D电气12电控及PLC课程设计讲课

1、电控及电控及PLC课程设计课程设计盐城工学院电气学院PLC 课程设计课程设计设计目的：设计目的： 熟练使用各基本指令，根据熟练使用各基本指令，根据控制要求控制要求，掌握，掌握PLC的编程方的编程方法和程序调试方法，了解使用法和程序调试方法，了解使用PLC解决一个实际问题的全过程解决一个实际问题的全过程。 在完成在完成“电气控制与电气控制与PLC”课程学习的基础上，应用该课课程学习的基础上，应用该课程知识程知识,并结合相关专业课程知识，实现顺序控制系统设计并结合相关专业课程知识，实现顺序控制系统设计,达达到：到：掌握控制系统工艺流程的分析方法；掌握控制系统工艺流程的分析方法；掌握掌握PLC设计的

2、设计的CPU模块选型、模块选型、I/O配置、顺序功能流程图配置、顺序功能流程图及电气控制接线图设计基本方法；及电气控制接线图设计基本方法；掌握掌握PLC基于顺序功能流程图的梯形图设计方法；基于顺序功能流程图的梯形图设计方法；最终使学生在完成最终使学生在完成PLC专题以后，加深理解和巩固课程知专题以后，加深理解和巩固课程知识，培养运用所学知识分析和解决工程实际问题的能力。识，培养运用所学知识分析和解决工程实际问题的能力。设计任务：设计任务：原理图设计的步骤原理图设计的步骤 1)根据要求根据要求拟定设计任务拟定设计任务。 2)根据拖动要求根据拖动要求设计主电路设计主电路。 3)根据主电路的控制要求

3、根据主电路的控制要求设计控制回路。设计控制回路。 4)根据照明、指示、报警等要求根据照明、指示、报警等要求设计辅助电路设计辅助电路。 5)总体检查、修改、补充及完善。总体检查、修改、补充及完善。 6)进行进行必要的参数计算必要的参数计算。 7)正确、合理地正确、合理地选择各电器元器件选择各电器元器件，按规定格式，按规定格式编制元件目录表编制元件目录表。 8)绘制电气原理线路图，对线路进行统一编号。绘制电气原理线路图，对线路进行统一编号。PLC 课程设计课程设计设计方法：设计方法：设计内容：设计内容： 基本内容：基本内容：学习采用学习采用GX Developer软件的编程方法，掌握软件的编程方法

4、，掌握PLC控制系统设控制系统设计基本流程；完成计基本流程；完成CPU选型、选型、I/O配置、梯形图、配置、梯形图、PLC接线图设接线图设计计；采用手写方式完成相关内容、图、表的设计。并按课程设；采用手写方式完成相关内容、图、表的设计。并按课程设计规定要求完成报告撰写。计规定要求完成报告撰写。 相关内容的基本要求：相关内容的基本要求：学会查阅相关手册和资料，以便进一步熟悉学会查阅相关手册和资料，以便进一步熟悉FX2NPLC指令系指令系统及统及FX2NPLC相关硬件模块。培养如何使用所学知识解决实相关硬件模块。培养如何使用所学知识解决实际问题的能力；认真撰写总结报告，培养工程技术人员需具备际问题

5、的能力；认真撰写总结报告，培养工程技术人员需具备的严谨的工作作风。的严谨的工作作风。PLC 课程设计课程设计PLC外观图外观图编程单元I/O端子电路器件备注输入X000SB1起动X001SB2停止输出Y001I/O端子分配：端子分配：PLC外部外部接线接线图图一 PLC的设计原则 随着PLC功能的不断提高和完善，PLC几乎可以完成工业控制领域的所有任务，但PLC还是有其最适合的应用场合。PLC最适合的控制对象是：工业环境较差，对安全性、可靠性要求较高、系统工艺复杂，输入/输出以开关量为主的工业自动控制系统或装置。现在的PLC不仅能处理开关量，对模拟量的处理能力也很强，所以在很多情况下，PLC可

6、以取代工业控制计算机，作为主控器来完成复杂的工业自动控制任务。应用应用PLC来设计电气控制系统，主要应遵循来设计电气控制系统，主要应遵循以下原则：以下原则：1 应能满足控制对象的工艺要求，保证能按工艺流程准确、可靠的工作2 系统构成应力求简单、实用，系统易操作、调整，检修方便3 设计合理，经济，能发挥PLC控制的优点二 PLC控制系统的设计内容二 PLC控制系统的设计内容1 工艺分析 在对一个控制系统进行设计之前，首先必须对控制对象进行调查，搞清楚控制对象的工艺要求、工作特点。明确划分控制的各个阶段的特点和各个阶段的转换条件，画出完整的功能图或控制流程图2 机型选择 机型选择包括功能选择、I/

7、O点数确定和内存估计等内容。 1）功能选择 2） I/O点数确定 3）内存估计 3 硬件部分设计 硬件部分的设计和配置包括外部电路设计、电气控制系统接线图、设计组件装置配图和外部电气原理图，并在此基础上设计制作电气控制柜、操作台，进行PLC的安装和配线。PLC的外围电路包括I/O接口电路、电源电路和接地电路、执行电路（电动机、电磁阀等）的主电路和一些不经过PLC的控制、保护电路等。 不经过PLC的保护电路包括为提高控制可靠性的一些互锁、限位、零电压、过载等控制与保护环节与保护环节，以及一些由非继电器组成的电路。采用PLC控制后，大部分连锁、互锁环节已纳入PLC的软件中，但从安全可靠的角度考虑，

8、外围电路中还需保留一些必要的互锁。软件设计4 程序设计 在进行硬件配置的同时，可同步进行PLC控制软件的设计工作，主要任务是根据控制要求抱工艺流程图转换成梯形图控制程序。应在熟练掌握PLC指令系统的基础上，充分合理地应用PLC指令，最大限度地发挥PLC控制的优点。在设计控制程序时，要注意将所使用到的软继电器（内部辅助继电器、定时器、计数器、数据寄存器等）列表，表明用途，作为系统设计的资料，以便在程序设计、调试和系统运行维护、检修时查阅5 程序初调 程序编制好后，可使用编程工具将程序输入PLC中，然后用开关板和PLC上的输出指示灯模拟输入信号和控制对象，进行程序功能的初步调试。6 联机统调 软、

9、硬件的设计、装配和模拟调试工作基本完成后，需要对PLC整个控制系统进行一次全面检查。在确认PLC的电源、外部接线和程序输入无误的情况下，便可接通电源，开始试调试，按照程序设计流程图的顺序逐步调试。对一些待调整的参数进行现场整定和调整。对调试中出现的问题，要对症查找原因。属于硬件方面的问题，则改变配置、排除线路故障；属于软件方面的问题，则修改程序。试运行的时间应足够长，尽可能让各种异常情况充分暴露、得到纠正，最后达到整个系统能准确、可靠地工作u小型小型SBR废水处理电气控制系统设计任务书废水处理电气控制系统设计任务书 例 小型SBR废水处理PLC电气控制系统课程设计SBR废水处理工艺的技术要求废

10、水处理工艺的技术要求 目的：目的：SBR废水处理技术是一种高效废水回用的处理技术，采用优势菌技废水处理技术是一种高效废水回用的处理技术，采用优势菌技 术达到节约水资源的目的。术达到节约水资源的目的。特点特点 ：设备体积小，性能稳定，工程投资少。设备体积小，性能稳定，工程投资少。系统组成：系统组成：污水处理池、清水池、中水水箱、电控箱以及水泵、罗茨风污水处理池、清水池、中水水箱、电控箱以及水泵、罗茨风机、电动阀门和电磁阀等，图如下：机、电动阀门和电磁阀等，图如下： 污水处理的两个阶段：污水处理的两个阶段：污水处理的第一阶段：污水处理的第一阶段：当污水池中的水位处于低水位或无水状态时，电动阀当污水

11、池中的水位处于低水位或无水状态时，电动阀 会自动开起纳入污水。相反，电动阀自动关闭，污水池中污水呈微氧和厌氧会自动开起纳入污水。相反，电动阀自动关闭，污水池中污水呈微氧和厌氧状态。状态。污水处理的第二阶段：污水处理的第二阶段：采用能降解大分子污染物的曝气法，可使污水脱色、采用能降解大分子污染物的曝气法，可使污水脱色、除臭、平衡菌群的除臭、平衡菌群的pHpH值并对污染物进行高效除污，即好氧处理过程。值并对污染物进行高效除污，即好氧处理过程。SBR废水处理系统动力设备废水处理系统动力设备 SBR中动力设备中动力设备均采用三相交流异步电动机均采用三相交流异步电动机，电动机和电磁阀（，电动机和电磁阀（

12、AC220V选配）选配）选配防水防潮型。选配防水防潮型。1#清水泵：清水泵：立式离心泵立式离心泵LS50-10-A，扬程，扬程10m，流量，流量29m3/h，1kW。2#清水泵：清水泵：立式离心泵立式离心泵LS40-32.1，扬程，扬程30m，流量，流量16m3/h，3kW。曝气罗茨风机曝气罗茨风机：TSA-40，0.7m3/min，1.1kW。电动阀：电动阀：阀体阀体D97A1X5-10ZB-125mm，电动装置，电动装置LQ20-1，AC380V，60W。必要的保护措施必要的保护措施; 绘制电气原理图绘制电气原理图 ;选择电器元件编制元器件目录表选择电器元件编制元器件目录表; 绘制接线图绘

13、制接线图;电控柜布置图和配线图电控柜布置图和配线图; 控制面板布置图和配线图等控制面板布置图和配线图等;采用梯形图或指令表编制采用梯形图或指令表编制PLC控制程序控制程序 ;SBR废水处理电气控制系统设计要求废水处理电气控制系统设计要求 PLC为系统的控制核心为系统的控制核心; 可执行手动可执行手动/自动两种方式自动两种方式;电动阀上电动机为正、反转双向运行电动阀上电动机为正、反转双向运行; 接地应满足要求接地应满足要求;SBR废水处理电气控制原理图设计废水处理电气控制原理图设计 1.主电路设计主电路设计 1) 交流接触器交流接触器KM1、KM2、KM3分别控制分别控制1#清水泵清水泵M1、2

14、#清水泵清水泵M2、曝、曝气风机气风机M3；交流接触器交流接触器KM4、KM5控制电动阀电动机控制电动阀电动机M4.2) 电动机电动机M1、2、3、4由热继电器由热继电器FR1、FR2、FR3、FR4实现过载保护。实现过载保护。3) QF为电源总开关。为电源总开关。4) 熔断器熔断器FU1、FU2、FU3、FU4分别实现各负载回路的短路保护。分别实现各负载回路的短路保护。FU5、FU6分别完成交流控制回路和分别完成交流控制回路和PLC控制回路的短路保护。控制回路的短路保护。2.交流控制电路设计（右图）交流控制电路设计（右图）1) 控制电路有电源指示控制电路有电源指示HL。2) 隔离变压器隔离变

15、压器TC的选用标准型、变比的选用标准型、变比1：1、容量、容量100VA隔离变压器。隔离变压器。3) 1#清水泵清水泵M1、2#清水泵清水泵M2、曝气风机、曝气风机M3分别有运行指示灯分别有运行指示灯HL1、HL2、HL3。4) 4台电动机台电动机M1、M2、M3、M4的过载保护，分的过载保护，分别由别由4个热继电器个热继电器FR1、FR2、FR3、FR4实现，实现，KA1将将220V交流信号转换交流信号转换成直流成直流24V信号送入信号送入PLC完成过载保护控制功能。完成过载保护控制功能。5) 上水电磁阀上水电磁阀YA1和指示和指示灯灯HL1、排空电磁阀、排空电磁阀YA2，分别由中间继电器分

16、别由中间继电器KA2和和KA3触点控制。触点控制。3.主要参数计算主要参数计算 1) 断路器断路器QF脱扣电流。脱扣电流。断路器过电流脱扣值按电动机起动电流的断路器过电流脱扣值按电动机起动电流的1.7倍整定。倍整定。IQF1.7IN=1.76A10.2A10A，选用，选用IQF10A的断路器。的断路器。2) 熔断器熔断器FU熔体额定电流熔体额定电流IFU。以曝气风机为例，以曝气风机为例，IFU2IN3) 热继电器热继电器的选择请参考有关技术手册，自行计算参数。的选择请参考有关技术手册，自行计算参数。1) 硬件结构设计。硬件结构设计。确定输入确定输入/输出接口（输出接口（I/O）数量；确定所控制

17、参数的精度）数量；确定所控制参数的精度及类型，及类型， 选择适合的选择适合的PLC机型及外设，完成机型及外设，完成PLC硬件结构配置。硬件结构配置。2) 绘制绘制PLC控制电路原理图控制电路原理图(下图下图)，绘制，绘制PLC控制电路，编制控制电路，编制I/O接口功能表。接口功能表。4.PLC控制电路设计控制电路设计 1) 硬件结构设计。硬件结构设计。确定输入确定输入/输出接口（输出接口（I/O）数量；确定所控制参数的精度及）数量；确定所控制参数的精度及类型，类型， 选择适合的选择适合的PLC机型及外设，完成机型及外设，完成PLC硬件结构配置。硬件结构配置。2) 绘制绘制PLC控制电路原理图控

18、制电路原理图(下图下图)，绘制，绘制PLC控制电路，编制控制电路，编制I/O接口功能表。接口功能表。4.PLC控制电路设计控制电路设计 3) KM4和和KM5接触器接触器线圈支路，设计了互锁电路，以防止误操作故障。线圈支路，设计了互锁电路，以防止误操作故障。4) PLC输入回路中，输入回路中，信号电源由信号电源由PLC本身的本身的24V直流电源直流电源提供，所有输入提供，所有输入COM端短接后接入端短接后接入PLC电源电源DC24V的（）端。的（）端。5) PLC采用继电器输出。采用继电器输出。6) 绘制出最终的电气原理图。绘制出最终的电气原理图。7) 编制原理图的元器件目录表。编制原理图的元

19、器件目录表。 5.PLC控制程序设计控制程序设计1) 程序设计。程序设计。2) 系统静态调试。空载静态调试系统静态调试。空载静态调试.3) 系统动态调试及运行。在动态带负载系统动态调试及运行。在动态带负载状态下调试状态下调试.SBR废水处理系废水处理系统控制流程图统控制流程图 SBR废水处理系统电气工艺设计废水处理系统电气工艺设计 按设计要求设计按设计要求设计绘制电气装置总体配置图、电器板电器元器件平面图、绘制电气装置总体配置图、电器板电器元器件平面图、控制面板电器平面图及相关电气接线图。控制面板电器平面图及相关电气接线图。先根据控制系统要求和电气设备的结构，确定电器元器件的总体布局先根据控制

20、系统要求和电气设备的结构，确定电器元器件的总体布局以及电控箱内装配板与控制面板上应安装的电器元件。以及电控箱内装配板与控制面板上应安装的电器元件。 1) 绘制电控箱电器板元件布置图、电器面板元件布置图、电气接线图等，绘制电控箱电器板元件布置图、电器面板元件布置图、电气接线图等，如下图所示：如下图所示： 编写设计说明书、项目设计小结编写设计说明书、项目设计小结 依据原理设计的过程，编写设计说明书，说明书包括如下主要内容：依据原理设计的过程，编写设计说明书，说明书包括如下主要内容： 总体设计方案的选择说明。总体设计方案的选择说明。 原理电路的设计说明，各控制要求如何实现。原理电路的设计说明，各控制要求如何实现。 主要参数的计算，主要元件的选择及说明，编制元件明细表。主要参数的计算，主要元件的选择及说明，编制元件明细表。 附上原理图及规定完成的工艺图。附上原理图及规定完成的工艺图。 设计用参考资料设计用参考资料 工厂电气控制设备工厂电气控制设备 电气控制与可编程序控制器电气控制与可编程序控制器 电气工程手册电气工程手册 三菱微型可编程序控制器手册三菱微型可编程序控制器手册 工厂常用电气设备手册工厂常用电气设备手册 其他有关产品使用手册其他有关产品使用手册3