電氣控制與PLC設(shè)計(jì)方案任務(wù)書

1、暨城工曝院電氣與PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)及任務(wù)書設(shè)計(jì)課題：專業(yè)學(xué)生姓名班級(jí)一學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師 胡國(guó)文設(shè)計(jì)地點(diǎn)起至?xí)r間 2018.12.10-2018.12.21發(fā)放日期 2018年12月10日 一電氣工程學(xué)院一、設(shè)計(jì)指導(dǎo)及要求1、根據(jù)設(shè)計(jì)題目要求正確選擇控制方案，查閱參考資料；2、繪制電氣控制原理圖，正確選擇電器元件；3、設(shè)計(jì)部分工藝圖紙 電氣柜、控制面板、電器元件布置圖、安裝接線圖等，取其中之一）；4、正確設(shè)計(jì)PLC梯形圖和編制程序，進(jìn)行接口分配；5、編制完整的設(shè)計(jì)說(shuō)明書、使用說(shuō)明書、設(shè)計(jì)小結(jié)。注：具體設(shè)計(jì)題目及要求見以下六、設(shè)計(jì)課題及要求。6、根據(jù)人數(shù)，按5-6人為一組，分成多個(gè)設(shè)計(jì)小組。7、以

2、設(shè)計(jì)小組為單位，就設(shè)計(jì)課題進(jìn)行深入分析，明確工作的內(nèi)容，并收集、準(zhǔn)備相關(guān)的技術(shù)資料。8、各小組根據(jù)自己的工作內(nèi)容，在教師指導(dǎo)下，按方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、工程圖設(shè)計(jì)的順序完成課程設(shè)計(jì)的任務(wù)。2、 設(shè)計(jì)任務(wù)1. 選擇或根據(jù)指導(dǎo)老師）所給定的幾個(gè)課題中的一個(gè)課題進(jìn)行設(shè)計(jì)，并繪制電氣控制原理圖，選擇電器元件，制定元件目錄表。2. 設(shè)計(jì)并繪制工藝圖，完成上述2 中圖紙要求，并完成上述 3 中一項(xiàng)圖紙要求。3. 編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書、使用說(shuō)明書、設(shè)計(jì)小結(jié)。3、 設(shè)計(jì)說(shuō)明書要求1、設(shè)計(jì)目的；2、設(shè)計(jì)任務(wù)；3、設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求包括工作原理介紹）；4、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明，元器件選擇計(jì)算及參考說(shuō)明；5、元器表；6、參考文獻(xiàn)。4、

3、 使用說(shuō)明書要求1、概述；2、工作原理；3、主要技術(shù)指標(biāo)及特點(diǎn)；4、使用要求；5、注意事項(xiàng)。5、 其它要求1、有關(guān)圖形符號(hào)應(yīng)注意采用新國(guó)標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。2、設(shè)計(jì)的圖紙、繪圖工具、繪圖板等自備或集中向?qū)W校有關(guān)部門借用或購(gòu)買要求用2 號(hào)圖紙）。3、要求先設(shè)計(jì)出繼電接觸控制系統(tǒng)，后設(shè)計(jì)出PLC控制系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)出PLC®形圖和I/O 口分配圖及PLC選型。六、設(shè)計(jì)課題及要求課題一：裝卸料小車PLC控制設(shè)計(jì)一)設(shè)計(jì)原始資料和控制要求圖1一小車運(yùn)行在 A B兩軸之間，在 A B兩地各設(shè)一個(gè)限位開關(guān)如圖所 示，小車在A點(diǎn)時(shí)后限位開關(guān)受壓動(dòng)作)，操作控制按鈕可使小車向前 行至料斗下停止，裝料再返回 A地

4、將料卸下。小車的控制有 4種控制方 式。(1)手動(dòng)控制方式；(2)單周期運(yùn)行控制方式；(3)雙周期運(yùn)行控制方式；(4)自動(dòng)運(yùn)行控制方式；1、手動(dòng)控制方式在手動(dòng)控制方式，可用4個(gè)控制按鈕控制小車的向前和向后運(yùn)行，以 及車門的打開和料斗門的打開。小車的運(yùn)行由三組異步電動(dòng)機(jī)控制，小車的車門和料斗的斗門由電磁鐵控制，當(dāng)電磁鐵帶電時(shí)，料門或斗門打開，失電時(shí)關(guān)門。(1)手動(dòng)控制要求如下：a、小車向前運(yùn)行小車在漏斗下面時(shí)不能向前運(yùn)行，小車的車門在打開時(shí)不能運(yùn)行， 小車采用點(diǎn)動(dòng)控制，按下向前運(yùn)行按鈕，小車向前進(jìn)，當(dāng)小車行至 料斗下時(shí)，碰到前限位開關(guān)時(shí)應(yīng)停下來(lái)。b、小車向后運(yùn)行小車在A地點(diǎn)時(shí)不能后退，小車的車門

5、在打開時(shí)不能運(yùn)行，小車采 用點(diǎn)動(dòng)控制，料斗門未關(guān)閉時(shí)不能運(yùn)行，按下向后運(yùn)行按鈕時(shí)，小 車向后運(yùn)行至A地點(diǎn)時(shí)，小車碰到后限位開關(guān)應(yīng)停下來(lái)。c、料斗門打開控制小車必須在B地點(diǎn)料斗門下時(shí)，才能打開料斗門，以避免將料卸在 地上。按一下料斗門打開按鈕，控制料斗門的電磁鐵得電，斗門打 開，延時(shí)10秒鐘后電磁鐵失電斗門關(guān)閉。d、車門打開控制小車必須在A 地點(diǎn)時(shí)，才能打開車門，以保證將料卸在規(guī)定地點(diǎn)。按一下車門打開按鈕，控制車門的電磁鐵得電，車門打開，延時(shí)4秒鐘后電磁鐵失電，車門關(guān)閉。2、單周期運(yùn)行控制方式要求小車在 A 地點(diǎn)，并且在車門關(guān)好的情況下，按一下向前運(yùn)行按鈕。小車就從 A 地點(diǎn)運(yùn)行到 B 地點(diǎn)停下

6、來(lái)，然后料斗門打開裝料10 秒鐘，之后小車自動(dòng)向后行到 A 地點(diǎn)停止，車門打開卸 4 秒鐘后，車門關(guān)閉。3、雙周期運(yùn)行控制方式要求小車在 A 地點(diǎn)時(shí)，按一下向前運(yùn)行按鈕，小車將循環(huán)兩次單周期運(yùn)行過(guò)程。4、自動(dòng)運(yùn)行控制方式要求小車在 A 地點(diǎn)時(shí)，按一下向前運(yùn)行按鈕，小車將自動(dòng)重復(fù)單周期運(yùn)行過(guò)程，斷開運(yùn)行開關(guān)時(shí)，小車將在完成一個(gè)循環(huán)之后，結(jié)束運(yùn)行。在手動(dòng)控制方式下不能進(jìn)行，單周期、雙周期和自動(dòng)運(yùn)行方式，反 之，在單周期、雙周期和自動(dòng)運(yùn)行方式下也不能進(jìn)行手動(dòng)控制。本控制米用FX2系列等可編程控制器,其軸入軸出廂子分配如下:X40G運(yùn)行開關(guān)；X401：前限位開關(guān)；X402:后限位開關(guān)；X403:手動(dòng)方

7、式；X404:自X405：?jiǎn)窝h(huán)方式；X406:雙循環(huán)方式；X407：向前運(yùn)行按鈕；X41G向后運(yùn)行按鈕；X411：車門打開按鈕；X412:斗門打開按鈕；Y430：向前運(yùn)行；Y431:Y433:向后運(yùn)行；車門電磁鐵Y432:向前運(yùn)行；二）設(shè)計(jì)內(nèi)容1 、可編程控制器輸入輸出接線圖設(shè)計(jì)；2 、控制面板元件布置圖設(shè)計(jì)；3、控制梯形圖和程序設(shè)計(jì)； 4、關(guān)鍵元器件參數(shù)設(shè)計(jì)與選擇；5、編寫控制原理說(shuō)明書；6、繪制控制系統(tǒng)圖、控制面板元件布置圖和元器件布置圖、元器件之間 接線圖、可編程控制器輸入輸出接線圖等圖紙。三）設(shè)計(jì)要求1 、設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)原始材料，滿足控制要求；2 、列出所選設(shè)備型號(hào)、規(guī)格和數(shù)量等。3 、

8、設(shè)計(jì)說(shuō)明書應(yīng)書寫工整、整齊，用規(guī)定統(tǒng)一紙張； 4 、圖紙應(yīng)清潔規(guī)范，電氣圖形符號(hào)和文字符號(hào)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)；5、設(shè)計(jì)應(yīng)獨(dú)立完成，不得抄襲他人。四）主要參考資料1、可編程控制器教程；2、可編程控制器PL。例題習(xí)題及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)；3、可編程控制器PLQ基礎(chǔ)及應(yīng)用；4、電氣制圖及圖形符號(hào)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)匯編；5、其它有關(guān)FX2n型可編程控制器手冊(cè)、資料等。課題二：電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線 PLC控制設(shè)計(jì)一）設(shè)計(jì)原始資料和控制要求1、電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線基本情況介紹某電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線如圖2所示。在電鍍生產(chǎn)線一側(cè) 原位），將待加工 零件裝入吊藍(lán)，并發(fā)出信號(hào)，專用行車便提升前進(jìn)，到規(guī)定的槽位自動(dòng)下降，并停留一段時(shí)間 各槽停留時(shí)間預(yù)先按工藝

9、設(shè)定）后自動(dòng)提升，行至下一 個(gè)電鍍槽，完成電鍍工藝規(guī)定的每道工序后，自動(dòng)返回原位，卸下電鍍好 的工件重新裝料，進(jìn)入下一個(gè)電鍍循環(huán)。5s格楮 足梢 等恰圖2對(duì)于不同零件，具鍍層要求不同，為了節(jié)省場(chǎng)地，適應(yīng)批號(hào)生產(chǎn)需要，提 高設(shè)備利用率，設(shè)備還要求電氣控制系統(tǒng)有槽位選擇能力。由于每個(gè)槽位之間的跨度較小，行車在前后運(yùn)行停車時(shí)要有能耗制動(dòng)，以 保證準(zhǔn)確停位。2、拖動(dòng)情況電鍍行車采用兩臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)分別控制行車的升降和進(jìn)退，采用機(jī)械減速裝置。電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)型號(hào) JYZ-12-4 ， P=0.81kw， I=2A,n=1410r/min ， V=380V）3、 拖動(dòng)控制要求控制裝置具有程序預(yù)選功能按電鍍工藝

10、確定需停留2位），一旦程序選定，除裝卸零件外，整個(gè)電鍍工藝應(yīng)能實(shí)現(xiàn)四種操作方式。（ 1） 自動(dòng)循環(huán)；2）單周期；3）步進(jìn)操作；4 ）手動(dòng)操作。前后運(yùn)行和升降運(yùn)行應(yīng)能準(zhǔn)確停位，前、后升降運(yùn)行之間有互鎖作用。該裝置采用遠(yuǎn)距離操作臺(tái)控制行車運(yùn)動(dòng)，要求有暫?？刂乒δ?。行車運(yùn)行采用行程開關(guān)控制，并要求有過(guò)極限位置保護(hù)。主電路應(yīng)有短路和過(guò)載保護(hù)。行車升降，進(jìn)退采用能耗制動(dòng)，升降電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)間為2S,進(jìn)退運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)間為 1S， 1#5#槽位的停留時(shí)間依次為11S、 12S、 13S、 14S、15S,原位裝卸時(shí)間為10S。二）設(shè)計(jì)內(nèi)容1、 電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線主電路設(shè)計(jì)；2、 可編程控制器輸入輸出接線圖設(shè)計(jì)

11、；3、 可編程控制器控制梯形圖設(shè)計(jì)；4、 控制面板元件布置圖的設(shè)計(jì)；5、 編寫使用和操作說(shuō)明及注意事項(xiàng)；6、 編寫設(shè)計(jì)過(guò)程說(shuō)明書，包括：a、總體方案的選擇說(shuō)明b、控制原理設(shè)計(jì)說(shuō)明c、主要電器元件選擇說(shuō)明，編寫元件明細(xì)表7、 編寫所設(shè)計(jì)圖紙，包括：a、電鍍行車主電路圖A2）b、PLC控制梯形圖A2）c、控制面板元件置圖和PC控制輸入輸出接線圖A2）三）設(shè)計(jì)要求1、寫明設(shè)計(jì)的依據(jù)、要求。2、寫明設(shè)計(jì)的計(jì)算步驟、電路的控制原理和梯形圖的控制原理。3、列出所選設(shè)備型號(hào)、規(guī)格和數(shù)量等。4、設(shè)計(jì)說(shuō)明書應(yīng)書寫工整、整齊，用規(guī)定統(tǒng)一紙張，設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。5、圖紙應(yīng)清潔、規(guī)范，電氣圖形符號(hào)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)。6

12、、設(shè)計(jì)應(yīng)獨(dú)立完成，不得抄襲他人。7、設(shè)計(jì)期間應(yīng)遵守作息時(shí)間，不得遲到、早退、無(wú)故曠課。四）主要設(shè)計(jì)參考資料1、電氣邏輯控制技術(shù)，熊葵容主編。2、電氣控制及可編程控制器，張鳳珊主編。3、工廠電氣控制技術(shù)，方承遠(yuǎn)主編。4、可編程控制器教程，王兆義主編。5、有關(guān)FX2n型PLC的資料等。課題三：機(jī)械手電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(一) 機(jī)械手結(jié)構(gòu)、動(dòng)作與控制要求機(jī)械手在專用機(jī)床及自動(dòng)生產(chǎn)線上應(yīng)用十分廣泛，主要用于搬動(dòng)或裝 卸零件的重復(fù)動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。本設(shè)計(jì)中的機(jī)械手采用關(guān)節(jié)式結(jié) 構(gòu)。各動(dòng)作由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，并由電磁閥控制，動(dòng)作順序及各動(dòng)作時(shí)間的 間隔采用按時(shí)間原則控制的電氣控制系統(tǒng)。機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)如下圖

13、3所示，主要由手指、手腕、小臂和大臂等幾 個(gè)部分組成，每次轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度 由工件數(shù)決定)，以保證待加工零件對(duì) 準(zhǔn)機(jī)械手。機(jī)械手各動(dòng)作與相應(yīng)電磁閥動(dòng)作關(guān)系如下表所示。圖3機(jī)械手的外形及其與料架的配置具體動(dòng)作順序是：(1)原始位：裝好工件等待中工位置，其狀態(tài)是大手臂豎立，小手 臂伸出并處于水平位置，手腕橫移向右，手指松開。(2)手指夾緊：抓住卡盤上的工作。(3) 松卡盤。(4)手腕左移：從卡盤上卸下已加工好的工件。(5)小手臂上擺。(6)大手臂下擺。(7)手指松開：工件放回料架。- 7 - / 10(8)小手臂收縮。(9) 料架轉(zhuǎn)位。(10小手臂伸出。(11手指夾緊：抓住未加工零件。(12大手臂上擺

14、：取送零件。(13小手臂下擺。(14手腕右移：將工件裝到機(jī)床的主軸卡盤中(15卡盤收緊。(16手指松開：等待加工。表3-1電磁閥狀態(tài)表YV1YV2YV3YV4YV5YV6YV7YV8YV9YV10YV11手指日勺 夾緊與 放松夾緊+放松+手腕橫 向移動(dòng) 左右 移動(dòng))左移+右移+小臂 的伸 縮伸+縮+小臂上 下擺 動(dòng)上擺+下擺+大臂下 擺動(dòng)上擺+下擺+料架轉(zhuǎn) 動(dòng)+二)設(shè)計(jì)任務(wù)1、設(shè)計(jì)出繼電器接觸控制元件的電氣控制原理圖，選用元件，制定出元 件目錄表。2、在上述控制原理圖白基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出 PLC控制的梯形圖和PLC I/O 口接線圖，選用合適的PLC控制器。3、設(shè)計(jì)并繪制以下工藝圖紙的一種：電器元

15、件布置圖及底板加工零件圖；電器元件安裝接線；控制面板元件布 置圖與接線圖；元面板加工圖；電氣箱及系統(tǒng)總接線圖。4、編制設(shè)計(jì)使用說(shuō)明書、設(shè)計(jì)小結(jié)、列出設(shè)計(jì)參考資料目錄。課題四：電鍍專用行車電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)該設(shè)備為某電鍍廠的一臺(tái)專用半自動(dòng)起吊設(shè)備。采用遠(yuǎn)距離控制，起吊重量在500kgL下。起吊物品為待電鍍的各種零件，根據(jù)工藝要求，專用行車的結(jié)構(gòu)與動(dòng)作流程如圖 2所示。在電鍍生產(chǎn)線一側(cè)，待加工零件裝入吊籃，專用行車便提升并自動(dòng)逐 段前進(jìn)。按工藝要求在需要停留的槽位停止，并自動(dòng)下降，停留一定時(shí)間 各槽停留時(shí)間預(yù)先按工藝調(diào)定）各自提升，如所完成電鍍工藝規(guī)定的每 一道工序，甚至生產(chǎn)線的末端自動(dòng)返回原位，卸

16、下處理好的零件，重新裝 料發(fā)出信號(hào)進(jìn)入下一加工循環(huán)。根據(jù)工藝要求及不同零件要求，要求電氣控制系統(tǒng)具有程序預(yù)選修改能力。并要求能準(zhǔn)確停位，以便吊籃能準(zhǔn) 確進(jìn)入電鍍槽內(nèi)。工作時(shí)，除具有自動(dòng)控制的大車前、后移動(dòng)與吊物上/下運(yùn)動(dòng)外，還有調(diào)整吊籃位置的小車左/右運(yùn)行。生產(chǎn)線上鍍槽的數(shù)量由工藝要求決定，本設(shè)計(jì)暫定 5個(gè)電鍍槽，停留時(shí)間 由工藝要求進(jìn)行整定，可依次設(shè)定 10S、12S、14S、16S、18S。（2） 拖動(dòng)情況專用行車的小車、大車及升降運(yùn)動(dòng)均采用三軸交流電動(dòng)機(jī) JY2-12-4型號(hào)0.8kw、1.99A、1410r/min、380V）分散拖動(dòng)，并采用一級(jí)機(jī)械減速0（3） 設(shè)計(jì)要求1、控制裝置具

17、有程序預(yù)選功能 由工藝編定需要停留工位）一旦程序選 定，除上、下裝卸零件，整個(gè)電鍍工藝應(yīng)能自動(dòng)進(jìn)行。可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)、 單周期運(yùn)行、前進(jìn)操作、手動(dòng)操作四種方式。2、前/后運(yùn)動(dòng)，升/降運(yùn)動(dòng)要求準(zhǔn)確停位，各運(yùn)動(dòng)之間應(yīng)有必要的聯(lián)鎖 作用。3、采用遠(yuǎn)距離控制，整機(jī)電源及各動(dòng)作要有相應(yīng)指示。4、應(yīng)有極限位置保護(hù)和其他必要的電氣保護(hù)措施。四）設(shè)計(jì)任務(wù)1、設(shè)計(jì)出繼電接觸控制或 PLC電氣原理圖、選擇電器元件、編制元件 目錄表。如選PLC可編程進(jìn)行設(shè)計(jì)，其要求可參考課題二有關(guān)內(nèi)容）2、繪制總接線圖、電器元件板布置圖與安裝接線圖、控制面板布置圖 與接線圖。3、編制設(shè)計(jì)使用說(shuō)明書。七、設(shè)計(jì)進(jìn)度時(shí)間安排時(shí)間設(shè)計(jì)內(nèi)谷及任務(wù)備注星期一布置設(shè)計(jì)課題內(nèi)容、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求星期二查找資料、進(jìn)行控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)可適當(dāng)調(diào)整星期三設(shè)計(jì)繼電接觸控制系統(tǒng)原理電路星期四設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)原理電路可適當(dāng)調(diào)整星期五設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)原理電路和器件選擇可適當(dāng)調(diào)整星期一繪制控制系統(tǒng)原理電路圖星期二繪制控制器件平面布置圖可適當(dāng)調(diào)整星期三繪制控制系統(tǒng)接線圖星期四編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書和使用說(shuō)明書可適當(dāng)調(diào)整星期五完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書和使用說(shuō)明，完成全部設(shè)計(jì)資料可適當(dāng)調(diào)整八