PAGEPAGE29×大學電工證考試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可逆雙重聯(lián)鎖控制 3一.課題分析 3二.設計電氣原理圖 3三.設計電氣安裝接線圖 5四.設備清單 5五.故障現(xiàn)象及故障分析 6技能訓練題目二:星—三角降壓啟動控制 7一.課題分析 7二.設計電氣原理圖 7三.設計電氣安裝接線圖 9四.設備清單 10五.故障現(xiàn)象及故障分析 10電氣線路安裝調試技能訓練小結 11一.電氣原理圖的繪制要求 11二.電氣接線圖的繪制要求 12三.電氣安裝、接線的工藝要求 12四.實訓接線發(fā)生的故障及排除辦法 13第二部分PLC電氣控制系統(tǒng)設計 15一.課題要求 15二.課題分析 16三.設計主電路 18四.設計PLC的I/O分配表 19五.設計PLC的I/O接線圖 19六.設計功能圖 20七.設計梯形圖 22八.系統(tǒng)指令表 26九.小結 28第三部分基礎知識培訓 31一.電工基礎知識 31二.鉗工基礎知識 31三.電氣安全技術與文明生聲及環(huán)境保護知識 31四.質量管理知識及相關法律與法規(guī)知識 31參考文獻 32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可逆雙重聯(lián)鎖控制一.課題分析設計三相異步電機可逆雙重聯(lián)鎖控制電氣原理圖、電氣安裝接線圖；按設計圖紙工藝接線，即按橫平豎直原則走線，每元件出線需做直角（出線距離6~8厘米），不得背線、跳線、反圈及露銅過多，接線不得松動，保持排線美觀；能排查自己或老師設置的故障，并列寫故障分析。由接觸器控制的三相異步電動機可逆雙重連鎖控制電路的實質上是兩個方向相反的單向運行電路的組合。反轉電路只需要將電動機三相當中的任意兩相接線方法對調，其他保持不變，就可實現(xiàn)電動機的反轉。為了避免正反向同時工作引起電源相間短路，必須在這兩個運行電路中加設互鎖裝置，保證同時只能有一個電路工作。按照電動機正反轉操作順序的不同，分“正—?！础焙汀罢础！眱煞N控制電路。在實際應用中，為了提高工作效率，減少輔助工作時間，要求直接實現(xiàn)從正轉到反轉轉換的控制(即“正—反—?！笨刂齐娐?，此控制方法電路簡單，易于實現(xiàn)，成本較低廉。通常來說，使用此種控制方式要求電機功率相對比較小，且負荷較低，能夠迅速實現(xiàn)電動機的反轉，否則電動機可能會因為過熱而損壞。在該控制電路中，采用復合按鈕來控制電動機的正、反轉。正轉啟動按鈕SB2的常開觸點串接于正轉接觸器KM1的線圈回路，用于接通KM1的線圈，而SB2的常閉觸點則串接于反轉接觸器KM2線圈回路中，工作時首先斷開KM2的線圈，以保證KM2不得電，同時KM1得電。反轉啟動按鈕SB3的接法與SB2類似，常開觸點串接于KM2的線圈回路，常閉觸點串接于KM1的線圈回路中，從而保證按下SB3使KM1不得電，KM2能可靠得電，實現(xiàn)電動機的反轉。為防止兩個接觸器同時得電而導致電源短路，利用兩個接觸器的常閉觸點KM1、KM2分別串接在對方的工作線圈電路中，構成相互制約的關系，稱為聯(lián)鎖，實現(xiàn)聯(lián)鎖作用的常閉輔助觸點稱為聯(lián)鎖觸點。由復合按鈕SB2、SB3常閉觸點實現(xiàn)的互鎖稱為機械互鎖。二.設計電氣原理圖三.設計電氣安裝接線圖四.設備清單1、低壓斷路器1個（QF）：作為總開關，用于控制電路的接通與斷開；2、熔斷器5個（FU1、FU2、FU3、FU4、FU5）：用于對電路進行過流保護；3、交流接觸器（KM1、KM2）：控制其觸點的通斷，從而控制電路通斷；4、熱繼電器1個（FR）：用于對電路進行過載保護；5、按鈕盒1個（SB1、SB2、SB3）：電動機正轉、反轉和停止的開關信號；6、導線若干：連接電路。五.故障現(xiàn)象及故障分析1、故障現(xiàn)象：1）按下啟動按鈕電機無法啟動，交流接觸器無動作；2）按下啟動按鈕，交流接觸器KM1動作，但是電機不運行，其他接觸器無動作；3）按下啟動按鈕，電機正常運行，但是無法實現(xiàn)反轉。2、故障分析：1）出現(xiàn)按下啟動按鈕電機無法啟動，交流接觸器無動作故障，交流接觸器無動作說明電路存在斷點，經檢查發(fā)現(xiàn)熔斷器斷開；2）出現(xiàn)按下啟動按鈕，交流接觸器KM1動作，但是電機不運行，其他接觸器無動作故障，電路存在斷點，無法形成閉合回路，經檢查發(fā)現(xiàn)有兩個原因，一是接觸器觸點被嚴重氧化，無法接通，二是電機線圈末端未連接，無法形成回路；3）出現(xiàn)按下啟動按鈕，電機正常運行，但是無法實現(xiàn)反轉現(xiàn)象，分析點擊無法反轉應該是反轉控制電路斷開，電機無法得電，經檢查有兩個原因，一是開關接線錯誤，二是KM2無法接通。技能訓練題目二:三相異步電機Y-△降壓起動控制一.課題分析1、課題要求：設計星三角降壓啟動控制電氣原理圖、電氣安裝接線圖；按設計圖紙工藝接線，即按橫平豎直原則走線，每元件出線需做直角（出線距離6~8厘米），不得背線、跳線、反圈及露銅過多，接線不得松動，保持排線美觀；能排查自己或老師設置的故障，并列寫故障分析。星—三角降壓啟動時常用的方法之一。凡是正常運行時三相定子繞組為三角形聯(lián)結的三相籠型異步電動機，都可采用星—三角降壓啟動。啟動時，先將定子繞組按星型聯(lián)結，接入三相交流電源。此時，由于電動機每相繞組電壓只為正常工作電壓的，因此能減少啟動電流，待電動機轉速接近額定轉速時，再將電動機定子繞組改成三角形聯(lián)結，各相繞組承受額定工作電壓，電動機進入正常運轉。這種啟動方法簡便、經濟，不僅適用于輕載啟動，也適用于重負載下的啟動。在該電路中，電動機起動過程的星三角轉換是靠時間繼電器自動完成的。合上三相電源開關QA，按下起動按鈕SB2，KM1、KT、KM3線圈同時通電并自鎖，KM1主觸點閉合，接通電動機三相電源，KM3的主觸點閉合，將電動機的尾端連接，電動機接成星形連接，開始減壓起動。時間繼電器KT延時時間設定為電動機起動過程時間（一般為6～8s），當電動機轉速接近額定轉速時，時間繼電器整定時間到，KT動作，其對應的常閉觸點斷開，常開觸點閉合，前者使KM3線圈斷電釋放，KM3的輔助常閉觸點閉合，為KM2的線圈通電做好準備，后者使KM2線圈通電吸合，電動機由星形聯(lián)結改成三角形聯(lián)結，進入正常運行。而KM2常閉觸點斷開，，使時間繼電器KT在電動機星形聯(lián)結/三角形聯(lián)結起動完成后斷電，電路中實現(xiàn)了KM2與KM3的電氣互鎖。二.設計電氣原理圖三.設計電氣安裝接線圖四.設備清單1、低壓斷路器1個（QF）：作為總開關，用于控制電路的接通與斷開；2、熔斷器5個（FU1、FU2、FU3、FU4、FU5）：用于對電路進行過流保護；3、交流接觸器（KM1、KM2、KM3）：控制其觸點的通斷，從而控制電路通斷；4、熱繼電器1個（FR）：用于對電路進行過載保護；5、時間繼電器1個（KT）：用于在啟動時控制星—三角切換的時間：6、按鈕盒1個（SB1、SB2）：啟動和停止的開關信號；7、導線若干：連接電路。五.故障現(xiàn)象及故障分析1、故障現(xiàn)象：1）按下啟動按鈕電機無法啟動，交流接觸器無動作；2）按下啟動按鈕，交流接觸器KM1動作，但是電機不運行，其他接觸器無動作；3）按下啟動按鈕，電機實現(xiàn)星——三角啟動，但啟動后電機噪聲較大，運行不穩(wěn)定。2、故障分析：1）出現(xiàn)按下啟動按鈕電機無法啟動，交流接觸器無動作故障，交流接觸器無動作說明電路存在斷點，經檢查發(fā)現(xiàn)熔斷器斷開；2）出現(xiàn)按下啟動按鈕，交流接觸器KM1動作，但是電機不運行，其他接觸器無動作故障，電路存在斷點，無法形成閉合回路，經檢查發(fā)現(xiàn)有兩個原因，一是接觸器觸點被嚴重氧化，無法接通，二是電機線圈末端未連接，無法形成回路；3）出現(xiàn)按下啟動按鈕，電機實現(xiàn)星——三角啟動，但啟動后電機噪聲較大，運行不穩(wěn)定現(xiàn)象，應為電壓不穩(wěn)定導致，檢查發(fā)現(xiàn)電機接線出現(xiàn)接錯相，無法構成三角形連接。電氣線路安裝調試技能訓練小結內容包括：1.電氣原理圖的繪制要求電氣原理圖是根據(jù)電氣設備的工作原理繪制而成，具有結構簡單、層次分明、便于研究和分析電路的工作原理等優(yōu)點。繪制電氣原理圖應按GB4728-85、GBTl59-87、GB6988-86等規(guī)定的標準繪制。如果采用上述標準中未規(guī)定的圖形符號時，必須加以說明。（1）繪制電氣原理圖時必須使用國家規(guī)定的電工圖形符號和文字符號繪圖。（2）電氣控制線路由主電路（被控制負載所在電路）和控制電路（控制主電路狀態(tài)）兩部分組成。（3）同一電氣元件的不同部分（如:接觸器的觸點和線圈）按功能和所接電路的不同而分別繪制在不同電路中，但必須標注相同的文字符號。（4）所有電氣元件的圖形符號均按沒通電、無外力作用下的狀態(tài)繪制。（5）在繪制電氣原理圖時與電路無關的電氣元件部件（如接觸器的鐵心和彈簧等）在控制回路中不畫出(6)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)。

(7)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。

控制和信號電路——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。

(8)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。

(9)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。

(10)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。

（11)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）。

(12)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。

(13)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、時間繼電器等畫在配電板內部，電動機、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，元件所占面積安實際尺寸以統(tǒng)一比例繪制。（3）安裝接線圖中各電氣元件的圖形符號和文字符號，應和原理圖完全一致，并符合國家標準。（4）各電氣元件上凡是需要接線的部件端子都應繪出并予以編號，各接線端子的編號必須與原理圖中的導線編號一致。（5）電氣配電板內電氣元件之間的連線可以互相對接，配電板內接至板外的連線通過接線端子進行，配電板上有幾個接至外電路的引線，端子板上就因有幾個線的接點。（6）因配電線路連線太多，因而規(guī)定走向相同的鄉(xiāng)鄰導線可以繪成一股線。3.電器安裝、接線的工藝要求電器安裝的工藝要求：(1)組合開關、熔斷器的受電端子應安裝在控制板的外側，并使熔斷器的受電端為底座的中心端。

(2)各元件的安裝位置應齊整，勻稱，間距合理，便于元件的更換。

(3)緊固各元件時要用力勻稱，緊固程度適當。在緊固熔斷器、接觸器等易碎元件時，應用手按住元件一邊輕輕搖動，一邊用旋具輪換旋緊對角線上的螺釘，直到手搖不動后再適當旋緊些即可。接線的工藝要求：(1)布線通道盡可能少，同時并行導線按主、控電路分類集中，單層密排，緊貼安裝面布線。

(2)同一平面的導線應高低一致，不能交叉。非交叉不可時，，該根導線應在接線端子引出時，就水平架空跨越，但必須走線合理。

(3)布線應橫平豎直，分布均勻。變換走向時應垂直。

(4)布線時嚴禁損傷線芯和導線絕緣。

(5)布線順序一般以接觸器為中心，由里向外，由高至低，先控制電路，后主電路，以不妨礙后續(xù)布線為原則。

(6)在每根剝去絕緣層的導線兩端要套上編碼套管。所有從一個接線端子(或接線樁)到另一個接線端子(或接線樁)的導線必須連接，中間無接頭。

(7)導線與接線端子或接線樁連接時，不得壓絕緣層、不反圈及不露銅過長。

(8)同一元件、同一回路的不同接點的導線間距離應保持一致。

(9)一個電器元件的接線端子上的導線連接不得多于兩根，每節(jié)接線端子板上的連接導線一般只允許連接一根。４.實訓線路發(fā)生的故障及排除辦法在培訓過程中，我們出現(xiàn)了多種多樣的錯誤，通過老師的講解，逐一將其改正?，F(xiàn)對出現(xiàn)錯誤的原因及其解決方法進行分析。如表實訓接線故障及排除表故障標號故障現(xiàn)象故障分析解決方法1接通電源，打開開關QF，按下啟動按鈕電路無任何反應。電路無任何反應說明其中存在斷點，用萬用表逐一檢查后，發(fā)現(xiàn)斷點出現(xiàn)在低壓斷路器QF上，是由于其觸點與連接導線處螺絲松脫造成接觸不良。使用平口或十字螺絲刀將螺絲擰緊后，再次用萬用表檢查，確保接觸良好2接通電源，確定無任何接觸不良后打開開關QF，按下啟動按鈕電路仍無任何反應。電路仍無法接通，且無接觸不良布恩，說明是熔斷器部分出生斷路。用萬用表逐一檢查每個熔斷器發(fā)現(xiàn)部分熔斷器的熔體熔化，電流無法通過熔斷器，造成了實際意義上的斷路。跟換新的熔斷器，再次用萬用表檢查電路，確保熔斷器部分接通。3接通電源，打開開關QF，按下正轉按鈕后，電動機正轉，但松開按鈕后電動機停轉。顯然是由于電動機控制正轉電路部分無法自保持引起的，無法自保持應該考慮線圈是否得電。通過檢查發(fā)現(xiàn)，由于KM1線圈處有一根線未接通，導致KM1線圈無法得電，觸點無法自保持。補充接線后，用萬用表檢查確保接通。4通接通電源，打開開關QF，按下啟動按鈕后，接觸器KM1動作，但電路無任何反應。接觸器動作，但是電路無任何反應，說明觸頭部分存在接觸不良或者斷點。將接觸器觸頭部分拆下發(fā)現(xiàn)，觸頭表面嚴重氧化形成一層氧化層，阻礙電流通過導致接觸不良。用砂紙或者小刀，將觸頭表面氧化層除去。經萬用表檢查，接通后，再次通電5電動機可以實現(xiàn)星形啟動，但是啟動后電動機三角形正常運行的時候噪聲較大。聲較大時由于電動機運行的不穩(wěn)定，出現(xiàn)抖動的情況，進而噪聲較大。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的主要原因一般是由于相序接錯或者電壓不穩(wěn)。經測量排除電壓不穩(wěn)的原因電線兩相相序接反，導致啟動后電動機無法構成完整的三角形聯(lián)結，運行不穩(wěn)定。修正接線錯誤后，重新通電。6接通電源，打開開關QF，按下啟動按鈕后，系統(tǒng)一直處于星型啟動運行，不能變換為三角形正常運行。由于控制星形和三角形之間切換的主要部件是時間繼電器KT，所以故障大多出現(xiàn)與此。經檢查發(fā)現(xiàn)，由于KT線圈部分的一根導線漏接，只是線圈沒有得電，無法進行星形和三角形之間的切換。補充接線后，用萬用表檢查確保接通后，再次通電。第二部分PLC電氣控制系統(tǒng)設計一.課題分析1、課題要求：電鍍生產線采用專用行車，行年架裝有可升降的吊鉤；行車和吊鉤各有一臺電動機拖動；行車進退和吊鉤升降由限位開關位控制；生產線定為三槽位；工作循環(huán)為：工件放入鍍槽－電鍍5min后提起停放30s一放入回收液槽浸32min提起后停16s一放入清水槽清洗32s提起后停16s一行車返回原點。如圖所示。設置自動循環(huán)、點動、單周循環(huán)和步進四種作方式；有必要的電氣保護和聯(lián)鎖；設計主電路電氣原理圖、PLC的I/O分配表、PLC的I/O接線圖、編出梯形圖、寫出指令語句表，并要求調試成功、會排查故障。2、分析：電鍍的工作流程：啟動——吊鉤上升——上限行程開關閉合——右行至鍍槽上方——SQ1行程開關閉合——吊鉤下降進入鍍槽——下限行程開關閉合——電鍍延時5min——吊鉤上升——上限行程開關閉合——延時30s——吊鉤右行——SQ2行程開關閉合——吊鉤下降——延時32min——吊鉤上升——延時停16s——吊鉤右行——SQ3行程開關閉合——吊鉤下降——延時32s——吊鉤上升——延時停16s——吊鉤右行——SQ4行程開關閉合——吊鉤下降至原位，即原位。按照要求，我們要實現(xiàn)以下工作方式：1）、原位：表示設備處于初始狀態(tài)，吊鉤在下限位置，行車在左限位置。2）、連續(xù)工作：當?shù)蹉^回到原點后，延時一段時間（裝卸零件），自動上升右行，按照工作流程要求不停的循環(huán)。3）、單周期工作：設備始于原點，按下啟動按鈕，設備工作一個周期，然后停于原點，要重復第二個工作周期，必須再按一下啟動按鈕。4）、點動工作：通過控制按鈕可以手動控制行車和釣鉤上下左右運動，停留在任一位置。5）、步進工作：設備每完成一步，停留在該步，要進行下一步必須按下控制下一步的按鈕。二、設計主電路電氣原理圖一般分為主電路和輔助電路兩部分，在這次設計中，根據(jù)電鍍生產線的工藝要求，只需用兩臺電機分別控制吊鉤的上升、下降和行車的左行、右行。主電路如下所示圖中，接觸器KM1，KM2控制電動機M1的正、反轉，實現(xiàn)吊鉤的上升和下降，接觸器KM3，KM4控制電動機M2的正、反轉，實現(xiàn)行車的前進和后退。電鍍生產線PLC主電路圖三、設計PLC的I/O分配表輸入輸出編號對應元件功能編號對應元件功能X0SQ1啟動Y2KM1行車左行X1SQ2停止Y3KM2行車右行X2SQ3上限位Y4KM3吊鉤上行X3SQ4下限位Y5KM4吊鉤下行X4SQ5右限位X5SQ6回收液槽限位X6SB1啟動開關X7SB2停止開關X10SA1自動循環(huán)X11SB3吊鉤吊起完畢X12SA2單周運行X13SA3步進X14SA4手動控制X15SB4吊鉤下行X16SB5行車左行X17SB6行車右行X20SB7吊鉤上行四、設計PLC的I/O接線圖五、設計功能圖六、設計梯形圖七、小結PLC課程設計已結束，我們做了電氣線路安裝調試技能訓練和PLC的編程設計。對于課程設計的第一部分，我們也出過很多錯誤。在電機正反轉設計時，我們要注意的是控制電路中的“雙重互鎖”，既要有“電氣互鎖”也要“按鈕互鎖”?？刂齐娐分袃煞N“互鎖”同時發(fā)生故障的概率較低，確保兩個接觸器不會同時工作而使相間短路，在接線時這是必須的。在電機的Y-△減壓起動的設計中，也要有“電氣互鎖”，電路中使用到了時間延時繼電器，在接線時應該特別注意區(qū)分，延時的常開和常閉，和開關是延時動作還是瞬時動作。調試檢測時也要看延時時間長短是否合適，也需要調節(jié)。通過這次設計，我更深入的了解了電機正反轉和Y-△減壓起動的工作原理，也更熟練掌握了電氣接線的方法和技巧。對于第二部分的編程實