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
学生姓名
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
目录
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2 I/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,并进行模拟调试。
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行联机调试。
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,全部停止运行。
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,故选用华光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的端子排列位置进行相应的接线,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寄存器,采用一个按钮开关作为移位寄存器的输入脉冲,同时也作为半自动状态的运行开关,每当有一个脉冲输入,移位寄存器移位一次,此时当前电动机启动,前一电动机停止运行,以此实现半自动状态;
手动状态时每台电动机的起停则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,故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,故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。
故选择指示灯类型为: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停止。
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停止。
按下SB5按钮,电动机M3起动,按下SB10按钮,电动机M3停止。
按下SB6按钮,电动机M4起动,按下SB11按钮,电动机M4停止。
按下SB7按钮,电动机M5起动,按下SB12按钮,电动机M5
停止。
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出版社
2. 建筑电气控制技术王俭建筑工业出版社
3.各种电器元件产品样本
附录1 指令语句表
附录2 I/O分配表
附录3 元件明细表。