电控与PLC课程设计任务书.doc

电气控制系统与可编程控制器课程设计指导书2009年5月30日课程名称：电气控制系统与可编程控制器英文名称：System of Electric Control and Programmable Logic Controller1 课程设计的目的及任务1.1 课程设计的目的本课程是一门实践性较强的专业课，通过了讲授常用低压控制电器，继电接触控制线路的基本环节，典型生产机械的电气控制线路及可编程控制器的原理及应用，在学生掌握了常用电器的结构、使用方法、常规控制线路的控制线路能分析和设计、典型微机化可编程控制器的工作原理、编程方法和硬件设计方法的基础上能进行工程应用。根据专业教学计划与教学大纲的规定，本课程应有一周的课程设计。通过一定的课题，使学生巩固本课程的基础知识。提高运算、查阅资料、制图和设计的独立工作能力。1.2 课程设计的任务本实践环节主要以一台组合机床主要应用对象，设计符合控制要求的电气控制原理图及接线图，选择所用电器元件并写出课程设计的报告书。2 课程设计的内容与要求每一组同学根据下面给出的设计题目与要求，独立完成设计任务。题目1：某组合机床的PLC控制系统设计如图所示为某一组合机床的示意图，左面为1#箱体移动式动力头。主轴电机M1为4KW、1440转/分钟，1#箱体的工作进给电机为M3；右面为2#箱体移动式动力头。主轴电机M2为5.5KW、1440转/分钟，2#箱体的工作进给电机为M4，快速电机M5为1.5KW、1450转/分钟。具体要求如下：（1）左、右两动力头均要求快进工进快退的工作循环。（2）可使左、右两动力头同时工作，也可进行单独调整。（3）加工过程中需要进行冷却。（4）应有电源有信号指示，动力头正在工作信号指示。（5）应有局部照明必要的保护环节。（6）电器元件应有专门的配电柜，采用板前配线。题目2：某组合机床的PLC控制系统设计具体要求如下：（1）共有五台电动机：平铣头主轴传动电动机JO2-41-4型 M1立铣头主轴传动电动机JO2-31-4型 M2 工作台纵向工作进给电动机JO2-21-4型 M3工作台纵向快速进给电动机JO2-21-4型 M4冷却泵电动机JCE-22型 M5（2）M1和M2用按钮SB1和SB2进行起停操纵，单方向运转，并要求电气制动。（3）只有M1和M2开动时，才能用另一转换开关QS5开启冷却泵电动机M5。（4）进给电动机M3只做单一方向旋转（相当于工作台向右工作进给）。由进给起停按钮SB3和SB4进行操纵。（5）工作台向右工作进给至终点后，应由行程开关SQ3发令使主轴和进给电动机M1-M3自动停止。（6）快速进给电动机M4可由“向右”，“向左”快进按钮SQ5或SQ6进行点动操纵，但在工作进给时无效。左右都应有限位保护环节。（7）应有局部照明，信号指示及必要的保护环节。题目3，某车床的PLC控制系统设计具体要求如下：（1）主轴电机：JO2-71-4 22KW 一台油泵电机：JCB-22 0.125KW 一台冷却泵电机：JCB-22 0.125KW 一台快速移动电机JO2-12-4 0.8KW 一台（2）主电动机应有正转，反转，停止的两处控制。正转点动只要求一处控制。（3）快速电机只要求正转点动，机械手柄变换进刀方向。（4）冷却泵电机：应有单独的开关控制。（5）油泵电机只负责主轴变速齿轮的润滑随主电机一起转动，只允许正转。（6）主轴电机要求有电气制动环节。（7）应有局部照明及有电信号指示。（8）应有完备的保护环节。题目4：三层电梯的电气控制系统设计设计要求：（1）X0点设置基站钥匙开关主控触点，受电梯操作人员控制。（2）各层外呼按钮的动作均作记忆，本层平层时解除，反向截梯除外。（3）各层平层传感器的动作均作记忆，并被LED显示，直到换一个新楼层。（4）程序集选判断上升、下降、开门、关门动作顺序及呼梯优先顺序，设置平层后自动停梯、定时开关门并合理进行再启动的完整程序。（5）程序设置必要的上升、下降及开关门连锁，如手动开关门或关门不到位时外信号优先，开关门期间不允许垂直运动，垂直运动时开关门无效。（6）对电机过热，故障时轿厢运动至上下限位开关的情况，程序设计时需及时合理进行处理。（7）程序中设置自动开门定时，自动关门定时，垂直运动时启动记忆定时及无人使用时电梯需返回基站定时。题目5：某四节传送带PLC控制系统设计1、控制工艺要求：有一个用四条皮带运输机的传送系统，分别用四台异电动机M1、M2、M3、M4（型号：JO2-41-4）带动，控制要求如下：启动时先起动最末一条皮带机，经过5秒延时，再依次起动其它皮带机。停止时应先停止最前一条皮带机，待料运送完毕后再依次停止其它皮带机。当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机以后的皮带机待运完后才停止。例如M2故障，M1、M2立即停，经过5秒延时后，M3停，再过5秒，M4停。当某条皮带机上有重物时，该皮带机前面的皮带机停止，该皮带机运行5秒后停，而该皮带机以后的皮带机待料运完后才停止。例如，M3上有重物，M1、M2立即停，过5秒，M3停，再过5秒，M4停。2、四节传送带示意图：3、启动、停止用动合按钮来实现。题目6：某轧钢机PLC控制系统设计1、控制工艺要求：当启动按钮接通，三相异步电动机M1、M2（型号：JO2-41-4）运行，传送钢板，检测传送带上有无钢板的传感器S1的信号（即开关为ON），表示有钢板，电机M3正转（MZ灯亮）；S1的信号消失（为OFF），检测传送带上钢板到位后的传感器S2有信号（为ON），表示钢板到位，电磁阀动作（YU1灯亮），电机M3反转（MF灯亮）。Y1给一向下压下量，S2信号消失，S1有信号，电机M3正转重复上述过程。Y1第一次接通，发光管A亮，表示有一向下压下量，第二次接通时，A、B亮，表示有两个向下压下量，第三次接通时，A、B、C亮，表示有三个向下压下量，若此时S2有信号，则停机，须重新启动。题目7：邮件分拣PLC控制系统设计启动后绿灯L1亮表示可以进邮件，S1为ON表示模拟检测邮件的光信号检测到了邮件，拨码器模拟邮件的邮码，从拨码器读到的邮码的正常值为1、2、3、4、5，若是此5个数中的任一个，则红灯L2亮，电机M5运行，将邮件分拣至邮箱内，完后L2灭，L1亮，表示可以继续分拣邮件。若读到的邮码不是该5个数，则红灯L2闪烁，表示出错，电机M5停止，重新启动后，能重新运行。题目8：污水处理PLC控制系统设计一般污水在回收利用之前都要经过三级处理，即除渣、除油和去除微生物。由于生活污水中含有大量的固体废弃物、油类污染物和有害的化学成分，设计了一套污水处理系统，包括明渠除渣、平流隔油池、SBR反应池和过滤器4个子系统，经过上述4个子系统处理的水可以满足回收利用的要求。污水经过处理后可排放到清水池中实现再利用。整个系统的工艺流程如图1所示。基本要求1.明渠内格栅格栅由一组平行金属栅条制成，一般斜置于污水提升泵集水池之前的重力流来水主渠道上，用以截留污水中的大块固体物，如塑料制品、纤维及其他生活垃圾，以防止阀门、管道及其他后续处理设备堵塞或损坏。污水过栅越缓慢，拦污效果越好，但因过栅缓慢造成栅前渠道或栅下积砂而使过水断面缩小时，又会使流速变大。因此过栅流速的具体值应根据污水中污物的组成、含砂量及格栅条间距等情况而定。2.平流隔油池平流隔油池中一般装有链条式刮泥刮油机，废水从池的一端进入，从另一端流出，由于池内水平流速较低，进水中相对密度小于1的轻油滴在浮力的作用下上浮，并积聚在池的表面，通过设在池面集油管和刮油机收集浮油；相对密度大于1的油滴随悬浮物下沉到池底，通过刮泥机排放到收泥斗后定期排放。3.SBR反应池主要特征是反应池一批一批地处理污水，采用间歇式运行的方式，每一个反应池都兼有曝气池和二沉池作用，因此不再设置二沉池和污泥回流设备，而且一般也可以不建水质或水量调节池。SBR法一般由多个反应器组成，污水按序列依次进入每个反应池，无论时间上还是空间上，生化反应工序都是按序排列、间歇运行的。工艺要求1.提升泵起闭控制系统共有6台提升泵，每2台为一组(一用一备)，当位于提升泵前后的各个池子满足液位要求时，提升泵开始运行，反之提升泵停止运行。2.除污机控制系统共有两台除污机，分别位于明渠内粗、中格栅上，在格栅前后液位差达到一定要求时，除污机开始运行，其余时间除污机关闭。3.刮泥刮油机控制系统只有一台刮油刮泥机，放置在平流隔油池中，刮油刮泥机在正常情况下连续运行，需要检修时停止运行。4.曝气机控制系统共两个SBR反应池，每个池子中均有一台曝气机，采用变频起动和调速。曝气机的运行是由可编程序控制器来实现自动控制，在每个反应周期内，曝气机在相应的时间段内运行，并根据SBR反应池内水质自动调整转速，实现节能运行。5.滗水器控制系统有两台滗水器，分别位于两个SBR反应池内。滗水器的运行由可编程序控制器来实现自动控制，在SBR反应池的静置时间结束后，且液位满足要求时，滗水器开始工作刮油。系统工艺流程图如图题目9：隧道机电设施PLC控制系统设计隧道现场控制系统及信息传输系统由本地控制器（PLC)、以太网交换机、光纤工业以太网冗余环网，单(多)模光缆等构成。根据周围所控制设备的不同，隧道的两端分别有本地控制器，所有的PLC用多模光缆和工业以太网交换机连接起来，形成冗余环网.增加系统的安全性。主控制器通过工业以太网交换机和光纤连通至监控所控制管理计算机.对整个隧道的运营、控制进行管理。隧道设置的监控设备包括:车辆检测器、风速/风向检测器、CO/VI检测器、光强检测器、摄像机、火灾报警、隧道广播等。它们将采集隧道内车辆信息、风速、一叙化碳、能见度信息、光强度信息、隧道风机状态信息等并通过信息发布系统发出相应信息.引导车辆行驶如图2所示。1、收集本区段检测设备检测的信息，包括CO/vl检测器风速检测器光强检测仪车辆检测器等。2、对收集信息进行预处理并储存在本地的存储单元内。3、隧道内的本地控制器的存储单元中处理好的信息（CO浓度、能见度、烟雾浓度、透过率车辆检测、文通信号标志等)上传给隧道监控所的服务器。（本设计不要求此功能）4、接收隧道管理站计算机的各种控制命令(如控制风机的启、停、照明开关等)将控制命令和设备运行状态比较后发出对下端执行设备的控制指令(如发给风机.照明柜、车道控制标志、文通信号灯、横洞指示等的指令)。（本设计不要求此功能）5、根据隧道的控制要求对下端执行设备的控制指令(如发给风机.照明柜、车道控制标志、文通信号灯、横洞指示等的指令)。6、本地控制器设有手动控制.手动操作界面采用动合按钮操作。题目10：温室大棚PLC温湿度控制系统设计当前农业温室大棚大多是中、小规模,要在大棚内引入自动化控制系统,改变全部人工管理的方式,就要考虑系统的成本,因此,针对这种状况,结合郊区农户的需要,设计一套PLC控制的温湿度自动控制系统。该系统采用传感器技术和PLC相结合,由上位机（本设计不要求）和下位机(用PLC实现)构成,采用485接口进行通讯（本设计不要求）,实现温室大棚自动化控制。空气温度测量。温度传感器的种类多,选择余地大。选择相应的温度传感器，；空气湿度测量。采用陶瓷湿度传感器检测大棚内空气湿度,调理后,送入模数转换模块。在系统中,控制器根据大棚温湿度的要求，进行控制电炉、通风、喷淋设施。3 具体的方法和步骤1.学生按学习成绩、独立工作能力及平时表现，每5人一组，分成若干个小组。一个完整的设计题目下达给学生小组。2.学生接到设计题目之后，必须详细了解所设计的系统、应完成的主要任务、工作环境和条件，应达到的自动化水平、生产效率、经济指标、大致的使用年限，另外还要了解设计的具体要求，包括一般的控制要求及特殊要求等内容。3.查阅有关的参考书、工具书、期刊、杂志等提出可能实现的方案，对其中的一、二种方案进行性能和经济指标、使用的难易程度等做全面的衡量。4.确定控制方案，绘制电气原理图，写出电气原理的说明。5.编制梯形图。6.选择电气元件，并编制成表格的形式。7.写出课程设计的报告书。4 课程设计报告书的主要内容1、 设计的具体要求。2、 设计方案确定的主要理由。3、 设备选型。4、 电器元件的计算和选用。5、 主要电气原理的说明。6、 电气原理图、I/O分配接线图。7、 梯形图。8、 电器元件明细表。9、 完成的日期。课程设计分“电路原理设计、软件编程、系统联调、撰写报告”4项子任务。教师分阶段提出问题、解