工厂电气课程设计说明书.docx

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工厂电气课程设计说明书

SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＯＦ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

课程设计任务书

课程名称工厂电气与PLC控制技术

项目名称花式喷水池装置PLC控制

学院农业工程与食品科学学院

专业班级农机0901

小组人员梁志杰

张彦杰

孙海舰

李兴双

日期2012.06

指导教师程卫东

目录

一、课程设计题目2

二、装置示意图2

三、控制要求3

四、课程设计步骤3

１．ＰＬＣ选型3

2.电气原理图5

3.安装接线图8

4.I/O清册9

5.I/O接线图11

6.工作流程图12

7.梯形图13

8.语句表程序17

五、设计中遇到的问题与解决方法22

六、设计总结及心得体会23

七、参考书目24

1、课程设计题目

花式喷水池装置PLC控制

二、装置示意图

花式喷水池示意图：

在图a中，4为中间喷水管，3为内环状喷水管，2为一次外环形状喷水管，1为外

环形状喷水管。

图b中的选择开关可有4种选择，单周/连续开关置“1”为单周，置“0”为连续，其他为单一功能开关

三、控制要求

（1）控制器电源开关接通后，按下启动按钮，喷水装置即开始工作。

按下停止按钮，则停止喷水。

工作方式由“选择开关”和“单步/连续”开关来决定。

（2）“单步/连续”开关在单步位置时，喷水池只运行一个循环；在连续位置时

喷水池反复循环运行。

（3）方式选择开关用以选择喷水池的喷水花样，1～4号喷水管的工作方式选择

如下：

a）选择开关在位置“1”——按下启动按钮后，4号喷水，延时2s，3号喷水，再延时2s，2号喷水，再延时2s，1号喷水，接着一起喷水15s为一个循环。

b）选择开关在位置“2”——按下启动按钮后，1号喷水，延时2s，2号喷水，再延时2s，3号喷水，再延时2s，4号喷水，接着一起喷水30s为一个循环。

c）选择开关在位置“3”——按下启动按钮后，1、3号同时喷水，延时3s后，2、4号同时喷水，1、3号停止喷；交替运行5次后，再1～4号全部喷水30s为一个循环。

　　　ｄ）选择开关在位置“4”——按下启动按钮后，喷水池1～4号水管的工作顺序为：

1→2→3→4按顺序延时2s喷水，然后一起喷水30s后，1、2、3和4号水管分别延时2s停水，再等待1s，由4→3→2→1反序分别延时2s喷水，然后再一起喷水30s为一个循环。

4、课程设计步骤

１．ＰＬＣ选型

（１）：

ＣＰＵ和Ｉ／Ｏ模块的选型

　　　为了保证系统的实用性，可靠性，故本次设计选用西门子S7—200CPU266，主机增加到40个数字量Ｉ／Ｏ点，最大扩至24个数字量Ｉ／Ｏ点或35路模拟Ｉ／Ｏ点，

Ｉ／Ｏ模块的型号和数量每一块的点数可分为4、8、16、32和64点，依照设计要求需要选用6ES72162AD230XB8CPU226，DCPS，24DEDC/16DADC-CN2331.84型，满足本设计要求。

（2）：

外围硬件的选择

a）喷水泵的选择

假设4号喷管速度最慢，设为V=1m/s喷水泵外径为D，那么流量Q=v*A。

经过计算与假设法，我们初步选定4号喷水泵型号，同理选出3、2、1号型号。

然后检验，符合设计要求。

喷嘴号

喷水泵型号

流量

m³/h

扬程m

功率kw

电压v

频率Hz

最大外径mm

水泵高度

4

QSP40-28-5.5

40

28

5.5

380

50

225

620

3

QSP40-21-4

40

21

4

380

50

168

600

2

QSP65-18-5.5

65

18

5.5

380

50

164

600

1

QSP80-20-7.5

80

20

7.5

380

50

184

740

b）电机的选择

选出喷水泵型号之后，电机功率要大于喷水泵的功率，则电机型号如下:

喷嘴号

电机型号

电流A

功率HPKW

电压V

转速

效率

功率因数

额定转矩

最大转矩

4

Y-132S-2

15

10

7.5

380

2900

86.2

0.88

2.0

2.3

3

Y-132S-2

1.1

7.5

5.5

380

2900

85.5

0.88

2.0

2.3

2

Y160M1-2

21.8

15

11

380

2930

87.2

0.88

2.0

2.2

1

Y160M-4

22.6

15

11

380

1460

88

0.84

2.2

2.2

c）按钮、开关、断路器的选择

按钮：

AN20-2T/K：

（Z）/MA20136-2006

开关:

TLM1-125/4125A300ma

断路器：

DZ108M脱扣电流范围10—16

DZ108O脱扣电流范围16--25

d）熔断器的选择

熔断器选择遵循In=（1.5-2.5）Inmax+Σin

系数这里取2则In=2*22.6+15+11.1+21.8=93.1

因此我们取NT型熔断器额定电流为160A，熔体额定电流为100A

e）接触器的选择

1.主触头额定电流In的选择：

In=Pn*1000/（k*Un）这里系数K=1-1.4，我们取1

将电机数值带入，得出数值。

选择接触器型号：

喷嘴号

接触器型号

额定电压V

额定电流A

可控制电动机最大功率/KW

4、3

CJ20-10

380

25

11

2、1

CJ20-25

380

40

22

f）继电器的选择：

时间继电器型号

触点

额定通电电流

安装底座

LY2J

4付

10A

PTF08A-E

热继电器型号

电压相数

额定电流

挡数

最大规格/A

复位方式

电气寿命/次

T25

三相660V

25A

18

24-32

手动和自动

5000

2.电气原理图

3.安装接线图

4.I/O清册

I/O

设备

功能

备注

X0

SB6

停车

X1

SB1

开关一

X2

SB2

开关二

X3

SB3

开关三

X4

SB4

开关四

X5

SB5

启动

X6

FR

过载保护

Y0

KM1

Y1

KM2

Y2

KM3

Y3

KM4

T0

KT1

通电延时

T1

KT2

通电延时

T2

KT3

通电延时

T3

KT4

通电延时

T4

KT5

通电延时

T5

KT6

通电延时

T6

KT7

通电延时

T7

KT8

通电延时

T8

KT9

通电延时

T9

KT10

通电延时

T10

KT11

通电延时

T11

KT12

通电延时

T12

KT13

通电延时

T13

KT14

通电延时

T14

KT15

通电延时

T15

KT16

通电延时

T16

KT17

通电延时

T17

KT18

通电延时

T18

KT19

通电延时

T19

KT20

通电延时

T20

KT21

通电延时

T21

KT22

通电延时

T22

KT23

通电延时

T23

KT24

通电延时

T24

KT25

通电延时

M0

KA1

M1

KA2

M2

KA3

M3

KA4

M4

KA5

M5

KA6

5.I/O接线图

注：

在实验室的模拟平台上，无法实现喷水阀MB1、MB2、MB3、MB4的模拟。

因此时用指示灯代替喷水阀。

即可完成该实验的模拟。

开始

6.工作流程图

系统启动按钮是否按下？

选择2号喷水方式

选择4号喷水方式

选择3号喷水方式

选择1号喷水方式

系统停止按钮是否按下？

是否处于连续状态？

结束

7.梯形图

8.语句表程序

五、设计中遇到的问题与解决方法

1、遇到问题：

在最开始的设计阶段，由于只是看到了课程设计任务书而没有看到指导书中的设计方案提示，而对四种喷水方式的的开关设计有些困惑，不知使用四个独立开关还是可以用有四个档位的总开关，它的开关模式不是普通的0或1，而是0、1、2、3。

这个样在选取输入信息和I/O地址分配的过程中都遇到困难。

解决方法：

仔细研究了任务书和指导书后确立了四种喷水方式的输入问题

2、遇到问题：

在画顺序功能图过程中，四种工作方式最终都要经历判断是否有停止按钮按下、是否处于连续工作状态下，在这一步有些困惑。

解决方法：

参考跳转和循环中的功能图举例。

在执行完其中一个工作方式后，只要有停止按钮按下就停止，无论是否处于连续工作状态；而无停止按钮按下但处于单步运行状态时也要停止运行。

于是可将四个分支汇总后分为两个方向，一个是有停止按钮按下，一个是无停止按钮按下切处于连续工作状态下，则循环运行。

3、遇到问题：

在录入梯形图过程结束后进行编译，在进入工作方式网络处，发现错误：

网络复杂

解决方式：

经检查发现是由于将Q0.0置零与判断4个喷水方式中选择的哪个并联造成的网络复杂，将其拆分成五个网络及解决了问题。

4、遇到问题：

在下载结束后出现非致命性错误，不影响编译但无法下载进行实验台上的模拟。

解决方法：

多次检查T形图，终于发现最后一条指令少了结束语句。

六、设计总结及心得体会

本次PLC课程设计题目与实际生活联系紧密，使我们充分认识到了这门课程的实际意义和现实重要性。

通过本次课程设计我们掌握了电气控制的原理设计的基本方法，并能达到熟练使用可编程控制器实现简单控制系统的控制要求，尤其是对于顺序控制指令的使用。

基本可以熟练地进行系统外围电路设计、接线、编程、调试等工作。

我们所设计的课题目相对较简单，采用顺序控制设计思路清晰、易于理解。

但是我们的准备工作做的不全面，在完全掌握设计资料前盲目设计，被一些小问题困扰，浪费很多时间。

光是画顺序功能图及T型图就用了一天时间，录入程序花费一晚上，而查找编译错误及非致命性错误居然花费一上午。

大部分时间基本上都是做无用功的，效率很低。

通过本次课程设计，我们学到很多东西，不只是PLC这门课程的知识，还体会到了很多道理。

从刚拿到题目时的无从下手到盲目翻阅资料的同时居然忘记看老师给的重要设计指导，从完成设计大体框架的兴奋到被小问题阻碍的不知所措，直到最后多方请教、多方咨询终于完成设计，收获了满满的成就感。

最重要的是让我们明白：

坚持就是胜利。

最简单却最有效的成功方法。

七、参考书目

（1）王鑫、李威，《PLC机电控制系统应用设计技术》（第2版）电子工业出版社,2010年3月

（2）高南、周乐挺，《PLC控制系统编程与实现任务解析《北京邮电大学出版社，2008年12月

（3）王永华，《现代电气控制及PLC应用技术》（第2版），北京航空航天大学出版社，2008年

（4）邵祥兵，《电气控制与PLC实验指导书》，南京工程学院自动化学院，2009年3月

（5）《S7-200PLC编程及应用》廖常初主编

（6《工厂电气与PLC控制技术》方承远主编第三版机械工业出版社