1連接構成過載保護信號，KA1還起到電壓轉換的作用，將220V交流信號轉換成直流24V信號送入PLC完成過載保護控制功能。5) 上水電磁閥YA1和指示燈HL1、排空電磁閥YA2，分別由中間繼電器KA2和KA3觸點控制。(3) 主要參數(shù)計算1) 斷路器QF脫扣電流。斷路器為供電系統(tǒng)電源開關，其主回路控制對象為電感性負載交流電動機，斷路器過電流脫扣值按電動機起動電流的1.7倍整定。SBR廢水處理系統(tǒng)有3kW負載電動機一臺，起動電流較大，其余三臺為1.1kW以下，起動電流較小，而且工藝要求4臺電動機單獨起動運行，因此可根據(jù)3kW電動機選擇自動開關QF脫扣電流IQF：IQF1.7IN

19、=1.7×6A10.2A10A，選用IQF10A的斷路器。2) 熔斷器FU熔體額定電流IFU。以曝氣風機為例，IFU2IN2×2.5A5A，選用5A的熔體。其余熔體額定電流的選擇，按上述方法選配?？刂苹芈啡垠w額定電流選用2A。3) 熱繼電器的選擇請參考有關技術手冊，自行計算參數(shù)。(4) PLC控制電路設計 包括PLC硬件結構配置及PLC控制原理電路設計。1) 硬件結構設計。了解各個控制對象的驅動要求，如：驅動電壓的等級、負載的性質等；分析對象的控制要求，確定輸入/輸出接口（I/O）數(shù)量；確定所控制參數(shù)的精度及類型，如：對開關量、模擬量的控制、用戶程序存儲器的存儲容量等，選擇

20、適合的PLC機型及外設，完成PLC硬件結構配置。2) 根據(jù)上述硬件選型及工藝要求，繪制PLC控制電路原理圖，繪制PLC控制電路，編制I/O接口功能表。圖11-4為SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制電路原理圖，L6作為PLC輸出回路的電源，分別向輸出回路的負載供電，輸出回路所有COM端短接后接入電源N端。圖11-4 SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制電路原理圖3) KM4和KM5接觸器線圈支路，設計了互鎖電路，以防止誤操作故障。4) PLC輸入回路中，信號電源由PLC本身的24V直流電源提供，所有輸入COM端短接后接入PLC電源DC24V的（）端。輸入口如果有有源信號裝置，需要考慮信號裝置的電源等級和容量，

21、最好不要使用PLC自身的24V直流電源，以防止電源過載損壞或影響其他輸入口的信號質量。5) PLC采用繼電器輸出，每個輸出點額定控制容量為AC250V，2A。表11-1和表11-2分別為SBR廢水處理系統(tǒng)PLC輸入和輸出接口功能表。表11-1 SBR廢水處理系統(tǒng)PLC輸入接口功能表序號工位名稱文字符號輸入口1污水池高水位開關信號H1X0002污水池低水位開關信號L1X0013清水池高水位開關信號H2X0024清水池低水位開關信號L2X0035中水箱高水位開關信號H3X0046中水箱低水位開關信號L3X0057起動按鈕（綠色）SB1X0068停止按鈕（紅色）SB2X0079旋鈕開關（自動）SB3

22、-1X01010旋鈕開關（手動）SB3-2X01111手動開電動閥旋鈕開關SB4X01212手動關電動閥旋鈕開關SB5X013131#清水泵手動旋鈕開關SB6X014142#清水泵手動旋鈕開關SB7X01515電動閥門開起限位開關SQ1X01616電動閥門關閉限位開關SQ2X01717電動閥電動機故障報警FR0X02018電動機熱保護器報警KA1X02119曝氣風機手動旋鈕開關SB8X02220輸入點備用X023X027表11-2 SBR廢水處理系統(tǒng)PLC輸出接口功能表序號工位名稱文字符號輸入口11#清水泵接觸器KM1Y00022#清水泵接觸器KM2Y0013污水池高水位紅色指示燈HL7Y00

23、24污水池低水位綠色指示燈HL8Y0035清水池高水位紅色指示燈HL9Y0046清水池低水位綠色指示燈HL10Y0057中水箱高水位紅色指示燈HL11Y0068中水箱低水位綠色指示燈HL12Y007 （續(xù)）序號工位名稱文字符號輸入口9電動閥門開起綠色指示燈HL13Y01010電動閥門關閉黃色指示燈HL14Y01111開電動閥門接觸器KM4Y01212關電動閥門接觸器KM5Y01313電動機熱保護器報警紅色指示燈HL6Y01414羅茨風機（曝氣風機）接觸器KM3Y01515排空電磁閥繼電器KA3Y01616上水電磁閥繼電器KA2Y01717輸出口備用Y020Y0276) 根據(jù)上述設計，對照主回路

24、檢查交流控制回路、PLC控制回路、各種保護聯(lián)鎖電路、PLC控制程序等，全部符合設計要求后，繪制出最終的電氣原理圖。7) 根據(jù)設計方案選擇的電氣元件，編制原理圖的元器件目錄表，如表11-3所示。表11-3 SBR廢水處理系統(tǒng)元器件目錄表序號文字符號名 稱數(shù)量規(guī)格型號備 注1M1M4電動機4Y系列三相交流異步電動機2FR1FR4熱繼電器4JR16B-20/3參照電動機整定電流3FU1FU4熔斷器12RL1-15熔體210A4FU5、FU6熔斷器2RT16-32X熔體2A5QF斷路器1C45AD脫扣電流10A6TC隔離變壓器1BK-100變比1：1，AC220V7SB1起動按鈕1LAY37綠色8SB

25、2停止按鈕1LAY37紅色9SB3轉換開關1LAY37-D2手動/自動轉換10SB4SB8手動開關5LAY37-D2黑色11KM1KM4交流接觸器4DJX-9線圈電壓：AC220V12KA1KA3中間繼電器3HH52P線圈電壓：AC220V13HL1HL15指示燈15AD16-22LED顯示，AC220V14YA1電磁閥1ZCT-50A線圈電壓：AC220V15YA2電磁閥1ZCT-15A線圈電壓：AC220V16YA3電動閥門裝置1LQA20-1AC380，60W17PLC可編程序控制器1FX2N-48MR繼電器輸出(5) PLC控制程序設計1) 程序設計。根據(jù)控制要求，建立SBR廢水處理系

26、統(tǒng)控制流程圖，如圖11-5所示，表達出各控制對象的動作順序，相互間的制約關系。在明確PLC寄存器空間分配，確定專用寄存器的基礎上，進行控制系統(tǒng)的程序設計，包括主程序編制、各功能子程序編制、其他輔助程序的編制等。2) 系統(tǒng)靜態(tài)調試。空載靜態(tài)調試時，針對運行的程序檢查硬件接口電路中各種邏輯關系是否正確，然后先調試子程序或功能模塊程序，然后調試初始化程序，最后調試主程序。調試過程中盡量接近實際系統(tǒng)，并考慮到各種可能發(fā)生的情況，作反復調試，出現(xiàn)問題及時分析、調整程序或參數(shù)。3) 系統(tǒng)動態(tài)調試及運行。在動態(tài)帶負載狀態(tài)下調試，密切觀察系統(tǒng)的運行狀態(tài)，采用先手動再自動的調試方法，逐步進行。遇到問題及時停機，

27、分析產生問題的原因，提出解決問題的方法，同時做好詳盡記錄，以備分析和改進。圖11-5 SBR廢水處理系統(tǒng)控制流程圖SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制程序如圖11-6所示。圖11-6 SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制梯形圖程序圖11-6 SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制梯形圖程序（續(xù)1）圖11-6 SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制梯形圖程序（續(xù)2）圖11-6 SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制梯形圖程序（續(xù)3）圖11-6 SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制梯形圖程序（續(xù)4）圖11-6 SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制梯形圖程序（續(xù)5）3SBR廢水處理系統(tǒng)電氣工藝設計按設計要求設計繪制電氣裝置總體配置圖、電器板電器元器件平面圖、控

28、制面板電器平面圖及相關電氣接線圖。1) 先根據(jù)控制系統(tǒng)要求和電氣設備的結構，確定電器元器件的總體布局以及電控箱內裝配板與控制面板上應安裝的電器元件。本系統(tǒng)除電控箱外，在污水處理設備現(xiàn)場設計安裝的電器元件和動力設備有：電磁閥、水位開關、電動機、電動閥（含閥位控制器）等。電控箱內電器板上安裝的電器元件有：斷路器、熔斷器、隔離變壓器、PLC、接觸器、中間繼電器、熱繼電器和端子板等。在控制面板上設計安裝的電器元件有：控制按鈕、旋鈕開關、各色指示燈等。2) 依據(jù)用戶要求滿足操作方便、美觀大方、布局均勻對稱等設計原則，繪制電控箱電器板元件布置圖、電器面板元件布置圖、電氣接線圖等，如圖11-7圖11-8所示

29、。進出引線采用接線端子板連接，接線圖略。3) 依據(jù)電器元件布置圖及電器元器件的外形尺寸、安裝尺寸，繪制電器板（絕緣板、鍍鋅鐵板或架）、控制面板（有機玻璃板、鋁板或鐵板等）、墊板（有機械強度的絕緣板或鍍鋅板）等零部件加工圖。圖中應注明外形尺寸、安裝孔徑、定位尺寸與公差、板材厚度以及加工要求等。本設計所涉及的鈑金加工技術圖從略。4) 依據(jù)電器安裝板、控制面板尺寸設計電控箱，繪制電控箱安裝圖。本設計從略。至此，基本完成了SBR廢水處理系統(tǒng)要求的電氣控制原理設計和工藝設計任務。圖11-7 電控箱電器板元件布置圖 圖11-8 電控箱電器面板元件布置圖4編寫設計說明書、使用說明書和項目設計小結1) 依據(jù)原

30、理設計的過程，編寫設計說明書，說明書包括如下主要內容： 總體設計方案的選擇說明。 原理電路的設計說明，各控制要求如何實現(xiàn)。 電氣系統(tǒng)中主要參數(shù)的計算，主要元件的選擇及說明，編制元件明細表。 附上原理圖及規(guī)定完成的工藝圖。2) 依據(jù)原理設計圖及控制要求編寫使用說明書，說明書包括如下主要內容： 本設備的實際用途、功能特點。 系統(tǒng)工作原理簡介。 使用與維護注意事項。5設計用參考資料 工廠電氣控制設備 電氣控制與可編程序控制器 電氣工程手冊 三菱微型可編程序控制器手冊 工廠常用電氣設備手冊 其他有關產品使用手冊參考選題一、四層電梯自動控制1控制要求1) 采用PLC構成四層簡易電梯電氣控制系統(tǒng)。電梯的上

31、、下行由一臺電動機拖動，電動機正轉為電梯上升，反轉為下降。一層有上升呼叫按鈕SB11和指示燈H11，二層有上升呼叫按鈕SB21和指示燈H21以及下降呼叫按鈕SB22和指示燈H22，三層有上升呼叫按鈕SB31和指示燈H31以及下降呼叫按鈕SB32和指示燈H32，四層有下降呼叫按鈕SB41和指示燈H41。一至四層有到位行程開關ST1ST4。電梯內有一至四層呼叫按鈕SB1SB4和指示燈H1H4；電梯開門和關門按鈕SB5和SB6，電梯開門和關門分別通過電磁鐵YA1和YA2控制，關門到位由行程開關ST5檢測。此外還有電梯載重超限檢測壓力繼電器KP以及故障報警電鈴HA?？刂菩盘栒f明如表11-4所示。表11

32、-4 四層電梯控制信號說明輸 入輸 出文字符號說 明文字符號說 明SB1電梯內一層按鈕H1電梯內一層按鈕指示燈SB2電梯內二層按鈕H2電梯內二層按鈕指示燈SB3電梯內三層按鈕H3電梯內三層按鈕指示燈SB4電梯內四層按鈕H4電梯內四層按鈕指示燈SB11一層上升呼叫按鈕H11一層上升呼叫按鈕指示燈SB21二層上升呼叫按鈕H21二層上升呼叫按鈕指示燈SB22二層下降呼叫按鈕H22二層下降呼叫按鈕指示燈SB31三層上升呼叫按鈕H31三層上升呼叫按鈕指示燈SB32三層下降呼叫按鈕H32三層下降呼叫按鈕指示燈SB41四層下降呼叫按鈕H41四層下降呼叫按鈕指示燈SB5電梯開門按鈕KM1電動機正轉接觸器SB6

33、電梯關門按鈕KM2電動機反轉接觸器SB7檢修開關YA1電梯開門電磁鐵ST1電梯一層到位限位開關YA2電梯關門電磁鐵ST2電梯二層到位限位開關HA電梯故障報警電鈴ST3電梯三層到位限位開關ST4電梯四層到位限位開關ST5電梯關門到位限位開關SP電梯載重超限檢測FR電動機過載保護熱繼電器2) 樓層呼叫按鈕及電梯內按鈕按下，電梯未達到相應樓層或未得到相應的響應時，相應指示燈一直接通指示。3) 電梯運行時，電梯開門與關門按鈕不起作用，電梯到達停在各樓層時，電梯開門與關門動作可由電梯開門與關門按鈕控制，也可延時控制，但檢測到電梯超重時，電梯門不能關閉，并由報警電鈴發(fā)出報警信號。4) 電梯最大運行區(qū)間為三

34、層距離，若一次運行時間超過30s，則電動機停轉，并由HA報警。5) 檢修開關SB7接通時，電梯下行停在一層位置，進行檢修，其他所有動作均不相應。6) 電梯拖動電動機控制電路有各種常規(guī)電氣保護，如短路保護、過載保護、正反轉互鎖等。7) 相關參數(shù)： 拖動電動機M：5.5kW，AC380V，11.6A，1440r/min。 指示燈H：0.25W，DC24V。 電鈴HA：8W，AC220V。 電磁鐵YA：100mA，AC220V。2設計任務1) 根據(jù)控制要求進行電氣控制系統(tǒng)硬件電路設計，包括主電路、控制電路及PLC硬件配置電路。2) 分析電梯所有可能運行的方式，并依此編制電梯運行PLC控制程序，有條件

35、可以利用電梯模型或模擬開關板調試程序，模擬運行。3) 編寫設計說明書，內容包括： 設計過程和有關說明。 基于PLC的電梯電氣控制系統(tǒng)電路圖。 PLC控制程序（梯形圖和指令表）。 電器元器件的選擇和有關計算。 電氣設備明細表。 參考資料、參考書及參考手冊。 其他需要說明的問題，例如操作說明書、程序的調試過程、遇到的問題及解決方法、對課程設計的認識和建議等。二、十字路口帶倒計時顯示的交通信號燈控制1控制要求 采用PLC構成十字路口帶倒計時顯示的南北向和東西向交通信號燈的電氣控制。系統(tǒng)上電后，交通指揮信號控制系統(tǒng)由由一個3位轉換開關SA1控制。SA1手柄指向左45º時，接點SA1-1接通，

36、交通指揮系統(tǒng)開始按常規(guī)正?？刂乒δ芄ぷ鳎凑杖鐖D11-9所示工作時序周而復始，循環(huán)往復工作。正常運行時，南北向及東西向均有兩位數(shù)碼管倒計時顯示牌同時顯示相應的指示燈剩余時間值。SA1手柄指向中間0º時，接點SA1-2接通，交通指揮系統(tǒng)南北向綠燈常亮，東西向紅燈常亮，數(shù)碼管顯示99不變。SA1手柄指向右45º時，接點SA1-3接通，交通指揮系統(tǒng)東西向綠燈常亮，南北向紅燈常亮，數(shù)碼管顯示99不變?？刂菩盘栒f明見表11-5。圖11-9 十字路口交通燈正常工作時序表11-5 十字路口交通燈控制信號說明輸 入輸 出文字符號說 明文字符號說 明SA1-1交通燈正常工作控制開關H1南北向

37、綠燈指示SA1-2南北向交通燈常綠控制開關H2南北向黃燈指示SA1-3東西向交通燈常綠控制開關H3南北向紅燈指示H4東西向綠燈指示H5東西向黃燈指示H6東西向紅燈指示H11南北向2位七段數(shù)碼顯示管H12東西向2位七段數(shù)碼顯示管2設計任務1) 根據(jù)控制要求，進行電氣控制系統(tǒng)硬件電路設計，包括PLC硬件配置電路。2) 根據(jù)控制要求，編制交通信號燈PLC控制程序，有條件可以利用交通燈模型或模擬開關板調試程序，模擬運行。3) 編寫設計說明書，內容包括： 設計過程和有關說明。 基于PLC的十字路口交通燈電氣控制電路圖。 PLC控制程序（梯形圖和指令表）。 電器元器件的選擇和有關計算。 電氣設備明細表。

38、參考資料、參考書及參考手冊。 其他需要說明的問題，例如操作說明書、程序的調試過程、遇到的問題及解決方法、對課程設計的認識和建議等。三、鍋爐車間輸煤機組控制1輸煤機組控制系統(tǒng)輸煤機組控制系統(tǒng)示意圖如圖11-10所示，輸煤機組控制信號說明見表11-6。圖11-10 輸煤機組控制系統(tǒng)示意圖表11-6 輸煤機組控制信號說明輸 入輸 出文字符號說 明文字符號說 明SA1-1輸煤機組手動控制開關KM1給料器和磁選料器接觸器SA1-2輸煤機組自動控制開關KM21#送煤機接觸器SB1輸煤機組自動開車按鈕KM3破碎機接觸器SB2輸煤機組自動停車按鈕KM4提升機接觸器SB3輸煤機組緊急停車按鈕KM52#送煤機接觸

39、器SB4給料器和磁選料器手動按鈕KM6回收機接觸器SB51#送煤機手動按鈕HL7手動運行指示燈SB6破碎機手動按鈕HL8緊急停車指示燈SB7提升機手動按鈕HL9系統(tǒng)正常運行指示燈SB82#送煤機手動按鈕HL10系統(tǒng)故障指示燈SB9回收機手動按鈕HA報警電鈴KMM1M6，YA運行正常信號HL16輸煤機組單機運行指示FRM1M6，YA過載保護信號輸煤機組的拖動系統(tǒng)由6臺三相異步電動機M1M6和一臺磁選料器YA組成。SA1為手動/自動轉換開關，SB1和SB2為自動開車/停車按鈕，SB3為事故緊急停車按鈕，SB4SB9為6個控制按鈕，手動時單機操作使用。HA為開車/停車時訊響器，提示在輸煤機組附近的工

40、作人員物煤機準備起動請注意安全。HL1HL6為MlM6電動機運行指示，HL7為手動運行指示，HL8為緊急停車指示，HL9為系統(tǒng)運行正常指示，HL10為系統(tǒng)故障指示。2輸煤機組控制要求(1) 手動開車/停車功能 SA1手柄指向左45º時，接點SA1-1接通，通過SB4SB9控制按鈕，對輸煤機組單臺設備獨立調試與維護使用，任何一臺單機開車/停車時都有音響提示，保證檢修和調試時人身和設備安全。(2) 自動開車/停車功能 SA1手柄指向右45º時，接點SA1-2接通，輸煤機組自動運行。1) 正常開車 按下自動開車按鈕SB1，音響提示5s后，回收電動機M6起動運行并點亮HL6指示燈；

41、10s后，2#送煤電動機M5電動機起動運行并點亮HL5指示燈；10s后，提升電動機M4起動運行并點亮HL4指示燈；10s后，破碎電動機M3起動運行并點亮HL3指示燈；10s后，1#送煤電動機M2起動運行并點亮HL2指示燈；10s后，給料器電動機M1和磁選料器YA起動運行并點亮HL1指示燈；10s后，點亮HL9系統(tǒng)正常運行指示燈，輸煤機組正常運行。2) 正常停車 按下自動開車按鈕SB2，音響提示5s后，給料器電動機M1和磁選料器YA停車并熄滅HL1指示燈，同時，熄滅HL9系統(tǒng)正常運行指示燈；10s后，1#送煤電動機M2停車并熄滅HL2指示燈；10s后，破碎電動機M3停車并熄滅HL3指示燈；10s

42、后，提升電動機M4停車并熄滅HL4指示燈；10s后，2#送煤電動機M5電動機停車并熄滅HL5指示燈；10s后，回收電動機M6停車并熄滅HL6指示燈；輸煤機組全部正常停車。3) 過載保護 輸煤機組有三相異步電動機M1M6和磁選料器YA的過載保護裝置熱繼電器，如果電動機、磁選料器在輸煤生產中，發(fā)生過載故障需立即全線停車并發(fā)出報警指示。系統(tǒng)故障指示燈HL10點亮，HA電鈴斷續(xù)報警20s，HL10一直點亮直到事故處理完畢，繼續(xù)正常開車，恢復生產。4) 緊急停車 輸煤機組正常生產過程中，可能會突發(fā)各種事件，因此需要設置緊急停車按鈕，實現(xiàn)緊急停車防止事故擴大。緊急停車與正常停車不同，當按下紅色蘑菇形緊急停

43、車按鈕SB3時，輸煤機組立即全線停車，HA警報聲持續(xù)10s停止，緊急停車指示燈HL8連續(xù)閃亮直到事故處理完畢，回復正常生產。5) 系統(tǒng)正常運行指示 輸煤機組中，拖動電動機M1M6和磁選料器YA按照程序全部正常起動運行后，HL9指示燈點亮。如果有一臺電動機或選料器未能正常起動運行，則視為故障，系統(tǒng)故障指示燈HL10點亮，輸煤機組停車。(3) 相關參數(shù)1) M1M6及磁選料器YA功率如圖11-11中所示。2) 指示燈HL：0.25W，DC24V。3) 電鈴HA：8W，AC220V。3設計任務1) 根據(jù)控制要求，進行電氣控制系統(tǒng)硬件電路設計，包括主電路、控制電路及PLC硬件配置電路。2) 根據(jù)控制要

44、求，編制輸煤機組PLC控制程序，有條件可以利用模擬開關板調試程序，模擬運行。3) 編寫設計說明書，內容包括： 設計過程和有關說明。 基于PLC的輸煤機組電氣控制系統(tǒng)電路圖。 PLC控制程序（梯形圖和指令表）。 電器元器件的選擇和有關計算。 電氣設備明細表。 參考資料、參考書及參考手冊。 其他需要說明的問題，例如操作說明書、程序的調試過程、遇到的問題及解決方法、對課程設計的認識和建議等。四、千斤頂液壓缸加工機床電氣控制1機床概況本機床用于千斤頂液壓缸兩個端面的加工，采用裝在動力滑臺上的左、右兩個動力頭同時進行切削。動力頭的快進、工進及快退由液壓缸驅動。液壓系統(tǒng)采用兩位四通電磁閥控制，并用調整死擋

45、鐵的方法實現(xiàn)位置控制。機床的工作程序是：(1) 工件定位 人工將零件裝入夾具后，定位液壓缸動作，工件定位。(2) 工件夾緊 零件定位后，延時15s，夾緊液壓缸動作使零件固定在夾具內，同時定位液壓缸退出以保證滑臺入位。(3) 滑臺入位 滑臺帶動動力頭一起快速進入加工位置。(4) 加工零件 左右動力頭進行兩端面切削加工，動力頭到達加工終點位置即停止工進，延時30s后停轉，快速退回原位。(5) 滑臺復位 左右動力頭退回原位后，滑臺復位。(6) 夾具松開 當滑臺復位后夾具松開，取出零件。以上各種動作由電磁閥控制，電磁閥動作要求見表11-7。表11-7 電磁閥動作要求YV1YV2YV3YV4YV5定位夾

46、緊入位工進退位復位放松注：“+”號表示電磁閥得電。2控制要求(1) 左右動力頭旋轉切削由電動機M1集中傳動，切削時冷卻泵電動機同時運轉。(2) 只有在液壓泵電動機M3工作，油壓達到一定壓力（壓力繼電器檢測）后，才能進行其他的控制。(3) 機床即能半自動循環(huán)工作，又能對各個動作單獨進行調整。(4) 要求有必要的電氣連鎖與保護，還有顯示與安全照明。(5) 控制信號說明如表11-8所示。表11-8 控制信號說明輸 入輸 出文字符號說 明文字符號說 明SA1-1機床半自動循環(huán)控制轉換開關KM1動力頭M1、冷卻泵M2接觸器SA2-1手動定位控制轉換開關KM2液壓泵M3接觸器SA3-1手動入位控制轉換開關

47、YV11#電磁閥SA3-2手動工進控制轉換開關YV22#電磁閥SA3-3手動退位控制轉換開關YV33#電磁閥SB1動力頭M1、冷卻泵M2起動按鈕YV44#電磁閥SB2動力頭M1、冷卻泵M2停止按鈕YV55#電磁閥SB3液壓泵M3起動按鈕HL1動力頭M1、冷卻泵M2運行指示SB4液壓泵M3停止按鈕HL2液壓泵M3運行指示KM1動力頭M1、冷卻泵M2運行信號HL3半自動循環(huán)工作指示KM2液壓泵M3運行信號HL4定位指示FR1動力頭M1、冷卻泵M2過載信號HL5入位指示KP壓力繼電器油壓檢測信號HL6工進指示SQ動力頭工進終點位置檢測信號HL7退位指示HL8故障指示6) 相關參數(shù)： 動力頭電動機M1

48、：Y100L-6，1.5 kW，AC380V，4.0A。 冷卻泵電動機M2：JCB-22，0.15kW，AC380V，0.43A。 液壓泵電動機M3：Y801-4，0.55kW，AC380V，1.6A。 電磁閥YV1YV5：100mA，AC220V。 指示燈HL1HL8：10mA，DC24V；安全照明：10W，6.3V。3設計任務1) 根據(jù)控制要求，進行機床電氣控制系統(tǒng)硬件電路設計，包括主電路、控制電路及PLC硬件配置電路。2) 根據(jù)控制要求，編制機床控制PLC應用程序，有條件可以利用模擬開關板調試程序，模擬運行。3) 編寫設計說明書，內容包括： 設計過程和有關說明。 基于PLC的機床電氣控制

49、系統(tǒng)電路圖。 PLC控制程序（梯形圖和指令表）。 電器元器件的選擇和有關計算。 電氣設備明細表。 參考資料、參考書及參考手冊。 其他需要說明的問題，例如操作說明書、程序的調試過程、遇到的問題及解決方法、對課程設計的認識和建議等。五、旋轉式濾水器電氣控制系統(tǒng)1設備概況旋轉式濾水器主要用于水力發(fā)電廠的生產用水過程中，對進入水廠原水中2cm3以上的漂浮雜物進行過濾除雜。該設備安裝在水處理車間的進水管道入口處，根據(jù)生產用水量的實際需要，既可單臺使用，也可多臺并聯(lián)運行。旋轉式濾水器的基本工作原理是根據(jù)旋轉式濾水器進水口、出水口之間的水位壓力差來控制旋轉式濾水器的除雜排污。正常濾水過程：由于旋轉式濾水器進

50、水與出水口的水流正常，產生的壓力差低于差壓控制器設定值，因此，差壓控制器內微動開關無動作輸出，原水正常過濾。除雜排污過程：由于旋轉式過濾器長時間過濾原水，勢必在濾水器內的過濾孔中阻塞大量的水中漂浮物，使得進水口的水壓大于出水口的水壓，出水量減少，進、出水口產生的壓力差高于差壓控制器設定值，這時差壓控制器內微動開關動作輸出，常開觸點閉合，接通控制系統(tǒng)進行除雜排污。除雜排污后旋轉式濾水器又恢復正常濾水狀態(tài)，生產供水系統(tǒng)安全運行。旋轉式濾水器控制框圖如圖11-11所示。圖11-11 旋轉式濾水器控制框圖2控制要求(1) 手動調試和檢修 SA1手柄指向左45º時，接點SA1-1接通，通過SB

51、1、SB2控制按鈕，手動開/關電動閥，通過SB3、SB4控制按鈕，手動開/關濾水器電動機，以便于系統(tǒng)調試和檢修。(2) 人工除雜排污 SA1手柄指向右45º時，接點SA1-2接通，人工起動、停止旋轉式濾水器進行除雜排污。(3) 定時自動除雜排污：SA1手柄回零位時，若原水中雜物較少，固體漂浮物也較少，因此，水處理車間的旋轉式濾水器長時間正常濾水，不能進行差壓自動除雜排污。由于旋轉式濾水器長時間置于水中，各個機械傳動機構會銹蝕，影響過濾和除雜排污或導致旋轉式濾水器損壞，因此，需要具有定時自動除雜排污功能。(4) 差壓自動除雜排污 SA1手柄回零位時，若濾水器進、出水口產生的壓力差高于差

52、壓控制器設定值時，旋轉式濾水器自動進行除雜排污，直到濾水器進、出水口產生的壓力小于差壓控制器設定值時，旋轉式濾水器自動停止除雜排污，恢復正常濾水狀態(tài)。(5) 超壓停機 旋轉式濾水器內部的過濾孔被小顆粒雜物堵死無法排出，進、出水口的壓力差較高，雖然進行了除雜排污，但是進、出水口的壓力差仍然未能降到正常值，差壓控制器內微動開關長時間動作（810min），需要立即停車，并發(fā)出聲光報警。(6) 計數(shù)功能 該設備不管進行了哪種形式的除雜排污，每次進行除雜排污后都要有記錄，因此需要記錄除雜排污次數(shù)（5位）。(7) 減速機潤滑 在旋轉式濾水器上裝有行星擺線針輪減速機，由輸油泵將油室中的潤滑油源源地送入減速機，液壓泵拖動電動機與濾水器電動機同步運行。(8) 除雜排污閥門的電動裝置 內設三相交流異步電動機380V/60W、閥門限位開關和電動機過熱保護，通過正、反相運行實現(xiàn)開閥、關閥功能。(9) 其他 必要的電氣聯(lián)鎖與保護，受控對象運行狀態(tài)顯示等。10) 相關參數(shù)1) 濾水器電動機M1：Y系列，AC380V，1.5 kW，6極；液壓泵電動機M2：Y系列，AC380V，70W，4極；減速機4極減速；電動閥電動機M