電氣控制與PLC課程設計報告

1、X XXX大學電氣控制與PLC課程設計說明書專 業(yè)：班 級：姓 名：學 號：指導教師：目錄第一部分：電氣線路安裝調試技能訓練 3技能訓練題目一 三相異步電機的可逆控制實驗 3技能訓練題目二 三相異步電機Y-降壓啟動控制 5技能訓練小結 7第二部分：加熱反應爐PLC控制系統(tǒng)設計 10一、PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則和步驟 101、PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則 102、PLC控制系統(tǒng)設計的一般步驟 103、PLC®序設計的一般步驟 11二、加熱反應爐電器控制系統(tǒng)設計任務 111、加熱反應爐原理圖 122、加熱反應爐加熱工藝過程 123、加熱反應爐PLC電氣控制系統(tǒng)設計任務和要求 13三、

2、設計過程 131、加熱反應爐的輸入輸出設備表：（I/O地址） 132、I/O接線圖 143、控制流程圖 144、PLC控制程序 155、實驗室連接圖 17四、設計總結 17第一部分：電氣線路安裝調試技能訓練技能訓練題目一：三相異步電機的可逆控制實驗在籠型電動機正反轉控制線路中，只要改變電動機的三相電源進線的任意兩 相的相序，電動機即可反轉。本實驗給出電動機的“正 -反-?！笨刂凭€路如圖1 所示，具有如下特點：1、電氣互鎖實驗電路中采用了兩個接觸器KM和KM2分別進行正轉和反轉的控制。為了 避免接觸器KM1 KM加時得電吸合造成三相電源短路，在 KM1 (KM2線圈支路中 用接有KM2(KM1輔

3、助常閉觸頭，彳證了線路工作時KM1 KM不會同時得電，電 路能夠可靠工作。2、機械互鎖實驗電路中采用了復合按鈕SB仍正轉按鈕，復合按鈕SB次反轉按鈕，停止 按鈕SB3采用按鈕SBKSB刻成機械互鎖環(huán)節(jié)，以求線路能夠方便操作。電氣原理圖：KM1 KM2電氣安裝接線圖FR LL3L23 L331Rs S 123 L23 LI3 10 TL31L32 L22L3Z1TKM2 6 5 L咚 L22_L32 W 7本人完成的安裝線路實物圖片一技能訓練題目二：三相異步電機 Y-降壓啟動控制從主回路看，當接觸器KM1 KM2i觸頭15合，KM攻觸頭斷開時，電動機三 相定子繞組作Y連接；而當接觸器KM1和KM

4、3主觸頭閉合，KM2E觸頭斷開時， 電動機三相定子繞組作連接。因此，所設計的控制線路若能先使KM1和KM削電閉合，后經(jīng)一定時間的延時，使 KM以電斷開，而后使KM3導電閉合，則電動 機就能實現(xiàn)降壓起動后自動轉換到正常工作運轉。該線路具有以下特點 ：(1)接觸器KM2與KM3!過輔助常閉觸點KM2與KM故現(xiàn)電氣互鎖，保證接 觸器KM2f KM環(huán)會同時得電，以防止三相電源的短路事故發(fā)生。(2)依靠時間繼電器KT進行控制，保證在按下起動按鈕 SB2后，使接觸器 KM1 KM2W時間Z8電器KT線圈先得電。時間繼電器KT的整定時間到后，依靠時 問繼電器KT的通電延時斷開常閉觸點先斷，KT的通電延時閉合

5、常開觸點后閉合 的動作次序，保證KM2先斷，而后再自動接通KM3也避免了換接時電源可能發(fā) 生的短路事故。(3)本線路正常運行(形連接)時，接觸器 KM極時間28電器KT均處斷電 狀態(tài)。電氣原理圖：電氣安裝接線圖QS111213ulvl和1V2W2234111213uvlwJU2V2W2234本人完成的安裝線路實物圖片二技能訓練小結1、電氣原理圖的繪制要求：繪制電氣原理圖時一般要遵循以下基本規(guī)則：（1）為了區(qū)別主電路與控制電路，在繪線路圖時主電路 （電機、電器及連接 線等），用粗線表示，而控制電路（電器及連接線等）用細線表示。通常習慣將主 電路放在線路圖的左邊（或上部），而將控制電路放在右邊（或

6、下部）。（2）動力電路、控制電路和信號電路應分別繪出：動力電路一一電源電路繪水平線； 受電的動力設備（如電動機等）及其它保 護電器支路，應垂直電源電路畫出。控制和信號電路一一應垂直地繪于兩條水平電源線之間， 耗能元件（如線圈、 電磁鐵，信號燈等）應直接連接在接地或下方的水平電源線上， 控制觸頭連接在 上方水平線與耗能元件之間。（3）在原理圖中各個電器并不按照它實際的布置情況繪在線路上，而是采用同一電器的各部件分別繪在它們完成作用的地方。（4）為區(qū)別控制線路中各電器的類型和作用，每個電器及它們的部件用一定 的圖形符號表示，且給每個電器有一個文字符號，屬于同一個電器的各個部件（如 接觸器的線圈和觸

7、頭）都用同一個文字符號表示。而作用相同的電器都用一定的 數(shù)字序號表小。（5）因為各個電器在不同的工作階段分別作不同的動作，觸點時閉時開，而在原理圖內只能表示一種情況，因此， 規(guī)定所有電器的觸點均表示正常位置，即各種電器在線圈沒有通電或機械尚未動作時的位置。如對于接觸器和電磁式繼電器為電磁鐵未吸上的位置，對于行程開關、按鈕等則為未壓合的位置。（6）為了查線方便。在原理圖中兩條以上導線的電氣連接處要打一圓點， 且 每個接點要標一個編號，編號的原則是： 靠近左邊電源線的用單數(shù)標注，靠近右 邊電源線的用雙數(shù)標注，通常都是以電器的線圈或電阻作為單、雙數(shù)的分界線，故電器的線圈或電阻應盡量放在各行的一邊(左

8、邊或右邊)(7)對具有循環(huán)運動的機構，應給出工作循環(huán)圖，萬能轉換開關和行程開關 應繪出動作程序和動作位置。(8)原理圖應標出下列數(shù)據(jù)或說明：1)各電源電路的電壓值，極性或頻率及相數(shù)。2)某些元器件的特性(如電阻，電容器的參數(shù)值等)；3)不常用的電器(如位置傳感器，手動觸頭，電磁閥門或氣動閥，定時器 等)的操作方法和功能2、電氣接線圖的繪制要求：(1)電源開關 ，熔斷器，交流接觸器，熱繼電器，時間續(xù)電器等畫在配電 板內部，電動機和按鈕畫在配電板外部。(2)安裝在配電板上的元件布置應根據(jù)配線合理，操作方便，確保電氣問 隙不能太小，重的元件放在下部，發(fā)熱元件放在上部等原則進行，元件所占面積 按安裝實

9、際比例繪制。(3)電氣接線圖中各元件的文字符號和圖形符號要和原理圖一致，并符合國家標準。(4)各電氣元件上凡是需要接線的那個端子都應繪出并編號，各接線端子 的編號必須與原理圖中的導線編號一致。3、電器安裝、接線的工藝要求：(1)必須遵循相關國家標準繪制電氣安裝接線圖。(2)各電器元器件的位置、文字符號必須和電氣原理圖中的標注一致， 同一個電器元件的各部件(如同一個接觸器的觸點、線圈等)必須畫在一 起，各電器元件的位置應與實際安裝位置一致。(3)不在同一安裝板或電氣柜上的電器元件或信號的電氣連接一般應 通過端子排連接，并按照電氣原理圖中的接線編號連接。畫連接線時,(4)走向相同、功能相同的多根導

10、線可用單線或線束表示 應標明導線的規(guī)格、型號、顏色、根數(shù)和穿線管的尺寸。4、實訓線路發(fā)生的故障及排除辦法：(1)三相異步電機的可逆控制實驗中未出現(xiàn)故障.(2)三相異步電機 Y-降壓啟動控制實驗中出現(xiàn)的故障是熔斷器接觸不良 ， 所以經(jīng)過檢查更換了熔斷器；還有我們使用的電源插頭有問題，不能進行供電，也 更換了插頭.(3)雖然未出現(xiàn)嚴重的故障，但是我們還是需要學習更好的實物布線安裝，讓 線路板看上去更美觀，我們還需要加快安裝速度.第二部分：加熱反應爐PLC控制系統(tǒng)設計、PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則和步驟1、PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則(1)充分發(fā)揮PLC功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求。(2)

11、在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、使用及維修 方便。(3)保證控制系統(tǒng)安全可靠。(4 )應考慮生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進，在選擇 PLC的型號、I/O點數(shù)和存 儲器容量等內容時，應留有適當?shù)挠嗔浚岳谙到y(tǒng)的調整和擴充。2、PLC控制系統(tǒng)設計的一般步驟設計PLC控制系統(tǒng)時，首先是進行 PLC控制系統(tǒng)的功能設計，即根據(jù)被控對 象的功能和工藝要求，明確系統(tǒng)必須要做的工作和因此必備的條件。 然后是進行 PLC控制系統(tǒng)的功能分析，即通過分析系統(tǒng)功能，提出PLC控制系統(tǒng)的結構形式， 控制信號的種類、數(shù)量，系統(tǒng)的規(guī)模、布局。最后根據(jù)系統(tǒng)分析的結果，具體的 確定PLC的機型和系統(tǒng)白具體配置。PL

12、C控制系統(tǒng)設計可以按以下步驟進行：(1)熟悉被控對象，制定控制方案 分析被控對象的工藝過程及工作特點， 了解被控對象機、電、液之間的配合，確定被控對象對PLC控制系統(tǒng)的控制要求。(2)確定I/O設備 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定用戶所需的輸入(如按鈕、 行程開關、選擇開關等)和輸出設備(如接觸器、電磁閥、信號指示燈等)由此確 定PLC的I /O點數(shù)。(3)選擇PLC選擇時主要包括PLC型、容量、I/O模塊、電源的選擇。(4)分配PLC的I/O地址 根據(jù)生產(chǎn)設備現(xiàn)場需要，確定控制按鈕，選擇 開關、接觸器、電磁閥、信號指示燈等各輸入輸出設備的型號、規(guī)格、數(shù)量；根 據(jù)所選的PLC的型號列出輸入/輸出設備

13、與 PLC輸入輸出端子的對照表，以便繪 制PLC外部I /O接線圖和編制程序。(5)聯(lián)機調試 聯(lián)機調試是指將模擬調試通過的程序進行在線統(tǒng)調。3、PLC®序設計的一般步驟(1)繪制系統(tǒng)的功能圖。(2)設計梯形圖程序。(3)根據(jù)梯形圖編寫指令表程序。(4)對程序進行模擬調試及修改，直到滿足控制要求為止。調試過程中， 可采用分段調試的方法，并利用編程器的監(jiān)控功能。二、加熱反應爐電器控制系統(tǒng)設計任務加熱反應爐作為一種熱能動力設備， 在國民經(jīng)濟的領域具有廣泛應用。 以繼 電一接觸器為主的老一代控制系統(tǒng)已不能滿足現(xiàn)代鍋爐越來越高，越來越復雜的要求，這一領域的計算機化已勢在必行，而應用在當前工業(yè)過

14、程控制領域中引人 注目的PLC又是使其計算機化的簡便和可靠途徑。 在系統(tǒng)中，硬件上采用技術比 較的成熟的可編程邏輯控制器，開發(fā)了采用PLC的開關量和模擬量輸入模塊，實 現(xiàn)對模擬量采集；方法上運用到的是過程控制中常用的前饋與審級控制方法，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。系統(tǒng)所運用到的界面是由MCG歌件做的。溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學反應過程都與溫度密切相 關。在科學研究和生產(chǎn)實踐的諸多領域中，溫度控制占有著極為重要的地位，特 別是在冶金、化工、建材、食品、機械、石油等工業(yè)中，具有舉足輕重的作用。 對于不同生產(chǎn)情況和工藝要求下的溫度控制，所采用的加熱方式，燃料，控制方案也有

15、所不同。例如冶金、機械、食品、化工等各類工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的各種 加熱爐、熱處理爐、反應爐等；燃料有煤氣、天然氣、油、電等。溫度控制系統(tǒng) 的工藝過程復雜多變，具有不確定性，因此對系統(tǒng)要求更為先進的控制技術和控 制理論。故以PLC為基礎的生產(chǎn)過程的計算機控制， 使的企業(yè)總的自動化水平大 大提高。1、加熱反應爐原理圖加熱反應爐整體由四個閥：排氣閥、進料閥、氮氣閥、泄放閥，四個傳感器: 壓力傳感器、溫度傳感器、上液面?zhèn)鞲衅鳌⑾乱好鎮(zhèn)鞲衅?，鍋爐，加熱器及加熱 接觸器等組成?；貍鞲衅鲄n一鼠面唁SQL排氣.(/U口 氨氣閥行31=2=退應傳導器門濟面?zhèn)鞲衅鱁QT-；工-&器接觸器EN圖1加熱反應爐

16、結構示意圖言2、加熱反應爐加熱工藝過程第一階段：進料控制(1)首先檢測下液面SQ2爐內溫度ST,爐內壓力SP是否都小于給定值(整 定值均為邏輯量)；(2)若小于給定值，則開啟排氣閥 YV1和進料閥YVN(3)當液面上升到SQ1時，應該關閉排氣閥和進料閥；(4)延時20S后，開啟氮氣閥YV3氮氣進入爐內，使爐內壓力上升：(5)當壓力上升到給定值時，即 SP= "1"，關閉氮氣閥。第二階段：加熱反應控制(1)交流接觸器KM帶電，接通加熱爐加熱器 EH的電源；(2)當溫度升高到給定值是(ST= "1”)，切斷加熱器電源，交流接觸器 KM 失電；(3)延時10min加熱過

17、程結束。第三階段：泄放控制(1)打開排氣閥，使爐內壓力將為預定的最低值(SP= "0”)；(2)打開泄放閥，當爐內液面下降到下液面(SQ="0”)，關閉泄放閥和排氣閥。系統(tǒng)恢復到處是狀態(tài)，準備進入下一循環(huán)。3、加熱反應爐PLC電氣控制系統(tǒng)設計任務和要求(1)按設計任務的要求，列出所需 PLC的外部輸入輸出設備清單。畫出PLCI/O接線圖。(3)按設計任務的要求，繪制控制流程圖，設計控制程序，畫出梯形圖并加以說 明，并給出指令助記符程序。調試程序,模擬運行.三、設計過程1、加熱反應爐的輸入輸出設備表：(I/O地址)X0:啟動開關Y0:PLC運行指示X1:停止開關Y1:排氣閥Y

18、V1X2:上液面感應器 SQ1Y2:進料閥YV2X3:下液面感應器SQ2丫3氮氣閥YV3X4:壓力感應器SP丫4泄放閥YV4X5:溫度感應器STY5:控制加熱裝置EH的接觸器KM輸入設備輸出設備2、I/O接線圖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。圖為加熱反應爐系統(tǒng) PLC控制電路原理圖，L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CO郵短接 后接入電源N端。HL TV1 YVI3、控制流程圖根據(jù)控制要求，建立加熱反應爐系統(tǒng)控制流