電氣控制系統(tǒng)設計流程

1、 天 津 海 王 星 海 上 工 程 技 術 有 限 公司NEPTUNE OFFSHORE ENGINEERING DEVELOPMENT CO., LTD電氣控制系統(tǒng)設計流程02012-8-1實行版本號日 期發(fā)行目的編 制審 查批 準委托方業(yè)主：天津市海王星海上工程技術有限公司文檔名稱:設計流程業(yè)主文檔編號： 公開合同號： 保密NOED 文檔編號: 14控制類別: 絕密附件頁數: 0頁數: 1+17文檔編號: 版本號: A 日期: NOED第1頁 共17頁 目錄1電氣控制系統(tǒng)設計的內容和方法 .31.1 電氣控制系統(tǒng)設計的基本原則.31.2 電氣控制系統(tǒng)設計的基本任務、內容.31.2.1原理

2、設計內容.31.2.2工藝設計內容.31.3 電氣控制系統(tǒng)設計的一般步驟.41.3.1擬訂設計任務書.41.3.2確定電力拖動方案.41.3.3拖動電動機的選擇.51.3.4電動機容量的選擇.51.3.5選擇控制方式.61.3.6設計電氣控制原理圖并合理選用元器件以及編制元器件明表.61.3.7設計電氣設備的各種施工圖樣.61.3.8編寫設計說明書和使用說明書.62電氣控制原理電路設計的方法與步驟 .62.1 電氣控制原理電路的基本設計方法.62.1.1經驗設計法.62.1.2邏輯設計法.62.2 電氣原理圖設計的基本步驟.72.3 原理圖設計中的一般要求.72.3.1電氣控制原理應滿足工藝的

3、要求.72.3.2控制電路電源種類與電壓數值的要求.72.3.3確保電氣控制電路工作的可靠性和安全性.72.3.4應具有必要的保護環(huán)節(jié).92.3.5操作、維修方便.92.3.6控制電路力求簡單、經濟.93電氣控制裝置的工藝設計 .93.1 電氣設備的總體布置設計.103.1.1組件劃分的原則.103.1.2電氣控制設備的不同組件之間的接線方式.103.2 電器元件布置圖的設計與繪制.103.3 電器部件接線圖的繪制.113.4 電氣柜、箱和非標準零件圖的設計.113.5 清單匯總.124PLC控制系統(tǒng)設計的內容和方法.12文檔編號: 版本號: A 日期: NOED第2頁 共17頁4.1 PLC

4、控制系統(tǒng)設計的基本原則.124.2 PLC控制系統(tǒng)設計的基本內容.134.3 PLC控制系統(tǒng)設計的一般步驟.134.3.1流程圖功能說明.144.3.2PLC程序設計的步驟 .154.4 PLC機型的選擇.154.4.1 PLC選型的基本原則.154.4.2 輸入/輸出模塊的選擇.154.4.3 對程序存儲器容量的估算.16文檔編號: 版本號: A 日期: NOED第3頁 共17頁1電氣控制系統(tǒng)設計的內容和方法電氣控制系統(tǒng)設計的基本內容是根據電氣控制要求設計和編制出設備電氣控制系統(tǒng)制造和使用、維護中的所有圖紙和資料。電氣圖紙主要包括電氣原理圖、電氣安裝圖、電氣接線圖等。主要資料包括元器件清單、

5、設備操作使用說明書、設備原理及結構、維修說明書等。1.1電氣控制系統(tǒng)設計的基本原則生產機械種類繁多，其電氣控制方案各異，但電氣控制系統(tǒng)的設計原則和設計方法基本相同。設計工作的首要問題是樹立正確的設計思想和工程實踐的觀點，它是高質量完成設計任務的基本保證基本原則如下：1.最大限度地滿足生產機械和生產工藝對電氣控制系統(tǒng)的要求。2.設計方案要合理。3.機械設計與電氣設計應相互配合。4.確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠地工作。1.2電氣控制系統(tǒng)設計的基本任務、內容電氣控制系統(tǒng)設計的基本任務是根據控制要求設計、編制出設備制造和使用維修過程中所必須的圖樣、資料等。圖樣包括電氣原理圖、電氣系統(tǒng)的組件劃分圖、元器件布置圖

6、、安裝接線圖、電氣箱圖、控制面板圖、元器件安裝底板圖和非標準件加工圖等，另外還要編制外購件目錄、單臺材料消耗清單、設備說明書等文字資料。 電氣控制系統(tǒng)設計的內容主要包含原理設計與工藝設計兩個部分，以電力拖動控制設備為例，設計內容如下。1.2.1原理設計內容電氣控制系統(tǒng)原理設計的主要內容包括：1. 擬訂電氣設計任務書。2. 確定電力拖動方案，選擇電動機。3. 設計電氣控制原理圖，計算主要技術參數。4. 選擇電器元器件，制訂元器件明細表。5. 編寫設計說明書。 電氣原理圖是整個設計的中心環(huán)節(jié)，它為工藝設計和制訂其他技術資料提供依據。1.2.2工藝設計內容進行工藝設計主要是為了便于組織電氣控制系統(tǒng)的

7、制造，從而實現原理設計提出的各項技術指標，并為設備的調試、維護與使用提供相關的圖樣資料。工藝設計的主要內容有：文檔編號: 版本號: A 日期: NOED第4頁 共17頁 1. 設計電氣總布置圖、總安裝圖與總接線圖。 2. 設計組件布置圖、安裝圖和接線圖。 3. 設計電氣箱、操作臺及非標準元件。 4. 列出元器件清單。 5. 編寫使用維護說明書。1.3電氣控制系統(tǒng)設計的一般步驟1.3.1擬訂設計任務書電氣控制系統(tǒng)的設計任務書中，主要包括以下內容：1. 設備名稱、用途、基本結構、動作要求及工藝過程介紹。2. 電力拖動的方式及控制要求等。 3. 聯鎖、保護要求。4. 自動化程度、穩(wěn)定性及抗干擾要求。

8、5. 操作臺、照明、信號指示、報警方式等要求。6. 設備驗收標準。7. 其他要求。1.3.2確定電力拖動方案電力拖動方案選擇是電氣控制系統(tǒng)設計的主要內容之一，也是以后各部分設計內容的基礎和先決條件。所謂電力拖動方案是指根據零件加工精度、加工效率要求、生產機械的結構、運動部件的數量、運動要求、負載性質、調速要求以及投資額等條件去確定電動機的類型、數量、傳動方式以及擬訂電動機起動、運行、調速、轉向、制動等控制要求。電力拖動方案的確定要從以下幾個方面考慮： 1.3.2.1拖動方式的選擇電力拖動方式有單獨拖動與分立拖動兩種。電力拖動發(fā)展的趨向是電動機逐步接近工作機構，形成多電動機的拖動方式，這樣，不僅

9、能縮短機械傳動鏈，提高傳動效率，便于自動化，而且也能使總體結構得到簡化。在具體選擇時，應根據工藝要求及結構具體情況決定電動機的數量。1.3.2.2調速方案的選擇對于生產機械設備從生產工藝出發(fā)往往要求能夠調速，不同的設備有不同的調速范圍，調速精度等，為了滿足一定的調速性能，應選用不同的調速方案，如采用機械變速，多速電動機變速，變頻調速等方法來實現。隨著交流調速發(fā)展，其經濟技術指標不斷提高，采用各種形式的變頻調速技術，將是機械設備調速的主流。文檔編號: 版本號: A 日期: NOED第5頁 共17頁大型、重型設備的主運動和進給運動，應盡可能采用無極調速，有利于簡化機械結構、降低成本；精密機械設備為

10、保證加工精度也應采用無極調速；對于一般中小型設備，在沒有特殊要求時，可選用經濟、簡單、可靠的三相鼠籠型異步電動機。1.3.2.3電動機調速性質應與負載特性相適應機械設備的各個工作機構，具有各自的負載負載特性，如機床的主運動為恒功率負載，而進給運動為恒轉矩負載。在選擇電動機調速方案時，要使電動機的調速性質與生產機械的負載特性相適應，以使電動機獲得充分合理的使用。如雙速籠型異步電動機，當定子繞組由三角形聯結改成雙星形聯結時，轉速增加一倍，功率卻增加很少，適用于恒功率傳動；對于低速為戥聯結的雙速電動機改成雙星形聯結后，轉速和功率都增加一倍，而電動機輸出的轉矩保持不變，適用于恒轉矩傳動。1.3.3拖動

11、電動機的選擇電動機的選擇主要有電動機的類型、結構型式、容量、額定電壓與額定轉速。電動機選擇的基本原則有：1. 電動機的機械特性應滿足生產機械提出的要求，要與負載的負載特性相適應。保證運行穩(wěn)定且具有良好的起動，制動性能。2. 工作過程中電動機容量要得到充分利用，使其溫升盡可能達到或接近額定溫升值。3. 電動機結構型式滿足機械設計提出的安裝要求，并能適應周圍環(huán)境工作條件。4. 在滿足設計要求前提下，應優(yōu)先采用結構簡單，價格便宜，使用維護方便的三相籠型異步電動機。1.3.4電動機容量的選擇1.3.4.1分析計算法根據生產機械負載圖預選一臺電動機，再用該電動機的技術數據和生產機械負載圖求出電動機的負載

12、圖。最后按電動機的負載圖從發(fā)熱方面進行校驗，并檢查電動機的過載能力與起動轉矩是否滿足要求，如若不合格，另選一臺電動機重新計算，直到合格為止。此法計算工作量大，負載圖的繪制較為困難。對于比較簡單，無特殊要求，生產數量不多的電力拖動系統(tǒng)，電動機容量往往采用統(tǒng)計類比法。1.3.4.2統(tǒng)計類比法將各國同類型，先進的機床電動機容量進行統(tǒng)計和分析，從中找出電動機容量與機床主要參數間的關系，再根據我國實際情況得出相應的計算公式來確定電動機容量的一種實用方法。當機床的主運動和進給運動由同一臺電動機拖動時，則應按主運動電動機功率計算。若進給運動單獨一臺電動機拖動，并具有快速運動功能時，則電動機功率應按快速移動所

13、需功率來計算。此外，還有一種類比法，通過對長期動作的同類生產機械的電動機容量調查，并對機械主要參數，工作條件進行類比，然后再確定電動機的容量。文檔編號: 版本號: A 日期: NOED第6頁 共17頁1.3.5選擇控制方式控制方式要實現拖動方案的控制要求。隨著現代電氣技術的迅速發(fā)展，生產機械電力拖動的控制方式從傳統(tǒng)的繼電接觸器控制向PLC控制、CNC控制、計算機網絡控制等方面發(fā)展，控制方式越來越多?？刂品绞降倪x擇應在經濟、安全的前提下，最大限度地滿足工藝的要求。1.3.6設計電氣控制原理圖并合理選用元器件以及編制元器件明表1.3.7設計電氣設備的各種施工圖樣1.3.8編寫設計說明書和使用說明書

14、設計說明和使用說明是設計審定、調試、使用、維護過程中必不可少的技術資料。設計和使用說明書應包含：拖動方案的選擇依據，本系統(tǒng)的主要原理與特點，主要參數的計算過程，各項技術指標的實現，設備調試的要求和方法，設備使用、維護要求，使用注意事項等。2電氣控制原理電路設計的方法與步驟電氣控制原理電路設計是原理設計的核心內容，各項設計指標通過它來實現，它又是工藝設計和各種技術資料的依據。 2.1電氣控制原理電路的基本設計方法電氣控制原理電路設計的方法主要有經驗設計法和邏輯設計法兩種。2.1.1經驗設計法經驗設計法也叫分析設計法,是根據生產工藝的要求選擇適當的基本控制環(huán)節(jié)(單元電路)或將比較成熟的電路按其聯鎖

15、條件組合起來，并經補充和修改，將其綜合成滿足控制要求的完整電路。當沒有現成的典型環(huán)節(jié)時，可根據控制要求邊分析邊設計。經驗設計法的優(yōu)點是設計方法簡單，無固定的設計程序，它是在熟練掌握各種電氣控制電路的基本環(huán)節(jié)和具備一定的閱讀分析電氣控制電路能力的基礎上進行的，容易被初學者所掌握，對于具備一定工作經驗的電氣技術人員來說，能較快地完成設計任務，因此在電氣設計中被普遍采用。其缺點是設計出的方案不一定是最佳方案，當經驗不足或考慮不周全時會影響電路工作的可靠性。為此，應反復審核電路工作情況，有條件時還應進行模擬試驗，發(fā)現問題及時修改，直到電路動作準確無誤，滿足生產工藝要求為止。2.1.2邏輯設計法邏輯設計

16、法是利用邏輯代數來進行電路設計，從生產機械的拖動要求和工藝要求出發(fā)，將控制電路中的接觸器、繼電器線圈的通電與斷電、觸頭的閉合與斷開、主令電器的接通與斷開看成邏輯變量，根據控制要求將它們之間的關系用邏輯關系式來表達，然后再化簡，做出相應的電路圖。邏輯設計法的優(yōu)點是能獲得理想、經濟的方案，但這種方法設計難度較大，整個設計過程較復雜，還要涉及一些新概念，因此，在一般常規(guī)設計中，很少單獨采用。其具體設計過程可參閱專門論述資料，這里不再作進一步介紹。 邏輯電路有兩種基本類型，對應的設計方法也各有不同。1. 組合邏輯電路 其特點是執(zhí)行元件的輸出狀態(tài)只與同一時刻控制元件的狀態(tài)文檔編號: 版本號: A 日期:

17、 NOED第7頁 共17頁有關，輸入、輸出呈單方向關系，即輸出量對輸入量無影響。它的設計方法比較簡單，可以作為經驗設計法的輔助和補充，用于簡單控制電路的設計，或對某些局部電路進行簡化，進一步節(jié)省并合理使用電器元件與觸點。2. 時序邏輯電路 其特點是輸出狀態(tài)不僅與同一時刻的輸入狀態(tài)有關，而且還與輸出量的原有狀態(tài)及其組合順序有關，即輸出量通過反饋作用，對輸入狀態(tài)產生影響。這種邏輯電路設計要設置中間記憶元件（如中間繼電器等），記憶輸入信號的變化，以達到各程序兩兩區(qū)分的目的。2.2電氣原理圖設計的基本步驟電氣原理圖設計的基本步驟是：1. 根據確定的拖動方案和控制方式設計系統(tǒng)的原理框圖, 擬訂出各部分的

18、主要技術要求和主要技術參數。2. 根據各部分的要求，設計出原理框圖中各個部分的具體電路。設計時按主電路、控制電路、輔助電路、聯鎖與保護、總體檢查反復修改與完善的先后順序進行。3. 繪制總原理圖。按系統(tǒng)框圖結構將各部分聯成一個整體。4. 恰當選用元器件，并制訂元器件明細表。設計過程中，可根據控制電路的簡易程度適當地選用上述步驟。2.3原理圖設計中的一般要求一般來說，電氣控制原理圖應滿足生產機械加工工藝的要求，電路要具有安全可靠，操作和維修方便、設備投資少等特點。為此，必須正確地設計控制電路，合理地選擇電器元器件。原理圖設計應滿足以下要求：2.3.1電氣控制原理應滿足工藝的要求在設計之前必須對生產

19、機械的工作性能、結構特點和實際加工情況有充分的了解，并在此基礎上來考慮控制方式、起動、反向、制動及調速的要求，設置各種聯鎖及保護裝置。2.3.2控制電路電源種類與電壓數值的要求對于比較簡單的控制電路，而且元器件不多時，往往直接采用交流380V或220V電源，不用控制電源變壓器。對于比較復雜的控制電路，應采用控制電源變壓器，將控制電壓降到110V或48V、24V。這種方案對維修、操作以及元器件的工作可靠、有利。 對于操作比較頻繁的直流電力傳動的控制電路，常用220V或110V直流電源供電。直流電磁鐵及電磁離合器的控制電路，常采用24V直流電源供電。2.3.3確保電氣控制電路工作的可靠性和安全性為

20、保證電氣控制電路可靠地工作，應考慮以下幾個方面：1. 元器件的工作要穩(wěn)定可靠文檔編號: 版本號: A 日期: NOED第8頁 共17頁2. 電器元件的線圈和觸頭的連接應符合國家有關標準規(guī)定電器元件圖形符號應符合GB4728中的規(guī)定，繪制時要合理安排版面。例如，主電路一般安排在左面或上面；控制電路或輔助電路排在右面或下面；元器件目錄表安排在標題上方。為讀圖方便，有時以動作狀態(tài)表或工藝過程圖形式將主令開關的通斷、電磁閥動作要求、控制流程等表示在圖面上，也可以在控制電路的每一支路邊上標注出控制目的。 在實際連接時，應注意以下幾點：1) 正確連接電器線圈。交流電壓線圈通常不能串聯使用，即使是兩個同型號

21、電壓線圈也不能采用串聯或接在兩倍線圈額定電壓的交流電源上，以免電壓分配不均引起工作不可靠。線圈連接 大電感線圈與直流繼電器線圈的連接 a) 不正確 b) 正確 a) 錯誤連接 b) 正確連接2) 合理安排電器元件和觸頭的位置。 電氣元件和觸頭間的連接 a) 不合理連接 b) 合理連接3) 防止出現寄生電路。 文檔編號: 版本號: A 日期: NOED第9頁 共17頁 寄生回路 4) 盡量減少連接導線的數量，縮短連接導線的長度。 5) 控制電路工作時，應盡量減少通電電器的數量，以降低故障的可能性并節(jié)約電能。6) 在電路中采用小容量的繼電器觸頭來斷開或接通大容量接觸器線圈時，要分析觸頭容量的大小，

22、若不夠時，必須加大繼電器容量或增加中間繼電器，否則工作不可靠。 2.3.4應具有必要的保護環(huán)節(jié)控制電路在事故情況下，應能保證操作人員、電氣設備、生產機械的安全，并能有效地制止事故的擴大。為此，在控制電路中應采取一定的保護措施。常用的有漏電開關保護、過載、短路、過電流、過電壓、失電壓、聯鎖與行程保護等措施。必要時還可設置相應的指示信號。2.3.5操作、維修方便 控制電路應從操作與維修人員的工作出發(fā)，力求操作簡單、維修方便。 2.3.6控制電路力求簡單、經濟 在滿足工藝要求的前提下，控制電路應力求簡單、經濟。盡量選用標準電氣控制環(huán)節(jié)和電路，縮減電器的數量，采用標準件和盡可能選用相同型號的電器。 3

23、電氣控制裝置的工藝設計電氣控制設計的基本思路是一種邏輯思維，只要符合邏輯控制規(guī)律、能保證電氣安全及滿足生產工藝的要求，就可以說是一種好的的設計。但為了滿足電氣控制設備的制造和使用要求，必須進行合理的電氣控制工藝設計。這些設計包括電氣設備的結構設計、電氣設備總體配置圖、總接線圖設計及各部分的文檔編號: 版本號: A 日期: NOED第10頁 共17頁電器裝配圖與接線圖設計，同時還要有部分的元件目錄、進出線號及主要材料清單等技術資料。3.1電氣設備的總體布置設計電氣設備總體配置設計任務是根據電氣原理圖的工作原理與控制要求，先將控制系統(tǒng)劃分為幾個組成部分(這些組成部分均稱作部件)，再根據電氣設備的復

24、雜程度，把每一部件劃成若干組件，然后再根據電氣原理圖的接線關系整理出各部分的進出線號，并調整它們之間的連接方式?？傮w配置設計是以電氣系統(tǒng)的總裝配圖與總接線圖形式來表達的，圖中應以示意形式反映出各部分主要組件的位置及各部分接線關系、走線方式及使用的行線槽、管線等。 總裝配圖、接線圖(根據需要可以分開，也可并在一起)是進行分部設計和協(xié)調各部分組成為一個完整系統(tǒng)的依據?？傮w設計要使整個系統(tǒng)集中、緊湊，同時在空間允許條件下，把發(fā)熱元件，噪聲振動大的電氣部件，盡量放在離其它元件較遠的地方或隔離起來；對于多工位的大型設備，還應考慮兩地操作的方便性；總電源開關、緊急停止控制開關應安放在方便而明顯的位置?？傮w

25、配置設計得合理與否關系到電氣系統(tǒng)的制造、裝配質量，更將影響到電氣控制系統(tǒng)性能的實現及其工作的可靠性、操作、調試、維護等工作的方便及質量。 3.1.1組件劃分的原則1. 把功能類似的元件組合在一起。2. 盡可能減少組件之間的連線數量，同時把接線關系密切的控制電器置于同一組件中。 3. 讓強弱電控制器分離，以減少干擾。 4. 為力求整齊美觀，可把外形尺寸、重量相近的電器組合在一起。 5. 為便于檢查與調試，把需經常調節(jié)、維護和易損元件組合在一起。3.1.2電氣控制設備的不同組件之間的接線方式1. 開關電器、控制板的進出線一般采用接線端頭或接線鼻子連接，這可按電流大小及進出線數選用不同規(guī)格的接線端頭

26、或接線鼻子。 2. 電氣柜(箱)、控制箱、柜(臺)之間以及它們與被控制設備之間，采用接線端子排或工業(yè)聯接器連接。 3. 弱電控制組件、印制電路板組件之間應采用各種類型的標準接插件連接。4. 電氣柜(箱)、控制箱、柜(臺)內的元件之間的連接，可以借用元件本身的接線端子直接連接，過渡連接線應采用端子排過渡連接，端頭應采用相應規(guī)格的接線端子處理。 3.2電器元件布置圖的設計與繪制電氣元件布置圖是某些電器元件按一定原則的組合。電器元件布置圖的設計依據是部件原理圖、組件的劃分情況等。設計時應遵循以下原則： 1. 同一組件中電器元件的布置應注意將體積大和較重的電器元件安裝在電器板文檔編號: 版本號: A

27、日期: NOED第11頁 共17頁的下面，而發(fā)熱元件應安裝在電氣箱(柜)的上部或后部，但熱繼電器宜放在其下部，因為熱繼電器的出線端直接與電動機相連便于出線，而其進線端與接觸器直接相連接，便于接線并使走線最短，且宜于散熱。 2. 強電弱電分開并注意屏蔽，防止外界干擾。 3. 需要經常維護、檢修、調整的電器元件安裝位置不宜過高或過低，人力操作開關及需經常監(jiān)視的儀表的安裝位置應符合人體工程學原理。 4. 電器元件的布置應考慮安全間隙，并做到整齊、美觀、對稱，外形尺寸與結構類似的電器可安放在一起，以利加工、安裝和配線。若采用行線槽配線方式，應適當加大各排電器間距，以利布線和維護。 5. 各電器元件的位

28、置確定以后，便可繪制電器布置圖。電氣布置圖是根據電器元件的外形輪廓繪制的，即以其軸線為準，標出各元件的間距尺寸。每個電器元件的安裝尺寸及其公差范圍，應按產品說明書的標準標注，以保證安裝板的加工質量和各電器的順利安裝。大型電氣柜中的電器元件，宜安裝在兩個安裝橫梁之間，這樣，可減輕柜體重量，節(jié)約材料，另外便于安裝，所以設計時應計算縱向安裝尺寸。 6. 在電器布置圖設計中，還要根據本部件進出線的數量、采用導線規(guī)格及出線位置等，選擇進出線方式及接線端子排、連接器或接插件，并按一定順序標上進出線的接線號。3.3電器部件接線圖的繪制電氣部件接線圖是根據部件電氣原理及電器元件布置圖繪制的，它表示成套裝置的連

29、接關系，是電氣安裝、維修、查線的依據。接線圖應按以下原則繪制： 1. 接線圖相接線表的繪制應符合GB6988.61993中控制系統(tǒng)功能表圖的繪制的規(guī)定。 2. 所有電氣元件及其引線應標注與電氣原理圖中相一致的文字符號及接線號。原理圖中的項目代號、端子號及導線號的編制分別應符合GB5094-1985電氣技術中的項目代號、GB4026-1992電器設備接線端子和特定導線線端的識別及應用字母數字系統(tǒng)的通則及GB4884-1985絕緣導線標記等規(guī)定。 3. 與電氣原理圖不同，在接線圖中同一電器元件的各個部分(觸頭、線圈等)必須畫在一起。 4. 電氣接線圖一律采用細線條繪制。走線方式分板前走線及板后走線

30、兩種，一般采用板前走線，對于簡單電氣控制部件，電器元件數量較少，接線關系又不復雜的，可直接畫出元件間的連線；對于復雜部件，電器元件數量多，接線較復雜的情況，一般是采用走線槽，只要在各電器元件上標出接線號，不必畫出各元件間連線。 5. 接線圖中應標出配線用的各種導線的型號、規(guī)格、截面積及顏色要求等。 6. 部件與外電路連接時，大截面導線進出線宜采用連接器連接，其它應經接線端于排連接。 文檔編號: 版本號: A 日期: NOED第12頁 共17頁3.4電氣柜、箱和非標準零件圖的設計電氣控制裝置通常都需要制作單獨的電氣控制柜、箱，其設計需要考慮以下幾方面： 1. 根據操作需要及控制面板、箱、柜內各種

31、電氣部件的尺寸確定電氣箱、柜的總體尺寸及結構型式，非特殊情況下，應使總體尺寸符合結構基本尺寸與系列。 2. 根據總體尺寸及結構型式、安裝尺寸，設計箱內安裝支架，并標出安裝孔、安裝螺栓及接地螺栓尺寸，同時注明配作方式。柜、箱的材料一般應選用柜、箱用專用型材。 3. 根據現場安裝位置、操作、維修方便等要求，設計開門方式及型式。 4. 為利于箱內電器的通風散熱，在箱體適當部位設計通風孔或通風槽，必要時應在柜體上部設計強迫通風裝置與通風孔。 5. 為便于電氣箱、柜的運輸，應設計合適的起吊勾或在箱體底部設計活動輪。 總之，根據以上要求，應先勾畫出箱體的外形草圖，估算出各部分尺寸，然后按比例畫出外形圖，再

32、從對稱、美觀、使用方便等方面進一步考慮調整各尺寸比例。外表確定以后，再按上述要求進行各部分的結構設計，繪制箱體總裝圖及各面門、控制面板、底板、安裝支架、裝飾條等零件圖，并注明加工要求，再視需要選用適當的門鎖。當然，電氣箱、柜的造形結構各異，在箱體設計中應注意吸取各種型式的優(yōu)點。對非標準的電器安裝零件，應根據機械零件設計要求，繪制其零件圖，凡配合尺寸應注明公差要求，并說明加工要求。3.5清單匯總在電氣控制系統(tǒng)原理設計及工藝設計結束后，根據各種圖紙，對本設備需要的各種零件及材料進行綜合統(tǒng)計，列出元件清單、標準件清單、材料消耗定額表，以便采購人員、生產管理部門按設備制造需要備料，做好生產準備工作，也

33、便于成本核算。4PLC控制系統(tǒng)設計的內容和方法PLC控制系統(tǒng)的設計具有傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設計的一般規(guī)律，但由于PLC控制屬于軟件控制，因此PLC控制系統(tǒng)的設計又具有其自身的特點。下面就PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則、基本內容以及步驟進行闡述，以便初學者掌握。當然，要設計一個經濟、實用、可靠、先進的PLC控制系統(tǒng)，還需要有豐富的專業(yè)知識和實際工作經驗。 4.1PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現被控對象(生產設備或生產過程)的工藝要求，以提高生產效率和產品質量。因此，在設計PLC控制系統(tǒng)時，應遵循以下基本原則： 文檔編號: 版本號: A 日期: NOED第13頁 共17頁1.

34、 最大限度地滿足被控對象的控制要求。設計前，應深入現場進行調查研究，搜集資料，并與機械部分的設計人員和實際操作人員密切配合，共同擬定電氣控制方案，協(xié)同解決設計中出現的各種問題。2. 在滿足控制要求的前提下力求使控制系統(tǒng)簡單、經濟、實用，維修方便。3. 保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。4. 考慮到生產發(fā)展和工藝的改進，在選擇PLC容量時，應適當留有余量。4.2PLC控制系統(tǒng)設計的基本內容1. 總體方案的確定：熟悉控制對象和控制要求，分析控制過程，確定總體方案。 2. 正確選用電氣控制元件和PLC：PLC控制系統(tǒng)是由PLC、用戶輸入及輸出設備、控制對象等連接而成的。應認真選擇用戶輸入設備（按鈕、開關、限

35、位開關和傳感器等）和輸出設備（繼電器、接觸器、信號燈、電磁閥等執(zhí)行元件）。要求進行電氣元件的選用說明。必要時應設計完成系統(tǒng)主電路圖。根據選用的輸入輸出設備的數目和電氣特性，選擇合適的PLC。PLC是控制系統(tǒng)的核心部件，對于保證整個控制系統(tǒng)的技術經濟性能指標起著重要作用。選擇PLC應包括機型、容量、I/O點數、輸入輸出模塊(類型)、電源模塊以及特殊功能模塊的選擇等。3. 分配I/O點：根據選用的輸入輸出設備、控制要求，確定PLC外部I/O端口分配。a.作I/O分配表，對各I/O點功能作出說明。b.畫出PLC外部I/O接線圖，依據輸入輸出設備和I/O口分配關系，畫出I/O接線圖。接線圖中各元件應有

36、代號、編號等。并在電器元件明細表中注明規(guī)格數量等。4. PLC控制流程圖及說明：繪制PLC控制系統(tǒng)程序流程圖，完成程序設計過程的分析說明。5. 程序設計：利用CX-Programmer編程軟件編寫控制系統(tǒng)的梯形圖程序。在滿足系統(tǒng)技術要求和工作情況的前提下，應盡量簡化程序，盡量減少PLC的輸入輸出點，設計簡單、可靠的控制程序。注意安全保護(檢查聯鎖要求、防誤操作功能等能否實現) 。6. 調試、完善控制程序：a.利用CX-Programmer在計算機上仿真運行調試PLC控制程序。b.與PLC僅輸入及輸出設備聯機進行程序調試。調試中對設計的系統(tǒng)工作原理進行分析，審查控制實現的可靠性，檢查系統(tǒng)功能，完

37、善控制程序。控制程序必須經過反復調試、修改，直到滿意為止。7. 撰寫設計報告：設計報告內容中應有控制要求、系統(tǒng)分析、主電路、控制流程圖、I/O分配表、I/O接線圖、內部元件分配表、系統(tǒng)電氣原理圖、用CX-P打印的PLC程序、程序說明、操作說明、結論、參考文獻等。要重點突出，圖文并茂，文字通暢。并應著重闡述本人工作內容和心得體會。4.3PLC控制系統(tǒng)設計的一般步驟設計PLC控制系統(tǒng)的一般設計步驟如圖所示。文檔編號: 版本號: A 日期: NOED第14頁 共17頁4.3.1流程圖功能說明1. 根據生產的工藝過程分析控制要求。如需要完成的動作(動作順序、動作條件及必須的保護和聯鎖等)、操作方式(手

38、動、自動；連續(xù)、單周期及單步等)。2. 根據控制要求確定所需的用戶輸入、輸出設備。據此確定PLC的I/O點數。3. 選擇PLC。4. 分配PLC的IO點，設計IO電氣接口連接圖(這一步也可以結合第2步進行)。文檔編號: 版本號: A 日期: NOED第15頁 共17頁5. 進行PLC程序設計，同時可進行控制臺(柜)的設計和現場施工。4.3.2PLC程序設計的步驟1. 對于較復雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)流程圖，用以清楚地表明動作的順序和條件。對于簡單的控制系統(tǒng)，也可以省去這一步。2. 設計梯形圖。這是程序設計的關鍵一步，也是比較困難的一步。要設計好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電

39、氣設計的實踐經驗。3. 根據梯形圖編制程序清單。4. 用編程器將程序鍵人到PLC的用戶存儲器中，并檢查鍵入的程序是否正確。5. 對程序進行調試和修改，直到滿足要求為止。6. 待控制臺(柜)及現場施工完成后，就可以進行聯機調試。如不滿足要求，再回去修改程序或檢查接線，直到滿足為止。7. 編制技術文件。8. 交付使用。 4.4PLC機型的選擇4.4.1PLC選型的基本原則一般從系統(tǒng)控制功能、指令和編程方式、PLC存儲量和響應時間、通信聯網功能等幾個方面綜合考慮。所選PLC應能夠滿足控制系統(tǒng)的功能需要。從應用角度來看，PLC可按控制功能或I/O點數分類。從PLC的物理結構來看，PLC分為模塊式和整體式。PLC的指令系統(tǒng)一般包括邏輯指令、運算指令、控制指令、數據處理和其他特殊指令，這些指令能完成諸如開平方、對數運算、網絡通信(PLC聯網已成為一種發(fā)展趨勢)等功能。用戶可從便于控制系統(tǒng)編程的角度來加以選擇，只要能滿足實際需要就可以了。PLC的編程有兩種方式：在線和離線編程。采用離線編程可降低成本，對大多數應用系統(tǒng)來說都可以滿足生產需要，因而較多的中小型PLC都使用這種方法。4.4.2輸入/輸出模塊的選擇輸入模塊將現場設備(如按鈕開關)的信號進行檢測并轉換成PLC機