电控实训报告.doc

南京工业职业技术学院项目技术报告 电气控制综合实训电气控制及plc项目技术报告班级： 电气1011（疆）组长： 李泽组员： 高尊浩 齐沛文指导老师：刘 颖时间： 2011年12月15日南京工业职业技术学院能源与电气工程学院概 要 五周的plc实训我们进行了电气控制启保停、正反转、y/启动，plc控制液体混合、plc控制彩灯。我们解决了电气元件之间的接线，plc程序的编写。我们首先绘制各个项目的原理图、接线图，并按此严格接线、查线排故，完成项目要求。电气控制和plc控制都能很好的完成控制要求。 目 录前 言 . .4第一章 三相异步电动机的控制1. 1 低压电器的认识. . .12 三相异步电动机的启动停止. 13 三相异步电机动的异地正反转.1. 4 三相异步电动机的y-启动.第二章 plc的基础知识介绍21 plc的基本概念与基本结构.22 plc的特点与应用领域.23 plc的硬件与工作原理.24 plc的编程的基本知识.第三章 多种液体混合机plc控制 3. 1 工艺流程及原理.3. 2 安装及接线.3. 3 查线中出现的问题及解决方法.3. 4 plc编程及调试.3. 5 调试步骤及对出现问题的解决方法.3. 6 验收电路.第4章 彩灯控制4. 1 工艺流程及原理.4. 2 安装及接线.4. 3 查线中出现的问题及解决方法.4. 4 plc编程及调试.4. 5 调试步骤及对出现问题的解决方法.4. 6 验收电路.附录 .前言设备电气控制综合实训是机械设计与制造技术综合实训项目之一，在电气技术基础平台课程的基础上进一步将学期里已经学到的相关课程中已初步掌握的电气原理图的绘制及plc程序设计单元能力融合在一起，通过一个典型的设备电气控制方案的设计，元器件选型，系统原理图的绘制，软件设计，产品的组装调试，产品质量检测检验分析与项目完成后的总结报告的撰写与整理工作过程的训练，培养学生完成一个实际工业设备控制项目的综合职业能力。可编程控制器plc是综合了计算机技术。自动控制技术和通信技术的一种新型的实用的自动控制装置，它被广泛的用于工业控制领域，具有可靠性，稳定性高，实时处理能力强，使用灵活方便，编程容易等特点，本报告共分五章，分别从电气技术的原理和plc程序的编制讲解了相关的知识。本报告在编写过程中，受到了刘颖老师的悉心指导，在此谨向她表达最诚挚的感谢！第一章 三相异步电动机的控制一、 三相异步电动机的简介三相异步电动机具有结构简单，运行可靠，坚固耐用，价格便宜，维修方便等一系列优点。与同容量的直流电动机相比，异步电动机还具有体积小，重量轻，转动惯量小的特点。因此，在工矿企业中异步电动机得到了广泛的应用。三相异步电动机的控制线路大多由接触器、继电器、闸刀开关、按钮等有触点电器组合而成。三相异步电动机分为鼠笼式异步电动机和绕线式异步电动机，二者的构造不同，启动方法也不同，其启动控制线路差别很大。1.1 低压电器的认识控制电器按其工作电压的高低，以交流1200v、直流1500v为界，可划分为高压控制电器和低压控制电器两大类。低压电器是一种能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通、断开电路，以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件或设备。 常用的低压电器 1. 刀开关 刀开关又称闸刀开关或隔离开关，它是手控电器中最简单而使用又较广泛的一种低压电器。刀开关在电路中的作用是：隔离电源，以确保电路和设备维修的安全；分断负载，如不频繁地接通和分断容量不大的低压电路或直接启动小容量电机。刀开关是带有动触头闸刀，并通过它与底座上的静触头刀夹座相楔合（或分离），以接通（或分断）电路的一种开关 2. 熔断器 熔断器是根据电流超过规定值一定时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开的原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于低压配电系统和控制系统及用电设备中，作为短路和过电流保护，是应用最普遍的保护器件之一。熔断器是一种过电流保护电器。熔断器主要由熔体和熔管两个部分及外加填料等组成。使用时，将熔断器串联于被保护电路中，当被保护电路的电流超过规定值，并经过一定时间后，由熔体自身产生的热量熔断熔体，使电路断开，起到保护的作用。 3. 接触器接触器是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。接触器由电磁系统（铁心，静铁心，电磁线圈）触头系统（常开触头和常闭触头）和灭弧装置组成。其原理是当接触器的电磁线圈通电后，会产生很强的磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作：常闭触头断开；常开触头闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原：常闭触头闭合；常开触头断开 4. 热继电器热继电器是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。继电器作为电动机的过载保护元件，以其体积小，结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用。热继电器的主要技术参数额定电压：热继电器能够正常工作的最高的电压值，一般为交流220v，380v，600v。额定电流：热继电器的额定电流主要是指通过热继电器的电流 额定频率：一般而言，其额定频率按照4562hz设计。整定电流范围：整定电流的范围有本身的特性来决定。它描述的是在一定的电流条件下热继电器的动作时间和电流的平方成正比。1.2 三相异步电机的启动停止三相异步电动机具有结构简单，运行可靠，坚固耐用，价格便宜，维修方便等一系列优点。与同容量的直流电动机相比，异步电动机还具有体积小，重量轻，转动惯量小的特点。因此，在工矿企业中异步电动机得到了广泛的应用。三相异步电动机的控制线路大多由接触器、继电器、闸刀开关、按钮等有触点电器组合而成。三相异步电动机分为鼠笼式异步电动机和绕线式异步电动机，二者的构造不同，启动方法也不同，其启动控制线路差别很大。 主电路由隔离开关qs、熔断器fu、接触器km的常开主触点，热继电器fr的热元件和电动机m组成。控制电路由起动按钮sb2、停止按钮sb1、接触器km线圈和常开辅助触点、热继电器fr的常闭触头构成。二. 三相异步电动机起-保-停电气控制线路的电气原理图这是一种最常用、最简单的控制线路，能实现对电动机的起动、停止的自动控制、远距离控制、频繁操作等。 图1-2-1三相异步电动机起-保-停电气控制线路在图1中，主电路由隔离开关qs、熔断器fu、接触器km的常开主触点，热继电器fr的热元件和电动机m组成。控制电路由起动按钮sb2、停止按钮sb1、接触器km线圈和常开辅助触点、热继电器fr的常闭触头构成。 三. 三相异步电动机起-保-停电气控制线路工作原理 1、起动电动机： 合上三相隔离开关qs，按起动按钮sb2，按触 器km的吸引线圈得电，3对常开主触点闭合，将电动机m接入电源，电动机开始起动。同时，与sb2并联的km的常开辅助触点闭合，即使松手断开sb2，吸引线圈km通过其辅助触点可以继续保持通电，维持吸合状态。凡是接触器（或继电器）利用自己的辅助触点来保持其线圈带电的，称之为自锁（自保）。这个触点称为自锁（自保）触点。由于km的自锁作用，当松开sb2后，电动机m仍能继续起动，最后达到稳定运转。 2、停止电动机：按停止按钮sb1，接触器km的线圈失电，其主触点和辅助触点均断开，电动机脱离电源，停止运转。这时，即使松开停止按钮，由于自锁触点断开，接触器km线圈不会再通电，电动机不会自行起动。只有再次按下起动按钮sb2时，电动机方能再次起动运转。 也可以用下述方式描述： 合上开关qs ，起动km主触点闭点电动机m得电起动、运行，按下sb2km线圈得电km常开辅助触点闭合实现自保，停车km主触点复位电动机m断电停车，按下sb1km线圈失电 km常开辅助触点复位自保解除。第二项 电气控制三相异步电动机正反转 异步电动机正反转控制系统是应用最广泛的控制方式，图1-1是传统的利用接触继电器控制实现的电动机正反转控制线路，它包括主电路和控制电路。图1-1 电动机正反转控制线路实训要点1电动机正反转的主电路中，交流接触器km1和km2的主触点不能同时闭合，并且必须保证，一个接触器的主触点断开以后，另一个接触器的主触点才能闭合。 2为了做到上面一点，梯形图中输出继电器qo.0、q0.1的线圈就不能同时带电，这样在梯形图中就要加程序互锁。即在输出q0.0线圈的一路中，加元件y1的常闭触点；在输出y1线圈的一路中，加元件qo.0的常闭触点。当qo.0的线圈带电时，qo.1的线圈因qo.0的常闭触点断开而不能得电；同样的道理，当qo.1的线圈带电时，qo.0的线圈因qo.1的常闭触点断开而不能得电。3为了保证电动机能从正转直接切换到反转，梯形图中必须加类似按钮机械互锁的程序互锁。即在输出qo.0线圈的一路中，加反转控制信号i0.1的常闭触点；在输出y1线圈的一路中，加正转控制信号i0.0的常闭触点。这样能做到电动机正反转的直接切换。当电动机加正转控制信号时，输入继电器i0.0的常开触点闭合，常闭触点断开。常闭触点断开反转输出qo.1的线圈，交流接触器km2的线圈失电，电动机停止反转，同时qo.1的常闭触点闭合，正转输出继电器qo.0的线圈带电，交流接触器km1的线圈得电，电动机正转。当电动机加反转控制信号时，输入继电器io.1的常开触点闭合，常闭触点断开。常闭触点断开正转输出qo.0的线圈，交流接触器km1的线圈失电，电动机停止正转，同时qo.0的常闭触点闭合，反转输出继电器qo.1的线圈带电，交流接触器km2的线圈得电，电动机正转。4如果加入plc，在plc的输出回路中，km1的线圈和km2的线圈之间必须加电气互锁。主要是避免当交流接触器主触点熔焊在一起而不能断开时，造成主回路短路情况的出现。电动机的过载保护一定要加在plc控制电路的输入回路中，当电动机出现过载时，热继电器的常开触点闭合，过载信号通过输入继电器i0.2加入进plc，断开程序的运行，使输出继电器qo.0、qo.1同时失电，交流接触器km1、km2的线圈断电，电动机停止运行。第二章 plc 的 基 础 知 识 介 绍 2.1 plc的基本概念与基本结构plc的概念 可编程控制器（ programmable logic controller）简称plc或pc，是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来，它不断吸收微计算机技术使之功能不断增强，逐渐适合复杂的控制任务 。 plc之所以有生命力，在于它更加适合工业现场和市场的要求：高可靠性、强抗各种干扰的 能力、编程安装使用简便、低价格长寿命。比之单片机，它的输入输出端更接近现场设备，不需添加太多的中间部件或需要更多的接口，这样节省了用户时间和成本。plc的下端(输入端)为继电器、晶体管和晶闸管等控制部件，而上端一般是面向用户的微型计算机。人们在应用它时，可以不必进行计算机方面的专门培训，就能对可编程控制器进行操作及编程。用来完成各种各样的复杂程度不同的工业控制任务plc的基本结构1.cpu模块 cpu模块主要由微处理器和储存期组成。在plc控制中，cpu模块是中心，他不断的采集输入信号，执行用户程序，储存期用来储存程序和数据。 2.i/o模块 输入和输出模块简称i/o模块，他们是连接外部现场设备和cpu模块的桥梁. 3编程器 编程器用来生成用户程序，并用它来编程,检查，修改用户程序，监视用户程序的的执行情况。手持式编程器不能直接输入和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序，因此叫做指令编程器。 4电源 plc使用ac220v电源或dc24v电源。22 plc的特点与应用领域可靠性高，抗干扰能力强.高可靠性是电气控制设备的关键性能。plc由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的f系列plc平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余cpu的plc的平均无故障工作时间则更长。从plc的机外电路来说，使用plc构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，plc带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除plc以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。接线排按照老师的指导，根据书上的编程原理，再结合顺序功能图，做好本次plc编程的任务。第三章 多种液体混合机plc控制31工艺流程及原理工艺流程：按下启动按钮后先进液体a，液面到达一定位置时停止进液体a，同时进液体b，同样液面到达一定位置后停止进液体b，并开始进液体c。当到达高液位时停止进液，开始搅拌，在经过一段时间后开始加热，加热到88摄氏度时停止加热并放液。当放到下液位时开始定时并继续放液，五分钟后关闭所有阀门。回到初始状态，即一个周期完毕.原理：按下启动按钮一个周期开始运行。进液过程中通过液位传感器与plc的通信当并作用于混合机的阀门，以此来控制进何种液体。当进液完毕时，关闭阀门的同时开始搅拌，在经过plc程序中已设定好的时间后开始加热，同时混合机通过温度传感器与plc进行实时通信，达到温度要求后，打开阀门开始放液。当放至下液位时，plc开始计时，经过一定时间后放液完毕，关闭所有阀门。即返回到初始状态，一个周期完毕。一异步电动机y-降压启动plc控制异步电动机y-降压启动是应用最广泛的起动方式，图5-1为异步电动机y-降压启动的电气控制线路图，现在我们要用plc控制来实现。1）.系统的硬件设计1.设计主电路 主电路仍然是电气控制的主电路：图5-1（a） 图5-1 异步电动机y-降压启动的电气控制线路图2.设计输入输出分配，编写元件i/o分配，plc接线 图5-2 图5-2 异步电动机y-降压起动plc接线图二.系统的软件设计根据y-降压起动的控制要求，按下起动按钮sb2，电源和y接接触器得电，即y0、y1得电，异步电动机接成y接降压起动，同时时间继电器得电，延时时间到，y1失电、y2得电，电动机接成正常运行，设计的梯形图如图5-3.图5-3 异步电动机y-降压起动梯形图 第四项 plc控制多种液体混合一工作过程1.初始状态容器是空的，电磁阀f1、f2、f3和f4，搅拌电动机m，液面传感器l1、l2和l3，加热器h和温度传感器t均为off。 2物料自动混合控制 按下启动按钮，开始下列操作。 (1)电磁阀f1开启，开始注入物料a，至高度l2(此时l2、l3均为on)时，关闭阀fl，同时开启电磁阀f2，注入物料b，当液面上升至l1时，关闭阀f2。 (2)停止物料b注入后，启动搅拌电动机m，使a、b两种物料混合10s。 (3)10s后停止搅拌，开启电磁阀f4，放出混合物料，当液面高度降至l3后，再经5s关闭阀f4。 3停止操作 按下停止按钮，在当前过程完成以后，再停止操作，回到初始状态。二示意图 三.plc控制工艺流程四.系统的硬件设计 五.软件设计及调试运行 plc控制调试步骤（1）将指令程序输入plc主机，运行调试并验证程序的正确性；（2）按图完成plc外部硬件接线，并检查主回路是否换相，控制回路是否加电气互锁，电源是否加的220v；（3）确认控制系统及程序正确无误后，通电试车；（4）在老师的指导下，分析可能出现故障的原因 第4章 彩灯控制一. 任务分析用彩灯进行装饰，可以烘托气氛，有些场合要求彩灯有多种运行方式可供选择。由于在plc指令系统中设置了一系列高级指令，因而用plc进行彩灯控制显得尤为方便。下面通过彩灯追灯控制系统来学习移位、数据传输和子程序调用等高级指令。1彩灯追灯控制电路的控制要求(1)彩灯共有两种控制方式，通过选择开关进行选择。(2)如果选择 “方式一”，每次开放一处彩灯喷泉，每2s移动一位，从左向右移动。(3)如果选择“方式二”，每次开放两处彩灯喷泉，每次开放2s，从中间往两边移动。（4）如果选择“方式三”，每次彩灯喷泉1开放1s，彩灯喷泉2开放2s，彩灯喷泉3开放3s，彩灯喷泉4开放4s，彩灯喷泉5开放5s，彩灯喷泉6开放6s，彩灯喷泉7开放7s，彩灯喷泉8开放8s，然后循环。（5）如果选择“方式四”，彩灯喷泉1到8从左到右逐次开放，又从右到左逐次关闭。(6)断开运行开关，系统停止工作。2控制要求分析由控制要求可知该彩灯控制有四种控制方式，可采取子程序调用指令 (call)的方式来实现。当调用子程序1时，实现 “方式一”的控制要求；当调用子程序2时，实现 “方式二”的控制要求；当调用子程序3时，实现 “方式三”的控制要求；当调用子程序4时，实现 “方式四”的控制要求。八盏彩灯逐个点亮的控制，可用定时器指令编写，但是程序步数较长，编写过于繁琐。本项目用左移位寄存器指令 (sr)和左/右移位寄存器指令（lrsr）来实现。二. 彩灯控制原理图三. 所需元器材清单序号 符号 器件名 数量 规格 1 qf 低压断路器 1 cz47 2 fu 熔断器 4 rt28-32x 32a 3 km 交流接触器 1 cjx2-12 220v 50hz4 kh 热继电器 1 nr4-63 5 ka 中间继电器 1 dc24v my2nj 6 yv 电磁阀 8 7 plc plc 1 fx1n-40mr 8 hl 彩灯 8 dc24v 9 ac/dc 24v直流电源1 220v/24v 10 xt 端子排 2 11 sb 按钮 5四. plc控制原理图五. 相关指令的介绍sr左移位寄存器指令指令功能：sr指令功能：相当于一个串行输入移位寄存器，作用是在移位脉冲上升沿到来时将16位的内存字继电器（wr）的数据左移一位，当数据输入端为“on”时，移位脉冲信号前沿到来时则向r0移入一个“1”，反之在脉冲到来移入一个“0”。（lrsr）左/右移位寄存器指令指令功能：lrsr指令功能：指定某一个寄存器区内若干个按编号顺序排列的寄存器作为一个整体作数据的左移或右移。指令的操作数分为dl(首址)和d2(末址)，要求d2dl，且为同类寄存器。数据传输指令数据传输指令 (f0f17)包括单字、双字，bit、digit位传送，块传送或复制，以及数据在寄存器之间交换等功能的指令。下面以fl(dmv)32位数据传输指令为例说明。六. plc程序控制图七. 系统调试（1）将指令程序输入plc主机，运行调试并验证程序的正确性；（2）按图完成plc外部硬件接线，并检查主回路是否换相，控制回路是否加电气互锁，电源是否加的220v；（3）在教师的现场监护下进行通电调试，验证系统功能是否符合控制要求；（4）如果出现故障，学生应独立检修。首先进行线路检修，完毕后进行梯形图修改，修改完成后应重新调试，直至系统能够正常工作。结 论 总结前三周我们进行了电器控制柜的实训： 1、明确控制目的，根据控制要求整理出控制流程 2、根据控制流程绘制草图 3、根据草图选择元器件的种类 4、经过容量的计算，列出元器件的清单 5、选择合适的电气柜和按钮盒，并绘制正确合理的走线 6、完成主回路和控制回路的接线 7、静态测试 8、通电调试，调出需实现的功能（如有问题，找出问题的解决方法） 9、验收 10、完成相应的作业文件这就是一个完整电气控制电路的基本步骤。本次实训完成了三个项目分别是：电动机起保停plc控制、综合技能训练电机正反转、电机星三角启动、多种液体的混合与搅拌。通过这几个项目的训练使我们能够做到理论与实践相结合，让我们掌握实际操作技能，使其逐步熟悉电机控制及可编程技术的应用领域，为我们从事自动控制相关工作打下坚实基础。通过这段时间的实训，我们在原有的基础上，将本学期学习的相关课程及在课程中已经掌握的电气控制单元与实践的单元技能集合起来，通过一个典型的工业电气产品的plc控制方案设计、元器件的选型、原理图和安装图的绘制、产品生产的制造、工艺文件的编制、产品的调试、产品质量的检测分析与项目完成后的评估总结报告的撰写等完整工作过程的训练，培养了我们完成一个实际工业电气产品项目的综合职业能力。把理论的知识与实践相结合更能让我们把知识更灵活的运用于实践，对器件的应用场合也有了一定的了解，而且让我们更深的体会到理论与实践的差异，我们学习再多的理论知识，如果不能应用于实际那就相当于没学，对生活或工作都无济于事。在做完这次实训时，我感觉我自己成长了很多，不管在接线上还是自己的plc程序设计上，都有长足的进步，我相信即使现在一下子不能拿得出手去直接做编程工作，我也可以很快的上手，为今后的自动化技术工作打下了坚实的基础。实训能提高我们的动手操作能力，也能提高我们实际操作能力。在每一的动手操作中，我总能学到点什么。感谢这次实训带给我的知识与力量，我会用我的全身心去做好每一件事，为推广自动化技术做出我自己一份力。在实训过程中，学生以“准员工”身份对项目的设计与实施，以强化训练学生的实际动手能力，培养和提升学生的职业道德和职业技能。通过实训，使我们能够进一步明确学习目的、准确定位职业目标，增长技术能力的同时全面提高职业素质。最终让我们在动手操作方面有了很大的提高，专业知识向专业技能转化的目的。对于本次实训，我们都非常高兴。上学期即召开动员会议，就实训时间、方向、意义等做了详细的说明。在实训的过程中老师经常强调纪律及安全问题，使我们对实训内容及目的有更明确的认识。整个实训过程，同学们都能认真参与。实训结束后，同学们也感到收获很大，既扩充了理论知识，又切实锻炼了动手能力，极大的增强了学习兴趣。实训心得将近一个月的plc实训终于在老师的指导下完成了。在没有plc实训以前觉得plc只是单纯的了解，但是通过这次plc实训发现自己的看法有点太片面。plc实训不仅是对前面所学电气控制知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次plc实训使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次plc实训，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。 在这次plc实训中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。 在这次p