電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

1、 電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2012年6月課程設(shè)計(jì)的目的：通過(guò)某生產(chǎn)設(shè)備或?qū)嶋H工程項(xiàng)目的電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)踐，了解一般電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程、設(shè)計(jì)要求、應(yīng)完成的工作內(nèi)容和具體設(shè)計(jì)方法。通過(guò)設(shè)計(jì)也有助于復(fù)習(xí)、鞏固以往所學(xué)的知識(shí)，達(dá)到靈活應(yīng)用的目的。電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的要求，因此，設(shè)計(jì)之前必須了解設(shè)備的用途、結(jié)構(gòu)、操作要求和工藝過(guò)程，在此過(guò)程中培養(yǎng)從事電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的整體觀念。課程設(shè)計(jì)應(yīng)強(qiáng)調(diào)能力培養(yǎng)為主，在獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)的同時(shí)，還要注意其他幾方面能力的培養(yǎng)與提高，如獨(dú)立工作能力與創(chuàng)造力；綜合運(yùn)用專業(yè)及基礎(chǔ)知識(shí)的能力，解決實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題的能力；查閱圖書(shū)資料、產(chǎn)品

2、手冊(cè)和各種工具書(shū)的能力；工程繪圖的能力；撰寫(xiě)技術(shù)報(bào)告和編制技術(shù)資料的能力。設(shè)計(jì)內(nèi)容 1.確定控制任務(wù)2.系統(tǒng)總體控制方案設(shè)計(jì)3.系統(tǒng)構(gòu)成方案選擇4.PLC系統(tǒng)性能指標(biāo)選擇5.硬件軟件功能分配與協(xié)調(diào)6.接口設(shè)計(jì) 7.硬件設(shè)計(jì) 8.軟件設(shè)計(jì) 9.系統(tǒng)聯(lián)調(diào) 設(shè)計(jì)要求 要求學(xué)生掌握一定的理論基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)具備一定的實(shí)踐設(shè)計(jì)技能，并且能夠利用PLC控制技術(shù)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及編程。在課程設(shè)計(jì)中，學(xué)生是主體，應(yīng)充分發(fā)揮他們的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。教師的主導(dǎo)作用是引導(dǎo)其掌握完成設(shè)計(jì)內(nèi)容的方法。為保證順利完成設(shè)計(jì)任務(wù)還應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：1. 在接受設(shè)計(jì)任務(wù)后，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和應(yīng)完成的設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)度計(jì)劃，確定各階

3、段應(yīng)完成的工作量，妥善安排時(shí)間。2. 在方案確定過(guò)程中應(yīng)主動(dòng)提出問(wèn)題，以取得指導(dǎo)數(shù)師的幫助，同時(shí)要廣泛討論，依據(jù)充分。在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中要多思考，尤其是主要參數(shù)，要經(jīng)過(guò)計(jì)算論證。3. 所有電氣圖樣的繪制必須符合國(guó)家有關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，包括線條、圖型符號(hào)、項(xiàng)目代號(hào)、回路標(biāo)號(hào)、技術(shù)要求、標(biāo)題欄、元器件明細(xì)表以及圖樣的折疊和裝訂。4. 說(shuō)明書(shū)要求文字通順、簡(jiǎn)練，字跡端正、整潔。5. 應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成所有的設(shè)計(jì)任務(wù)。6. 如果條件允許，應(yīng)對(duì)自己的設(shè)計(jì)線路進(jìn)行試驗(yàn)論證，考慮進(jìn)一步改進(jìn)的可能性。四、設(shè)計(jì)方法 在接到設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)后，按原理設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)兩方面進(jìn)行。1原理圖設(shè)計(jì)的步驟 1) 根據(jù)要求擬定設(shè)計(jì)任務(wù)。

4、2) 根據(jù)拖動(dòng)要求設(shè)計(jì)主電路。在繪制主電路時(shí)，可考慮以下幾個(gè)方面： 每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的控制方式，應(yīng)根據(jù)其容量及拖動(dòng)負(fù)載性質(zhì)考慮其起動(dòng)要求，選擇適當(dāng)?shù)钠饎?dòng)線路。對(duì)于容量小（7.5kW以下）、起動(dòng)負(fù)載不大的電動(dòng)機(jī)，可采用直接起動(dòng)；對(duì)于大容量電動(dòng)機(jī)應(yīng)采用降壓起動(dòng)。 根據(jù)運(yùn)動(dòng)要求決定轉(zhuǎn)向控制。 根據(jù)每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的工作制，決定是否需要設(shè)置過(guò)載保護(hù)或過(guò)電流控制措施。 根據(jù)拖動(dòng)負(fù)載及工藝要求決定停車(chē)時(shí)是否需要制動(dòng)控制，并決定采用何種控制方式。 設(shè)置短路保護(hù)及其他必要的電氣保護(hù)。 考慮其他特殊要求：調(diào)速要求、主電路參數(shù)測(cè)量、信號(hào)檢測(cè)等。3) 根據(jù)主電路的控制要求設(shè)計(jì)控制回路，其設(shè)計(jì)方法是： 正確選擇控制電路電壓種類(lèi)及

5、大小。 根據(jù)每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、運(yùn)行、調(diào)速、制動(dòng)及保護(hù)要求依次繪制各控制環(huán)節(jié)（基本單元控制線路）。 設(shè)置必要的聯(lián)鎖（包括同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)各動(dòng)作之間以及各臺(tái)電動(dòng)機(jī)之間的動(dòng)作聯(lián)鎖）。 設(shè)置短路保護(hù)以及設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中要求的位置保護(hù)（如極限位、越位、相對(duì)位置保護(hù)）、電壓保護(hù)、電流保護(hù)和各種物理量保護(hù)（溫度、壓力、流量等）。 根據(jù)拖動(dòng)要求，設(shè)計(jì)特殊要求控制環(huán)節(jié)，如自動(dòng)抬刀、變速與自動(dòng)循環(huán)、工藝參數(shù)測(cè)量等控制。 按需要設(shè)置應(yīng)急操作。4) 根據(jù)照明、指示、報(bào)警等要求沒(méi)計(jì)輔助電路。5) 總體檢查、修改、補(bǔ)充及完善。主要內(nèi)容包括： 校核各種動(dòng)作控制是否滿足要求，是否有矛盾或遺漏。 檢查接觸器、繼電器、主令電器的觸點(diǎn)使用

6、是否合理，是否超過(guò)電器元器件允許的數(shù)量。 檢查聯(lián)鎖要求能否實(shí)現(xiàn)。 檢查各種保護(hù)能否實(shí)現(xiàn)。 檢查發(fā)生誤操作所引起的后果與防范措施。6) 進(jìn)行必要的參數(shù)計(jì)算。7) 正確、合理地選擇各電器元器件，按規(guī)定格式編制元件目錄表。8) 根據(jù)完善后的設(shè)計(jì)草圖，按電氣制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制電氣原理線路圖，按電氣技術(shù)中的項(xiàng)目代號(hào)要求標(biāo)注器件的項(xiàng)目代號(hào)，按絕緣導(dǎo)線的標(biāo)記的要求對(duì)線路進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)。2工藝設(shè)計(jì)步驟 1) 根據(jù)電氣設(shè)備的總體配置及電器元件的分布狀況和操作要求劃分電器組件，繪制電氣控制系統(tǒng)的總裝配圖和接線圖。2) 根據(jù)電器元器件的型號(hào)、外形尺寸、安裝尺寸繪制每一組件的元件布置圖（如電器安裝板、控制面板、電源、放大器等

7、）。3) 根據(jù)元器件布置圖及電氣原理編號(hào)繪制組件接線圖，統(tǒng)計(jì)組件進(jìn)出線的數(shù)量、編號(hào)以及各組件之間的連接方式。4) 繪制并修改工藝設(shè)計(jì)草圖后，使可按機(jī)械、電氣制圖要求繪制工程圖。最后按設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)結(jié)果編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及使用說(shuō)明書(shū)。五：提交內(nèi)容 1、完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份（包括原理的簡(jiǎn)要說(shuō)明和軟件的編程）(不少于5000字)；其中包括電氣原理圖一份。（要求用計(jì)算機(jī)繪圖，采用AUTOCAD或者其他繪圖軟件）、電氣安裝接線圖一份。（要求用計(jì)算機(jī)繪圖，采用AUTOCAD或者其他繪圖軟件）2、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和電氣原理圖必須按“電氣圖形符號(hào)”和“電氣技術(shù)文字符號(hào)”的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)參考題：題目一：某組合機(jī)床的電氣控制

8、系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目的參數(shù)和要求：如圖所示為某一組合機(jī)床的示意圖，左面為1#箱體移動(dòng)式動(dòng)力頭。主軸電機(jī)M1為5.5KW、1440轉(zhuǎn)/分鐘，1#箱體的進(jìn)給電機(jī)為M3為1.5KW、1450轉(zhuǎn)/分鐘，工進(jìn)與快進(jìn)采用電磁鐵YV1（DC24V，10W）進(jìn)行切換；右面為2#箱體移動(dòng)式動(dòng)力頭。主軸電機(jī)M2為5.5KW、1440轉(zhuǎn)/分鐘，2#箱體的工作進(jìn)給電機(jī)為M4，為1.5KW、1450轉(zhuǎn)/分鐘，工進(jìn)與快進(jìn)采用電磁鐵YV2（DC24V，10W）進(jìn)行切換。SQ1為左動(dòng)力頭的原位限位，SQ3為左動(dòng)力頭的快進(jìn)限位，SQ5為左動(dòng)力頭的工進(jìn)限位，SQ2為右動(dòng)力頭的原位限位，SQ4為右動(dòng)力頭的快進(jìn)限位，SQ6為右動(dòng)力頭的工進(jìn)限

9、位，具體要求如下：1.左、右兩動(dòng)力頭均要求快進(jìn)工進(jìn)快退的工作循環(huán)。2.可使左、右兩動(dòng)力頭同時(shí)工作，也可進(jìn)行單獨(dú)調(diào)整。3.加工過(guò)程中需要進(jìn)行冷卻。4.應(yīng)有電源有信號(hào)指示，動(dòng)力頭正在工作信號(hào)指示。5.應(yīng)有局部照明必要的保護(hù)環(huán)節(jié)。題目二：某車(chē)床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目的參數(shù)和要求：某車(chē)床主軸電機(jī)采用三相異步電動(dòng)機(jī)：Y112M-4-85 4KW 380V 50HZ；冷卻泵電動(dòng)機(jī)0.125KW 380V 50HZ，主軸電機(jī)采用電氣正反轉(zhuǎn)，冷卻泵單向運(yùn)轉(zhuǎn)。主軸電機(jī)有SA1（3個(gè)位置正、停、反和3對(duì)觸頭）控制，冷卻泵電機(jī)有SA2（2個(gè)位置1對(duì)觸頭）控制。具體要求如下：1、采用PLC進(jìn)行車(chē)床的控制。2、應(yīng)有電源有

10、信號(hào)指示。3、應(yīng)有局部照明必要的保護(hù)環(huán)節(jié)。題目三：工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目的參數(shù)和要求：洗衣機(jī)電機(jī)采用三相異步電機(jī)1.5KW 380V 50HZ,水位傳感器采用干簧管式，進(jìn)水和排水閥門(mén)采用電磁閥DC24V 5W。具體要求如下：1、按下啟動(dòng)按鈕及水位選擇開(kāi)關(guān)，注水直到（高、中、低）水位，關(guān)水2、2s后開(kāi)始洗滌3、洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn)30s，停2s，然后反轉(zhuǎn)30s，停2s4、如此循環(huán)5次，總共320s后開(kāi)始排水，排空后脫水30s5、開(kāi)始清洗，重復(fù)（2）（5），清洗兩遍6、清洗完成，報(bào)警3s并自動(dòng)停機(jī)題目四： 自動(dòng)洗車(chē)機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目的參數(shù)和要求：自動(dòng)洗車(chē)機(jī)由門(mén)式框架組成，門(mén)式框架有一臺(tái)三相異步電機(jī)

11、拖動(dòng)，4KW 380V 50HZ，在車(chē)頭和車(chē)尾處分別設(shè)置有一個(gè)行程開(kāi)關(guān)，門(mén)式框架上安裝有3個(gè)刷子（上、左、右各1個(gè)），分別有1臺(tái)單向電機(jī)拖動(dòng)，1.5KW 220V 50HZ，同時(shí)門(mén)式框架上安裝有3組噴水噴頭（上、左、右各1個(gè)），由一臺(tái)水泵電機(jī)拖動(dòng)1KW 220V 50HZ，噴頭由電磁閥控制DC24V 5W。具體要求如下：1、按下啟動(dòng)按鈕，洗車(chē)機(jī)框架開(kāi)始由車(chē)頭向車(chē)尾移動(dòng)，噴水設(shè)備開(kāi)始噴水。2、門(mén)式框架移動(dòng)到達(dá)車(chē)尾限位開(kāi)關(guān)后，開(kāi)始返回，并保持繼續(xù)噴水。3、門(mén)式框架移到車(chē)頭限位置后，保持噴水，同時(shí)刷子開(kāi)始工作，框架開(kāi)始向車(chē)尾移動(dòng)。4、門(mén)式框架移到車(chē)尾限位置后，保持噴水，刷子轉(zhuǎn)動(dòng)，框架開(kāi)始向車(chē)頭移動(dòng)。

12、5、重復(fù)上面第3、4步，框架向車(chē)頭移動(dòng)至限位開(kāi)關(guān)停止。洗車(chē)整個(gè)過(guò)程完成。啟動(dòng)燈熄滅。題目五： 花樣噴泉的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目的參數(shù)和要求：系統(tǒng)由三相異步電機(jī)4KW 380V 50HZ拖動(dòng)水泵，噴泉系統(tǒng)呈內(nèi)外4圈圓形分布，噴泉從里到外分為第一組1個(gè)噴頭、第二組4個(gè)噴頭、第三組8個(gè)噴頭、第四組16個(gè)噴頭，共有39個(gè)噴頭，每組噴頭噴出相同的花樣，由一個(gè)電磁閥DC24V 5W控制，系統(tǒng)設(shè)有啟動(dòng)停止按鈕。具體要求如下：1、按下啟動(dòng)按鈕后，第一組噴水；2、第一組噴水5秒后第二組噴水。3、第二組噴水6秒后第三組噴水。4、第三組噴水8秒后第四組噴水。5、第四組噴水5秒后第二組噴水。6、第二組噴水3秒后重復(fù)2、3、

13、4、5步驟。7、無(wú)論在何種噴水狀態(tài)下，按動(dòng)停止按鈕后，系統(tǒng)停止。題目六： 賓館自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目的參數(shù)和要求：自動(dòng)門(mén)控制裝置由感應(yīng)式開(kāi)關(guān)、開(kāi)門(mén)到位限位開(kāi)關(guān)、關(guān)門(mén)到位限位開(kāi)關(guān)、開(kāi)門(mén)關(guān)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（一臺(tái)250W的直流電機(jī)拖動(dòng)，正轉(zhuǎn)開(kāi)門(mén)、反轉(zhuǎn)關(guān)門(mén)）組成。具體要求如下：1、當(dāng)開(kāi)門(mén)感應(yīng)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到有人或物件要通過(guò)時(shí)，開(kāi)門(mén)機(jī)構(gòu)開(kāi)門(mén)，當(dāng)門(mén)到開(kāi)門(mén)到位限位開(kāi)關(guān)后，開(kāi)門(mén)電機(jī)停止。2、自動(dòng)門(mén)在開(kāi)門(mén)位置停留8秒后，自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門(mén)過(guò)程。3、在關(guān)門(mén)過(guò)程中，如果檢測(cè)到有人或物件要通過(guò)，立刻進(jìn)入開(kāi)門(mén)過(guò)程。4、在門(mén)打開(kāi)后等待的8秒時(shí)間內(nèi)，如果有人或物件要通過(guò)，必須重新開(kāi)始等待8秒，才能進(jìn)入關(guān)門(mén)過(guò)程，以便人員安全通過(guò)。題目七：機(jī)械

14、手抓物電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目的參數(shù)和要求：機(jī)械手抓取物塊的結(jié)構(gòu)如圖所示。系統(tǒng)右3個(gè)氣缸組成，每個(gè)氣缸的動(dòng)作分別由電磁閥控制DC24V 5W，工作過(guò)程如下：具體要求如下：（1）如果人工放置物塊到工作臺(tái)上，汽缸B向下動(dòng)作。（2）汽缸B向下動(dòng)作到位，汽缸C動(dòng)作，抓緊物塊。（3）汽缸C動(dòng)作，抓緊物塊后，汽缸B向上動(dòng)作。（4）汽缸B向上動(dòng)作到位后，汽缸A向左動(dòng)作。（5）汽缸A向左動(dòng)作到位后，汽缸B向下動(dòng)作。（6）汽缸B向下動(dòng)作到位后，汽缸C松開(kāi)抓手，物塊放置到傳送帶上。（7）汽缸C松開(kāi)抓手到位后，汽缸B向上動(dòng)作。（8）汽缸B向上到位后，傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)，送出物塊。同時(shí)汽缸A向右移動(dòng)。（9）物塊送出后，汽缸A向右

15、移動(dòng)。汽缸A向右移動(dòng)到位后，進(jìn)行下次循環(huán)。題目八：車(chē)輛出入庫(kù)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目的參數(shù)和要求：車(chē)輛出入庫(kù)控制系統(tǒng)由入庫(kù)出卡器，車(chē)輛存在車(chē)輛檢測(cè)器，入庫(kù)欄桿機(jī)，入庫(kù)車(chē)輛檢測(cè)器（當(dāng)有車(chē)輛壓住檢測(cè)線圈時(shí)，控制器可以輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，當(dāng)車(chē)輛離開(kāi)時(shí)，控制器的輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)打開(kāi)）、出庫(kù)車(chē)輛存在車(chē)輛檢測(cè)器、出庫(kù)欄桿機(jī)、庫(kù)里車(chē)輛數(shù)顯示器（2位7段數(shù)碼管，車(chē)庫(kù)共有50個(gè)車(chē)位）組成。欄桿機(jī)有單向異步電機(jī)拖動(dòng)250W，AC220V具體要求如下：1、車(chē)輛入庫(kù)時(shí)，車(chē)輛檢測(cè)器檢測(cè)到車(chē)輛，司機(jī)并取出入庫(kù)卡后，欄桿機(jī)電機(jī)正轉(zhuǎn)，欄桿機(jī)抬起，車(chē)位顯示器的車(chē)位數(shù)減1。2、當(dāng)入庫(kù)車(chē)輛駛離入庫(kù)自動(dòng)欄桿機(jī)后，欄桿機(jī)電機(jī)反轉(zhuǎn)，欄桿機(jī)自動(dòng)下落

16、。3、車(chē)輛出庫(kù)時(shí)，車(chē)輛檢測(cè)器檢測(cè)到車(chē)輛，司機(jī)并取投入庫(kù)卡后，欄桿機(jī)電機(jī)正轉(zhuǎn)，欄桿機(jī)抬起，車(chē)位顯示器的車(chē)位數(shù)加1。4、當(dāng)入庫(kù)車(chē)輛駛離出庫(kù)自動(dòng)欄桿機(jī)后，欄桿機(jī)電機(jī)反轉(zhuǎn)，欄桿機(jī)自動(dòng)下落。5、控制器采用PLC控制。題目九：B100型棒材探傷傳動(dòng)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目的參數(shù)和要求：本系統(tǒng)是對(duì)放射性棒料進(jìn)行超聲探傷檢測(cè)的送料和出料控制系統(tǒng)，其中利用超聲波技術(shù)隊(duì)放射性棒材的探傷由另外的系統(tǒng)完成。在此不予設(shè)計(jì)。B100型棒材超聲探傷檢測(cè)傳動(dòng)裝置采用3臺(tái)電機(jī)，分別為：上料系統(tǒng)：動(dòng)力：三相異步電機(jī) 1.5KW 1450r/min；下料系統(tǒng)：動(dòng)力：三相異步電機(jī) 1.5KW 1450r/min；水泵：動(dòng)力：水泵電機(jī) 90W 220V具體要求如下：1、上料電機(jī)要求（啟動(dòng)，倒退，停止）功能，設(shè)置3個(gè)按鈕，下料電機(jī)要求（啟動(dòng)，倒退，停止）功能，設(shè)置3個(gè)按鈕，水泵電機(jī)要去（