电气控制与LC课程设计任务书秋.docx

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电气控制与LC课程设计任务书秋

电气控制与PLC

课程设计任务书

2015年11月

课程设计的目的：

通过某生产设备或实际工程项目的电气控制系统的设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。

通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。

电气控制系统设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事电气控制系统设计工作的整体观念。

课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；撰写技术报告和编制技术资料的能力。

设计内容

1.确定控制任务

2.系统总体控制方案设计

3.系统构成方案选择

4.PLC系统性能指标选择

5.硬件软件功能分配与协调

6.接口设计

7.硬件设计

8.软件设计

9.系统联调

设计要求

要求学生掌握一定的理论基础知识，同时具备一定的实践设计技能，并且能够利用PLC控制技术结合实际情况进行系统设计以及编程。

在课程设计中，学生是主体，应充分发挥他们的主动性和创造性。

教师的主导作用是引导其掌握完成设计内容的方法。

为保证顺利完成设计任务还应做到以下几点：

1.在接受设计任务后，应根据设计要求和应完成的设计内容进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间。

2.在方案确定过程中应主动提出问题，以取得指导数师的帮助，同时要广泛讨论，依据充分。

在具体设计过程中要多思考，尤其是主要参数，要经过计算论证。

3.所有电气图样的绘制必须符合国家有关规定的标准，包括线条、图型符号、项目代号、回路标号、技术要求、标题栏、元器件明细表以及图样的折叠和装订。

4.说明书要求文字通顺、简练，字迹端正、整洁。

5.应在规定的时间内完成所有的设计任务。

6.如果条件允许，应对自己的设计线路进行试验论证，考虑进一步改进的可能性。

四、设计方法

在接到设计任务书后，按原理设计和工艺设计两方面进行。

1．原理图设计的步骤

1）根据要求拟定设计任务。

2）根据拖动要求设计主电路。

在绘制主电路时，可考虑以下几个方面：

①每台电动机的控制方式，应根据其容量及拖动负载性质考虑其起动要求，选择适当的起动线路。

对于容量小（7.5kW以下）、起动负载不大的电动机，可采用直接起动；对于大容量电动机应采用降压起动。

②根据运动要求决定转向控制。

③根据每台电动机的工作制，决定是否需要设置过载保护或过电流控制措施。

④根据拖动负载及工艺要求决定停车时是否需要制动控制，并决定采用何种控制方式。

⑤设置短路保护及其他必要的电气保护。

⑥考虑其他特殊要求：

调速要求、主电路参数测量、信号检测等。

3）根据主电路的控制要求设计控制回路，其设计方法是：

①正确选择控制电路电压种类及大小。

②根据每台电动机的起动、运行、调速、制动及保护要求依次绘制各控制环节（基本单元控制线路）。

③设置必要的联锁（包括同一台电动机各动作之间以及各台电动机之间的动作联锁）。

④设置短路保护以及设计任务书中要求的位置保护（如极限位、越位、相对位置保护）、电压保护、电流保护和各种物理量保护（温度、压力、流量等）。

⑤根据拖动要求，设计特殊要求控制环节，如自动抬刀、变速与自动循环、工艺参数测量等控制。

⑥按需要设置应急操作。

4）根据照明、指示、报警等要求没计辅助电路。

5）总体检查、修改、补充及完善。

主要内容包括：

①校核各种动作控制是否满足要求，是否有矛盾或遗漏。

②检查接触器、继电器、主令电器的触点使用是否合理，是否超过电器元器件允许的数量。

③检查联锁要求能否实现。

④检查各种保护能否实现。

⑤检查发生误操作所引起的后果与防范措施。

6）进行必要的参数计算。

7）正确、合理地选择各电器元器件，按规定格式编制元件目录表。

8）根据完善后的设计草图，按电气制图标准绘制电气原理线路图，按《电气技术中的项目代号》要求标注器件的项目代号，按《绝缘导线的标记》的要求对线路进行统一编号。

2．工艺设计步骤

1）根据电气设备的总体配置及电器元件的分布状况和操作要求划分电器组件，绘制电气控制系统的总装配图和接线图。

2）根据电器元器件的型号、外形尺寸、安装尺寸绘制每一组件的元件布置图（如电器安装板、控制面板、电源、放大器等）。

3）根据元器件布置图及电气原理编号绘制组件接线图，统计组件进出线的数量、编号以及各组件之间的连接方式。

4）绘制并修改工艺设计草图后，使可按机械、电气制图要求绘制工程图。

最后按设计过程和设计结果编写设计说明书及使用说明书。

五：

提交内容

1、完成设计说明书一份（包括原理的简要说明和软件的编程）（不少于5000字）；其中包括电气原理图一份。

（要求用计算机绘图，采用AUTOCAD或者其他绘图软件）、电气安装接线图一份。

（要求用计算机绘图，采用AUTOCAD或者其他绘图软件）

2、设计说明书和电气原理图必须按“电气图形符号”和“电气技术文字符号”的国家标准。

设计参考题：

题目一：

某组合机床的电气控制系统设计

题目的参数和要求：

如图所示为某一组合机床的示意图，左面为1#箱体移动式动力头。

主轴电机M1为5.5KW、1440转/分钟，1#箱体的进给电机为M3为1.5KW、1450转/分钟，工进与快进采用电磁铁YV1（DC24V，10W）进行切换；右面为2#箱体移动式动力头。

主轴电机M2为5.5KW、1440转/分钟，2#箱体的工作进给电机为M4，为1.5KW、1450转/分钟，工进与快进采用电磁铁YV2（DC24V，10W）进行切换。

SQ1为左动力头的原位限位，SQ3为左动力头的快进限位，SQ5为左动力头的工进限位，SQ2为右动力头的原位限位，SQ4为右动力头的快进限位，SQ6为右动力头的工进限位，

具体要求如下：

1.左、右两动力头均要求快进→工进→快退的工作循环。

2.可使左、右两动力头同时工作，也可进行单独调整。

3.加工过程中需要进行冷却。

4.应有电源有信号指示，动力头正在工作信号指示。

5.应有局部照明必要的保护环节。

题目二：

某车床电气控制系统设计

题目的参数和要求：

某车床主轴电机采用三相异步电动机：

Y112M-4-854KW380V50HZ；冷却泵电动机0.125KW380V50HZ，主轴电机采用电气正反转，冷却泵单向运转。

主轴电机有SA1（3个位置正、停、反和3对触头）控制，冷却泵电机有SA2（2个位置1对触头）控制。

具体要求如下：

1、采用PLC进行车床的控制。

2、应有电源有信号指示。

3、应有局部照明必要的保护环节。

题目三：

工业洗衣机控制系统设计

题目的参数和要求：

洗衣机电机采用三相异步电机1.5KW380V50HZ,水位传感器采用干簧管式，进水和排水阀门采用电磁阀DC24V5W。

具体要求如下：

1、按下启动按钮及水位选择开关，注水直到（高、中、低）水位，关水

2、2s后开始洗涤

3、洗涤时，正转30s，停2s，然后反转30s，停2s

4、如此循环5次，总共320s后开始排水，排空后脱水30s

5、开始清洗，重复

（2）～（5），清洗两遍

6、清洗完成，报警3s并自动停机

题目四：

自动洗车机电气控制系统设计

题目的参数和要求：

自动洗车机由门式框架组成，门式框架有一台三相异步电机拖动，4KW380V50HZ，在车头和车尾处分别设置有一个行程开关，门式框架上安装有3个刷子（上、左、右各1个），分别有1台单向电机拖动，1.5KW220V50HZ，同时门式框架上安装有3组喷水喷头（上、左、右各1个），由一台水泵电机拖动1KW220V50HZ，喷头由电磁阀控制DC24V5W。

具体要求如下：

1、按下启动按钮，洗车机框架开始由车头向车尾移动，喷水设备开始喷水。

2、门式框架移动到达车尾限位开关后，开始返回，并保持继续喷水。

3、门式框架移到车头限位置后，保持喷水，同时刷子开始工作，框架开始向车尾移动。

4、门式框架移到车尾限位置后，保持喷水，刷子转动，框架开始向车头移动。

5、重复上面第3、4步，框架向车头移动至限位开关停止。

洗车整个过程完成。

启动灯熄灭。

题目五：

花样喷泉的控制系统设计

题目的参数和要求：

系统由三相异步电机4KW380V50HZ拖动水泵，喷泉系统呈内外4圈圆形分布，喷泉从里到外分为第一组1个喷头、第二组4个喷头、第三组8个喷头、第四组16个喷头，共有39个喷头，每组喷头喷出相同的花样，由一个电磁阀DC24V5W控制，系统设有启动停止按钮。

具体要求如下：

1、按下启动按钮后，第一组喷水；

2、第一组喷水5秒后第二组喷水。

3、第二组喷水6秒后第三组喷水。

4、第三组喷水8秒后第四组喷水。

5、第四组喷水5秒后第二组喷水。

6、第二组喷水3秒后重复2、3、4、5步骤。

7、无论在何种喷水状态下，按动停止按钮后，系统停止。

题目六：

宾馆自动门控制系统设计

题目的参数和要求：

自动门控制装置由感应式开关、开门到位限位开关、关门到位限位开关、开门关门执行机构（一台250W的直流电机拖动，正转开门、反转关门）组成。

具体要求如下：

1、当开门感应开关检测到有人或物件要通过时，开门机构开门，当门到开门到位限位开关后，开门电机停止。

2、自动门在开门位置停留8秒后，自动进入关门过程。

3、在关门过程中，如果检测到有人或物件要通过，立刻进入开门过程。

4、在门打开后等待的8秒时间内，如果有人或物件要通过，必须重新开始等待8秒，才能进入关门过程，以便人员安全通过。

题目七病床呼叫系统

1）共有3个病房，每间病房4个床位。

每一病床床头均有紧急呼叫按钮及重置按钮，以利病人不适时紧急呼叫。

2）设每一层楼有一护士站，每一护士站均有该层楼病人紧急呼叫与处理完毕的重置按钮。

3）每一病床床头均有一紧急指示灯，一旦病人按下紧急呼叫按钮且未在5s内按下重置按钮时，该病床床头紧急指示灯动作且病房门口紧急指示灯闪烁，同时同楼层的护士站显示病房紧急呼叫并闪烁指示灯。

4）在护士站的病房紧急呼叫中心，每一病房都有编号，用指示灯显示哪一病房先按下病人紧急呼叫按钮，并要具有优先级判别的能力。

5）一旦护士看见护士站紧急呼叫闪烁灯后，须先按下护士处理按钮以取消闪烁情况，再依病房紧急呼叫顺序处理病房紧急事故，若事故处理妥当后，病房紧急闪烁指示灯和病床上的紧急指示灯方可被重置。

题目八：

车辆出入库电气控制系统设计

题目的参数和要求：

车辆出入库控制系统由入库出卡器，车辆存在车辆检测器，入库栏杆机，入库车辆检测器（当有车辆压住检测线圈时，控制器可以输出一个开关信号，当车辆离开时，控制器的输出开关信号打开）、出库车辆存在车辆检测器、出库栏杆机、库里车辆数显示器（2位7段数码管，车库共有50个车位）组成。

栏杆机有单向异步电机拖动250W，AC220V

具体要求如下：

1、车辆入库时，车辆检测器检测到车辆，司机并取出入库卡后，栏杆机电机正转，栏杆机抬起，车位显示器的车位数减1。

2、当入库车辆驶离入库自动栏杆机后，栏杆机电机反转，栏杆机自动下落。

3、车辆出库时，车辆检测器检测到车辆，司机并取投入库卡后，栏杆机电机正转，栏杆机抬起，车位显示器的车位数加1。

4、当入库车辆驶离出库自动栏杆机后，栏杆机电机反转，栏杆机自动下落。

5、控制器采用PLC控制。

题目九十字路口带倒计时显示的交通红绿灯控制系统设计

1、控制要求

采用PLC构成十字路口带倒计时显示的南北向和东西向交通信号灯的电气控制。

系统上电后，交通指挥信号控制系统由一个3位转换开关SA控制。

SA手柄指向左45°时，交通灯正常工作。

正常运行时，南北及东西向均有两位数码管倒计时显示相应指示灯剩余时间值。

当SA打向中间位置时，南北绿灯常亮，显示时间为99并保持不变，当SA打向右边位置时，东西绿灯常亮，显示时间为99并保持不变。

题目十：

三层电梯电气控制系统设计

题目的参数和要求：

电梯轿厢有三相异步电机拖动4KW380V50HZ，每层均设有平层感应开关，轿厢开关门有直流电机拖动125W24V。

并设置有关门和开门到位的限位开关。

具体要求如下：

1、一层设有上行呼梯按钮、二层设有上、下降呼梯按钮。

三层设有下降呼梯按钮。

2、一层、二层和轿厢内均设有7断码数码管显示轿厢所在的楼层。

3、轿厢内设置有选层按钮。

4、轿厢内设置有开门和关门按钮。

题目十一电镀生产线的PLC控制

电镀生产线采用专用行车，行车架上装有可升降的吊钩。

行车和吊钩各由一个电动机拖动4KW380V50HZ。

行车的进退和吊钩的升降均由相应的限位开关定位。

假定该生产线有三个槽位。

工艺要求：

工件放入镀槽中，电镀280s后提起，停放28s，让镀夜从工件上流回镀槽，然后放入回收液槽中浸30s，提起后停15s，接着放入清水槽中清洗30s。

最后提起停15s后，行车返回原位，电镀一个工件的全过程结束。

系统有自动和手动两种操作模式。

题目十二抽水泵的PLC控制

用电动机4KW380V50HZ抽水至储水塔。

其动作如下：

1）若液位传感器SQ4检测到地上蓄水池有水，并且SQ2检测到水塔未到满水位时，抽水泵电动机运行抽水至水塔。

2）若SQ4检测到蓄水池无水，电动机停止运行，同时水池无水指示灯亮。

3）若SQ3检测到水塔水位低于下限，水塔无水指示灯亮。

4）若SQ2检测到水塔满水位（高于上限），电动机停止运转。

5）发生停电，恢复供电时，抽水泵自动控制系统能继续工作。

本课程设计相关资料放置在群文件中：