第6章-电气控制系统设计.pptx

1第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计6.1 电气控制系统设计的基本原则与内容电气控制系统设计的基本原则与内容6.1.16.1.1电气控制系统设计的基本原则电气控制系统设计的基本原则1.1.满足机械设备对电气控制系统的要求满足机械设备对电气控制系统的要求2.2.使机和电合理的配合使机和电合理的配合3.3.力求使控制系统简单、经济力求使控制系统简单、经济4.4.合理选用电气元件合理选用电气元件5.5.尽量便于操作和维修。尽量便于操作和维修。2第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计6.1.2电气控制系统设计的内容电气控制系统设计的内容(1)(1)设计电气控制原理图，确定各部分之间的关系，拟订各部分技术指标与设计电气控制原理图，确定各部分之间的关系，拟订各部分技术指标与要求；要求；(2)(2)选择电气元件，制订电气元件明细表；选择电气元件，制订电气元件明细表；(3)(3)画出电气图，执行电磁铁、电气控制部件以及检测元件的总布置图；画出电气图，执行电磁铁、电气控制部件以及检测元件的总布置图；（4 4）设计电气柜、操作台、电气安装板以及非标准电器和专用安装零件；）设计电气柜、操作台、电气安装板以及非标准电器和专用安装零件；（5 5）绘制装配图和接线图；）绘制装配图和接线图；（6 6）编写设计计算说明书和使用说明书。）编写设计计算说明书和使用说明书。3第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计6.2 6.2 电气控制系统设计的方法电气控制系统设计的方法 6.2.16.2.1经验设计法经验设计法 所谓经验设计法就是根据生产工艺的要求选译适当的基本控制环所谓经验设计法就是根据生产工艺的要求选译适当的基本控制环节节(单元电路单元电路)，把它们组合在一起。，把它们组合在一起。6.2.26.2.2逻辑设计法逻辑设计法 所谓逻辑设计法就是根据生产工艺的要求，利用逻辑数学来分析、所谓逻辑设计法就是根据生产工艺的要求，利用逻辑数学来分析、设计控制系统的。用这种方法设计的电路比较合理，特别适合用于设设计控制系统的。用这种方法设计的电路比较合理，特别适合用于设计较复杂的生产工艺所要求的控制电路。但是相对设计者而言，逻辑计较复杂的生产工艺所要求的控制电路。但是相对设计者而言，逻辑设计法难度较大，不易掌握设计法难度较大，不易掌握。4第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计6.3 6.3 继电器控制线路设计方法继电器控制线路设计方法（1 1）用典型控制线路或经过实际检验的线路为基础单元，来组成控）用典型控制线路或经过实际检验的线路为基础单元，来组成控制电路；制电路；（2 2）确认控制原理正确时，缩短导线长度和减少导线的数量是非常）确认控制原理正确时，缩短导线长度和减少导线的数量是非常有必要的；有必要的；（3 3）减少触点和通电时间；）减少触点和通电时间；（4 4）尽量减少线圈通电电流经过触点数量，以提高线路的可靠性；）尽量减少线圈通电电流经过触点数量，以提高线路的可靠性；（5 5）合理安排电气元件触点位置，正确连接电磁线圈；）合理安排电气元件触点位置，正确连接电磁线圈；（6 6）防止出现竞争现象；）防止出现竞争现象；（7 7）合理选择控制系统中电气元件的控制电压。）合理选择控制系统中电气元件的控制电压。5第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计继电器控制系统设计实例设计对象：CW6163型普通卧式车床，最大车削直径为630mm，最大加工长度为1500 mm。机床电气传动的特点及控制要求机床电气传动的特点及控制要求(1)由一台主电动控制来驱动主轴和进给运动;(2)主轴正反转的切换依靠两组机械式摩擦片离合器完成;(3)采用液压制动器来满足主轴的制动要求(4)为了操作方便，主轴的起、停要求两地控制(5)由于加工工件的最大长度较长，为了减少辅助工时，要求配备一台刀架快速移动电动机(6)车削时，由于车刀和工件的摩擦会产生高温，要求配备一台冷却泵电动机(7)由一个操作手柄控制进给运动的纵向(左右)运动、横向(前后)运动以及快速移动(8)需要一套局部照明装置以及一定的工作状态指示灯6第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 机床电动的配置机床电动的配置 根据前面所述电气控制要求，该机床需配备三台电动机：主轴电动机M1、冷却泵电动机M2、快速移动电动机M3。电动机选择由机械设计时选定。7第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 主电路图的设计。主电路图的设计。8第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 控制电路设计。控制电路设计。主电机控制电路冷却泵、快移电机控制电路照明与指示灯电路9第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计完整的CW6163型卧式车床的电气控制原理图10第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计6.4 PLC控制系统设计控制系统设计6.4.1 PLC控制系统设计的原则1.1.最大限度地满足被控制对象的控制要求最大限度地满足被控制对象的控制要求2.2.系统力求简单系统力求简单3.3.保证控制系统安全、可靠保证控制系统安全、可靠4.4.控制系统能方便地进行功能扩展、升级控制系统能方便地进行功能扩展、升级11第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计6.4.2 PLC控制系统设计的内容控制系统设计的内容1.1.选择合适的选择合适的I/OI/O设备设备2.2.选择合适的选择合适的 PLCPLC3.3.合理分配合理分配I/OI/O点点4.4.设计控制台、电器柜设计控制台、电器柜5.5.设计控制程序设计控制程序6.6.编制控制系统的技术文件编制控制系统的技术文件12第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计6.4.3 PLC 控制系统的设计方法控制系统的设计方法1.1.明确被控对象控制和技术要求明确被控对象控制和技术要求2.2.制定系统的控制方案制定系统的控制方案3.PLC3.PLC的选型与硬件配置的选型与硬件配置4.4.程序设计程序设计5.5.模拟运行与调试程序模拟运行与调试程序6.6.联机调试程序联机调试程序 7.7.编写技术文件编写技术文件13第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计6.5 应用举例应用举例PLC控制系统设计实例控制系统设计实例1-基于PLC对-Y减压启动控制系统 Y-降压启动继电器控制电路14第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计1 1）启动过程）启动过程15第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计2 2）选择）选择PLCPLC型号型号 根据控制要求，根据控制要求，PLCPLC控制系统选用控制系统选用SIEMENSSIEMENS公司的公司的S7-200S7-200系列系列CPU222CPU222，进行电动机，进行电动机-Y-Y减压启动减压启动系统系统控制。控制。3 3）系统的硬件设计）系统的硬件设计 输入输出分配表输入输出分配表。输入信号输入信号SBSB1 1停止按钮停止按钮I0.0I0.0SBSB2 2启动按钮启动按钮I0.1I0.1输出信号输出信号KMKM1 1交流接触器交流接触器Q0.1Q0.1KMKM2 2交流接触器交流接触器Q0.2Q0.2KMKM3 3交流接触器交流接触器Q0.3Q0.316第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 绘制绘制PLCPLC输入输出接线图。输入输出接线图。17第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计4）系统的软件设计18第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计PLC控制系统设计实例控制系统设计实例2-三工位旋转工作台控制系统三工位旋转工作台控制系统 设计一个三工位旋转工作台，其工作示意如图所示。在三个工位上分别完成下料、车削和卸件。19第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计1）生产工艺对运动的要求工位1：上料器推进工件，待工件报送到位后退回等待。工位2：将工件夹紧后，车刀开始向前进给运动，进行车削加工，当车到位后车刀退回，退回到位后，开始松开工件，放松完成后进入等待。工位3：卸料器向前将加工完成的工件推出，推出到位后卸料器退回，退回到位后进入等待。2）控制要求 为提高加工的效率，三个工位应同时进行工作，当所有工位全部动作都进行完时，工作台转120，完成一个工作循环。20第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计3）选择I/O设备 PLC的输入点连接工作方式选择开关、点动开关、启动按钮、压力继电器的开关等，共计22个输入点；输出点连接工作台回转电机的交流接触器液压控制的电磁阀共9个输出点。4）选择PLC型号 根据控制要求，PLC控制系统选用SIEMENS公司的S7-200系列CPU226。215）系统的硬件设计分配PLC输入输出 I/O地址。PLC输入/输出信号表。输入元件输入元件作用作用PLCPLC输入输入地址地址输出元输出元件件作用作用PLCPLC输出地输出地址址SA4-1手动选择I0.0SQ4钻头上升到位I2.0SA4-2半自动选择I0.1SQ5卸料器推出到位I2.1SA4-3全自动选择I0.2SQ6卸料器退回到位I2.2SB11半自动运行I0.3SQ7工作台旋转到位I2.3SB2上料器前进I0.4SP1工件夹紧压力继电器I2.4SB3上料器回退I0.5SP2工件松开压力继电器I2.5SB4工件夹紧I0.6KM4旋转电机接触器Q1.0SB5工件松开I0.7YD1送料推进线圈Q0.0SB6钻头工进I1.0YD2送料回退线圈Q0.1SB7钻头返回I1.1YD3工件夹紧线圈Q0.2SB8卸料器工作I1.2YD4工件放松线圈Q0.3SB9卸料器回位I1.3YD5钻头工进线圈Q0.4SB10工作台旋转按钮I1.4YD6钻头回位线圈Q0.5SQ1送料器到位行程开关I1.5YD7卸料推出线圈Q0.6SQ2送料器回位行程开关I1.6YD8卸料回退线圈Q0.7SQ3钻头下降到位I1.722第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计绘制绘制PLC输入输出输入输出接线端子图。接线端子图。23第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计6）系统的软件设计 设计控制系统流程图设计控制系统流程图手动部分的流程图。手动部分的流程图。24第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计设计控制系统流程图自动部分的流程图。25PLC 控制系统程序设计（部分）控制系统程序设计（部分）26第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计7）联机调试 梯形图完成后将可编程序控制器与计算机连接起来，把程序及组态数据下装到PLC进行调试，程序无误后即可结合施工设计将系统用于实际。27第第6章章 电气控制系统设计电气控制系统设计6.5.3 PLC 6.5.3 PLC 控制系统的维护控制系统的维护 虽然虽然PLCPLC控制系统各元件的设计与制造工艺已使其运行故障降到最控制系统各元件的设计与制造工艺已使其运行故障降到最低，但为了保证低，但为了保证PLCPLC控制系统能够长期稳定、可靠地工作，还是应该定控制系统能够长期稳定、可靠地工作，还是应该定期对期对PLCPLC系统进行维护检查。系统进行维护检查。1.PLC1.PLC的维护的维护（1 1）供电电源）供电电源（2 2）环境条件）环境条件（3 3）I/OI/O端口端口 （4 4）安装条件）安装条件2.2.电池的更换电池的更换