电气控制技术综合实验报告.docx
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电气控制技术综合实验报告
电气控制技术
综合实验任务书〔B〕
题目装配生产线电气控制系统设计与调试
学院(部)电控学院
专业电气工程及其自动化
班级
学生XX
学号
12月22日至1月2日共2周
指导教师(签字)
系主任(签字)
2014年1月2日
一、设计目的…………………………………………………1
二、设计要求…………………………………………………1
三、系统设计…………………………………………………2
四、工作原理…………………………………………………3
五、元器件的选择……………………………………………3
六、操作使用说明……………………………………………5
七、主要参考资料……………………………………………6
附录1指令语句表……………………………………………7
附录2I/O分配表……………………………………………8
附录3元件明细表……………………………………………9
附录4电气原理图…………………………………………10
附录5安装接线图…………………………………………11
附录6元件布置图…………………………………………12
附录7梯形图………………………………………………13
一、设计目的
通过对电气控制系统的设计,掌握电气控制系统设计的一般方法,能够设计出满足控制要求的电气原理图,安装布置图、接线图和控制箱的设计,并进展模拟调试。
具有电气控制系统工程设计的初步能力。
二、设计要求
根据系统的控制要求,采用PLC为中心控制单元,设计出满足控制要求的控制系统并进展联机调试。
设计原始资料:
1、装配生产线有5个工位,分别由5台电动机控制。
M1、M2功率为3KW,M3、M4、M5功率为5.5KW。
2、自动状态:
系统起动后,每隔10秒电动机按先后顺序起停。
即按下起动按钮,10s后M1起动;20s后M1停机,M2起动;30s后M2停机,M3起动,依次类推,完成一个循环。
3、半自动状态:
按起动按钮,M1起动;再按同一按钮,M1停机,M2起动,依此类推,完成一个循环。
4、手动状态:
各台电机没有联锁,分别用按钮对电动机实现起停控制。
5、任何一台电动机出现故障,全部停顿运行。
6、各种指示及报警。
三、系统设计
1、主电路的设计〔主电路图见附录4〕
图中的M1、M2、M3、M4、M5为装配生产线上的电动机,由于M1、M2电动机的功率是3KW,M3、M4、M5电动机的功率为5.5KW,所以五台电动机都采用直接启动方式,各台电动机分别使用一个接触器控制,各电动机分别由热继电器FR1、FR2、FR3、FR4、FR5提供过载保护,各自通过自锁实现失压保护。
2、控制电路的设计
按照课题要求设计控制电路,根据控制电路梯形图〔梯形图见附录7〕,写出指令系统〔程序指令见附录1〕,可统计出现场输入信号共13个,输出信号共9个,应选用华光SH-64型PLC,此型号具有32个输入点和32个输出点,满足设计需要。
根据输入输出的对应关系作出I/O分配表。
〔I/O分配表见附录2〕
PLC根据I/O分配关系和华光SH-64的端子排列位置进展相应的接线,画出PLC外部接线图〔PLC外部接线图见附录4〕,图中各接触器采用220V电源,信号指示及报警指示灯与接触器共用220V电源。
3、控制柜的设计
根据元件明细表〔元件明细表见附录3〕中各元件的型号尺寸,设计控制柜的尺寸为:
800mm×600mm。
〔控制柜内部接线图和面板布置图见附录6〕
根据附录4电气原理图中的主电路和控制电路原理图和其中标注的线号,用相对编号法画出电气元件接线图。
〔接线图见附录5〕
四、工作原理
上述设计的电路可以满足设计要求,实现三种工作模式:
自动状态、半自动状态、手动状态的运行。
具体参考附录1电气原理图和梯形图〔梯形图见附录7〕
自动状态的实现选用了6个时间继电器,依次得电并分别控制一个电动机的动作,相邻两个时间继电器的触点运用电气互锁实现电动机的依次起停,由此实现5台电动机的后顺序起停;
半自动状态的实现选用了移位存放器,采用一个按钮开关作为移位存放器的输入脉冲,同时也作为半自动状态的运行开关,每当有一个脉冲输入,移位存放器移位一次,此时当前电动机启动,前一电动机停顿运行,以此实现半自动状态;
手动状态时每台电动机的起停那么分别使用两个按钮开关来控制,每台电动机的两个开关之间互不干扰,分别控制对应电动机的起动和停机。
三种工作状态之间设计了电气互锁,以保证在一种状态工作上,其他工作状态的按钮开关不会干扰。
五、元器件的选择
根据设计要求可知,电动机M1、M2功率为3KW,电动机M3、M4、M5功率是5.5KW,在本系统中采用功率因数为0.9,通过计算可得:
电动机M1、M2正常工作的电流为
I=3000/〔√3*380*0.9〕=5.1A
电动机M3、M4、M5电动机正常工作的电流为
I=5500/〔√3*380*0.9〕=9.3A
1、低压断路器的选择
因为M1、M2电机的额定电流为6A,额定电压为380V,用作电动机的短路保护时,瞬动脱扣器的整定电流
Idz=〔1.0~1.2〕Ie=〔1.0~1.2〕X5=〔5~6〕A
因此在电动机M1、M2的支路上选用DZX7-2514型低压断路器。
因为M3、M4、M5电机的额定电流约为10A,额定电压为380V,用作电动机的短路保护时,瞬动脱扣器的整定电流
Idz=〔1.0~1.2〕Ie=〔1.0~1.2〕X10=〔10~12〕A
故在电动机M3、M4、M5的支路上选用DZX7-2520型低压断路器。
对于华光PLC上两个低压断路器选用DZX7-2514型低压断路器。
2、热继电器的选择
因为电动机M1、M2的额定电流约为6A,应选用的热继电器的型号为LR1-D09312,热元件的整定电流范围是5.5~8.0A,380V
功率为3KW。
因为电动机M3、M4、M5的额定电流约为10A,应选用的热继电器的型号为LR1-D12,热元件的整定电流范围是10~13A,380V
功率为5.5KW。
3、接触器的选择
因为电动机M1、M2额定功率为3KW,电动机M3、M4、M5额定功率为5.5KW,系统采用三相电供电,所以系统的电压为380V,接触器的额定电流分别为为6A、10A。
接触器线圈的额定电压为220V,故所选接触器的型号分别为LC1-D12、LC1-D25。
4、指示灯的选择
在控制电路上,给指示灯供电电压为220V。
应选择指示灯类型为:
XDY1-B/41颜色:
红色额定电压为220V。
5、控制柜的选择
根据所选元件的尺寸设计控制柜,设计规格为长800mm,宽600mm,厚度220mm。
六、操作使用说明
在保证系统电源已经接通的情况下,三种工作模式的控制方法如下:
1、按下SB1按钮,系统运行自动状态,同时指示灯HL1亮。
2、按下SB2按钮,系统处于半自动状态,同时指示灯HL2亮。
3、按下SB3按钮,电动机M1起动,按下SB8按钮,电动机M1停顿。
指示灯HL3亮,表示处于手动状态。
按下SB4按钮,电动机M2起动,按下SB9按钮,电动机M2停顿。
按下SB5按钮,电动机M3起动,按下SB10按钮,电动机M3停顿。
按下SB6按钮,电动机M4起动,按下SB11按钮,电动机M4停顿。
按下SB7按钮,电动机M5起动,按下SB12按钮,电动机M5停顿。
4、有故障时,使用SB13按钮模拟热继电器的功能,按下SB13,指示灯HL4亮及警铃HA响起,表示电动机过载或出故障。
七、主要参考资料
1.建筑电气控制技术马小军机械工业
2.建筑电气控制技术王俭建筑工业
3.各种电器元件产品样本
附录1指令语句表
LD
I0
OR
T0
OR
M103
LD
I2
ANDN
Q6
OR
M100
OR
I5
ANDN
I7
ANDN
Q7
OR
I2
ANDN
M104
LD
I3
SET
M0
ANDN
M101
ANDN
I14
ANDN
I10
LD
M0
ANDN
I14
OUT
Q3
LD
I4
TMRT0K100
OUT
QO
LD
Q4
ANDN
I11
LD
T0
LD
Q1
ANDN
I13
LD
I5
TMRT1K100
ANDN
I10
OR
T4
ANDN
I12
LD
T1
OR
T1
OR
M104
LD
I6
TMRT2K100
OR
M101
OR
I6
OR
Q7
LD
T2
OR
I3
ANDN
M105
ANDN
I13
TMRT3K100
ANDN
M102
ANDN
I14
ORLD
LD
T3
ANDN
I14
OUT
Q4
ORLD
TMRT4K100
OUT
Q1
LD
I0
ORLD
LD
T4
LD
Q2
OR
Q5
ORLD
TMRT5K100
ANDN
I11
ANDN
Q6
LD
I14
LD
T5
OR
T2
ANDN
Q7
OR
Q10
RST
MO
OR
M102
ANDN
I14
OUT
Q10
LDN
Q5
OR
I4
OUT
Q5
END
ANDN
Q7
ANDN
M103
LD
I1
LD
T5
ANDN
I14
OR
Q6
LD
M105
OUT
Q2
ANDN
Q5
SRM100M107
LD
Q3
ANDN
Q7
LD
Q0
ANDN
I12
ANDN
Q14
ANDN
I7
OR
T3
OUT
Q6
附录2I/O分配表
输入
输出
按钮SB1
I0
接触器KM1
Q0
按钮SB2
I1
接触器KM2
Q1
按钮SB3
I2
接触器KM3
Q2
按钮SB4
I3
接触器KM4
Q3
按钮SB5
I4
接触器KM5
Q4
按钮SB6
I5
指示灯HL
Q5
按钮SB7
I6
指示灯HL
Q6
按钮SB8
I7
指示灯HL
Q7
按钮SB9
I10
指示灯HL
Q10
按钮SB10
I11
警铃HA
Q10
按钮SB11
I12
按钮SB12
I13
按钮SB13
I14
附录3元件明细表
序号
名称
型号
数目
1
可编程控制器
华光SH-64
1
2
低压断路器
DZX7-2514
4
DZX7-2520
3
3
热继电器
LR1-D09312
2
LR1-D12
3
4
信号指示灯
XDY1-B/41
4
5
接触器
LC1-D12
2
LC1-D25
3
6
按钮
LAY3-10M3.11
13
7
警铃
JX09000042
1
8
接线端子排
JDX1-20
1
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