电气控制技术综合实验报告
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电气控制技术
综 合 实 验 任 务 书（B）
题
目 装配生产线电气控制系统设计与调试
学院(部) 电控学院
专 业 电气工程及其自动化
班 级
学生姓名
学 号
12 月 22 日至 1 月 2 日 共 2 周
指导教师(签字)
系 主 任(签字)
2014年 1 月 2 日 . .
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.v .. .. 目录
一、设计目的…………………………………………………1
二、设计要求…………………………………………………1
三、系统设计…………………………………………………2
四、工作原理…………………………………………………3
五、元器件的选择……………………………………………3
六、操作使用说明……………………………………………5
七、主要参考资料……………………………………………6
附录1 指令语句表……………………………………………7
附录2 I/O分配表……………………………………………8
附录3 元件明细表……………………………………………9
附录4 电气原理图 …………………………………………10
附录5 安装接线图 …………………………………………11
附录6 元件布置图 …………………………………………12
附录7 梯形图 ………………………………………………13
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一、 设计目的
通过对电气控制系统的设计，掌握电气控制系统设计的一般方法，能够设计出满足控制要求的电气原理图，安装布置图、接线图和控制箱的设计，并进行模拟调试。具有电气控制系统工程设计的初步能力。
二、 设计要求
根据系统的控制要求，采用PLC为中心控制单元，设计出满足控制要求的控制系统并进行联机调试。
设计原始资料：
1、 装配生产线有5个工位，分别由5台电动机控制。M1、M2功率为3KW，M3、M4、M5功率为5.5KW。
2、 自动状态：系统起动后，每隔10秒电动机按先后顺序起停。即按下起动按钮，10s后M1起动；20s后M1停机，M2起动；30s后M2停机，M3起动，依次类推，完成一个循环。
3、 半自动状态：按起动按钮，M1起动；再按同一按钮，M1停机，M2起动，依此类推，完成一个循环。
4、 手动状态：各台电机没有联锁，分别用按钮对电动机实现起停控制。
5、 任何一台电动机出现故障，全部停止运行。
6、 各种指示及报警。
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.v .. .. 三、 系统设计
1、主电路的设计（主电路图见 附录4）
图中的M1、M2、M3、M4、M5为装配生产线上的电动机，由于M1、M2电动机的功率是3KW，M3、M4、M5电动机的功率为5.5KW，所以五台电动机都采用直接启动方式，各台电动机分别使用一个接触器控制，各电动机分别由热继电器FR1、FR2、FR3、FR4、FR5提供过载保护，各自通过自锁实现失压保护。
2、控制电路的设计
按照课题要求设计控制电路，根据控制电路梯形图（梯形图见 附录7），写出指令系统（程序指令见 附录1），可统计出现场输入信号共13个，输出信号共9个，故选用华光SH-64型PLC，此型号具有32个输入点和32个输出点，满足设计需要。根据输入输出的对应关系作出I/O分配表。 （I/O分配表见 附录2）
PLC根据I/O分配关系和华光SH-64的端子排列位置进行相应的接线，画出PLC外部接线图（PLC外部接线图见 附录4），图中各接触器采用220V电源，信号指示及报警指示灯与接触器共用220V电源。
3、控制柜的设计
根据元件明细表（元件明细表见 附录3）中各元件的型号尺寸，设计控制柜的尺寸为：800mm×600mm。（控制柜内部接线图和面板布置图见 附录6）
根据 附录4 电气原理图中的主电路和控制电路原理图和其中标注的线号，用相对编号法画出电气元件接线图。（接线图见 附录5） . .
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.v .. .. 四、 工作原理
上述设计的电路可以满足设计要求，实现三种工作模式：自动状态、半自动状态、手动状态的运行。具体参考附录1电气原理图和梯形图（梯形图见附录7）
自动状态的实现选用了6个时间继电器，依次得电并分别控制一个电动机的动作，相邻两个时间继电器的触点运用电气互锁实现电动机的依次起停，由此实现5台电动机的后顺序起停；
半自动状态的实现选用了移位寄存器，采用一个按钮开关作为移位寄存器的输入脉冲，同时也作为半自动状态的运行开关，每当有一个脉冲输入，移位寄存器移位一次，此时当前电动机启动，前一电动机停止运行，以此实现半自动状态；
手动状态时每台电动机的起停则分别使用两个按钮开关来控制，每台电动机的两个开关之间互不干扰，分别控制对应电动机的起动和停机。
三种工作状态之间设计了电气互锁，以保证在一种状态工作上，其他工作状态的按钮开关不会干扰。
五、 元器件的选择
根据设计要求可知，电动机M1、M2功率为3KW，电动机M3、M4、M5功率是5.5KW，在本系统中采用功率因数为0.9，通过计算可得：
电动机M1、M2正常工作的电流为
I=3000/（√3*380*0.9）=5.1A
电动机M3、M4、M5电动机正常工作的电流为 . .
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.v .. .. I=5500/（√3*380*0.9）=9.3A
1、低压断路器的选择
因为M1、M2电机的额定电流为6A，额定电压为380V，用作电动机的短路保护时，瞬动脱扣器的整定电流
Idz=（1.0～1.2）Ie=（1.0～1.2）X5=（5～6）A
因此在电动机M1、M2的支路上选用 DZX7-2514型低压断路器。
因为M3、M4、M5电机的额定电流约为10A，额定电压为380V，用作电动机的短路保护时，瞬动脱扣器的整定电流
Idz=（1.0～1.2）Ie=（1.0～1.2）X10=（10～12）A
故在电动机M3、M4、M5的支路上选用DZX7-2520型低压断路器。
对于华光PLC上两个低压断路器选用DZX7-2514型低压断路器。
2、热继电器的选择
因为电动机M1、M2的额定电流约为6A，故选用的热继电器的型号为LR1-D09312，热元件的整定电流范围是5.5～8.0A，380V
功率为3KW。
因为电动机M3、M4、M5的额定电流约为10A，故选用的热继电器的型号为LR1-D12，热元件的整定电流范围是10～13A，380V
功率为5.5KW。
3、接触器的选择
因为电动机M1、M2额定功率为3KW，电动机M3、M4、M5额定功率为5.5KW，系统采用三相电供电，所以系统的电压为380V,接触器 . .
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.v .. .. 的额定电流分别为为6A、10A。接触器线圈的额定电压为220V，故所选接触器的型号分别为LC1-D12、LC1-D25。
4、指示灯的选择
在控制电路上，给指示灯供电电压为220V。故选择指示灯类型为：XDY1-B/41 颜色：红色 额定电压为220V。
5、控制柜的选择
根据所选元件的尺寸设计控制柜，设计规格为长800mm,宽600mm,厚度220mm。
六、 操作使用说明
在保证系统电源已经接通的情况下，三种工作模式的控制方法如下：
1、按下SB1按钮，系统运行自动状态，同时指示灯HL1亮。
2、按下SB2按钮，系统处于半自动状态，同时指示灯HL2亮。
3、按下SB3按钮，电动机M1起动，按下SB8按钮，电动机M1停止。指示灯HL3亮，表示处于手动状态。
按下SB4按钮，电动机M2起动，按下SB9按钮，电动机M2停止。
按下SB5按钮，电动机M3起动，按下SB10按钮，电动机M3停止。
按下SB6按钮，电动机M4起动，按下SB11按钮，电动机M4停止。
按下SB7按钮，电动机M5起动，按下SB12按钮，电动机M5停止。
4、有故障时，使用SB13按钮模拟热继电器的功能，按下SB13， . .
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.v .. .. 指示灯HL4亮及警铃HA响起，表示电动机过载或出故障。
七、 主要参考资料
1．建筑电气控制技术 马小军 机械工业出版社
2. 建筑电气控制技术 王俭 建筑工业出版社
3．各种电器元件产品样本
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.v .. .. 附录1 指令语句表
LD I0
OR T0
OR M103
LD I2
ANDN Q6 OR M100 OR I5 ANDN I7
ANDN Q7 OR I2 ANDN M104 LD I3
SET M0 ANDN M101 ANDN I14 ANDN I10
LD M0 ANDN I14 OUT Q3 LD I4
TMR T0 K100 OUT QO LD Q4 ANDN I11
LD T0 LD Q1 ANDN I13 LD I5
TMR T1 K100 ANDN I10 OR T4 ANDN I12
