电气自动控制PLC电镀槽电机降压启动和正反转.docx

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电气自动控制PLC电镀槽电机降压启动和正反转

目录

第一部分电气线路安装调试技能训练1

技能训练题目一：

三相异步电机可逆双重联锁控制1

一．课题要求1

二．课题分析2

三．设计电气原理图3

四．设计电气安装接线图3

五．设备清单4

六．故障现象及排除办法5

技能训练题目二：

星——三角降压启动控制5

一．课题要求5

二．课题分析5

三．设计电气原理图6

四．设计电气安装接线图7

五．设备清单8

六．故障现象及故障分析8

第二部分PLC电气控制系统设计9

一．课题要求9

二．课题分析10

三．设计主电路12

四．设计PLC的I/O分配表13

五、设计PLC的I/O接线图14

六．设计功能图16

七.设计梯形图17

八．小结17

第三部分基础知识培训18

一．电工基础知识18

二．钳工基础知识18

三．电气安全技术与文明生声及环境保护知识18

四．质量管理知识及相关法律与法规知识18

参考文献19

第一部分电气线路安装调试技能训练

技能训练题目一：

三相异步电机可逆双重联锁控制

一．课题要求

设计三相异步电机可逆双重联锁控制电气原理图、电气安装接线图；按设计图纸工艺接线，即按横平竖直原则走线，每元件出线需做直角（出线距离6--8厘米），不得背线、跳线、反圈及露铜过多，接线不得松动，保持排线美观；能排查自己或老师设置的故障，并列写故障分析。

二．课题分析

由接触器控制的三相异步电动机可逆控制电路实质上是两个方向相反的单向运行电路的组合。

反转电路只需要将电动机三相当中的任意两相接线方法对调，其他保持不变，就可实现电动机的反转。

为了避免正反向同时工作引起电源相间短路，必须在这两个运行电路中加设互锁装置，保证同时只能有一个电路工作。

电机的动作可分为，“正—停—反”和“正—反—停”两种控制电路。

在实际应用中，为了提高工作效率，减少辅助工作时间，要求直接实现从正转到反转转换的控制（即“正—反—停”控制电路），此控制方法电路简单，易于实现，成本较低廉。

在该控制电路中，采用复合按钮来控制电动机的正、反转。

正转启动按钮SB2的常开触点串接于正转接触器KM1的线圈回路，用于接通KM1的线圈，而SB2的常闭触点则串接于反转接触器KM2线圈回路中，工作时首先断开KM2的线圈，以保证KM2不得电，同时KM1得电。

反转启动按钮SB3的接法与SB2类似，常开触点串接于KM2的线圈回路，常闭触点串接于KM1的线圈回路中，从而保证按下SB3使KM1不得电，KM2能可靠得电，实现电动机的反转。

为防止两个接触器同时得电而导致电源短路，利用两个接触器的常闭触点KM1、KM2分别串接在对方的工作线圈电路中，构成相互制约的关系，称为联锁，实现联锁作用的常闭辅助触点称为联锁触点。

由复合按钮SB2、SB3常闭触点实现的互锁称为机械互锁。

为了保护电动机及其附属原件，在主电路及控制电路都设有保护原件：

热继电器：

电路正常工作时，热继电器内热原件产生的热量仅能使双金属片产生较小弯曲，而不能移动。

当过载时，流过热原件的电流增大，使双金属片产生较大弯曲推动导板使继电器触电动作，断开电路，从而达到对电路进行过载保护的作用。

热继电器动作后，经过一段时间的冷却，主双金属片恢复原状，导板也退回原处，可重复使用。

熔断器：

当电路正常工作时，流过熔断器的电流小于或者等于它的额定电流，由于其熔体发热温度尚未达到熔体的熔点，所以不会熔断，电路接通。

当流过熔断器的电流达到额定电流的1.3～2倍时，熔体缓慢熔断；当电流达到额定电流的8～10倍时，熔体迅速熔断，切断电路，从而达到对电路进行过电流保护的作用。

熔体熔断后，熔断器必须更换。

三．设计电气原理图

如图1-1所示，为三相异步电动机“正—反—停”控制电路电气原理图。

图1-1三相异步电机可逆控制电气原理图

工作原理如下：

当QF闭合，主电路及控制电路接通。

电动机正转时，SB2闭合，电流从FU2进入，顺序通过FR、SB1、SB3、KM1线圈和FU。

KM1线圈得电，其触电闭合并且自保持，此时，电流由FU2进入，经FR、SB3、KM1、SB2、KM1线圈和FU流出。

主电路接通，电动机开始正转运行。

当需要切换为反转运行时，按下SB3，由于正转支路串入了SB2的常闭触电，接通后SB2自动断开，使得支路1断开，KM1断开。

电流经FU2、FR、SB1、SB2、SB3、KM2线圈和FU。

KM2线圈得电触点闭合并自保持，此时，电流由FU2进入，经FR、SB1、SB2、KM2、KM2线圈，从FU流出。

主电路再一次接通，电动机反转运行。

四．设计电气安装接线图

如图1-2为三相异步电动机可逆控制电路电气安装接线图。

三相交流电源通过L1、L2、L3三个点接入，经过主电路及控制电路，由U、V、W分别接入电动机的三相。

按钮盒SB2为电动机正转按钮，SB3为反转按钮，SB1时电动机停止按钮。

图1-2三相异步电机可逆控制电气安装接线图

五．设备清单

1、低压断路器1个（QF）：

作为总开关，用于控制电路的接通与断开；

2、熔断器5个（FU1、FU2、FU3、FU4、FU5）：

用于对电路进行过流保护；

3、交流接触器（KM1、KM2）：

控制其触点的通断，从而控制电路通断；

4、热继电器1个（FR）：

用于对电路进行过载保护；

5、按钮盒1个（SB1、SB2、SB3）：

电动机正转、反转和停止的开关信号；

6、导线若干：

连接电路。

六．故障现象及排除办法

（1）通电后，熔丝烧断或断路器断开缺一相电源，检查电源回路中是否有一相断线。

故障分析：

电源线路短路或接地，查出故障予以排除。

定子绕组接地或相间短路，查出短路和接地点，予以修复。

熔丝截面过小，按要求更换正确熔丝。

（2）通电后，按下启动按钮，电动机无任何反应。

故障分析：

控制电路接线有错误，查出错误，改正接线。

电源未通路，检查电源回路开关、熔丝、接线盒处是否有断点，予以修复。

（3）通电后，按下启动按钮，交流接触器KM1动作，但是电机不运行，其他接触器无动作。

故障分析：

电路存在断点，无法形成闭合回路，经检查发现有两个原因，一是接触器触点被严重氧化，无法接通，二是电机线圈末端未连接，无法形成回路；

技能训练题目二：

星——三角降压启动控制

一．课题要求

设计三相异步电机可逆双重联锁控制电气原理图、电气安装接线图；按设计图纸工艺接线，即按横平竖直原则走线，每元件出线需做直角（出线距离6~8厘米），不得背线、跳线、反圈及露铜过多，接线不得松动，保持排线美观；能排查自己或老师设置的故障，并列写故障分析。

二．课题分析

星—三角降压启动是生产中最常用的方法之一。

凡是正常运行时三相定子绕组为三角形联结的三相笼型异步电动机，都可采用星—三角降压启动。

启动时，先将定子绕组按星型联结，接入三相交流电源。

此时，由于电动机每相绕组电压只为正常工作电压的

，因此能减少启动电流，待电动机转速接近额定转速时，再将电动机定子绕组改成三角形联结，各相绕组承受额定工作电压，电动机进入正常运转。

这种启动方法简便、经济，不仅适用于轻载启动，也适用于重负载下的启动。

在该电路中，电动机起动过程的星—三角转换是靠时间继电器自动完成的。

合上三相电源开关QA，按下起动按钮SB2，KM1、KT、KM3线圈同时通电并自锁，KM1主触点闭合，接通电动机三相电源，KM3的主触点闭合，将电动机的尾端连接，电动机接成星形连接，开始减压起动。

时间继电器KT延时时间设定为电动机起动过程时间（一般为6～8s），当电动机转速接近额定转速时，时间继电器整定时间到，KT动作，其对应的常闭触点断开，常开触点闭合，前者使KM3线圈断电释放，KM3的辅助常闭触点闭合，为KM2的线圈通电做好准备，后者使KM2线圈通电吸合，电动机由星形联结改成三角形联结，进入正常运行。

而KM2常闭触点断开，，使时间继电器KT在电动机星形联结/三角形联结起动完成后断电，电路中实现了KM2与KM3的电气互锁。

三．设计电气原理图

如图1-3为星—三角降压启动电路电器原理图。

图1-3星——三角降压启动控制电气原理图

工作原理如下：

当QF闭合，主电路及控制电路均接通。

按下SB2，电流由FU4进入，分两路：

一路经FR、SB1、KM1线圈，从FU5流出，当KM1线圈得电时，常开触点闭合，电路自保持，另一路经FR、SB1、KM1、KM2、KT线圈或KM3线圈，从FU5流出。

KM3线圈得电后，其常开触点闭合。

此时，电路处于星型联结，降压启动状态中。

KT延时时间到，KT延时断开常闭触点断开，KM3线圈失电，主电路KM3断开。

KT延迟闭合触点闭合，电路由FU4流出，经FR、SB1、KM1、KT、KM3、KM2线圈，从FU5流出。

当KM2得电，其常开触点闭合，电动就进入三角形稳定运行状态。

四．设计电气安装接线图

如图1-4为三相笼型异步电动机可星—三角降压启动电路电气安装接线图。

三相交流电源通过L1、L2、L3三个点接入，经过主电路及控制电路，由U、V、W分别接入电动机的三相绕组的一端，考虑到电动机需要在两种运行方式（星型和三角形）之间切换，所以电动机三相绕组的另一端需接入星—三角切换开关。

按钮盒中SB2为启动按钮，SB1常闭用作停止按钮，因控制电路可自动进行星—三角运行方式的切换故不需要设置运行方式的切换按钮。

图1-4星——三角降压启动控制电气安装接线图

五．设备清单

1、低压断路器1个（QF）：

作为总开关，用于控制电路的接通与断开；

2、熔断器5个（FU1、FU2、FU3、FU4、FU5）：

用于对电路进行过流保护；

3、交流接触器（KM1、KM2、KM3）：

控制其触点的通断，从而控制电路通断；

4、热继电器1个（FR）：

用于对电路进行过载保护；

5、时间继电器1个（KT）：

用于在启动时控制星—三角切换的时间：

6、按钮盒1个（SB1、SB2）：

启动和停止的开关信号；

7、导线若干：

连接电路。

六．故障现象及故障分析

1、故障现象：

1）按下启动按钮电机无法启动，交流接触器无动作；

2）按下启动按钮，交流接触器KM1动作，但是电机不运行，其他接触器无动作；

3）按下启动按钮，电机实现星——三角启动，但启动后电机噪声较大，运行不稳定。

2、故障分析：

1）出现按下启动按钮电机无法启动，交流接触器无动作故障，交流接触器无动作说明电路存在断点，经检查发现熔断器断开；

2）出现按下启动按钮，交流接触器KM1动作，但是电机不运行，其他接触器无动作故障，电路存在断点，无法形成闭合回路，经检查发现有两个原因，一是接触器触点被严重氧化，无法接通，二是电机线圈末端未连接，无法形成回路；

3）出现按下启动按钮，电机实现星——三角启动，但启动后电机噪声较大，运行不稳定现象，应为电压不稳定导致，检查发现电机接线出现接错相，无法构成三角形连接。

第二部分PLC电气控制系统设计

一．课题要求

电镀生产线采用专用行车，行年架装有可升降的吊钩；行车和吊钩各有一台电动机拖动；行车进退和吊钩升降由限位开关位控制；生产线定为三槽位；工作循环为：

工件放入镀槽－电镀5min后提起停放30s一放入回收液槽浸32min提起后停16s一放入清水槽清洗32s提起后停16s一行车返回原点。

如图2-1所示。

设置自动循环、点动、单周循环和步进四种作方式；有必要的电气保护和联锁；设计主电路电气原理图、PLC的I/O分配表、PLC的I/O接线图、编出梯形图、写出指令语句表，并要求调试成功、会排查故障。

图2-1电镀生产线工作示意图

二．课题分析

（一）PLC电气控制系统分析

根据设计要求绘制整个系统的工作流程图，以便可以更清楚的认识该生产线的生产全过程，整个系统的工作流程图，如图2-2所示。

行车动作就是上下左右受控移动，按照指定的顺序（即动作表）完成一系列的动作。

要求有几