电气控制及PLC课程设计

1、课程设计课程名称： 电气控制及PLC课程设计 学 院： 电气工程学院 专 业： 自动化111 姓 名： 杨 军 学 号： 1108040324 年 级： 2011级 任课教师： 徐凌桦 2014年7月15日目录第一部分: 搅动泵自动控制系统21、 课程设计简介22、 设计方案分析23、 电气控制说明书2第二部分: 三层电梯的外呼双控模拟控制41、 课程设计简介42、 设计方案分析43、 电梯使用说明书4总结8参考文献8附录一：电气控制部分图纸9附录二：PLC程序清单10 第一部分: 搅动泵自动控制系统一、课程设计简介自从人类进入铁器时代开始，金属氧化生锈的问题就一直困扰着人们。从古到今，人类用

2、智慧的大脑想出各种方式来做出各式各样的防锈措施。而进入到现代后，单纯的防锈已经不能满足人们的要求，有时为了满足人们的需要，往往还需要在金属表面做各种其它处理。在金属表面涂电泳漆就是当前人们常用的金属表层处理方式。很多铁质零件在涂漆前表面都涂有一层电泳漆，这样既能防止氧化生锈又能牢固吸附涂在其表面上的油漆。而在铁质零件涂电泳漆时，既要涂得均匀，又要防止在上漆过程中电泳漆发生沉淀加大涂漆难度，还要考虑到经济节能降低成本等方面的因素。因此，我们便需要设计出一个合理的方案来解决这些问题，这也是我们本次课程需要达到的目标。二、设计方案分析在本次课程设计中，采用的是搅动泵自动控制来实现金属自动涂电泳漆的过

3、程。在设计过程中，应满足如下要求：1、电动机功率为7.5kw，4极；电机为全压启动且为正反方向旋转。2、每次按下启动按钮后，启动先正转2分钟然后反转2分钟，连续工作二十分钟以后停止工作，停止搅动15分钟再起动电机进行搅动工作。直到按下停止按钮；3、电机应有相应的保护措施及总停控制。根据上述要求，我们选用Y132M-4的电机型号，额定功率为7.5kw，额定电流15.4A，理论转速为1500r/min。同时，因为电机为全压启动，故采用三角形接法。因为电机为正反转交替进行，所以电机需要2个接触器来控制。此外，还需要一些设备原件来进行延时、保护等辅助控制。最终根据设计要求，画出原理图，详见附录一。三、

4、电气控制说明书1、电气原理图见附录一。2、设备列表设备数量符号规格及描述1、三相异步电机1M型号Y132M-4，四极电机，功率7.5kw，额定电流15.4A，理论转速1500r/min2、自动空气开关2QFDZ10-100/330，控制主电路通断，同时带电路保护3、按钮2SB点动控制设备启停4、接触器2KMCJ10/20，控制电机启停及正反转5、时间继电器4KTJSZ6-4(ST6P)，控制电机运转时序6、热继电器2FR过载保护；断相保护；电流不平衡保护7、熔断器1FU短路保护，熔体额定电流=（1.5-2.5）*电机额定电流8、电缆若干4平方毫米3、I/O分配表输入输出启动按钮SB1电机正转K

5、M1停止按钮SB2电机反转KM24、设备工作流程按下QF1和QF2，启动系统按下SB1按钮KM1线圈得电 KM1常开触点闭合（自锁）电机启动正转KM1常闭触点断开（互锁） KT1线圈得电KT1瞬动常开触点闭合（自锁），2分钟计时开始 KT3线圈得电KT3瞬动常开触点闭合（自锁），20分钟计时开始2分钟时间到KT1延时常开触点闭合KM2线圈得电 KM2常开触点闭合（自锁）电机反转KM2常闭触点断开（互锁）KM1、KT1失电，触头复位KT2线圈得电KT2瞬动常开触点闭合（自锁），2分钟计时开始2分钟时间到KT2延时常开触点闭合KM1线圈得电 KM1常开触点闭合（自锁）电机正转KM1常闭触点断开（互

6、锁）KM2、KT2失电，触头复位 KT1线圈得电KT1瞬动常开触点闭合（自锁），2分钟计时开始 重复以上流程 20分钟时间到 KT3延时常闭触点断开KM1，KM2均失电，电机停转 KT3延时常开触点闭合 KT4线圈得电KT4瞬动常开触点闭合（自锁），15分钟计时开始15分钟时间到KT4延时常开触点闭合KM1线圈得电 KT1线圈得电重复以上流程 KT3线圈得电在系统运行过程中按下SB2按钮，整个控制电路全部断电，电机停转，重新下SB2，系统重新从初始阶段启动。第二部分: 三层电梯的外呼双控模拟控制一、课程设计简介随着科学技术的飞速发展，人类所需要的资源越来越多，尤其是进入21世纪以来，人口的飞速

7、增长以及土地资源的日益紧缺，使得人们只能将楼层更往高处建，而随之而来的便是人们上下楼的方便性问题，再加上当今人们的生活节奏日益加快，越来越少的人们愿意走楼梯，于是，电梯这个产品便应运而生，并立刻在人们心中取得不可替代的地位。电梯因人们的需要而产生，并在问世之后不停的发展着，从早期的简易升降机，到如今的智能化电梯，电梯的控制方式也在不停地发展革新着。通过PLC来控制电梯便是其中的一种方式。PLC具有可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点，因而，通过PLC控制的电梯系统也具有相当高的可靠性。PLC在电梯控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于PLC具有逻辑运算、计数和

8、定时以及数据输入输出的功能，在电梯控制过程中，各种逻辑开关控制与PLC很好的结合，很好的实现了对电梯的控制。本次课程设计的目标便是进一步熟悉和掌握PLC的基本编程方法，熟练运用梯形图中各种逻辑运算与功能，并通过编程使用PLC完成三层电梯的外呼双控模拟控制。二、设计方案分析本次课程设计是通过PLC编程实现电梯外呼的一些基本的功能，主要需要完成以下功能：1、把可编程控制器拨向RUN后，按其他按钮均无效，只有按下SQ1，才有效E1亮，表示电梯原始层在一层；2、轿厢停止运行时，根据就近原则优先响应邻近楼层的响应的外呼；3、优先响应同向的呼叫响应（二楼分上呼和下呼）；4、轿厢在响应同向呼叫后，重新响应未

9、响应的呼叫（轿厢从三楼到一楼，拒接响应二楼的上呼，到一楼后重新响应二楼的外呼响应）；5、两个轿厢可同时响应外呼需求，但每次只允许一个轿厢执行。根据上述要求，由于本次课程设计仅使用PLC实现电梯部分功能，功能较为简单，再综合实验室现有的设备，我们可以选用西门子S7-300系列PLC，CPU可以选用CPU312C，SM模块可以选用AI4/AO2x8/8Bit。在编程时，要实现上述功能，我们主要在梯形图中用到了常开常闭触点、继电器线圈、定时器等逻辑指令，通过一系列的自锁、互锁、通断电延时来实现电梯的逻辑控制。三、电梯使用说明书1、PLC硬件选型模块型号订货号注释PSPS 307 2A6ES7 307

10、-1BA01-0AA0负载电源电压 120/230 VAC：24 VDC / 2 ACPUCPU 312C6ES7 312-5BE03-0AB032KB工作内存;0.2 ms/1000 条指令;集成有 DI10/DO6;2 路脉冲输出(2.5 kHz);2 通道计数与测量增量型编码器 24 V (10 kHz); MPI 连接器;单排最多可组态 8 个模块;固化程序 V2.6;地址I:124-125，O:124SMAI4/AO2x8/8Bit6ES7 334-0CE01-0AA0模拟量输入/输出模块 AI4/8 位 + AO2/8 位，非隔离型;地址I:256-263，O:256-2592、I

11、/O分配表输入输出符号地址符号地址1层上呼I256.0电梯1上行电机Q259.02层上呼I257.0电梯1上行指示Q259.12层下呼I257.1电梯1下行电机Q259.23层下呼I258.0电梯1下行指示Q259.3电梯1限位开关1层I256.4电梯1指示1层Q256.0电梯1限位开关2层I257.4电梯1指示2层Q257.0电梯1限位开关3层I258.4电梯1指示3层Q258.0电梯2限位开关1层I256.5电梯2上行电机Q259.4电梯2限位开关2层I257.5电梯2上行指示Q259.5电梯2限位开关3层I258.5电梯2下行电机Q259.6电梯2下行指示Q259.7电梯2指示1层Q25

12、6.4电梯2指示2层Q257.4电梯2指示3层Q258.43、梯形图设计分析在设计梯形图时，电梯的上行和下行是通过线圈自锁来维持持续输出的，到达后，通过楼层的限位开关来断开输出；电梯到达相应楼层后，指示灯需要亮一段时间才灭，这里用到了定时器来实现；电梯在响应同向呼叫后，重新响应未响应的呼叫时，需要通过线圈来锁定后呼叫的命令，直到重新响应后，锁定线圈才断电解除呼叫锁定；在两个电梯都空闲时发出呼叫，只有电梯1能响应呼叫，只有电梯1忙碌时，电梯2才响应呼叫，这里可以先判断电梯1是否空闲，并将其放入电梯2的响应条件中。部分核心梯形图如下，完整梯形图见附录二。 4、电梯控制说明电梯启动后停留在1层，在P

13、LC中表现为只有按I256.0才有效，其他均无效；在响应的楼层按上呼（下呼），电梯上行（下行）指示，到达响应楼层后，楼层灯亮同时电机断电，电梯上行（下行）指示灯亮一段时间后灭；电梯停止运行时，根据就近原则优先响应邻近楼层的响应的外呼；电梯上行（下行）时会优先响应同向的呼叫响应（二楼分上呼和下呼）；电梯上行（下行）过程中，收到不同向的呼叫时，优先响应同向呼叫，完成后再重新响应未响应的呼叫（电梯从三楼到一楼，拒接响应二楼的上呼，到一楼后重新响应二楼的外呼响应）；两个电梯可同时响应外呼需求，但每次只允许一个轿厢执行（默认电梯1优先响应，电梯1忙时电梯2才响应）。总结在本次的课程设计中，总共进行了两个

14、部分的设计。在第一部分电气控制部分的课程设计中，我主要做了搅动泵自动控制系统的电气控制。这部分的设计其实是很简单的一个利用时间继电器进行时序逻辑控制来控制电机正反转的过程。在实际绘制电气控制原理图的过程中，由于长时间不用，部分知识已经记的不是很清楚，遇到了诸如一些元器件符号忘记、部分保护未加、图形绘制不规范等问题。在重新捡起书本，重温从前学过的一些知识后，这些问题也相应的得到了解决。此外，在一开始进行一些硬件设备选型时，突然有一些无从下手的感觉。平时在学习过程中只知道一些设备的工作原理及应用领域，从未考虑过还有型号选择和电路中电压和电流限制的问题，即使是在书上提到过，也因为不是很重要而未加留意

15、，这就导致了在选型时不知道选哪种型号的好。当然这在之后不断在网上搜索资料、学习了解之后也得到了解决。不过这也说明了我们在学习时有点想当然，很多问题都没有考虑到，只注重理论知识，而没有注意将理论与实际结合起来。光从这一点上来说，本部分的课程设计对我们来说就有了很大的意义，让我们巩固了所学知识，锻炼了实际操作能力。另外，在本次课程设计中，因为需要用CAD来绘制电气控制原理图，而之前也没有用过CAD，因此，学会使用CAD，即使只是会一点基础的东西，也是本次课程设计中所收获到的。在第二部分PLC编程设计中，我主要做了三层电梯的外呼双控模拟控制。从一开始接触PLC开始，我就对这种图形化的编程方式比较感兴

16、趣，之前也一直研究思考过一些PLC编程，当然也包括电梯的控制程序。在知道本次PLC课程设计是编写电梯控制程序后，之前的一些初步的想法就立刻蹦了出来。而在实际编写程序的过程中，经过试验之后才发现，我的很多想法都有点想当然了，在实际试验后，存在许多诸如逻辑滞后、前后矛盾等问题，完全没有办法去实现它。于是只能抛弃到一些错误的方案，重新寻找新的方案来解决这些问题。经过一次又一次的尝试后，一个又一个的问题得到解决。而由于这段期间我正忙于“飞思卡尔”智能车的项目，每天只有在暂时忙完手上的事，或者在休息时抽出一部分休息时间来考虑PLC编程，没有太多的时间再去研究更多复杂问题的解决方案，最终只是完成了三层单电梯外呼控制。在加入双电梯后，两个电梯在一些情况下的运行冲突问题只解决了一部分，造成最终的程序并不完整。当然，在这个编程的过程中，我进一步锻炼了PLC编程技巧，在这期间学到了许多，也产生了许多新的想法。总