湖南工程学院电收尘振打机电气控制系统课程设计报告.docx
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湖南工程学院电收尘振打机电气控制系统课程设计报告
湖南工程学院
课程设计
课程名称电气控制与PLC
课题名称电收尘振打机电气控制系统设计
专业班级
姓名
学号
指导教师刘星平谭梅
2013年6月21日
湖南工程学院
课程设计任务书
课程名称电气控制与PLC
课题名称电收尘振打机电气控制系统设计
专业班级班
姓名
学号
指导教师刘星平、谭梅、赖指南等
审批黄峰
任务书下达日期2013年6月10日
课程设计完成日期2013年6月21日
设计内容与要求
一.课程设计的性质与目的
本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。
它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。
通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。
二.课程设计的内容
1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。
2.绘制电收尘振打机电气控制系统的电气原理图、控制系统的PLCI/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。
3.选择电器元件，列出电器元件明细表。
4.上机调试程序。
5.编写设计说明书
三.课程设计的要求
1.所选控制方案合理，所设计的控制系统能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。
2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》、GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》。
3.设计说明书应重点突出，层次清楚，条理分明，篇幅不少于7000字。
主要设计条件
《电气控制技术课程设计题选》（赖指南编，院内印刷）一本。
实物PLC等
设计说明书装订顺序
1.课程设计说明书封面。
2.课程设计任务书。
3.说明书目录。
4.正文（按设计内容逐项书写）。
5.参考文献。
6.附录。
7.课程设计评分表。
设计进度安排
1.第一周星期一上午：
课题内容介绍。
2.第一周星期一下午：
仔细阅读设计任务书，明确设计任务与要求，收集设计资料，准备设计工具。
3.第一周星期二～第一周星期五：
确定控制方案。
绘制电收尘振打机电气控制系统的电气原理图、控制系统的PLCI/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。
选择电器元件，列出电器元件明细表。
4.第二周星期二：
试验调试
5.第二周星期三～第二周星期五：
编写设计说明书,答辩。
参考文献
[1]刘星平.PLC原理及工程应用[M].北京：
中国电力出版社
[2]廖常初.PLC编程及应用[M].北京：
机械工业出版社
[3]万太福.可编程序控制器及其应用[M].重庆：
重庆大学出版社
[4]工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册[M].北京：
水利电力出版社
[5]谢桂林.电力拖动与控制[M].北京：
中国矿业大学出版社
[6]刘星平.电气控制技术实验指导书.湖南工程学院
附录：
课题简介及控制要求
1.课题介绍
电收尘的基本原理是迫使烟气通过直流高压电场（电压可高达75KV）来达到收集尘埃的目的。
由于直流高压产生的高电场使电场内的气体游离，变成带正电和负电的正离子和电子，当离子和电子与烟气中的烟尘碰撞时，便附在烟尘上，使烟尘颗粒也变成有不同极性的带电体。
在电场的作用下，这些带电体向两级移动，并粘附在电极上，这就使烟尘净化了。
为了收集这些尘埃，电极上方安装有振打机，对电极进行定时振打，使尘埃下落。
这些振打机械就构成了电收尘振打系统。
下图是一个八电场电收尘振打机示意图。
引风机迫使烟气分别进入1、3、5、7和2、4、6、8电场，净化后由裤衩烟道排出。
图中M1～M8是八个阳极振打电机；YM1、YM2是两个电动阀门；M9、M10是两个电动阀门电机，可以正、反转。
分别用于完成YM1、YM2的打开与关闭；SQ1、SQ2分别是YM1的开门、关门限位开关；SQ3、SQ4分别是YM2的开门、关门限位开关。
M1～M8分别由接触器KM1～KM8控制，M9、M10的正反转由KM9～KM12控制。
M2
M8
M10
M9
M8
M7
M6
M5
M4
M3
M1
八电场电收尘阳极振打机示意图
2.控制要求
该装置对阳极采用自动间断振打，振打5分钟，停振15分钟。
为防止M8、M9振打时，下落的灰尘被0.97的烟气带出电场，M7和M9之间应有一定的连锁关系;M7振打时，M9先关闭阀门YM1，振打完再打开。
同理，M8振打时，M10先关闭阀门YM2，振打完再打开。
阀门与振打配合的规律是：
阀门关闭一分钟开始振打，振打完毕1.5分钟后打开阀门。
电收尘振打机的启动和停止由启动按钮SB1和停止按钮SB2来操作。
按启动按钮SB1后振打机就按流程图的顺序自动循环工作。
按停止按钮SB2后，无论振打进行到哪个工作都全部停止。
电动机的功率由设计者确定。
一、概述
高压静电除尘器作为一种技术成熟、制作相对简单、维护费用低的工业烟气净化设备，长期以来在大气污染治理行业中得到了广泛的推广应用。
但是，当电除尘器电机表面粉尘沉积较厚时，将导致击穿电压降低，电晕电流减小，尘粒的有效驱进速度显著下降，是电除尘器性能受到严重影响。
因此，及时有效地清除电极表面的积灰，防止二次扬尘，是实现电除尘的最后一个物理过程，也是保证电除尘器高效运行的重要条件。
电极清灰方法有湿式清灰、机械清灰和声波清灰3种，其中，机械清灰应用较广。
在充分理解静电除尘原理与工作过程的基础上，按照优化时序控制原则设计PLC控制系统，对电除尘器的阴极和阳极进行周期性振打清灰控制，以保证电除尘器高效、可靠运行，具有十分重要的意义。
从PLC控制角的来看，电除尘振打控制系统具有时序控制特点，正好能发挥PLC的优势。
所以，电除尘振打PLC控制系统在工业电除尘器种得到了广泛应用。
二、方案论证
2.1PLC控制与继电器控制相比较
（1）逻辑控制
继电器控制是利用各电器件机械触点的串、并联组合成逻辑控制。
采用硬线连接,连线多而复杂,对今后的逻辑修改、增加功能很困难。
而PLC中逻辑控制是以程序的方式存储在内存当中,改变程序,便可改变逻辑。
连线少、体积小、方便可靠。
（2）控制速度
依靠机械触点的吸合动作来完成控制的继电器控制系统,工作频率低,工作速度慢。
而PLC由于采用程序指令控制半导体电路来实现控制,稳定、可靠,运行速度大大提高了。
（3）顺序控制
继电器控制是利用时间继电器的滞后动作来完成时间上的顺序控制。
时间继电器内部的机械结构易受环境温度和湿度变化的影响,造成定时的精度不高。
在PLC内部是由半导体电路组成的定时器以及由晶体振荡器产生的时钟脉冲计时,定时精度高。
使用者根据需要,定时值在程序中便可设置,灵活性大,定时时间不受环境影响。
（4）灵活性可扩展性
继电器系统安装后,受电器设备触点数目的有限性和连线复杂等原因的影响,系统在今后的灵活性、扩展性很差。
而比具有专用的翰人和输出模块,理论上连接可以无穷多。
连线少,灵活性可扩展性好。
（5）计数功能
继电器控制可实现逻辑功能,但不具备计数的功能。
PLC内部有特定的计数器,可实现对生产设备的步进控制。
（6）可靠性和可维护性
继电器控制使用大量的机械触点,触点在开闭时会产生电弧,造成损伤并伴有机械磨损,使用寿命短,运行可靠性差,不易维护。
而PLC采用微电子技术,内部的开关动作均由无触点的半导体电路来完成。
体积小,寿命长,可靠性高,并且能够随时显示给操作人员,及时监视控制程序的执行状况,为现场调试和维护提供便利。
2.2总结
PLC经过多年在工业领域的运用后,按其功能,它主要应用在以下几个方面
（1）数据处理：
PLC是具有微处理器的一种智能电子产品,它具有数值运算、数据比较、数制转换、以及数据传输通信等功能。
（2）逻辑控制：
PLC具有逻辑运算功能,可实现多种通断控制。
（3）定时控制：
由于PLC为用户提供了很多计时器,且时间设定值可由用户程序设定修改,所以有很强的定时功能。
（4）计数功能：
同时PLC为用户提供了很多的计数器,也可通过软件进行计数值的设定。
（5）顺序控制：
可依据生产加工过程,实现定位输出、顺序启动等控制。
（6）通信联网：
可以对调节器、变频器等实现远程控制。
也可与其它PLC或计算机之间进行数据传输通信,构成“集中管理分散控制”的分布式控制系统。
所以，选择PLC控制方案更有利。
三、系统硬件设计
3.1电动机控制线路的设计
3.1.1电器元件的选择
序号
名称
符号
数量
型号
主要技术参数
备注
1
隔离开关
QS
1
H215-63/301
2
熔断器
FU1
1
R11-60/30
熔座60A/熔体30A
3
交流电流表
PA1
1
62T51-30/5A
30/5A
4
电流互感器
TA1
1
LQG-0.5-30/5A
30/5A
5
交流电压表
PV1
1
62T51-450V
450V
6
断路器
QF1-QF10
10
D247-63/3C6A
3C/6A
7
交流接触器
KM1-KM12
12
CJX2-0910
AC220V
8
热继电器
FR2-FR10
5
JRS1D-25
1.6-2.5A
9
电动机
M2-M10
5
Y2-801-4
0.55KW
10
热继电器
FR1-FR9
5
JRS1D-25
4.0-6.0A
11
电动机
M1-M9
5
Y2-100L1-4
2.2KW
3.1.2电动机控制线路原理图
3.2控制系统设计
3.2.1PLC元件选择
序号
名称
符号
数量
型号
主要技术参数
备注
1
PLC主机
CPU224
1
S7-CPU224
2
扩展模块
EM223
1
EM233
DC244I/O
3
断路器
QF11、QF12
2
D247-63/2C6A
2C/6A
4
隔离变压器
T1
1
380V/220V,500W
380V/220V,500W
5
按钮
SB1
1
LA19-11（绿）
6
按钮
SB2
1
LA19-11（红）
7
热继电器
FR1-FR4
4
JRS1D-25
4.0-6.0A
3.2.2PLC接线图
四、系统软件设计
4.1软件设计总体规划
KM1
KM2
KM3
KM4
KM5
KM6
KM7
KM8
KM9（YM1关）
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
Q0.7
Q1.0
Q1.1
KM10（YM1开）
KM11（YM2关）
KM12（YM2开）
SB1（启动）
SB2（停止）
SQ1（YM1关）
SQ2（YM1开）
SQ3（YM2关）
SQ4（YM2开）
Q2.0
Q2.1
Q2.2
I0.1
I0.2
I0.3
I0.4
I0.5
I0.6
4.2顺序功能图
T54
五、总结
通过两个周的PLC的课程设计，在自己的努力下，最终完成S7-200系列PLC控制注塑机的设计。
本控制系统就是充分利用了PLC、接口电路芯片。
实现了对注塑机的控制，达到了设计的目的。
这次设计的PLC控制注塑机的主要内容包括设计出了硬件系统的接线图、梯形图等；运用步进指令进行PLC控制程序设计；还进行了系统调试。
在设计中运用所学的理论知识，进行注塑机运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。
综合运用了所学的知识，理论与实际相结合，提出并论证设计方案，然后进行软、硬件的设计、制作与调试，最后获得正确的结果。
加深了对所学理论知识的巩固，加强了建立PLC控制工业机械和生产过程系统的整体概念，初步掌握了PLC控制工业生产和社会生活的软、硬件开发方法，为以后进行实际的PLC软、硬件应用开发奠定了良好的基础。
与此同时，也加强了我们对问题的分析解决能力，为以后的毕业设计和毕业后的工作做了充分的准备。
由于缺乏阅历与实际经验，本次设计还存在许多不足的地方。
但是才疏学浅专业知识匮乏的我仍对这方面很感兴趣，相信本次设计会对我的今后生活或工作中会有很大的帮助。
以后我会不断学习，不断地充实自己的。
感谢老师在这次课程设计中对我的指导，使我顺利地完成了课程设计。
最后祝老师身体健康！
工作顺利！
附录
梯形图：
参考文献
[1]廖常初《S7-200PLC编程及应用》机械工业出版社2007年8月
[2]郑德明《机床电气控制》复旦大学出版社2010年7月
[3]姚福来《电气自动化工程师速成教程》机械工业出版社2007年3月
[4]何利民《电气制图与读图》机械工业出版社2011年9月
[5]王成福《PLC控制系统设计与调试》人民邮电出版社2010年1月
[6]老虎工作室《Protel99入门与提高》人民邮电出版社2008年8月
[7]廖常初《FX系列PLC编程及应用》机械工业出版社2010年7月
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