電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)報(bào)告

PAGEPAGE2word格式文檔專業(yè)整理××××大學(xué)《電氣控制與PLC》課程設(shè)計(jì)說明書專業(yè)：班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：目錄第一部分:電氣線路安裝調(diào)試技能訓(xùn)練 3技能訓(xùn)練題目一三相異步電機(jī)的可逆控制實(shí)驗(yàn) 3技能訓(xùn)練題目二三相異步電機(jī)Y-△降壓?jiǎn)?dòng)控制 5技能訓(xùn)練小結(jié) 7第二部分:加熱反應(yīng)爐PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10一、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和步驟 101、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 102、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟 103、PLC程序設(shè)計(jì)的一般步驟 11二、加熱反應(yīng)爐電器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù) 111、加熱反應(yīng)爐原理圖 122、加熱反應(yīng)爐加熱工藝過程 123、加熱反應(yīng)爐PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 13三、設(shè)計(jì)過程 131、加熱反應(yīng)爐的輸入輸出設(shè)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(shí)驗(yàn)室連接圖 17四、設(shè)計(jì)總結(jié) 17第一部分:電氣線路安裝調(diào)試技能訓(xùn)練技能訓(xùn)練題目一:三相異步電機(jī)的可逆控制實(shí)驗(yàn)電氣原理圖:電氣安裝接線圖:本人完成的安裝線路實(shí)物圖片一:技能訓(xùn)練題目二:三相異步電機(jī)Y-△降壓?jiǎn)?dòng)控制電氣原理圖:電氣安裝接線圖:本人完成的安裝線路實(shí)物圖片二:技能訓(xùn)練小結(jié):1、電氣原理圖的繪制要求:繪制電氣原理圖時(shí)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(shí)主電路(電機(jī)、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(xì)線表示。通常習(xí)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(或下部)。(2)動(dòng)力電路、控制電路和信號(hào)電路應(yīng)分別繪出：動(dòng)力電路——電源電路繪水平線；受電的動(dòng)力設(shè)備（如電動(dòng)機(jī)等）及其它保護(hù)電器支路，應(yīng)垂直電源電路畫出?？刂坪托盘?hào)電路——應(yīng)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(hào)燈等）應(yīng)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(gè)電器并不按照它實(shí)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(gè)電器及它們的部件用一定的圖形符號(hào)表示，且給每個(gè)電器有一個(gè)文字符號(hào)，屬于同一個(gè)電器的各個(gè)部件(如接觸器的線圈和觸頭)都用同一個(gè)文字符號(hào)表示。而作用相同的電器都用一定的數(shù)字序號(hào)表示。(5)因?yàn)楦鱾€(gè)電器在不同的工作階段分別作不同的動(dòng)作，觸點(diǎn)時(shí)閉時(shí)開，而在原理圖內(nèi)只能表示一種情況，因此，規(guī)定所有電器的觸點(diǎn)均表示正常位置，即各種電器在線圈沒有通電或機(jī)械尚未動(dòng)作時(shí)的位置。如對(duì)于接觸器和電磁式繼電器為電磁鐵未吸上的位置，對(duì)于行程開關(guān)、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(dǎo)線的電氣連接處要打一圓點(diǎn)，且每個(gè)接點(diǎn)要標(biāo)一個(gè)編號(hào)，編號(hào)的原則是：靠近左邊電源線的用單數(shù)標(biāo)注，靠近右邊電源線的用雙數(shù)標(biāo)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(yīng)盡量放在各行的—邊（左邊或右邊）。(7)對(duì)具有循環(huán)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，應(yīng)給出工作循環(huán)圖，萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)和行程開關(guān)應(yīng)繪出動(dòng)作程序和動(dòng)作位置。(8)原理圖應(yīng)標(biāo)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(dòng)觸頭，電磁閥門或氣動(dòng)閥，定時(shí)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(guān) ，熔斷器，交流接觸器，熱繼電器，時(shí)間續(xù)電器等畫在配電板內(nèi)部，電動(dòng)機(jī)和按鈕畫在配電板外部。（2）安裝在配電板上的元件布置應(yīng)根據(jù)配線合理，操作方便，確保電氣間隙不能太小，重的元件放在下部，發(fā)熱元件放在上部等原則進(jìn)行，元件所占面積按安裝實(shí)際比例繪制。（3）電氣接線圖中各元件的文字符號(hào)和圖形符號(hào)要和原理圖一致，并符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。（4）各電氣元件上凡是需要接線的那個(gè)端子都應(yīng)繪出并編號(hào)，各接線端子的編號(hào)必須與原理圖中的導(dǎo)線編號(hào)一致。3、電器安裝、接線的工藝要求:(1)必須遵循相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)繪制電氣安裝接線圖。(2)各電器元器件的位置、文字符號(hào)必須和電氣原理圖中的標(biāo)注一致，同一個(gè)電器元件的各部件（如同一個(gè)接觸器的觸點(diǎn)、線圈等）必須畫在一起，各電器元件的位置應(yīng)與實(shí)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(hào)的電氣連接一般應(yīng)通過端子排連接，并按照電氣原理圖中的接線編號(hào)連接。(4)走向相同、功能相同的多根導(dǎo)線可用單線或線束表示。畫連接線時(shí)，應(yīng)標(biāo)明導(dǎo)線的規(guī)格、型號(hào)、顏色、根數(shù)和穿線管的尺寸。４、實(shí)訓(xùn)線路發(fā)生的故障及排除辦法：(1)三相異步電機(jī)的可逆控制實(shí)驗(yàn)中未出現(xiàn)故障.(2)三相異步電機(jī)Y-△降壓?jiǎn)?dòng)控制實(shí)驗(yàn)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(jìn)行供電,也更換了插頭.(3)雖然未出現(xiàn)嚴(yán)重的故障,但是我們還是需要學(xué)習(xí)更好的實(shí)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(yīng)爐PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和步驟1、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 （1）充分發(fā)揮PLC功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。 （2）在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便。 （3）保證控制系統(tǒng)安全可靠。 （4）應(yīng)考慮生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC的型號(hào)、I／O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量等內(nèi)容時(shí)，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗔?，以利于系統(tǒng)的調(diào)整和擴(kuò)充。2、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，首先是進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)，即根據(jù)被控對(duì)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(jìn)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(jié)構(gòu)形式，控制信號(hào)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(jié)果，具體的確定PLC的機(jī)型和系統(tǒng)的具體配置。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以按以下步驟進(jìn)行： （1）熟悉被控對(duì)象，制定控制方案分析被控對(duì)象的工藝過程及工作特點(diǎn)，了解被控對(duì)象機(jī)、電、液之間的配合，確定被控對(duì)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)的控制要求。 （2）確定I／O設(shè)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(guān)、選擇開關(guān)等)和輸出設(shè)備(如接觸器、電磁閥、信號(hào)指示燈等)由此確定PLC的I／O點(diǎn)數(shù)。 （3）選擇PLC選擇時(shí)主要包括PLC機(jī)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(shè)備現(xiàn)場(chǎng)需要，確定控制按鈕，選擇開關(guān)、接觸器、電磁閥、信號(hào)指示燈等各輸入輸出設(shè)備的型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量；根據(jù)所選的PLC的型號(hào)列出輸入／輸出設(shè)備與PLC輸入輸出端子的對(duì)照表，以便繪制PLC外部I／O接線圖和編制程序。 （5）聯(lián)機(jī)調(diào)試聯(lián)機(jī)調(diào)試是指將模擬調(diào)試通過的程序進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。3、PLC程序設(shè)計(jì)的一般步驟 （1）繪制系統(tǒng)的功能圖。 （2）設(shè)計(jì)梯形圖程序。 （3）根據(jù)梯形圖編寫指令表程序。 （4）對(duì)程序進(jìn)行模擬調(diào)試及修改，直到滿足控制要求為止。調(diào)試過程中，可采用分段調(diào)試的方法，并利用編程器的監(jiān)控功能。二、加熱反應(yīng)爐電器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)加熱反應(yīng)爐作為一種熱能動(dòng)力設(shè)備，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。以繼電—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(fù)雜的要求，這一領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)化已勢(shì)在必行，而應(yīng)用在當(dāng)前工業(yè)過程控制領(lǐng)域中引人注目的PLC又是使其計(jì)算機(jī)化的簡(jiǎn)便和可靠途徑。在系統(tǒng)中，硬件上采用技術(shù)比較的成熟的可編程邏輯控制器，開發(fā)了采用PLC的開關(guān)量和模擬量輸入模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量采集；方法上運(yùn)用到的是過程控制中常用的前饋與串級(jí)控制方法，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。系統(tǒng)所運(yùn)用到的界面是由MCGS軟件做的。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(xué)反應(yīng)過程都與溫度密切相關(guān)。在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐的諸多領(lǐng)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(jī)械、石油等工業(yè)中，具有舉足輕重的作用。對(duì)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，控制方案也有所不同。例如冶金、機(jī)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(yīng)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(fù)雜多變，具有不確定性，因此對(duì)系統(tǒng)要求更為先進(jìn)的控制技術(shù)和控制理論。故以PLC為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程的計(jì)算機(jī)控制，使的企業(yè)總的自動(dòng)化水平大大提高。1、加熱反應(yīng)爐原理圖加熱反應(yīng)爐整體由四個(gè)閥：排氣閥、進(jìn)料閥、氮?dú)忾y、泄放閥，四個(gè)傳感器：壓力傳感器、溫度傳感器、上液面?zhèn)鞲衅?、下液面?zhèn)鞲衅鳎仩t，加熱器及加熱接觸器等組成。圖1加熱反應(yīng)爐結(jié)構(gòu)示意圖2、加熱反應(yīng)爐加熱工藝過程第一階段：進(jìn)料控制（1）首先檢測(cè)下液面SQ2，爐內(nèi)溫度ST，爐內(nèi)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(jìn)料閥YV2；（3）當(dāng)液面上升到SQ1時(shí)，應(yīng)該關(guān)閉排氣閥和進(jìn)料閥；（4）延時(shí)20S后，開啟氮?dú)忾yYV3，氮?dú)膺M(jìn)入爐內(nèi)，使?fàn)t內(nèi)壓力上升：（5）當(dāng)壓力上升到給定值時(shí)，即SP=“1”，關(guān)閉氮?dú)忾y。第二階段：加熱反應(yīng)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(dāng)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(shí)10min加熱過程結(jié)束。第三階段：泄放控制（1）打開排氣閥，使?fàn)t內(nèi)壓力將為預(yù)定的最低值（SP=“0”）；（2）打開泄放閥，當(dāng)爐內(nèi)液面下降到下液面（SQ=“0”），關(guān)閉泄放閥和排氣閥。系統(tǒng)恢復(fù)到處是狀態(tài)，準(zhǔn)備進(jìn)入下一循環(huán)。3、加熱反應(yīng)爐PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求(1)按設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，列出所需PLC的外部輸入輸出設(shè)備清單。(2)畫出PLCI／O接線圖。(3)按設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，繪制控制流程圖，設(shè)計(jì)控制程序，畫出梯形圖并加以說明，并給出指令助記符程序。(4)調(diào)試程序,模擬運(yùn)行.三、設(shè)計(jì)過程1、加熱反應(yīng)爐的輸入輸出設(shè)備表：(I/O地址)輸入設(shè)備輸出設(shè)備X0:啟動(dòng)開關(guān)Y0:PLC運(yùn)行指示X1:停止開關(guān)Y1:排氣閥YV1X2:上液面感應(yīng)器SQ1Y2:進(jìn)料閥YV2X3:下液面感應(yīng)器SQ2Y3氮?dú)忾yYV3X4:壓力感應(yīng)器SPY4泄放閥YV4X5:溫度感應(yīng)器STY5:控制加熱裝置EH的接觸器KM2、I/O接線圖PLC控制電路設(shè)計(jì)包括PLC硬件結(jié)構(gòu)配置及PLC控制原理電路設(shè)計(jì)。1)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。了解各個(gè)控制對(duì)象的驅(qū)動(dòng)要求，如：驅(qū)動(dòng)電壓的等級(jí)、負(fù)載的性質(zhì)等；分析對(duì)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(duì)開關(guān)量、模擬量的控制、用戶程序存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量等，選擇適合的PLC機(jī)型及外設(shè)，完成PLC硬件結(jié)構(gòu)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(yīng)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(fù)載供電，輸出回路所有COM端短接后接入電源N端。3、控制流程圖根據(jù)控制要求，建立加熱反應(yīng)爐系統(tǒng)控制流程圖，如圖所示，表達(dá)出各控制對(duì)象的動(dòng)作順序，相互間的制約關(guān)系。加熱反應(yīng)爐系統(tǒng)控制流程圖4、PLC控制程序1)程序設(shè)計(jì)。根據(jù)控制流程圖,在明確PLC寄存器空間分配，確定專用寄存器的基礎(chǔ)上，進(jìn)行控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)，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(diào)試?？蛰d靜態(tài)調(diào)試時(shí)，針對(duì)運(yùn)行的程序檢查硬件接口電路中各種邏輯關(guān)系是否正確，然后先調(diào)試子程序或功能模塊程序，然后調(diào)試初始化程序，最后調(diào)試主程序。調(diào)試過程中盡量接近實(shí)際系統(tǒng)，并考慮到各種可能發(fā)生的情況，作反復(fù)調(diào)試，出現(xiàn)問題及時(shí)分析、調(diào)整程序或參數(shù)。3)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)試及運(yùn)行。在動(dòng)態(tài)帶負(fù)載狀態(tài)下調(diào)試，密切觀察系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，采用先手動(dòng)再自動(dòng)的調(diào)試方法，逐步進(jìn)行。遇到問題及時(shí)停機(jī)，分析產(chǎn)生