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(diào)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(jié)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程序設計的一般步驟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、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(jié)17第一部分電氣線路安裝調(diào)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(zhuǎn)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(zhuǎn)。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KM1和KM2，分別進行正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的控制。為了避免接觸器KM1、KM2同時得電吸合造成三相電源短路，在KM1（KM2）線圈支路中串接有KM2（KM1）輔助常閉觸頭，保證了線路工作時KM1、KM2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SB1為正轉(zhuǎn)按鈕，復合按鈕SB2為反轉(zhuǎn)按鈕，停止按鈕SB3。采用按鈕SB1與SB2組成機械互鎖環(huán)節(jié)，以求線路能夠方便操作。電氣原理圖電氣安裝接線圖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、KM2主觸頭閉合，KM3主觸頭斷開時，電動機三相定子繞組作Y連接；而當接觸器KM1和KM3主觸頭閉合，KM2主觸頭斷開時，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KM2得電閉合，后經(jīng)一定時間的延時，使KM2失電斷開，而后使KM3得電閉合，則電動機就能實現(xiàn)降壓起動后自動轉(zhuǎn)換到正常工作運轉(zhuǎn)。該線路具有以下特點1接觸器KM2與KM3通過輔助常閉觸點KM2與KM3實現(xiàn)電氣互鎖，保證接觸器KM2與KM3不會同時得電，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、KM2和時間繼電器KT線圈先得電。時間繼電器KT的整定時間到后，依靠時間繼電器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KM2及時間繼電器KT均處斷電狀態(tài)。電氣原理圖電氣安裝接線圖本人完成的安裝線路實物圖片二技能訓練小結(jié)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?？刂坪托盘栯娐窇怪钡乩L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)字序號表示。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(nèi)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(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邊（左邊或右邊）。7對具有循環(huán)運動的機構(gòu)，應給出工作循環(huán)圖，萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)和行程開關(guān)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(guān)，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(nèi)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行，元件所占面積按安裝實際比例繪制。（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(guān)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。4走向相同、功能相同的多根導線可用單線或線束表示。畫連接線時，應標明導線的規(guī)格、型號、顏色、根數(shù)和穿線管的尺寸。、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)設計一、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）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、IO點數(shù)和存儲器容量等內(nèi)容時，應留有適當?shù)挠嗔?，以利于系統(tǒng)的調(diào)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(jié)構(gòu)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(jié)果，具體的確定PLC的機型和系統(tǒng)的具體配置。PLC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IO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(guān)、選擇開關(guān)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IO點數(shù)。（3）選擇PLC選擇時主要包括PLC機型、容量、IO模塊、電源的選擇。（4）分配PLC的IO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(guān)、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與PLC輸入輸出端子的對照表，以便繪制PLC外部IO接線圖和編制程序。（5）聯(lián)機調(diào)試聯(lián)機調(diào)試是指將模擬調(diào)試通過的程序進行在線統(tǒng)調(diào)。3、PLC程序設計的一般步驟（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(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(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串級控制方法，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反應過程都與溫度密切相關(guān)。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(shù)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?、下液面?zhèn)鞲衅鳎仩t，加熱器及加熱接觸器等組成。圖1加熱反應爐結(jié)構(gòu)示意圖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(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和進料閥YV2；（3）當液面上升到SQ1時，應該關(guān)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(nèi)，使爐內(nèi)壓力上升（5）當壓力上升到給定值時，即SP“1”，關(guān)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加熱過程結(jié)束。第三階段泄放控制（1）打開排氣閥，使爐內(nèi)壓力將為預定的最低值（SP“0”）；（2）打開泄放閥，當爐內(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。2畫出PLCIO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。4調(diào)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地址輸入設備輸出設備X0啟動開關(guān)Y0PLC運行指示X1停止開關(guān)Y1排氣閥YV1X2上液面感應器SQ1Y2進料閥YV2X3下液面感應器SQ2Y3氮氣閥YV3X4壓力感應器SPY4泄放閥YV4X5溫度感應器STY5控制加熱裝置EH的接觸器KM2、I/O接線圖PLC控制電路設計包括PLC硬件結(jié)構(gòu)配置及PLC控制原理電路設計。1硬件結(jié)構(gòu)設計。了解各個控制對象的驅(qū)動要求，如驅(qū)動電壓的等級、負載的性質(zhì)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(guān)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(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，建立加熱反應爐系統(tǒng)控制流程圖，如圖所示，表達出各控制對象的動作順序，相互間的制約關(guān)系。加熱反應爐系統(tǒng)控制流程圖4、PLC控制程序1程序設計。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(diào)試。空載靜態(tài)調(diào)試時，針對運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際系統(tǒng)，并考慮到各種可能發(fā)生的情況，作反復調(diào)試，出現(xiàn)問題及時分析、調(diào)整程序或參數(shù)。3系統(tǒng)動態(tài)調(diào)試及運行。在動態(tài)帶負載狀態(tài)下調(diào)試，密切觀察系統(tǒng)的運行狀態(tài)，采用先手動再自動的調(diào)試方法，逐步進行