电气控制与PLC技术

《电气控制与PLC技术》课程设计任务书

一、课程的性质与任务

PLC课程设计是电气自动化技术专业一个重要的实践性教学环节，通过课程设计达到掌握PLC指令，并能达到熟练使用可编程控制器实现简单控制系统的控制要求，能熟练地进行系统外围电路设计、接线、编程、调试等工作。

二、课程教学的基本要求

1. 掌握可编程控制器硬件电路的设计方法。 2. 熟练使用小型可编程控制器的编程软件，掌握可编程控制器软件程序的设计思路和梯形图的设计方法。

3. 掌握可编程控制器程序的应用系统的调试、监控、运行方法。 4. 通过课程设计熟练掌握资料的查询（图书、网络），将PLC课程所获知识在工程设计工作中综合地加以应用，使理论知识和具体案例设计结合起来。

三、课程设计任务：

1. 设计任务 （1） 画出PLC外部电路原理图 （2） 编制程序，并调试运行 （3） 写出设计报告 2. 设计要求

独立设计编制程序，独立进行程序调试。 3. 上交内容（课程设计模板：见附件1）

（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3000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。

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课程设计题目：皮带的控制

某控制系统中有三个皮带（下图），其电气参数列入表一中

表一 设备 1#皮带 2#皮带 3#皮带 给料机 电机功率 11KW 110KW 55KW 2.2 KW 电机电压 380V 380V 380V 380V 电机电流 23A 210A 110A 5.4A 启动方式 直接启动 直接启动 直接启动 直接启动

1．系统的控制要求：

A.启动控制 逆流方向启动。即启动按钮按下，PLC的程序按照：

3#皮带启动

延时1

2#皮带启动

延时2

1#皮带启动 延时3

给料机启动的顺序，进

行控制。

B.停车控制 顺流方向停车。即停车按钮按下，PLC的程序按照：

给料机停车 延时4 1#皮带停车

延时5

2#皮带停车

延时6

3#皮带停车的顺序，

进行控制。

这样的控制，目的有以下几个：

1） 可以避免设备同时启动时，因启动电流太大而对电网的冲击，造成设备启动失败（注：一台变压器下的电网，当其供电电流太大时，将会使该电网电压降低，从而使接触器线圈，因电压降低而产生的电磁吸力不够，使接触器不能吸合，电机的供电主电路失电停车）。当采用设备按时间顺序，分别启动，可有效的躲过电机启动时

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的电流冲击。

2） 逆流方向启动。可以防止因设备故障而造成的堆料现象（注：如果先启动给料机，而1#皮带为停车现象，则给料机送出的原料，将被堆放在1#皮带上,这被认为是一种故障）。

3） 启动时各设备的延时时间，应该按照设备电机功率的大小设定。设备功率大的时间长一些，小的短一些（见表二）。

4） 顺流停车，其目的也是为了产生堆料现象。即设备全部停车后，各皮带上因该没有原料。

5） 顺流停车时，各皮带延时的时间，应该按照皮带的大小（长短），进行设定。皮带长的应延时时间长一些，反之短一些（见表二），以确保皮带上的原料能全部送完。

表二 设备 1#皮带 2#皮带 3#皮带 启动时间 5秒（延时3） 15秒（延时2） 10秒（延时1） 送料时间 8秒（延时4） 28秒（延时5） 16秒（延时6）

C.故障控制 按物流方向，故障点以上的设备，立刻停车；故障点以下的

设备按停车顺序，进行停车。例如，当1#皮带故障发生时， 1#皮带和给料机立刻停车；2#皮带延时28秒（2#皮带送料 时间）后停车；3#皮带在2#皮带停车16秒（3#皮带送料时 间）后停车。依次类推。

D.故障类型 1）过载 由热继电器给出

2）接触器故障 由接触器的辅助触点给出

3）跳闸 由断路器（空气开关）的辅助触点给出 E.紧急停车 系统设有紧急停车按钮。一旦该按钮按下，后，所有设备应

立刻停车（注：停车按钮是一种保持型常开触点开关，一但 按下，该触点闭合并保持闭合状态不变，除非人工采取其他 方法方可复位，使急停按钮信号断开）

F.自动许可信号 每台设备，设有一个选择开关。当这个开关打在就地方式位

置时，表明该设备正处于检修状态，不允许PLC系统启动并 控制设备运行。只有当给料机、1#、2#和3#皮带的4个选 择开关都打到备妥（或集控）位置（状态）时,系统允许PLC 控制。按下启动按钮后，PLC可进行上述控制。否则，按下 启动按钮后，PLC的程序应闭锁其控制。

G.各种指示灯

1）设备正常运行 由接触器的辅助触点控制 2）过载指示 由相应的继电器触点控制

3）跳闸指示 由PLC输出控制（须设计相应的程序）

.4) 接触器故障 由PLC输出控制（须设计相应的程序）

2．设计要求及内容

（注：必须按以下要求完成，未完成部分，将扣去其分数） 本设计的设计内容及设计说明书应包括以下几方面内容 1 2

写出本设计的课题题目 写出本设计课题对控制的要求 3

5分 5分 3 4 画出系统的主电路图（参见图2） 进行PLC选型，并写出所选的PLC各模块型号及相关参数（包括型号、点数、输入或输出类型等） 画出系统的控制电路图（电路图中应标明控制电路的电压值和性质，同时作为控制电路的开关，控制电路中应设计有微型断路器，请在控制电路图中画出该开关----设计中不对该开关进行选型） 写出PLC输入输出地址表及信号内容 画出PLC输入输出接线图 按各控制功能，写出其相应的控制程序(参阅图3) 例如 启动过程的控制程序 停车过程的控制程序 接触器故障信号的检测程序 过载故障信号的检测程序 跳闸信号的检测程序 用表格形式写出程序中所用各元件（地址）的功能或作用 （注：不标明者，将进行扣分处理） 用表格形式写出系统设计过程中，所选的接触器，热继电器、断路 器的型号、参数及元件代码以及主电路的电缆型号 写出完整的控制程序，并标明各程序段功能 （注：不标明各程序段功能者，将进行扣分处理） 5分 10分 5 6 7 10分 10分 5分 8 20分 9 10 11 10分 10分 10分 （注：不标明各程序段功能者，将进行扣分处理）

3．相关知识及提示

1） 主电路图 主电路图中应包括断路器、接触器、热继电器等电路中所必需的元器件。

2） PLC的输出。PLC输出应控制一个中间继电器的线圈，然后再由这个中间继电器的常开触点控制接触器的线圈，从而达到控制电机运行或停车的目的。

3） PLC检测热继电器的过载信号的方法 在控制电路中由热继电器的常开触点，控制一个继电器的线圈，然后把这个继电器的触点接入PLC的输入端。

4） PLC检测断路器的跳闸信号的方法 把断路器的辅助触点送入PLC的输入端。 5） 根据以上控制要求，每台设备应送入到PLC的信号有

集控许可开关（常开）触点信号 1个 接触器触点 （常开） 信号 1个 热继电器相关（常开）触点信号 1个 断路器（常开）触点 信号 1个

6） 启动停车按钮 均选用常开触点。

7） 由图2，所画的各电路图中，均应以文字符号形式，标明个器件。如KM1表示是M1电动机的接触器；如KM2表示是M2电动机的接触器。

8） 接触器的主触点、常开辅助触点、线圈；继电器的线圈、常开触点；断路器的主触点、辅助常开触点；热继电器的主接线触头、辅主常开、常闭触点以及相关指示灯的图形符号和表示方法，均已在图2种给出示例。请参考并画出设计中要求的完整的电气图。

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