河科大农电plc设计

1、河南科技大学农业电气化与自动化专业电气控制课程设计指 导 书农业电气化与自动化专业教研室2021年6月1日目录1. 大纲2. 内容和要求3. 题目举例4. 参考题目5. 参考资料PLC指令集，Step7指南，国家标准等电气控制技术课程设计大纲Course Design Outline for Electric Control Technique 周数/学分：2/2适用对象: 农业电气化及其自动化本科一、目的要求通过可编程控制器课程设计，加深对电气控制技术课程的理解，掌握PLC程序设计的步骤和梯形图编制和调试的方法，会用编程器输入程序，会用仿真工具进行软件仿真。重点提高运用PLC设计实际控制系统

2、的能力，通过仿真器对自已编好程序进行的仿真和修改，用实验室提供的设备和器件实现所设计的内容并调试通过。全面提高学生分析、解决实际问题的能力，为未来从事科研和实际工作打下坚实的根底。二、设计内容 按照任务书要求，画出电气原理图、接线图，进行继电器控制系统设计、PLC程序设计、上机调试，进行软件仿真，搭建电路并调试等。三、课程设计安排 在条件允许的情况下，建议设计开始之前到学校周边的工、矿、企事业单位，深入基层进行顶岗实际操作和管理，在第7学期用2周时间按要求完成实习任务。四、提交资料要求 1. 电气原理图，电气接线图等技术资料。2. 设计说明书1份1不少于4000字，要求书写整齐，条理清楚、表达

3、正确、语言简洁。2扼要说明内容、方案论证过程，计算过程和调试记录，并附必要图表。3. 必要的图纸和实物五、成绩评定由指导教师根据设计质量、学习态度、出勤情况等进行综合考核，按优秀、良好、中等、及格、不及格五级评定成绩，成绩不及格者应进行重修。六、说明 1. 指导教师应在设计开始前给学生下达设计任务书。2. 如果教材变更，可根据授课内容调整局部设计题目和要求。3. 未尽事宜按照学校和学院相关规定执行。执笔：贺智涛 第一章 绪论一、课程设计概述电气控制技术课程是“农业电气化与自动化本科生的专业必修课，是一门理论与实际紧密结合并对学生进行工程训练的专业课。课程内容包括常用低压电器，及其控制线路根本环

4、节及设计方法，典型电气控制线路，及可编程控制器的根本结构，工作原理，指令系统，编程方法，PLC控制系统的设计，PLC网络控制及其应用实例。课堂讲授、实验等教学环节完成以后，学生应初步掌握电气控制及PLC系统的根底知识和根本应用。通过2周课程设计，使学生在分析和解决工程实际问题的能力得到训练，为以后从事有关设计、运行、科研等方面的工作，奠定必要的理论根底。二、电气控制系统设计的根本原那么在进行电气控制系统设计时，应遵循以下根本原那么：大限度地满足被控对象的控制要求。设计前，应深入现场进行调查研究，搜索资料，并与机械局部的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定电气控制方案，协同解决设计中出现的各

5、种问题。在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用及维修方便。保证控制系统的平安、可靠。考虑到生产开展和工艺的改良，在选择PLC容量时，应适当留有余量。第二章 课程设计内容电气控制控制技术课程设计，由指导教师提供设计题目，提供设计任务书，学生通过查阅资料理解设计任务，分析工序及控制要求、设计要求，并完成设计。具体过程包括电气设计、柜屏设计、安装接线、程序设计及调试、联合测试、后期工作等。下面简述各局部的工作要点，仅学生在设计过程中参考。一、电气设计设计任务：完成电气线路原理图、元件布置图、接线图、元件明细表等设计；技术内容：电气线路原理图、元件布置图、接线图、电气元件明细表等；要点

6、点拨：1.电气主回路设计在电气控制系统中，习惯上将高压、大电流的回路称为主回路。在常见的PLC控制系统中，主回路通常包括如下局部：电机主回路，包括用于电机通断控制的接触器、电机保护的断路器等；各种动力驱动装置的电源回路与动力回路，如驱动器电源输入回路及其通断控制的接触器、保护断路器、伺服电机的电枢回路、直流电机的励磁回路等：各种控制变压器的原边输入回路，包括通断控制的接触器、保护断路器等；用于供应控制系统各局部主电源的电源输入与控制回路，包括用于电源变压器、整流器件、稳压器件以及用于电源回路控制的接触器、保护断路器等。PLC控制系统的主回路设计与其他电气控制系统无原那么性区别。但必须符合有关标

7、准的规定，并结合PLC控制系统的自身特点，充分考虑系统的可靠性与平安性。2.电源总开关总开关的设计要求是：开关必须具有足够的分断能力，必须能够分断处于“堵转状态的最大电动机的电流与其他所有用电设备和电动机的电流总和。通过总开关，原那么上应能断开设备中的所有用电设备电源，例外的是，当设备安装有需要在总电源切断情况下使用的平安保护装置如维修用电源、维修用照明、设备平安防护的解锁装置等部件时，允许这局部的电源直接连接在设备进线上，不通过总开关分断。但是，即便如此，以上电路仍然需要安装独立的短路保护器件如断路器等。3.保护装置为了对设备主回路进行可靠、有效的保护，设备中每一个独立的部件都必须安装用于短

8、路、过电流保护的保护器件如断路器等，保护器件必须具有足够的分断能力，必须能够可靠分断被保护的用电设备或电动机。出于调试、维修的需要与系统的可靠性与平安性的考虑，原那么上对于不同类型的主回路，如电机主回路、驱动主回路等，在每一部件独立安装保护器件的根底上，还应对每一大类分类安装总保护断路器。对于输入输出点数、种类较多、构成复杂、控制要求较高的控制系统，当外部输入输出信号共用电源时，应采用分组的形式进行供电，每组通过独立的保护断路器进行保护与通断控制。4.接地与抗干扰从平安角度考虑，控制系统应安装总接地母线，用于电位平衡与接地。与主回路连接的各种独立电气控制装置，应有专门的、符合要求的接地连接线与

9、设备接地母线进行连接，以防止干扰，提高可靠性。系统中容易产生干扰或是容易受到外部干扰的电气控制装置，如PLC、数控装置(CNC)、伺服驱动器、变频器等，应通过隔离变压器、滤波电抗器等与电源进行连接，以抑制线路干扰。系统中的需要通断的大功率负载，应在线路上安装浪涌电压吸收器，以抑制负载通断产生的过电压与干扰。5.辅助控制电源的设计用于系统平安保护、紧急停机控制的装置如制动器、平安门保护等的辅助电源，应确保不会因“急停等操作而分断。系统中可靠性要求较高的控制部件，如PLC的电源输入、CNC的电源输入等，当它们为直流DC24V供电时，应尽可能采用独立的稳压电源进行供电；当采用交流供电时，应安装独立的

10、隔离变压器，原那么上不要与系统的其他控制电路与执行元件如电磁阀、220V/24V控制回路等共用电源。PLC输入输出所需要的传感器、开关、执行元件电源，应尽可能采用外部电源供电的形式，以防止由于外部线路故障引起的PLC损坏。二、PLC选型电源问题PLC的供电电源、PLC输入回路的电源、PLC输出回路的电源，要明确其来源、电流类型(AC/DC)、电压等级(12V、24V、36V、110V、220V、380V等)、电流容量等，要配置短路保护功能，必要时要配置“电源净化元件(隔离变压器、滤波元件等)；PLC选型I/O点数应留1/3左右的余量；可以根据理论授课内容选择西门子PLC，也可以根据实际条件选择

11、其他品牌PLC，比方三菱FX系列，或国产科威E系列PLC，其232、485、CAN bus通信功能全部内置，其串行电梯专用PLC性能卓越。输入开关应选用接触性能好、密封防尘的小型开关；输出容量PLC的继电器输出触点，其容量一般很小；如果电磁阀等执行器的功率过大，应在PLC的输出端与执行器之间，加接微型继电器进行功率放大；通信功能根据任务书要求，假设有联网通信要求，应选用易于实现联网通信的PLC。三、绘制电气线路原理图常用的电气图包括：电气原理图、电气设备安装图、电气接线图。各种图纸的图纸尺寸一般选用297×210、297×420、297×630、297×

12、840mm、四种幅面，特殊需要可按GB12674?机械制图?国家标准选用其他尺寸。电气原理图是作为电气设备原理的介绍，他对设备的认知、以及以后设备维修的指导有作用。电气设备安装图是设计电气设备在所在工艺连接中应安装在那个位置，是指导安装这个电气设备用的。电气接线图是指导安装时连接线用的。电气系统图中电气原理图应用最多，为便于阅读与分析控制线路，根据简单、清晰的原那么，采用电气元件展开的形式绘制而成。它包括所有电气元件的导电部件和接线端点，但并不按电气元件的实际位置来画，也不反响电气元件的形状、大小和安装方式。电器原理图是根据工作原理而绘制的，具有结构简单、层次清楚、便于研究和分析电路工作原理等

13、特点。适于研究、分析电路的工作原理等优点，所以无论在设计部门还是生产现场都得到了广泛应用。绘制电器原理图应遵循以下原那么：1.主电路和控制电路分开画。主电路包括从电源到电动机的电路，大电流通过的局部，用粗线条画在原理图左边。控制电路通过小电流，由按钮、触头、线圈等组成，用细线条画在原理图的右边。2.原理图中，各电器元件不画实际的外形图，而采用国家规定的统一标准，文字符号也要符合国家规定。3.在电气原理图中，同一电器的不同部件常常不画在一起，而是画在电路的不同地方，同一电器的不同部件都用相同的文字符号标明，例如接触器的主触头通常画在主电路中，而吸引线圈和辅助触头那么画在控制电路中，但它们都用KM

14、表示。同一种电器一般用相同的字母表示，但在字母的后边加上数码或其他字母下标以示区别，例如两个接触器分别用KM1、KM2表示，或用KMF、KMR表示。4.全部触头都按常态给出。对接触器和各种继电器，常态是指未通电时的状态；对按钮、行程开关等，那么是指未受外力作用时的状态。原理图中，无论是主电路还是辅助电路，各电气元件一般按动作顺序从上到下，从左到右依次排列，可水平布置或者垂直布置。5.原理图中，有直接电联系的交叉导线连接点，要用黑圆点表示。无直接联系的交叉导线连接点不画黑圆点。图1 电机正反转控制电气原理图绘制电气原理图时，应依据工序要求、控制要求及设计要求，按照国家标准进行绘制；并按照“等电位

15、原那么标上“接线端子号但凡“用导线直接相连的端子，认为其“电位相同，因此其端子号必需相同；但凡“由元件隔开的端子，认为其“电位不相同，因此其端子号不允许相同；具体可参考相关国标：GB/T 4728-2021?电气图用图形符号?；GB/T 6988-1997?电气制图?；GB/T 7159-1987?电气技术的文字符号制订通那么?。（7） 电气接线图是按照电器元件的实际位置和实际接线绘制的，根据电器元件布置最合理、连接导线最经济等原那么来安排。它为安装电器设备、电器元件之间进行配线及检修电气故障等提供了必要的依据。（8） 电气元件明细表依据数据及电气原理图，运用理论公式及经验口诀等，确定各电气元

16、件的额定值、整定值，选定其型号规格等，供采购使用。四、柜屏设计工作任务：完成电气元件安装图、控制箱(柜)、操作屏的设计；技术内容：略。五、安装接线工作任务：完成元件的安装、接线，并对程序与线路进行联合测试；工作步骤：按照元件安装图安装元件；参考原理图，按照接线图完成“板内接线 ；参考原理图，按照互连图，完成板间、柜间接线；最后，对程序系统与电气系统进行联合测试；如不满足要求，再回去修改程序或检查接线，直到满足要求为止；六、程序设计及调试工作任务：采用基于工序的编程方法或经验编程方法，完成程序的设计，并在实验室环境中进行模拟调试；技术内容：包括I/O分配图、初始程序、切换程序(含SFC图、梯形图

17、)、动作程序、信号程序、编程元件明细表等；关键因素：I/O分配图、初始程序、切换程序的SFC图(含定时、计数、比拟等形成切换条件的程序)；必需通过的关口：控制程序的硬模拟调试。要点点拨：(1)基于工序的编程方法，包括切换编程法、移位编程法、步进编程法等，特别是切换编程法，应优先采用。用基于工序的方法编写程序时，应以“工序为主线、工作步状态记忆元件为中心、切换信号为关键点，可先编写初始程序、切换程序，再编输出程序，初始程序、切换程序、输出程序可分开编写，“大而化小，分而治之、顺序进行，从而可简化程序的编写难度，特别是切换编程法，其每个编程元件的状态，完全在编程员的掌控之中，不存在“幕后操纵等不明朗因素，应优先采用。(2)初步拟定出“I/O分配图、初始程序梯形图、切换程序SFC图