摘要
本论文是研究机械加工中常用的Z3040摇臂钻床传统电气控制系统的改造问题,旨在解决传统继电器—接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和排除困难等难题。由于PLC电气控制系统与继电器—接触器电气控制系统相比，具有结构简单，编程方便，调试周期短，可靠性高，抗干扰能力强，故障率低，对工作环境要求低等一系列优点。因此，本论文对Z3040摇臂钻床电气控制系统的改造，将把PLC控制技术应用到改造方案中去，从而大大提高摇臂钻床的工作性能。论文分析了摇臂钻床的控制原理，制定了可编程控制器改造Z3040摇臂钻床电气控制系统的设计方案，完成了电气控制系统硬件和软件的设计，其中包括PLC机型的选择、I/O端口的分配、I/O硬件接线图的绘制、PLC梯形图程序的设计。对PLC控制摇臂钻床的工作过程作了详细阐述，论述了采用PLC取代传统继电器—接触器电气控制系统从而提高机床工作性能的方法，给出了相应的控制原理图。
关键词：可编程控制器，摇臂钻床，梯形图，电气控制系统
Abstract:This paper is to studies the machine process in common use Z3040 in inside radial drilling machine electric control system improves problem. The aim is solving device complexity, inferior reliability and stability, malfunction analysis and trouble obviation of the traditional relay electric control system. Because of electric control system PLC there are lots of advantages which include design, install, connect the line and adjust to try workload small, the period of research and manufacture is short, reliability is high, the ability of Anti- interference is very strong, the rate of break down is low, the demand of work environment is low, maintenance convenience a series of advantage etc. Therefore, a work for to the Z3040 radial drilling machine electric control system reforming, will reforming PLC control technique application in the project, then increasing radial drilling machine’s work function. The paper introduces to the control principle of the radial drilling machine. Established the programmable controller improve the design project of electric control system of Z3040 radial drilling machine. Completed the design of the software and hardware of the electric control system, Among them include the model of PLC choice、the I/O allotment of the address、the I/O hardware connects the line diagram、PLC trapezium diagram’s design. It explains that PLC control the work process of radial drilling machine. Discussing the adoption PLC replaces the traditional electric control system’s method and increases the work function of radial drilling machine, give a homologous control principle diagram.
Key words: PLC，Radial drilling machine，Trapezium diagram，Electric Control System
目录
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附录B (16)
1 绪论
本课题的选题背景和意义
Z3040摇臂钻床是工厂中常用的金属切削机床，它可以进行多种形式的加工，如：钻孔、镗孔、铰孔及螺纹等。从控制上讲，它需要机、电、液压等系统相互配合使用，而且，要进行时间控制。它的调速是通过三相交流异步电动机和变速箱来实现的。也有的是采用多速异步电动机拖动，这样可以简化变速机构。摇臂钻床的主轴旋转运动和进给运动由一台交流异步电动机拖动，主轴的正反向旋转运动是通过机械转换实现的。故主电动机只有一个旋转方向。此外，摇臂的上升、下降和立柱的夹紧、放松各由一台交流异步电动机拖动[1]。
目前，我国的Z3040摇臂钻床的电气控制系统普遍采用的是传统的继电器—接触器控制方式。因其所要控制的电机较多所以电路较复杂，在日常的生产作业当中，经常发生电气故障，从而影响生产。另外，一些复杂的控制如：时间、计数控制用继电器—接触器控制方式较难实现，所以，有必要对传统电气控制系统进行改进设计。PLC电气控制系统可以有效的弥补上述系统的这一缺陷。
可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，是从早期的继电器逻辑电气控制系统发展而来，它不断吸收微型计算机控制技术，使之功能不断增强，逐渐适合复杂的电气控制系统。PLC之所以有较强的生命力，在于它更加适应工业现场和市场要求。可靠性高，抗干扰能力强、编程方便、价格低、寿命长。与单片机相比，它的输入/输出端更接近现场设备，不需添加太多的中间部件，这样可以大大节省用户的开发时间与生产成本。
现在应用于各种工业控制领域的PLC种类繁多，规模大小和功能强弱千差万别，但他们具有以下一些共同的特点。
可靠性高。可靠性是用户的首选要求，目前各厂家生产的PLC，平均无故障时间都大大超过IEC规定的10万小时，例如：西门子、ABB、松下、三菱等微小型PLC，而且都有完善的自诊断功能，判断故障迅速。
灵活组态。可编程控制器是系列化产品，通常采用模块化结构来完成不同的任务组合。输入输出端口选择灵活，有多种机型，组合方便。
功能强大，除基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算功能外，配合特殊功能模块还可实现点位控制、PTO运算、过程运算、数字控制等功能，为方便工厂管理又可以与上位机通信，通过远程模块可以控制远程设备。因此，PLC几乎是全能的工业控制计算机。
编程方便，易于使用。PLC的编程可采用与继电器极为相似的梯形图语言，直观易懂，深受现场电气人员的欢迎。近年来又发展了面向对象的顺控流程图语言（Sequential Function Chart），使编程更加简单方便。
运行速度快。传统的机电接触电气控制系统通过大量触点的机械动作进行控制，速度很慢，而且系统愈大速度愈慢。PLC的控制速度则由CPU工作速度和扫描速度决定。因此更适合处理高速复杂的控制任务，它与微型计算机之间的差别越来越小[2]。
同时，PLC还具备了网络功能，能进行多台PLC或PLC与PC机之间的联网通讯，使用PLC可以很方便的构成“集中管理、分散控制”的分布式电气控制系统，通过现场总线的PLC通讯网络，可使工厂的各种资源共享，就更适合于工厂自动化的需要，为工厂自动化提供了技术保证[3]。
正是由于PLC电气控制系统的种种优点,因此本次对Z3040摇臂钻床的电气控制系统的改造,可以大大提高Z3040摇臂钻床工作性能和系统的工作稳定性,为工业生产的现代化带来生机．同时，提高了PLC编程水平和实践能力,为今后在实际工作中熟练使用PLC进行工业系统的设计打好基础。
国内外关于本课题的技术研究现状和发展动态
早在上世纪六十年代国外就已经出现了可编程序控制器（PLC）的应用，之后世界各国争相在该领域投入大量资金进行新产品的开发，在1995年西门子又成功地开发出了S7200、S7300系列，它具有TD 200和COROS OPS操作模板为用户提供了方便人机界面，用户程序三级口令保护，极强的计算性能，完善的指令集，MPI接口和通过工业现场总线PROFD3US以及以太网联网的网络能力，强劲的内部集成功能，全面的故障诊断功能；模块式结构可用于各处性能的扩展，脉冲输出晶闸管步进电机和直流电机；快速的指令处理大大缩短了循环周期，并采用了高速计数器，高速中断处理可以分别响应过程事件，大幅度降低了成本。由于电气控制系统的可靠性日益受到人们的重视，一些公司己将自诊断技术、冗余技术、容错技术广泛应用到现有产品中，推出了高可靠性的冗余系统，并采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。由于PLC的众多优点，使其迅速在工业控制中得到推广。虽然国内PLC技术的应用前景很大，并且取得了一定的经济效益，而相比之下，由于受经济和技术水平的限制，大多数企业在生产上使用的Z3040摇臂钻床的电气控制系统，还是采用采用继电器—接触器控制方式，而这种控制方式存在着明显的缺陷和隐患。极易发生故障。而且，由于线路复杂，要想找到问题所在也相当的困难。和国外大量采用PLC技术替代继电器—接触器系统相比，我们还存在很大差距。
随着PLC技术在我国的迅猛发展，我们和国外先进技术的差距会不断缩小。因此，抓住这个有利时机进一步促进PLC技术的推广与应用，是提高我国工业自动化水平的迫切任务，此次对于Z3040摇臂钻床电气控制系统改造设计，就是希望借鉴国外先进的工业控制技术，应用到工业现场，以提高摇臂钻床的工作
性能。
2 Z3040摇臂钻床传统电气控制系统的原理
主电路
我国原来生产的Z3040摇臂钻床的主轴旋转运动和摇臂升降运动的操作是通过不能复位的十字开关来操作的,它本身不具有欠压和失压保护。因此在主回路中要用一个接触器将三相电源引入。现在的Z3040摇臂钻床取消了十字开关，它的电气原理图如下所示：
图Z3040摇臂钻床传统电气控制系统电气原理图
它的主电路、控制电路、信号电路的电源均采用自动开关引入，自动开关的电磁脱扣作为短路保护取代了熔断器。交流接触器KM1只主电动机M1接通或断开的接触器，KR1为主电动机过载保护用热继电器。摇臂的升降，立柱的夹紧放松都要求拖动的电动机正反转，所以M2和M3电动机分别有两个接触器，它们为KM2、KM3和KM4、KM5。摇臂升降电动机M2、冷却泵电动机M4均为短时工作，不设过载保护。
控制电路、信号及照明电路
控制电路的电源由控制变压器TC二次侧输出110V供电，中间抽头603对地为信号灯电源,241号线对地为照明变压器TD二次侧输出36V。
2.2.1 主电动机的旋转控制
在主电动机启动前，首先将自动开关Q2、Q3、Q4扳到接通状态，同时将配电盘的门关好并锁上。然后再将自动开关Q1扳到接通位置，电源指示灯亮。这时按下SB1，中间继电器K1通电并自锁,为主轴电动机与其他电动机的启动做好了准备。当按下按钮SB2时，交流接触器KM1线圈通电并自锁使主电动机旋转，同时主电动机旋转的指示灯HL4亮。主轴的正转与反转用手柄通过机械变换的方法来实现。
2.2.2 摇臂的升降控制
按下按钮SB3，时间继电器KT1通电吸合，它的瞬动触点（33-35）闭合使KM4线圈通电，液压电动机M3起动供给压力油，经分配阀体进入摇臂的松开油腔，推动活塞使摇臂松开。同时活塞杆通过弹簧片使行程开关ST2的动断触点断开没，KM4线圈断电,而ST2的动合触电（17-21）闭合2M线圈通电，它主触点闭合，2M电动机旋转使摇臂上升。
如果摇臂没有松开，ST2的动合触点不能闭合，摇臂升降电动机不能转动，这样就保证了只有摇臂的可靠松开后方可使摇臂上升或下降。
当摇臂上升到所需要的位置时，松开按钮SB3，KM2和KT1断电，升降电动机M2断电停止，摇臂停止上升。当持续1-3秒后，KT1的断电延时闭合的动断触点（47-49）闭合，KM5线圈经7-47-49-51号线，KM5线圈通电液压泵电动机M3反转，使压力油经分配阀进入摇臂的夹紧液压腔，摇臂夹紧。同时活塞杆通过弹簧片使ST3的动断触点（7-47）断开，KM5线圈断电，M3电动机停止，完成了摇臂的松开—上升—夹紧动作。
摇臂升降电动机的正转与反转不能同时进行，否则将造成电源两相间的短路。为避免由于操作错误造成事故，在摇臂上升和下降的线路中加入了触点互锁和按钮互锁。因为摇臂的上升或下降是短时的调整工作所以采用点动方式。
行程开关ST1是为摇臂的上升或下降的极限位置保护而设立的。ST1有两对常闭触点，ST1的动断触点（15-17）是摇臂上升时的极限位置保护，ST1的动断触点（27-17）是摇臂于液压夹紧机构出现故障或ST3调整不当，将造成液压泵电动机M3过载它的过载保护热继电器的动断触点将断开，KM5释放同，M3电动机断电停止。
2.2.3立柱和主轴箱的松开及夹紧控制
主轴箱与立柱的松开及夹紧控制可以单独进行，也可以同时进行，它由组合开关SA2和按钮SB5（或SB6）进行控制。SA2有三个位置，在中间位置（零位）时为同时进行，搬到左边位置时为立柱的夹紧或放松，搬到右边位置为主轴箱的
夹紧或放松。SB5是主轴箱和立柱的夹紧按钮。
下面以主轴箱的松开和夹紧为例说明它的动作过程：首先将组合开关SA2搬向右侧，触点（57-59）接通，触点(57-63)断开。当要主轴箱松开时，按下按钮SB5，这时时间继电器KT2和KT3线圈同时通电，但KT2为断电延时型时间继电器，所以KT2的通电使瞬时常开触点闭合，断电延时断开的动断触点（7-57）也闭合使YA1通电，经1-3s后KT3的延时动合触点（7-41）闭合，通过3-5-7-41-43-37-39使KM4通电，液压泵电动机正转使压力液压油经分配阀进入主轴箱液压缸，推动活塞使主轴箱放松。活塞杆使ST4复位主轴箱和主柱分开，指示灯HL2亮。当要主轴夹紧时，按下按钮SB6仍首先为YA1通电，经1-3s后中，KM5线圈通电，液压泵电动机反转，压力油经分配阀进入主轴箱液压缸，推动活塞使主轴箱夹紧。同时活塞杆使ST4受压，它的动合触点（607-613）闭合，指示灯HL3亮，触点（607-613）断开，指示灯HL2灭，指示主轴箱与立柱夹紧。
当将SA2搬到左侧时，触点（57-63）接通，（57-59）触点断开。按下按钮SB5或SB6时使YA2通电，此时主柱松开或夹紧。SA2在中间位置时，触点（57-59、57-63）均接通，按下SB5或SB6时，YA1、YA2均通电，主轴箱和立柱同时进行夹紧或放松。其它动作过程和主轴箱松开和夹紧完全相同[4]。
3 基于PLC的Z3040摇臂钻床电气控制系统硬件部分的设计
Z3040摇臂钻床电气控制系统的设计方案由两部分组成，一部分为电气控制系统的硬件设计，也就是PLC的机型的确定；另一部分是电气控制系统的软件设计，就是PLC控制程序的编写。为了使改造后的摇臂钻床仍能够保持原有功能不变，此次改造的一个重要原则之一就是，不对原有机床的控制结构做过大的调整，只是将原继电器控制中的硬件接线改为用软件编程来替代。具体方案如下：
3．1 PLC型号的选择
选择基于PLC的摇臂钻床电气控制系统的PLC机型，应从以下几个方面来考虑：
3.1.1 根据PLC的物理结构
根据物理结构的不同，PLC分为整体式、模块式和叠装式。整体式的每一I/O 点的平均价格比模块式便宜，小型电气控制系统一般使用整体式可编程控制器。此次所设计的电气控制系统属于小型开关量电气控制系统没有特殊的控制任务，整体式PLC完全可以满足控制要求，且在性能相同的情况下，整体式PLC较模块式和叠装式PLC价格便宜，因此，Z3040摇臂钻床电气控制系统的PLC选用
整体式结构的PLC[5]。
3.1.2 根据PLC的指令功能
考虑到任何一种PLC都可以满足开关量电气控制系统的要求，据此本课题将尽量采用价格便宜的PLC。
3.1.3 根据PLC的输入输出点数
如表和表所示，摇臂钻床的电气控制系统需要17个输入口11个输出口，PLC的实际输入点数应等于或大于所需输入点数17，PLC的实际输出点数应等于或大于所需输出点数11，在条件许可的情况下尽可能留有10%-20%的裕量。
3.1.4 根据PLC的存储容量
PLC存储器容量的估算方法：对于仅有开关量输入/输出信号的电气控制系统，将所需的输入/输出点数乘以8，就是所需PLC存储器的存储容量（单位为bit）即
（17+11）×8=224bit
3.1.5 根据输入模块的类型
输入模块的输入电压一般为DC24V和AC110V或AC220V。直流输入电路的延迟时间较短，可以直接与接近开关、光电开关等电子输入装置连接。交流输入方式的触点接触可靠，适合于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。由于本基于PLC的摇臂钻床电气控制系统的工作环境并不恶劣，且对电气控制系统操作人员来说DC24V电压较AC110V电压安全些。因此，本基于PLC的摇臂钻床电气控制系统的PLC输入模块应选直流输入模块，输入电压应DC24V电压[6]。3.1.6 根据输出模块的类型
PLC输出模块有继电器型、晶体管型和双向可控硅型三种。
继电器型输出模块的触点工作电压范围广，导通压降小，承受瞬间过电压和过电流的能力较强，每一点的输出容量较大（可达2A）,在同一时间内对导通的输出点的个数没有限制，但动作速度慢，寿命有一定的限制。
晶体管型与双向可控硅型输出模块分别用于直流负载和交流负载，它们的可靠性高，反应带宽快，寿命长，但是过载能力差，每1点的输出量只有，4点同时输出的总容量不得超过2A。
由于Z3040摇臂钻床控制对象对PLC输出点的动作表达速度要求不高，继电器型输出模块的动作速度完全能够满足要求，且每一点的输出容量较大，在同一时间内对导通的输出点的个数没有限制，这将给设计工作带来很大的方便。所以本课题选用继电器输出模块，结合Z3040摇臂钻床电气控制系统的实际情况，
需要输入点数大于17个，输出点数大于11个。
综上所述，为了使Z3040摇臂钻床在改造后能够良好工作，确认日本松下公司生产的FP0-C14RS型和扩展单元FP0-E16RS型和FP0-E8RS型PLC能够满足上述要求，该类型号PLC体积小，功能强，增加了一些大型机的功能和指令，如PID和PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）指令，对于控制器体积要求较高的应用系统是一种很好的选择。其编程口为RS-232C，可以直接和编程器或计算机连接，使用非常方便，且性价比较高，使用方便。其主要技术性指标如下：
该型PLC具有Z3040摇臂钻床电气控制系统所需的所有指令功能，其总输入点数为20点，总输出点数为18点，用户存储器容量5K步，输入模块电压为DC24V，输出模块为继电器型。由此可知，FP0-C14RS和扩展单元FP0-E16RS 型和FP0-E8RS型PLC的技术性能指标完全能满足上述要求。
PLC的I/O端口分配表
根据所选PLC的型号进行I/O点的端口分配，如下（表、表）所示：
表输入信号端口分配表
表输出信号端口分配表
PLC的I/O电气接线图的设计
下图为PLC的I/O电气接线图，图中X0、X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13、X14、X15、X16共用一个COM端，输入开关的其中一端应并接在直流24V电源上，另一端应分别接入相应的PLC输入端子上。接线时注意PLC输入/输出COM端子的极性。接触器的线圈工作电压若为交流110V，则接触器线圈连接的Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6可以共用一个COM2端。信号灯电源电压为，因此Y7、Y8、Y9、Y10、可以共用一个COM1端。如果输出控制设备存在直流回路，则交流回路直流回路不可共用一个COM端，而应分开使用，本电路的输出端全为交流回路，因此在电源电压相同的接口可共用一个COM端。
图PLC的I/O电气接线图
4 Z3040摇臂钻床电气控制系统软件部分的设计
PLC梯形图程序的优化设计及程序调试：
为了使Z3040摇臂钻床在进行电气控制系统改造后仍能够完成原有的工作需要，本基于PLC的摇臂钻床电气控制系统的PLC程序应由电气控制系统预开程序、主电动机的起动和停止控制程序、摇臂升降控制程序即升降电动机的正反转控制程序、立柱和主轴箱的松开与夹紧控制程序即液压泵电动机的正反转程序、信号的显示程序、照明控制程序等部分组成。因选用FP0型号的PLC，所以编程时采用Windows环境下运行的FPWIN—GR的编程软件来编程设计, 采用TVT—90A2可编程控制器训练装置来进行模拟调试。如下列图形所示：4.1.1 系统预开程序
X6为总停输入继电器，X0为系统预开输入继电器。当X0闭合后PLC的内部继电器R0接通并自锁，为电气控制系统进行工作做好准备。
图系统预开梯形图程序
4.1.2 主电动机的起动控制程序
X1为主电动机起动输入继电器，R0闭合后，接通X1，此时输出继电器Y0接通并自锁，从而使电机起动。
图主电动机的起动梯形图程序
4.1.3 摇臂升降控制程序
R0闭合后，当输入继电器X2接通时，内部继电器R1也接通，同时Y3得电，使得液压泵电动机起动，摇臂放松，当摇臂彻底放松后，X11的常开触点闭合，常闭触点断开，Y3断电，Y1得电，摇臂开始上升，当上升到极限位置时，X10的常闭触点断开，Y1失电。摇臂完成松开，然后上升的过程。
如果想要完成摇臂下降的过程，需接通X3，在摇臂放松后，使Y4得电，使摇臂下降，当下降到极限位置时，X10的常闭触点断开，Y2失电。摇臂完成松开，然后下降的过程。
图摇臂升降梯形图程序
4.1.4 主轴箱和立柱同时放松或夹紧控制程序
R0闭合后，当输入X4或X5接通时，内部继电器R2、R3和定时器T3同时接通,3秒后，Y3自动接通，主轴箱和立柱同时放松，当再次使输入X4或X5接通时，Y6接通，主轴箱和立柱同时夹紧。
图主轴箱和立柱同时放松或夹紧梯形图程序
4.1.5 主轴箱和立柱分别单独夹紧或放松程序
除了可以使立柱和主轴箱同时夹紧、放松外，还可以使它们分别夹紧或放松，通过手动接通X15和X16即可完成上述操作，当需要使主轴箱单独夹紧或放松时，用手扳动开关X16使其断开即可，同样，用手扳动输入开关X15，即可达到单独夹紧或放松立柱的目的。
图主轴箱和立柱分别单独夹紧或放松梯形图程序
4.1.6 信号显示程序
R0接通，当主电动机起动后，Y0接通，Y10得电，主电动机起动信号灯亮。立柱夹紧后X14接通，Y9得电，立柱夹紧信号灯亮。当Y3得电后，立柱开始松开，当立柱松开后，X14的常开触点闭合，常闭触点断开，Y8得电，立柱松开信号灯亮。
图信号显示梯形图程序
4.1.7 电源工作状态指示信号程序
R0接通，输出继电器Y7得电，此时电源工作状态指示信号灯亮，表明机床开始处于工作状态。
图电源工作状态指示信号梯形图程序
5 结论
本课题所研究的基于PLC的摇臂钻床电气控制系统的设计实现了Z3040摇臂钻床的控制自动化，方便了工人在生产中对机床的实际操作。通过研究，可得出以下结论：
研究成果
可编程控制器是一种广泛应用于工业现场的新型控制器，具有结构简单，抗干扰性强，编程方便等特点，本课题采用PLC自动控制技术取代了传统继电器—接触器电气控制系统，实现了对Z3040摇臂钻床的自动控制，从而提高了机床的工作效率、工作稳定性和可靠性，而且，还大大降低了工人的劳动强度，改善了产品的加工质量，降低了设备故障率，提高了生产率。另外，通过这次毕业设计使我对PLC和电控方面的知识又有了更加深刻的理解和掌握，为今后走向工作岗位从事相关工作奠定了很好的基础。
不足之处
由于时间精力有限，还有许多功能有待扩展、完善。主要是没有对所控制电动机的调速问题进行研究，包括主电动机、升降电动机、液压泵电动机的调速只能通过机械调速或多速电机来进行，属于有级调速，其加工范围将受到某些限制，系统仅限于逻辑开关量的控制，对于PLC的许多高级指令没有应用到。以上问题有待今后进一步研究解决。
致谢
本论文是在杨清杰老师的悉心指导下完成的，杨清杰老师渊博的知识、丰富的实践经验和诲人不倦的作风至今令我终生难忘。从杨清杰老师身上，除了学到许多专业知识外，我还学到了如何做人、做事等许多其它宝贵的东西。所有这些都将使我受益终生。在此，我要衷心的感谢杨清杰老师，感谢他在指导我做学士学位论文期间对我无私的关怀和耐心细致的指导，并向杨清杰老师致以崇高的敬意！
在攻读学士学位期间，我还得到了其他众多老师和单位领导、同学们的关怀、帮助，有了他们，我才能克服各种困难，完成学士学位论文。在这里一并表示感谢！
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附录A Z3040摇臂钻床电气控制系统梯形图
附录B 梯形图转换成指令表
目录 第1章引言·1 1.1 可编程控制器的简单介绍··1 1.2 西门子S7-200 的简单介绍··4 1.3 C650卧式车床简述··5 第2章继电接触器控制系统设计·7 2.1 C650卧式车床的控制要求··7 2.2 电气控制线路分析··7 2.3 C650卧式车床电气控制线路的特点··9 第3章C65O普通车床的PLC 设计过程·10 3.1 控制要求··10 3.2 方案说明··10 3.3 确定I/O信号数量，选择PLC的类型··10 3.4 C650普通车床PLC控制系统I/O地址分配表··11 3.5 控制电路设计··11 3.6 PLC控制程序设计··13 3.7 C650普通车床控制系统PLC控制程序语句表··15 3.8 系统调试··18 结论·19
设计总结·20谢辞·21 参考文献·22
第1章引言 本设计主要针对C650普通车床进行电气控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。 1.1 可编程控制器的简单介绍 1.1.1 PLC的工作原理 PLC 英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种机械或生产过程。 PLC采用循环扫描的工作方式，即顺序扫描，不断循环这种工作方式是在系统软件控制下进行的。当PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编写好并存于用户存储器中的程序，按序号作周期性的程序循环扫描，程序从第一条指令开始，逐条顺序执行用户的程序直到程序结束。然后重新返回第一条指令，再开始下一次扫描；如此周而复始。实际上，PLC扫描工作除了执行用户程序外，还要完成其他工作，整个工作过程分为自 诊 断、通讯服务、输入处理、输出处理、程序执行五个阶段。 1.1.2 可编程序控制器的组成 可编程序控制器硬件由中央处理器、电源、输出组件、输入组件、输入输出、编程器六部分构成: 中央处理器（Central Processor Unit 简称CPU）：它是可编程序控制器的心脏部分。CPU 由微处理器（Microproce-ssor）存储实际控制逻辑的程序存储器和存储数据、变量的数据储器构成。 电源（Power Supply）：给中央处理器提供必需的工作电源。 输入组件（Inputs）：输入组件的功能是将操作开关和现场信号送给中央处理器。现场信号可能是开关量、模拟量或针对某一特定目的使用的特殊变量。 输出组件（Outputs）：输出组件接收CPU 的控制信号，并把它转换成电压或电流等现场执行机构所能接收的信号后，传送控制命令给现场设备的执行器。 输入输出（简称I/O）是可编程序控制器的“手”和“脚”或者叫作系统的“眼睛”
《电器控制与PLC技术》习题集 设计题 1. 画出三相异步电动机即可点动又可连续运行的电气控制线路 2. 画出三相异步电动机三地控制（即三地均可起动、停止）的电气控制线路
3．为两台异步电动机设计主电路和控制电路，其要求如下： ⑴两台电动机互不影响地独立操作启动与停止； ⑵能同时控制两台电动机的停止； ⑶当其中任一台电动机发生过载时，两台电动机均停止 4．试将以上第3题的控制线路的功能改由PLC控制，画出PLC的I/O端子接线图，并写出梯形图程序
5. 试设计一小车运行的继电接触器控制线路，小车由三相异步电动机拖动，其动作程序如下： ⑴小车由原位开始前进，到终点后自动停止； ⑵在终点停留一段时间后自动返回原位停止； ⑶在前进或后退途中任意位置都能停止或启动
6. 试将以上第5题的控制线路的功能改由PLC控制，画出PLC的I/O端子接线图，并写出 梯形图程序
7. 试设计一台异步电动机的控制电路要求： 1）能实现启、停的两地控制； 2）能实现点动调整； 3）能实现单方向的行程保护； 4）要有短路和过载保护 8. 试设计一个工作台前进——退回的控制线路工作台由电动机M拖动，行程开关SQ1、SQ2分别装在工作台的原位和终点要求： 1）能自动实现前进—后退—停止到原位； 2）工作台前进到达终点后停一下再后退； 3）工作台在前进中可以立即后退到原位；
4）有终端保护 9. 有两台三相异步电动机M1和M2，要求： 1） M1启动后，M2才能启动； 2） M1停止后，M2延时30秒后才能停止； 3） M2能点动调整 试作出PLC输入输出分配接线图，并编写梯形图控制程序
电气施工图设计统一说明 一、建筑概况 本工程位于（），（）路与（）路交叉口（）。建筑面积（m2）。地下（）层，主要为车库、各种机房、库房，地上（）层，主要为办公室、餐厅、会议室等，属于（）类建筑。建筑主体高度（M），裙房高度（M）。结构形式为（），基础为（），楼板厚（mm）,垫层厚（mm）。 二、设计依据： 1.各市政主管部门对初步设计的审批意见； 2.甲方设计任务书及设计要求； 3.《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92; 4.《10KV及以下变电所设计规范》GB50053-94; 5.《供配电系统设计规范》GB50052-95; 6.《低压配电设计规范》GB50054-95 7.《建筑物防雷设计规范》GB50057-94;（2000年版） 8.《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95;（2001年版） 9.《人民防空地下室设计规范》GB50038-94; 10.其它有关国家及地方的现行规范，规范； 11.各专业提供的设计资料； 三、设计范围 本设计包括红线内的以下内容： 1.高、低压配电系统； 2.电力配电系统； 3.照明配电系统； 4.楼宇自控系统；
5.防雷及接地系统； 6.人防工程； 7.室外照明系统（与专业厂家配合）； 8.报告厅，演播室，多功能厅等的调兴照明系统（与专业厂家配合）； 9.有工艺设备的场所（例如：厨房、电梯等），设计仅预留配电箱； 10.根据甲方（）文，本工程设计时，公共场所及所有办公室的强电设备均只做预留，强电将电源引至配电箱，预留装修照明仅先期估算照明容量，待以后由室内装修设计负责进行配电盘及平面的二次设计，以防止重复投资。 11.本工程电源分界点在高压进线柜处。 四、供电设计 1.本工程负荷等级为（）级。 2.本工程从（）及（）引来两路10kv高压电源，每路均能承担本工程全部负荷。两路高压电源同时工作，互为备用。 3.10kv高压电源引至设在本工程（）层的分界室。变配电所设在地下（）层。高压为单母线分段运行，手动联络，高压断路器为真空断路器，直流操作（）AH,继电保护为定时限过流及速断保护。 4.用电负荷 Pe=()kWPj=()kW(其中：照明（），电力（）kW,消防设备（）kW，选用（）台（）kVA变压器。 5.选用（一台）柴油发电机组（）kW作为第三路电源。 6.低压为母线分段运行，联络开关设自投自复、自投不自复、手动，转换开关。自投时应自动断开非保证负荷，以保证变压器正常工作。主进开关与联络开关设电气联锁，任何情况下只能合其中的2个开关。 7.计费：本工程为高压计费，低压设电力分表。 8.在变配电所低压侧，设功率因数集中自动补偿装置，电容器采用自动循环投切方式，要求补偿后的功率因数大于0.90。本工程要求荧光灯，气体放电灯单灯就地补偿。要求补偿后的功率因数大于0.90。
电控及PLC课程设计 任务书 电气工程及其自动化专业 盐城工学院电气工程学院
课程设计总体要求安排 一.教学目的与任务 电气控制与PLC是一门实践性要求较高的课程，学生除了在课堂内理解掌握本课程相关的理论知识外，必须通过一定实验室环境内的课题训练，实际动手设计和调试应用程序，进一步加深和强化课程理论知识应用。 课程设计要求根据电气控制设备的工艺要求，运用所学过的电气控制的基本控制环节、典型控制线路及PLC的基础知识，以及电气控制系统设计的基本方法、步骤，查找有关资料，设计电气控制线路，选择电器元件，整理设计资料。在此过程中培养从事设计工作的整体观念，通过较为完整的工程实践基本训练，为全面提高学生的综合素质及增强工作适应能力打下一定的基础。 鉴于本课程设计的重要性，要求每一位参加设计的同学必须做到态度端正积极，发挥自己的主动性，在课程设计过程中严谨认真的独立完成自己的课题设计，不得出现抄袭他人设计的现象，一经发现，该生课程设计成绩以不及格论处。 二.主要内容 1）PLC的认识与使用： PLC的外观、电源、输入/输出端口、COM端、通信接口、外部负载、负载电源、扩展单元、模块、编程器； 2）基本操作练习： 启动、停止、编程与程序传送、电源与输入/输出端口接线； 3）编程与仿真软件的学习与使用； 4）应用程序的设计与调试运行及演示。 三.基本要求 本课程设计共设10个应用设计题，每个学生选作1题，独立完成。 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。
医院建设项目 设计说明 第七章电气专业设计 一、设计依据 1、甲方设计任务书及设计要求； 2、《建筑设计防火规范》GB50016-2014 3、《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008； 4、《20kV及以下变电所设计规范》GB50053-2013； 5、《供配电系统设计规范》GB50052-2009； 6、《低压配电设计规范》GB50054-2011 7、《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010； 8、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012； 9、《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013； 10、《建筑照明设计标准》GB50034-2013； 11、《综合医院建筑设计规范》GB51039-2014 12、《医疗建筑电气设计规范》JGJ312-2013 13、《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2013 14、《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005； 15、《安全防范工程技术规范》GB50348-2004 16、《入侵报警系统工程设计规范》GB50394-2007 17、《视频安防系统工程设计规范》GB50395-2007 18、《出入口控制系统工程设计规范》GB500396-2007 19、《综合布线系统工程设计规范》GB50311-2007 20、《电子会议系统工程设计规范》GB50799-2012 21、《公共广播系统工程技术规范》GB50526-2010 22、《数据中心设计规范》GB50174-2017 23、《全国民用建筑工程设计技术措施--节能专篇（电气）》2007年版 24、其它有关的国家及地方现行规程规范；二、设计范围 本设计包括红线以内的如下内容： 1、中低压配电系统；动力配电系统；照明配电系统；电气安全及防雷接地系统。 2、综合布线系统；有线电视系统；安全防范系统监控系统；楼宇自控系统；医护对讲系统；ICU探视系统；手术监控管理系统；手术室示教系统；信息显示系统；火灾自动报警及消防联动控制系统；消防应急及日常广播系统等。 三、用电负荷估算： 编号名称面积（㎡）用电标准计算负(kW) 备注 1 A区行政综合楼2280.19 80W/㎡182 2 A区中医门诊综合楼4415.4490W/㎡397 3 B区门诊综合楼8713.8290W/㎡784 4 B区住院综合楼14899.0960W/㎡893 5 C区康疗中心2741.4690W/㎡247 6 地下室建筑8996.00 50W/㎡450 一部份为诊疗区 7 其他200 合计3153 用电负荷同期系数取：0.8 整个项目用电负荷合计：2552KW; 三、高、低压配电系统 1、1．负荷分级： 一级负荷：火灾报警及联动控制设备、消防电梯、排烟风机及加压送风机、保安及消防监控系统、应急照明及疏散照明、急诊部、监护病房、手术部、分娩室、婴儿室、血液病房的净化室、血液透析室、核磁共振、介入治疗用CT及X光机扫描室、洁净手术室空调、ICU病房、重要的计算机系统等。其中重要手术室、
电气设计说明精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-
电气设计 一、设计依据： （一）上级主管部门批准的文件和兴建方提出的有关要求。 （二）国家现行的有关规范、规程： 《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版） 《民用建筑电气设计规范》JGJ 16-2008 《10kV及以下变电所设计规范》GB50053-94 《火灾自动报警系统设计规范》GB50016-2013 《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010 《建筑照明设计标准》GB50034-2013 《低压配电设计规范》GB50054-2011 《通用用电设备配电设计规范》GB50055-2011 《供配电系统设计规范》GB50052-2009 《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-97 《住宅建筑规范》GB50386-2005 《住宅设计规范》GB50096-2011 《住宅建筑电气设计规范》JGJ 242—2011 《有线电视系统工程技术规范》GB50200-94 《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198-94 （三）各专业提供的有关资料及图纸。 （四）由甲方处了解的市政相关条件及方案构想。 二、设计范围： （一）本工程拟设置的强电系统 1.高、低压变配电系统。 2.动力配电系统、照明配电系统（不包括住宅电表箱以前公变部分）； 3.柴油发电机系统 4.漏电火灾报警系统
5.防雷、保护接地系统。 （二）本工程拟设置的主要弱电系统 1.通讯系统。 2.安全防范系统。主要由以下子系统组成： ①视频安防监控子系统； ②出入口控制子系统； ③入侵报警子系统； ④保安报警子系统； ⑤电子巡查子系统； ⑥停车库管理子系统； ⑦周界及公共区域防范系统。 3.有线电视及卫星电视系统。 4.火灾自动报警及消防联动控制系统。 5.背景音乐及紧急广播系统。 6.楼宇控制系统 7.公共信息显示系统 三、供电系统 （一）负荷等级 本建筑群属于一类、二类高层及多层建筑，其中一类高层建筑消防控制室、防 排烟设施、消防电梯、消防水泵、火灾自动报警系统、自动灭火系统、应急照明、疏散标志灯和电动卷帘.生活水泵、客梯、楼梯间照明等用电等为一级负荷; 二类建筑中以上部分为二级负荷；其余的用电设备属三级负荷。 （二）供电电源及电压：由市政为本建筑引入两组（共4路）（按一路高压10000KV A）10KV独立电源，每组10KV电源需引自上级不同开闭站。（需与 供电部门落实）。 东南区装设220/380V应急式柴油发电机组作为酒店、商业等一级负荷的备用电源。 （三）供电系统：10kV系统采用单母线分段加联络型式接线，放射式馈至各台 变压器；低压系统采用单母线分段接线，正常时各变压器独立运行，变压器之
河南工业职业技术学院 毕业设计 题目 PLC电梯控制系统的设计系院电气工程系 专业 班级 学生姓名 学号 指导教师
前言 随着电子技术的发展，当前数字电器系统的设计正朝着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展。推动该潮流发展的引擎就是日趋进步和完善的PLC设计技术。目前数字系统的设计可以直接面向用户需求，根据系统的行为和功能的要求，自上而下的完成相应的描述、综合、优化、仿真与验证，直接生成器件。上述设计过程除了系统行为和功能描述以外，其余所有的设计几乎都可以用计算机来自动完成，也就说做到了电器设计自动化这样做可以大大的缩短系统的设计周期，以适应当今品种多、批量小的电子市场的需求。 电器设计自动化的关键技术之一是要求用形式化的方法来描述数字系统的硬件电路，即要用所谓的硬件语言来描述硬件电路。所谓硬件描述语言及相关的仿真、综合等技术的研究是当今电器设计自动化领域的一个重要课题。 PLC的设计和开发，已经有多种类型和款式。传统的PLC各有特点，它们适合在现场做手工测量，要完成远程测量并要对测量数据做进一步分析处理，传统PLC是无法完成的。然而基于PC 通信的PLC，既可以完成测量数据的传递，又可借助PC，做测量数据的处理。所以这种类型的PLC无论在功能和实际应用上，都具有传统PLC无法比拟的特点，这使得它的开发和应用具有良好的前景。
目录 1.前言 2.电梯控制基本概念 3.电梯控制的组成 4.电梯控制的移动 5.电梯PLC系统的模拟组态 6.货运电梯重量超载的控制 7.总结 8.参考文献
2. PLC电梯控制的基本概念 电梯控制系统可分为电力拖动系统和电气控制系统两个主要部分。电力拖动系统主要包括电梯垂直方向主拖动电路和轿箱开关电路。二者均采用易于控制的直流电动机作为拖动动力源。主拖动电路采用PWM调试方式，达到了无级调速的目的。而开关门电路上电机仅需一种速度进行运动。电气控制系统则由众多呼叫按钮、传感器、控制用继电器、指示灯、LED七段数码管和控制部分的核心器件（PLD）等组成。PLC集信号采集、信号输出及逻辑控制于一体，与电梯电力拖动系统一起实现了电梯控制的所有功能。 电梯控制系统原理框图如图1所示，主要由轿箱内指令电路、门厅呼叫电路、主拖动电机电路、开关门电路、档层显示电路、按钮记忆灯电路、楼层检测与平层检测传感器及PLC电路等组成的。 电梯控制系统的硬件结构如图2所示。包括按钮编码输入电路、楼层传感器检测电路、发光二极管记忆灯电路、PWM控制直流电机无线调速电路、轿箱开关电路、楼层显示电路及一些其他辅助电路等。为减少PLC输入输出点数，采用编码的方式将31个呼叫及指层按钮编码五位二进制码输入PLC PLC系统的其它设备 1 编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC 所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。 2 人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。 3 输入输出设备：用于永久性地存储用户数据，如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。
电气设计说明 一．设计依据 1．建筑概况： 本工程位于XXXX。总建筑面积约xxxx㎡。地下x层，主要为xxxx，地上xx层。本工程属于xxx建筑。建筑主体高度xxxm，裙房高度xxxm。结构形式为xxxxxx结构，基础形式为xxx结构。人防工程为x级，平战结合；防火等级：xx级; 2．相关专业提供给的工程设计资料； 3．各市政主管部门对初步设计的审批意见； 4．甲方提供的设计任务书及设计要求； 5．中华人民共和国现行主要标准及法规： --《供配电系统设计规范》 GB50052-2009； --《民用建筑电气设计规范》 JGJ/T16-2008； --《10KV及以下变电所设计规范》 GB50053-94； --《低压配电设计规范》 GB50054-2011； --《建筑物防雷设计规范》 GB50057-2010； --《建筑设计防火规范》GB 50016—2006； --《高层民用建筑没计防火规范》GB 50045—95（2005年版）； --《建筑照明设计标准》 GB50034-2004； --《人民防空工程设计防火规范》GB 50098-2009； 6．国家、地方现行标准、规范。 二．设计范围 1．本工程设计包括红线内的以下电气系统： 1）10/0.4kV变配电系统； 2）电力配电系统； 3）照明及应急照明系统； 4）建筑物防雷、接地系统及安全措施； 2．与其它专业设计的分工：
1）室外照明系统，航空障碍灯：由专业厂家设计，本设计仅预留电源； 2）工艺用电设备供电系统，本设计仅预留电源容量； 3）有特殊设备的场所（例如：综合布线机房、网络交换机房、消防控制室等），本设计仅预留配电箱并注明用电量，预留部分出线回路，其具体的出线回路由二次设计决定； 4）有特殊装修要求的场所，由室内装修设计负责进行照明平面的设计。本设计将电源引至 配电箱，预留装修照明容量。本工程主要为以下场所：办公建筑的接待、餐厅和大堂。 5）电源分界点：由城市电网引入本工程变配电室的两路10kV 电源线路。本设计提供此线路进入本工程建设红线范围内的路径，变配电室位置。电源分界点为高压配电室电源进线柜内的进线开关。 6）本工程的人防工程设计由当地设计院完成。 三．10/0.4kV变配电系统 1．负荷分类及容量： 1）本工程负荷等级为：一级 一级负荷：消防系统（包括消防控制室内的火灾自动报警及联动控制装置、防烟及排烟设施、自动灭火系统、消防水泵、消防电梯、电动的防火卷帘）、火灾应急照明及疏散指示标志、安防监控系统、航空障碍灯、通讯机房、计算机机房、客梯、污水泵、生活水泵等负荷。 二级负荷：自动扶梯等； 三级负荷：其他电力负荷及一般照明。 2）各类负荷容量： 一级负荷：400kW； 二级负荷：200kW； 三级负荷：1000kW； 2．供电电源：
摘要 PLC是一种通用的自动控制装置其主要是以计算机技术为技术核心，它具有很强的抗干扰能力，高可靠性，直观而简单的编程，适应性强，完善的功能，接口功能强等一系列优点。因此在各行各业中得到了广泛的应用。铣床的传动装置主要是以各种电动机为动力其重要的是实现生产过程自动化的技术装置。在电气系统中是主干部分，也在国民经济中占到主导的低位得到广泛的应用。在我国早起的大多数铣床都是采用传统的继电器控制，而其接触器触点受机械运动的影响，触点的寿命会受到很大的影响，故障率也很高，可靠性远不及PLC控制。为此，提出了用PLC来对我们铣床进行电气控制，铣床我们主要是对我们工业应用中广泛的X62W万能的铣床进行控制，系统的介绍利用PLC对这种铣床进行控制的方法和方案。其中主要进行功能的分析，原理图的设计，梯形图的设计与编写进行调试，提高铣床的性能，提升经济效益及产品质量。 关键词：X62W铣床；电气控制；PLC；梯形图 目录 第一章绪论 0 1.1课题研究的目的和意义 0 1.2自动铣床的发展及现状 0 1.3 铣床简单介绍 (1) 1.3.1 铣床的选型 (1) 1.3.2 X62W万能铣床的特点 (2) 第二章可编程序控制器(PLC)简介 (2) 2.1 PLC工作原理 (2) 2.2 PLC的编程语言--梯形图 (2) 2.3 可编程序控制器PLC的优点 (3) 2.4 PLC选型标准 (3) 第三章 X62W万能铣床的硬件设计 (4) 3.1 X62W万能铣床电力拖动的特点及控制要求 (4) 3.2 X62W万能铣床元件选型 (4) 3.3 X62W万能铣床的主要结构及运动形式 (5)
港中旅学校电气方案设计说明 一、设计依据 相关专业提供的设计资料； 建设方提供的设计任务书； 主要设计规范和标准： 《建筑设计防火规范》GB50016-2014 《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008 《供配电系统设计规范》GB50052-2009 《低压配电设计规范》GB50054-2011 《20kV及以下变电所设计规范》GB50053-2013 《建筑照明设计标准》GB50034-2013 《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010 《综合布线系统工程设计规范》GB50311-2007 《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198-2011 《有线电视系统工程技术规范》GB50200-94 《视频安防监控系统工程设计规范》GB50395-2007 《消防安全标志设置标准》DBJ01-611-2002 《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013 《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》GB/T50311-2006《智能建筑设计规范》GB/T50314-2006 《建筑智能化系统设计技术规程》DBJ-1-615-2003 《教育建筑电气设计规范》JGJ310-2013 二、设计范围 1.强电设计包括如下系统： 10kV变配电系统 380V低压配电系统 动力配电系统 照明配电系统 防雷接地系统 2.弱电设计包括如下系统： 综合布线系统 有线电视系统 可视对讲系统 CCTV监控系统 火灾自动报警系统及广播系统 汽车库管理系统 信息化应用系统 建筑设备管理系统 安全防范系统 弱电系统可根据甲方要求增加或减少，本次设计只负责预埋管，具体设计由甲方指定的弱电深化设计公司完成。 三、10/0.4KV配变电所及配电系统设计和配电能源监测管理系统 1.负荷等级 本工程校园建筑，总建筑面积约3.32万平方米，单体建筑高度不超24米。根据本工程的功能及规模，消防负荷等级按二级考虑，其他负荷等级按三级考虑。 消防用电设备，如消防泵、喷淋泵、排烟风机、消防电梯、消防控制室、保安监控室电源等；应急照明（疏散照明、安全照明、备用照明），电信机房电源，主要通道照明，排污泵、客梯、生 活水泵为二级负荷，其余为三级负荷。 2.供电电源 采用单位指标法每平米按60va估算，在地下设1个变电所，内设2台1000KVA变压器，由 10kV市政电网为本工程提供两路独立10kV电源，10kV电缆埋地进入本工程红线之后由设计院统一规划路由。电源分界点为本工程10kV配变电所10kV电源进线柜的进线开关。正常工作时，两路电源同时供电，互为备用，各负担50%负荷，一路电源故障时，另一路电源供全部二级负荷。 3、功率因数补偿
皮带运输机电气控制系统设计
任务书 姓名：专业： 设计课题：皮带运输机电气控制系统设计 设计条件及要求： 设计条件:（1）起动：起动时为了避免在前段运输皮带上造成物料堆积，要求逆物料流动方向按一定时间间隔顺序起动。其起动顺序 为： （2）停止：停止时为了使运输皮带上不残留物料，要求顺物料流动方向按一定时间间隔顺序停止。其停止顺序为： （3）紧急停止：紧急情况下无条件地把PD-1、PD-2、YV全部同时停止。 （4）故障停止：运转中，当M1过载时，应使PD-1、PD-2、YV 同时停止。当M2过载时，应使PD-2、YV同时停止；PD—1在PD-2停止后延迟10s后停止。 （5）M1和M2电机功率都是5.5KW。 设计要求: 1、掌握继电接触器控制系统基本分析和设计能力；2、掌握可编程控制器的工作原理及结构特点；3、熟练掌握基本逻辑指令的应用；4、绘制系统的主电路图、继电接触器控制线路图（一张）； 5、编写设计说明书（一份）。 设计时间：自20**年**月**日至20**年**月**日 设计指导人（签字）：_________________________ 教研室主任（签字）：_________________________ 年月日
前言 (4) 一、机床电气控制技术课程设计的目的 (5) 二、设计的内容与步骤 (5) （一）设计的基本原则 (5) （二）设计的内容 (6) 三、系统传动方式的确定 (6) （1）往复运动工作机构传动方式的确定 (7) （2）传动方式的选择应使调速性质与负载特性相适 (8) （3）电动机起动方式的确定 (8) （4）电气系统的保护 (8) 四电气控制方案的确定 (13) （一）电气逻辑控制装置的选择 (13) （二）控制方式的选择 (14) （三）系统动作要求 (15) （四）确定I/O点数及PLC的选型 (16) 设计总结 (25) 感谢信 (26) 参考文献 (27)
电气系统设计说明书 一、设计依据 根据奇瑞MMPV运动型多功能轿车开发目标的要求及其系列配置的要求，参考国内同类型的车型，结合奇瑞公司的生产制造能力进行开发设计。 二、达到目标 该车型的电气设计从按整车的最高配置进行设计，设计过程中把所有的电气选装件都纳入设计范围内，从而满足该车型的从经济型到豪华型的系列配置。 三、设计方案 根据设计任务书的要求，结合电气系统的分类，就整车的电气系统进行以下方案的确定。首先把电气系统按基本配置和选装配置进行分类确定。 （一）、基本配置： 1、电源启动系 电源起动系主要是确定起动机、蓄电池、发电机、电压调节器等电器件的类型和型号型号和规格大小。 （1）起动机的确定 a、起动机类型的确定 首先根据选定的发动机确定启动机（如果发动机未带启动机），起动机按控制装置一般分为： ①接操纵式起动机发动机 ②电磁操纵式起动机 我们选用流行的电磁操纵式起动机。 b、起动机功率的确定 选定后我们可以根据以下的计算公式确定启动机的大小： P=Mn/716.2(马力) （1马力＝735W） 起动机的输出功率P可以通过测量电枢轴上的输出转矩M和电枢的转速n来确定。 M是发动机的起动阻力矩，单位Kg.m(1Kg.m=9.8N.m)，也可以通过发动机的工作容积V求出，其经验公式为： 汽油发动机：M=(3.5~4)V 但目前的发动机大多直接配带起动机，因此需要选型的较少。
（2）蓄电池的确定 a、蓄电池类型的确定 蓄电池的主要作用是向起动机提供大的起动电流、整车用电器供电和在发电机发电时蓄能。蓄电池分为普通蓄电池和改进型铅（酸）蓄电池。我们根据该车型的特点选用免维护铅蓄电池。 b、蓄电池容量的确定： 现起动机的额定功率为P S k W，根据经验公式 Q20=（500-600）P S/U得知， Q20MAX=500×P S /12×735= (A.h) Q20MIN=600×P S /12×735= （A.h） 根据初步选用的DA465 16M/C1发动机我们可以却动确定起动机功率为0.8k W。蓄电池容量为45A.h （3）发电机的确定 a、发电机类型的确定 发电机是汽车的主要电源，其功用是：在发动机正常工作转速范围内，向汽车的用电设备（起动机除外）供电，当蓄电池的电量不足时向蓄电池供电。目前汽车上的发电机大都采用交流发电机，交流发电机可分为普通型和改进型两大类。改进型的如内装调节器（整体式）、带泵型、永磁型等。根据该类型车的特点及整车电器件的情况我们选用整体式交流发电机（JFZ型）。 b、发电机功率大小的确定 根据整车用电设备功率的大小，为了保证整车的电量平衡，我们需要确定发电的功率大小，此外还要考虑发电机的大小，使发电机能得到合理的利用。 发电机的功率确定主要按以下方式进行： 1)、首先测定所有持久耗电和长期耗电电器在14V时的功率需用量。根
基于PLC的机器人电气控制系统的设计 摘要：随着电气自动化技术的日益成熟，其已逐步渗透入各行各业，并以机械化、可编程、误差小等优势大大提高了工作效率，促进了相关行业的发展。自20世纪70年代起，相关学者借助着计算机的独特优势研究电气工程技术，使其朝着自动化、智能化的方向发展。如今电气自动控制技术日益完善，改变了相关人员的工作方式，减少资源消耗并提高了工作效率。但随着工业产品及生产设备日新月异，诸多传统电气设备在设计方面存在着不足，我国自动化控制水平一定程度上低于欧美国家，不仅难以满足当今产品的质量需求，更影响了电气设备的正常使用。于是本文根据实际生产情况中对不同运行参数要求存在差异，而选择不同的监控方式并分析其各自存在的优缺点;另外对系统硬件、输入/输出电路进行设计，提出一种妥善的电气自动化设计，并与传统存在的自动控制系统进行对比分析。 关键词：PLC的机器人；电气控制；系统的设计 引言 机器人在专用机床及自动化生产线上应用十分广泛，主要用于搬动或装卸零件的重复动作，以实现生产自动化。本设计中的机器人采用关节式结构，它模拟人手臂的部分动作，按预定的程序、轨迹和要求，实现抓取、搬运和装配，动作由液压驱动，并由电磁阀控制，动作顺序及各动作时间的间隔采用按时间原则控制的电气控制系统。PLC以其可靠性高，抗干扰能力强，编程简单，使用方便可靠等特点，在机械制造业得到了广泛的应用。选用三菱公司的FX2N—32MR可编程序控制器对机器人的电气控制系统进行设计，提高了自动化程度和可靠度，效果良好。 1PLC技术简介 PLC技术是随着微机技术发展而出现的产物,该技术充分利用了微处理器技术的优点,弥补了传统控制技术中的功耗高、可靠性低等缺陷不足。PLC技术由美国科研人员在20世纪60年代提出,技术应用简单,无需进行采用专业的计算机语言进行编程,通过简单的继电器梯形图指令即可实现操作。PLC技术是一种可编程逻辑控制器,将其应用在电气自动化控制系统中,简化了控制程序,降低了自动化控制的能源消耗,提高了自动化控制的灵敏度,经过这些年的发展,PLC技术也越来越成熟,应用的领域也在不断扩大,提高了工业生产中的自动化控制水平,推动了社会经济的发展。 2PLC设计原则 PLC系统作为一个整体的设计，必须要符合有关设计原则，只有这样，才能真正提高设计效率，并有效减少运行错误。也就是说，一个良好的设计效果是很重要的。首先，在实际设计中，必须要尊重安全原则，提升系统可靠性，确保系统的正常运行。其次，在保证系统良好性能的基础上，尊重最低成本原则，提高制造企业的经济效益。 3PLC技术的优势 ①编程方便，操作简单。PLC技术编程采用简单的梯形图、逻辑图等基础编程语言，在程序编译和修改中不需要太过复杂的信息技术知识，为操作人员提供了便利。在程序修改调试中可以随时进行程序增减，容易操控，方便应用。②功能性强，性价比高。随着科技的发展，我国PLC技术也在进一步提高。一台小型的PLC中就可以囊括成百上千个编程元件，麻雀虽小五脏俱全，PLC完全可以实
（一）、基本情况介绍 机械手结构、动作与控制要求 机械手在专用机床及自动生产线上应用十分广泛，主要用于搬动或装卸零件的重复动作，以实现生产自动化。本设计中的机械手采用关节式结构。各动作由液压驱动，并右电磁阀控制。动作顺序及各动作时间的间隔采用按时间原则控制的电气控制系统。 机械手的结构如图8-13所示，主要由手指1、手腕2、小臂3、和大臂5等几部分组成。料架6为旋转式，由料盘和棘轮机构组成。每转动一定角度（由工件数决定）以保证待加工零件4对准机械手。 机械手各动作与相应电磁阀动作关系如表8-4所示。 以镗孔专用机床加工零件的上料、下料为例，机械手的动作顺序是：由原始位置将以加工好的工件卸下，放回料架，等料架转过一定角后，再将未加工零件拿起，送到加工位置，等待镗孔加工结束，再将加工完毕工件放回料架，如此重复循环。 图8-13 机械手的外形及其与料架的配置 1-手部 2-手腕 3-小臂 4-工件 5-大臂 6料架 (二)、拖动情况介绍 具体动作顺序是： 原始位置（装好工件等待加工位置，其状态是大手臂竖立，小手臂伸出并处于水平位置，手腕很横移向右，手指松开）——手指夹紧（抓住卡盘上的工件）——松卡盘——手腕左移（从卡盘上卸下已加工好的工件）——小手臂上摆——大手臂下摆——手指松开（工件放回料架）——小手臂收缩——料架转位——小手臂伸出——手指夹紧（抓住未加工零件）——大手臂上摆（取送零件）——小手臂下摆——手腕右移（将工件装到机床的主轴卡盘中）——卡盘收紧——手指松开，等待加工。
（三）、设计要求 1）加工中上料、下料各动作采用自动循环。 2）各动作之间应有一定的延（由时间继电器调定）。 3）机械手各部分应能单独动作，以便于调整及维修。 4）油泵电机（采用）及各电磁阀运行状态应有指示。 5）应有必要的电气保护与联锁环节。 二、设计过程 （一）、总体方案选择说明 机械手的分类 工业机械手的种类很多，关于分类的问题，目前在国内尚无统一的分类标准，在此暂按使用范围、驱动方式和控制系统等进行分类。 1按用途分 机械手可分为专用机械手和通用机械手两种: 专用机械手 它是附属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统的机械装置。专用机械手具有动作少、工作对象单一、结构简单、使用可靠和造价低等特点，适用于大附属，如自动机床、自动线的上、下料机械手和‘加工中心”批量的自动化生产的自动换刀机械手。 通用机械手 它是一种具有独立控制系统的、程序可变的、动作灵活多样的机械手。通过调整可在不同场合使用，驱动系统和格性能范围内，其动作程序是可变的，控制系统是独立的。通用机械手的工作范围大、定位精度高、通用性强，适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产。 通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种:简易型以“开一关”式控制定位，只能是点位控制:伺服型具有伺服系统定位控制系统，可以点位控制，也可以实现连续轨迹控制，一般的伺服型通用机械手属于数控类型。 2按驱动方式分 液压传动机械手 是以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。但对密封装置要求严格，不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在高温、低温下工作。若机械手采用电液伺服驱动系统，可实现连续轨迹控制，使机械手的通用性扩大，但是电液伺服阀的制造精度高，油液过滤要求严格，成本高。 气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:介质来源极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低。但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重一般在30公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。
摘要 数控机床是一种机电一体化的数字控制自动化机床。早期的数控机床是依靠继电器逻辑来实现相应的功能。由于继电器逻辑是一种硬接线系统，布线复杂，体积庞大，更改困难，一旦出现问题，很难维修。这样的系统，其可靠性往往也不高，影响正常的生产。 本文正是针对这一问题展开工作的。本文介绍了用三菱FX2N微型可编程控制器对CK9930机床的电气控制部分的改造设计，重点阐述了数控机床PLC的功能、机床的电气控制原理及相应的PLC程序编制与调试三方面的问题。并且详尽地展示了PLC控制程序的开发过程。 根据数控车床所承担加工任务的特点，可知其操作过程比较复杂。要用PLC 控制车床动作，必须将PLC及其控制模块和相应的执行元件加以组合。所以在该控制程序的开发过程中，采用了模块化的结构设计方法。 本文主要完成了主轴控制、坐标轴控制、自动换刀控制、定时润滑控制以及报警处理等功能的PLC控制程序的开发。并且利用FXGP_WIN-C软件编写了该机床的PLC控制程序，并借助其运行、监控功能，通过相关设备，观察了程序的运行情况。 关键词：PLC控制，数控车床，梯形图
目录 第一章概述 (1) 1.1 数控系统的工作原理 (1) 1.1.1 数控系统的组成 (1) 1.1.2 数控系统的工作原理 (2) 1.2 PLC的硬件与工作原理 (3) 1.2.1 PLC的简介 (3) 1.2.2 PLC的基本结构 (3) 1.2.3 PLC的工作原理 (4) 第二章数控车床的PLC (5) 2.1 数控车床PLC的信息传递 (5) 2.2 数控车床中PLC的功能 (6) 2.2.1 PLC对辅助功能的处理 (6) 2.2.2 PLC的控制对象 (6) 2.3 用PLC实现车床电气控制系统的功能 (7) 2.4 利用PLC代替继电器—接触器控制方式的优越性 (8) 第三章 CK9930数控车床电气控制分析 (9) 3.1 车床主要结构和运动方式 (9) 3.2 车床对电气控制的要求 (9) 3.3 车床的电气控制电路分析 (10) 3.3.1 主电路分析 (11) 3.3.2 控制电路分析 (11) 第四章 PLC控制程序的设计 (12) 4.1 PLC程序设计方法 (12) 4.1.1 PLC的程序设计步骤 (12) 4.2 PLC程序的模块化设计 (12) 4.3 输入输出分配 (12) 4.4 梯形图程序设计 (15) 4.4.1 梯形图总体框图 (15)
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1、设计依据： 1.1、《10KV及以下变配电室设计规范》GB50053—94 1.2、《供配电系统设计规范》GB50052—95 1.3、《低压配电设计规范》GB50054—95 1.4、《民用建筑电气设计规范》JGJ16—2008 1.5、《通用用电设备配电设计规范》50055—93 1.6、《民用建筑设计通则》50352—2005 1.7、《建筑物防雷设计规范》GB50057—94（2000年版） 1.8、《高层民用建筑设计防火规范》GB50045—95（2005年版）1.9、《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067—97 1.10、《人民防空工程设计防火规范》GB50098—98(2001年版) 1.11、《人民防空地下室设计规范》GB50038—2005 1.12、《火灾自动报警系统设计规范》GB50116—98 1.13、《建筑照明设计规范》GB50034—2004 1.14、《智能建筑设计标准》GB/T50314—2006 1.15、《办公建筑设计规范》 JGJ67—2006 1.16、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343—2004 1.17、《综合布线系统工程设计规范》GB50311—2007 1.18、《视频安防监控系统工程设计规范》GB50395—2007 1.19、《入侵报警系统工程设计规范》GB50394—2007 1.20、《出入口控制系统工程设计规范》GB50396—2007 1.21、《消防安全标志》GB13495—92
1.22、甲方提供的设计任务书及技术要求 1.23、建筑专业及设备专业的设计要求 2、设计范围： 2.1、高低压供配电系统设计 2.2、照明配电系统设计 2.3、防雷及接地系统设计 2.4、综合布线系统设计 2.5、有线电视及卫星电视系统设计 2.6、保安监控及门禁系统设计 2.7、车库管理系统设计 2.8、公用移动通信系统设计 2.9、火灾自动报警及消防联动系统设计 2.10、背景音乐广播及火灾紧急广播系统设计 2.11、楼宇自动控制系统设计 2.12、智能一卡通系统设计 2.13、可视对讲系统设计 2.14、多媒体信息系统设计 2.15、酒店客房控制系统设计 3、设计内容： 3.1、高低压供配电系统： 3.1.1、负荷等级： 本建筑为一类防火建筑，建筑内所有应急照明、电话通讯机房、
电气控制与PLC 课程设计 题目: 某车床电气控制系统设计 院系名称：电气工程学院 专业班级： 学生姓名： 学号： 20104682 指导教师：
目录 1 系统概述 (1) 1.1 系统描述 (1) 1.2 设计要求 (1) 2 方案论证 (2) 2.1 方案设计 (2) 2.2 方案选择 (2) 3 硬件设计 (3) 3.1系统的原理方框图 (3) 3.2 主电路 (3) 3.3 I/O分配 (5) 3.4 I/O接线图 (6) 3.5元器件选型 (7) 4 软件设计 (9) 4.1主流程 (9) 4.2梯形图 (11) 5 调试结果 (13) 设计心得 (14) 参考文献 (15)
1 系统概述 1.1 系统描述 在国民经济中占重要地位的制造业领域健康快速的发展，制造装备的改进，使得作为工业重要设备的各类机械工艺装备也有了许多新的变化，尤其是金属切削机械产品，其在今天机械产品的地位越来越重要。传统的制造装备由于技术落后、可靠性差、工作效率低、故障率高、故障诊断和排除困难，已严重影响企业的生产效率。因此，更新改造旧机床等制造装备很有必要。 更新改造旧机床是最近几年发展起来的一个新兴产业，在国外己形成一定规模和市场，涌现出了许多专门从事机床改造的公司。国外旧机床改造费用大约为同类型新机床价格的60%，尽管费用较高，但由于机床改造后使用效果好，所以仍然受到机床用户的欢迎。 此次更新改造设计是对某卧式车床的控制系统的PLC控制改造的研究设计。采用连线少、体积小、功耗小、控制速度快、可靠性高、功能完善的PLC控制系统，来代替电气控制系统中继电器控制逻辑，配以合适的数控装置，可使机床控制功能更加丰富，自动化水平大大提高。此次设计从被控对象的I/O点数和性价比高、综合成本低这几个主要原则出发，主要进行了控制装置选型， PLC的地址分配和用梯形图编辑的PLC控制程序设计。 1.2 设计要求 某车床主轴电机采用三相异步电动机：Y112M-4-85 4KW 380V 50HZ；冷却泵电动机0.125KW 380V 50HZ，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。