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河北建筑工程学院
课程设计任务书

课程名称: 电气与PLC控制
系: 电气工程系
专 业: 建筑电气与智能化
班 级: 104
学 号: 3184
学生姓名:
指导教师: 范永胜
职 称: 教授

3月8日

目 录
第一章 正反间歇控制电路介绍………………………………………………………3
1.1电气控制原理图…………………………………………………………………………3
1.2控制工作原理……………………………………………………………………………4
第二章 PLC控制改进……………………………………………………………………5
2.1系统改造的现实意义……………………………………………………………………5
2.2系统输入输出点的分析与选定…………………………………………………………6
2.3 PLC选型与点的分配……………………………………………………………………6
2.4梯形图程序 ………………………………………………………………………………7
第三章 电气原件选型及配置连接……………………………………………………8
3.1元器件型号的选择………………………………………………………………………8
3.2系统主电路和PLC接线图及其它电气原理图的设计…………………………………8
3.3电器元件布置图…………………………………………………………………………9
3.4电气安装接线图的设计…………………………………………………………………10
第四章 总结………………………………………………………………………………10
4.1心得体会…………………………………………………………………………………10
4.2参考资料…………………………………………………………………………………11

一．正反间歇控制电路介绍
( 1) 电气控制电路原理图

图1-1
( 2) 控制工作原理
正反间歇控制电路有主电机M1与油泵电机M2拖动, 实现正反双向运行以及自动停止功能。按下SB1键线圈KM1得电吸并自锁, 油泵电机启动运转。油泵电机启动后可选择主电机的运动方向, 选择SB3键闭合时, 线圈KM2得电, KM2-1自锁, 机械正向运动, 到达SQ1处时, SQ1常闭断开, KM2线圈断电, 停止前进, SQ1常开闭合, 定时器KT1得电, 计时开始, 时间到辅助触点KT1-1吸合, 线圈KM3得电, KM3-1自锁, 开始反向运行, 到达SQ3处时, SQ3常闭断开, 线圈KM3断电, 停止前进, SQ3常开闭合, 定时器KT2得电, 计时开始, 时间到KT2-1闭合, KM2线圈得电并自锁, 正向前进; 选择SB4键闭合时, 线圈KM3得电, KM3-1自锁, 机械反向运动, 到达SQ3处时, SQ3常闭断开, KM3线圈断电, 停止前进, SQ3常开闭合, 定时器KT2得电, 计时开始, 时间到辅助触点KT2-1吸合, 线圈KM2得电, KM2-1自锁, 开始正向运行, 到达SQ1处时, SQ1常闭断开, 线圈KM2断电, 停止前进, SQ1常开闭合, 定时器KT1得电, 计时开始, 时间到KT1-1闭合, KM2线圈得电并自锁, 反向前进。如果电机到达SQ1(或SQ3)处未能停止, 运行到SQ2(或SQ4) 时, SQ2( 或SQ4) 常闭断开, 线圈断电, 电机停止。
二． 系统PLC改进
2.1 系统改造的现实意义
当前PLC已经广泛应用于所有的工业部门, 随着其性能价格比的不断提高, PLC的应用范围不断扩大, 发展也十分迅速, 在工业自动控制系统中占有极其重要的地位。其主要优点如下所示:
1) 可靠性高, 抗干扰能力强
传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、 时间继电器。由于触点接触不良, 容易出现故障。而PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施, 如在硬件方面采用了屏蔽、 滤波、 电源调整与保护、 隔离及模块结构等措施来增加PLC的可靠性; 在软件方面, 设置了自诊断、 警戒时钟WDT、 信息保护和恢复等措施; 另外, PLC还采用周期扫描、 集中采样、 集中输出的工作方式, 这些都极有效的提高了自身的抗干扰能力, 并能够直接用于有强烈干扰的工业生产现场, 使PLC成为广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一, 被誉为”不会损坏的仪表”。
2) FP1系列PLC功能强, 性能价格比高
FP1系列PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件, 有很强的功能, 能够实现非常复杂的控制功能, 除主机外还可增加I/O扩展模块、 A/D模块、 D/A模块等高功能模块。它不但具有逻辑运算、 定时、 计数、 顺控等功能, 还具有较强的中断和子程序调用、 凸轮控制、 高速计数、 字符打印及步进等特殊功能。与相同功能的继电器控制相比, 具有很高的性能价格比。
3) 硬件配套齐全, 用户使用方便, 适应性强。
PLC产品已经标准化、 系列化、 模块化, 配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用, 用户能灵活方便地进行系统配置, 组合成不同功能、 不同规模的系统。硬件配置确定后, 能够经过修改用户程序, 方便快速地适应工艺条件的变化。
4) 编程方法简单易学
当前, 梯形图是使用最多的PLC的编程语言, 其电路符号和表示式与继电器电路原理图相似, 梯形图语言形象直观, 易学易懂, 熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就能够熟悉梯形图语言, 并用来编制用户程序。
5) 系统的设计安装调试工作量少
PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、 时间继电器、 计数器等器件, 使控制柜的设计、 安装、 接线工作量大大减少。同时PLC的用户程序能够在实验室模拟调试, 输入信号用小开关来模拟, 经过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后, 在现场的统调过程中发现的问题一般经过修改程序就能够解决, 系统的调试时间比继电器系统少得多。
6) 体积小, 重量轻, 能耗低
由于半导体集成电路的应用, PLC的体积相对很小, 一台收音机大小的PLC具有相当于三个1.8m高的继电器柜的功能, 节省电能达50%以上。例如, 日本松下电工社的FP0系列机型小巧精致, 一个控制单元只有25mm宽, 高度为90mm, 长为60mm, 甚至扩充至I/O口为128点, 总宽度也只有105mm。
2.2 系统输入输出点的分析与选定
根据电气原理图统计PLC的输入和输出信号及其信号的性质:
( 1) 输入信号:
主电动机M1正向停止限位开关SQ1. SQ2
主电动机M1正向启动按钮SB3.
主电动机M1反向停止限位开关SQ3. SQ4
主电动机M1反向启动按钮SB4.
主电动机M1热继电器FR1
油泵电动机M2及控制电路停止按钮SB0
油泵电动机M2启动按钮SB5
冷却泵电动机M2热继电器FR2
( 2) 输出信号:
主电动机M1正向接触器KM2,
主电动机M1反向接触器KM3,
冷却泵电动机接触器KM1,
正转指示灯L1,
反转指示灯L2,
油泵供油指示灯L3
上述信号均属开关量, 交流电压量, 电压大小可见于电气控制原理图。
2.3 PLC选型与点的分配
本设计采用日本松下电工公司的小型PLC产品C24进行改造。
如表所示, 为PLC改造I/O分配图。表1-1
输入信号
输出信号
名称
代号
输入点编号
名称
代号
输出点编号
主电动机M1正向限位停止按钮

SQ1,
SQ2
X6
X7
主轴电动机M1正向接触器

KM2
Y0
主轴电动机M1正向启动按钮
SB3
X5
主轴电动机M1反向接触器

KM3
Y1
主电机M1反向限位停止按钮
SQ3,
SQ4
X9
X10
油泵电动机M2接触器
KM1
Y2
主电机M1反向启动按钮

SB4
X8
正转指示灯
L1
Y3
主轴电动机M1热继电器

FR1
X3
反转指示灯
L2
Y4
油泵电动机M2停止按钮
SB0
X0
油泵指示灯
L3
Y5
油泵电动机M2启动按钮
SB1
X2

油泵电动机M2热继电器
FR2
X1

主轴电机停止转动按钮
SB2
X4

2.4梯形图程序

第三章 电气原件选型及配置连接
3.1元器件型号的选择
文字符号
名称
型号
规格
M1
主电机
JO2-72-4
10Kw,1470r/min
M2
油泵电动机
JCB-22
1.5Kw
KM1, KM2, KM3
交流接触器
CJ0-75
75A,线圈电压127V
KR1, KR2
热继电器
TK-E02R-C
10A,线圈电压127V
FU1, FU2, FU3,
熔断器
RM1-100

QF
断路器
3VU16

SQ1,
SQ2
主电动机反停止行程开关

SQ3,
SQ4
主电动机正停止行程开关

SB3
主电机正启动按钮
LA8-1

SB4
主电机反启动按钮
LA8-1

SB0
油泵电机停止按钮
LA8-1

SB1
油泵电机启动按钮
LA8-1

表1-2

3.2系统主电路和PLC接线图及其它电气原理图的设计
( 1) 系统主电路

图1-2
( 2) PLC接线图

3.3电器元件布置图

3.4电气安装接线图的设计

第四章 总结
4.1心得体会
此次课程设计, 我们分组设计不同型号不同品牌的PLC, 我们分到的是与课本上所学不同的松下PLC。这给我们的设计带来一定的难度, 我们经过查找资料自学了松下PLC, 发现其原理与三菱基本相同, 只是某些技术细节上有些差异。经过我们的努力, 基本学会了PLC设计的步聚和基本使用方法。经过这次设计实践, 我们将课本上所学理论性的知识, 应用到了实践上, 加深了对PLC的理解, 并切实体会到PLC技术相对与继电器技术的优越性。

4.2参考资料
(1)范永胜 主编《电气控制与PLC应用》 中国电力出版社
(2)贺哲荣 主编《流行PLC使用及设计》 西安电子科技大学出版社
(3)王建 张宏 主编《松下PLC入门与典型应用》 中国电力出版社
( 4) 杨晓萍 主编《PLC与I/O设备应用教程》 机械工业出版社