高職組-現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝及調(diào)試賽項試題庫-太陽能制冷

1、.2016年全國職業(yè)院校技能大賽現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試總時間：240分鐘工作任務(wù)書場次號工位號注意事項一、本任務(wù)書共12頁,如出現(xiàn)缺頁、字跡不清等問題,請及時向裁判示意,進(jìn)行任務(wù)書的更換。二、在完成工作任務(wù)的全過程中,嚴(yán)格遵守電氣安裝和電氣維修的安全操作規(guī)程。電氣安裝中,低壓電器安裝按電氣裝置安裝工程低壓電器施工及驗收規(guī)范GB50254-96驗收。三、不得擅自更改設(shè)備已有器件位置和線路,若現(xiàn)場設(shè)備安裝調(diào)試有疑問,須經(jīng)設(shè)計人員賽場評委同意后方可修改。四、競賽過程中,參賽選手認(rèn)定競賽設(shè)備的器件有故障,可提出更換,器件經(jīng)現(xiàn)場裁判測定完好屬參賽選手誤判時,每次扣參賽隊3分；若因人為操作損壞器件,酌

2、情扣5-10分；后果嚴(yán)重者如導(dǎo)致PLC、變頻器、伺服等燒壞,本次競賽成績計0分。五、所編PLC、觸摸屏等程序必須保存到計算機(jī)的D: 場次號-工位號文件夾下,場次號和工位號以現(xiàn)場抽簽為準(zhǔn)。六、參賽選手在完成工作任務(wù)的過程中,不得在任何地方標(biāo)注學(xué)校名稱、選手姓名等信息。七、比賽結(jié)束后,參賽選手需要將任務(wù)書以及現(xiàn)場發(fā)放的圖紙、資料、草稿紙等材料一并上交,不得帶離考場。請按要求在4個小時內(nèi)完成以下工作任務(wù)：一、按太陽能制冷系統(tǒng)控制要求,設(shè)計電氣控制原理圖,制定相應(yīng)的IO分配表,并按圖完成器件選型計算、器件安裝、電路連接含主電路和相關(guān)元件參數(shù)設(shè)置。二、按太陽能制冷系統(tǒng)控制要求,編寫PLC程序及觸摸屏程序

3、,完成后下載至設(shè)備PLC及觸摸屏,并調(diào)試該電氣控制系統(tǒng)達(dá)到控制要求。三、根據(jù)賽場設(shè)備上所提供的故障考核裝置,參考T68鏜床/X62W銑床電氣原理圖,排除機(jī)床電氣控制電路板上所設(shè)置的故障,使該電路能正常工作,同時完成維修工作票。本次工作任務(wù)請在YL-158GA1型現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試實訓(xùn)考核裝置上完成,該裝置的結(jié)構(gòu)介紹及使用方法請參考用戶說明書。太陽能制冷系統(tǒng)控制要求一、系統(tǒng)運行說明太陽能空調(diào)系統(tǒng)共由集熱系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)兩部分組成,系統(tǒng)圖如如圖1和圖2所示。圖1、太陽能追蹤儀集熱系統(tǒng)：太陽能追蹤儀太陽能追蹤儀根據(jù)計算太陽軌跡,實現(xiàn)方向和仰角的調(diào)整,方向控制裝置末端安裝編碼器,檢測實際角度是否

4、達(dá)到要求,仰角控制由伺服電機(jī)控制精度。其中方向和仰角轉(zhuǎn)動的角度通過一定計算換算成實際行走的距離。制冷系統(tǒng)：溴化鋰制冷循環(huán)制冷系統(tǒng)該裝置除發(fā)生器是高壓環(huán)境,其他容器內(nèi)均是低壓環(huán)境。由圖2 可知,通過集熱系統(tǒng)將光能轉(zhuǎn)換成熱能,被加熱的冷水在發(fā)生器里作為熱媒,使吸收器里合成的溴化鋰、水混合液分解,分別成為高壓氣態(tài)水和液態(tài)溴化鋰；液態(tài)溴化鋰由溶液泵被抽回吸收器,高壓氣態(tài)水進(jìn)入冷凝器冷凝成低壓液態(tài)水該過程模擬空調(diào)制冷吸收外界高溫濕氣；通過冷凝產(chǎn)生的低壓液態(tài)水在進(jìn)入管道和蒸發(fā)器之前開始吸收熱量,并且還吸收蒸發(fā)器中具有一定溫度的工業(yè)冷卻水,使低壓液態(tài)水轉(zhuǎn)換成低壓氣態(tài)水此過程循環(huán)泵不停的使低壓液態(tài)水轉(zhuǎn)換產(chǎn)出低

5、壓氣態(tài)水；最后低壓氣態(tài)水進(jìn)入吸收器被溴化鋰大量吸收。圖2、溴化鋰制冷系統(tǒng)太陽能空調(diào)系統(tǒng)由以下電氣控制回路組成：循環(huán)泵由電機(jī)M1驅(qū)動M1為雙速電機(jī),需要考慮過載、聯(lián)鎖保護(hù)。溶液泵由電機(jī)M2驅(qū)動M2為三相異步電動機(jī)由變頻器進(jìn)行多段速控制,變頻器參數(shù)設(shè)置為第一段速為15Hz,第二段速為30Hz,第三段速為45Hz,加速時間1.2秒,減速時間0.5秒三相異步電機(jī),只進(jìn)行單向正轉(zhuǎn)運行。太陽板清洗由電機(jī)M3驅(qū)動M3為三相異步電機(jī),只進(jìn)行單向正轉(zhuǎn)運行。太陽板仰角由電機(jī)M4驅(qū)動M4為伺服電機(jī)；伺服電機(jī)參數(shù)設(shè)置如下：伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周需要1600個脈沖,太陽板仰角轉(zhuǎn)動一度電機(jī)運行兩圈。太陽板方向由電機(jī)M4驅(qū)動M5

6、為步進(jìn)電機(jī)；步進(jìn)電機(jī)參數(shù)設(shè)置如下：步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周需要1000個脈沖,太陽板方向轉(zhuǎn)動一度電機(jī)運行兩圈。電動機(jī)旋轉(zhuǎn)以順時針旋轉(zhuǎn)為正向,逆時針旋轉(zhuǎn)為反向為準(zhǔn)。二、控制系統(tǒng)設(shè)計要求1、本系統(tǒng)使用三臺PLC,網(wǎng)絡(luò)指定QCPU/S7-300/S7-1500為主站,2臺FX3U/S7-200Smart/S7-1200為從站,分別以CC_Link或工業(yè)以太網(wǎng)的形式組網(wǎng)。2、MCGS觸摸屏應(yīng)連接到系統(tǒng)中主站PLC上三菱系統(tǒng)中觸摸屏連接到QPLC的RS232端口；西門子系統(tǒng)中觸摸屏連接到S7-300/S7-1500的以太網(wǎng)端口,不允許連接到交換機(jī)。3、電機(jī)控制、I/O、HMI與PLC組合分配方案其余自行定義：方

7、案電機(jī)三菱Q系列+FX3U系列方案西門子S7-300 +S7-200Smart方案西門子S7-1500 +S7-1200方案HMISB1、SB2、SB3Q00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU 1511M1、M2、M3HL1、HL2FX3U-48MRS7-200Smart6ES7288-1SR40-0AA0CPU 1212C6ES7212-1BE40-0XB0M4、M5、SQ11、SQ13FX3U-48MTS7-200Smart6ES7288-1ST30-0AA0CPU 1212C6ES7212-1AE40-0XB04、根據(jù)本控制要求設(shè)計電氣控制原理圖,根據(jù)所設(shè)計的電路圖連接電路,不允

8、許借用機(jī)床考核單元電氣回路。參照所給定的圖紙格式把系統(tǒng)電氣原理圖以及各個PLC的I/O接線圖繪制在標(biāo)準(zhǔn)圖紙上,在設(shè)計欄中填入選手工位號,在制圖欄中填入PLC品牌型號。參照所給定的IO分配表格式,將編程中所用到的各個PLC的IO點以及主要的中間繼電器和存儲器填入IO分配表中。5、本次工作任務(wù)中用到的主要器件如各個PLC和變頻器已安裝好,部分線路也已經(jīng)安裝好,選手不得擅自更改設(shè)備中已有器件的位置和線路。其余器件的安裝位置請自行定義。三、系統(tǒng)控制要求太陽能空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備具備兩種工作模式,模式一：手動調(diào)試模式；模式二：自動運行模式。設(shè)備上電后觸摸屏進(jìn)入歡迎界面,觸摸界面任意位置,設(shè)備進(jìn)入調(diào)試模式。1、調(diào)

9、試模式設(shè)備進(jìn)入手動調(diào)試模式后,觸摸屏出現(xiàn)調(diào)試畫面,調(diào)試畫面可參考圖3進(jìn)行制作。通過按下選擇調(diào)試按鈕,選擇需要調(diào)試的電機(jī),當(dāng)前電機(jī)指示燈亮,觸摸屏提示信息變化為當(dāng)前調(diào)試電機(jī)為：電機(jī),按下SB1啟動按鈕,選中的電機(jī)將進(jìn)行調(diào)試運行。每個電機(jī)調(diào)試完成后,對應(yīng)的指示燈消失。圖3 手動調(diào)試界面示意圖1循環(huán)泵電動機(jī)M1調(diào)試過程按下SB1按鈕,M1電動機(jī)以低速運行4秒后停止,再次按下啟動按鈕SB1后,高速運行6秒,電機(jī)M1調(diào)試結(jié)束。電機(jī)M1調(diào)試過程中,HL1以亮2S滅1S的周期閃爍。2溶液泵電動機(jī)M2調(diào)試過程按下啟動按鈕SB1后,電機(jī)M2以50Hz啟動,再按下SB1按鈕M2電動機(jī)35Hz運行,再按下SB1按鈕

10、M2電動機(jī)25Hz運行,再按下SB1按鈕M2電動機(jī)15Hz運行,按下停止按鈕SB2,M2停止。M2電機(jī)調(diào)試過程中,HL1以亮1S滅2S的周期閃爍。3清洗電機(jī)M3調(diào)試過程按下SB1按鈕,電機(jī)M3啟動,3秒后M1停止,再3秒后又自動啟動,按此周期反復(fù)運行,可隨時按下SB2停止。M3電機(jī)調(diào)試過程中,HL1長亮。4太陽能板仰角轉(zhuǎn)動伺服電機(jī)M4調(diào)試過程仰角轉(zhuǎn)動電機(jī)伺服電機(jī)不需要安裝在絲杠裝置上。伺服電機(jī)開始調(diào)試前,首先在觸摸屏中設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的速度之后速度范圍應(yīng)在60-150r/min之間,按下啟動按鈕SB1,伺服電機(jī)M4以正轉(zhuǎn)5s-停2s-反轉(zhuǎn)5s-停2s的周期一直運行,按下停止按鈕SB2,M4停止。M

11、4電機(jī)調(diào)試過程中,HL2以亮2S滅1S的周期閃爍。5太陽能板方向轉(zhuǎn)動步進(jìn)電機(jī)M5調(diào)試過程初始狀態(tài)斷電手動調(diào)節(jié)回原點SQ11,伺服電機(jī)開始調(diào)試前,首先在觸摸屏中設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的速度之后速度范圍應(yīng)在60-150r/min之間,按下啟動按鈕SB1, M5以8mm/s的速度帶動滑塊向左移動,當(dāng)SQ13檢測到信號時,M2停止旋轉(zhuǎn),停2秒后, M5以12mm/s的速度反轉(zhuǎn)帶動滑塊右移,當(dāng)運行到絲杠10cm處停止,停止旋轉(zhuǎn),停2秒后,又以8mm/s的速度向右移動至原點SQ11后,電機(jī)M5停止,至此電機(jī)M5調(diào)試結(jié)束。M5電機(jī)調(diào)試過程中,HL2以2Hz閃爍。所有電機(jī)M1M5調(diào)試完成后按下SB3,系統(tǒng)將切換進(jìn)入到自

12、動運行模式。在未進(jìn)入自動運行模式時,單臺電機(jī)可以反復(fù)調(diào)試。圖4 方向移動電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖2、自動運行模式切換進(jìn)入到自動運行模式后,觸摸屏自動進(jìn)入運行模式畫面,出現(xiàn)自動運行模式字樣,畫面可參考圖5進(jìn)行設(shè)計。畫面要求：圖5 自動運行參考界面太陽能空調(diào)工藝流程與控制要求：1系統(tǒng)初始化狀態(tài)初始上電之前,先將絲杠滑臺調(diào)制SQ11處,模擬方向的初始位置。2運行操作 = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 集熱系統(tǒng)圖6 地理位置示意圖如圖6五角星區(qū)域是我們所在的地理位置,根據(jù)太陽運動軌跡計算伺服和步進(jìn)電機(jī)應(yīng)轉(zhuǎn)動的角度。太陽板仰角轉(zhuǎn)動一度伺服電機(jī)運行兩圈,太陽板方向轉(zhuǎn)動一度步進(jìn)電機(jī)運行一圈?，F(xiàn)給定3處地

13、址信息和對應(yīng)的不同時間,根據(jù)提供信息算出步進(jìn)和伺服電機(jī)應(yīng)轉(zhuǎn)動的圈數(shù),并在觸摸屏上顯示對應(yīng)電機(jī)應(yīng)轉(zhuǎn)動的角度,觸摸屏制作可以參考下圖8。方位角方向：=arcsin高度角仰角：=arcsinsinsin+sincoscost式中：當(dāng)?shù)鼐暥?；：太陽赤緯角；?月21日,該天赤緯角是0t：太陽時角；t=15 。以12點為例,該點太陽時角是0t值為每小時應(yīng)轉(zhuǎn)動的角度,為了看出效果在程序中要求電機(jī)每5秒就轉(zhuǎn)動一次該角度。上海緯度：120；7月1日赤緯角：20；當(dāng)?shù)貢r間：14時XX緯度：45；8月14日赤緯角：15；當(dāng)?shù)貢r間：10時XX緯度：18；12月6日赤緯角：-20；當(dāng)?shù)貢r間：16時制冷系統(tǒng) 觸摸屏上按下啟動按鈕,集熱系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)分別運行,各不干擾；集熱系統(tǒng)按照要求運行,制冷系統(tǒng)運行流程：等待外部溫度傳感器檢測外部環(huán)境溫度達(dá)到20及以上檢測接入溫控儀的鉑電阻溫度,開啟清洗電機(jī)沖刷太陽能電池板,運行10s后停止。當(dāng)發(fā)生器內(nèi)的溫度達(dá)到30檢測接入溫控儀的鉑電阻溫度,溶液泵啟動溶液泵的運行情況由吸收器內(nèi)的遠(yuǎn)傳壓力表信號決定,壓力表信號由模擬電壓提供,10V對應(yīng)最高速,2V對應(yīng)停止；等待8s后,蒸發(fā)器內(nèi)的循環(huán)泵運行循環(huán)泵的運行情況由蒸發(fā)器內(nèi)的遠(yuǎn)傳壓力表信號決定,壓力表信號由同一個模擬電壓提供,5V-10對應(yīng)低速,5V以下對應(yīng)高速