电气控制综合实训.docx
- 文档编号:17348598
- 上传时间:2023-07-24
- 格式:DOCX
- 页数:34
- 大小:472.99KB
电气控制综合实训.docx
《电气控制综合实训.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电气控制综合实训.docx(34页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
电气控制综合实训
电气控制综合实训
班级:
电气0851
姓名:
葛广洲宫小飞
学号:
08042931030804293105
柜号:
13号
指导老师:
吴国中刘茜
课程名称:
电气控制综合实训
提交日期:
2009年12月31日
概要
本书介绍了以空气开关,交流接触器,热继电器,熔断器,中间继电器等低压电器,组成三相异步电机启动,正反转,Y-△的控制电路,实现对三相异步电机的最基本的控制,此外,引进了S7-200PLC,实现了三种液体混合,以及彩灯喷群控制箱的设计与制作的项目,更加深入地了解了电气控制与编程技术,让同学们能更深层次的提高自身的能力。
前言.................................................5
第一章三相异步电动机的控制
1.1低压电器的认识.................................6
1.2三相异步电动机的启动停止.........................8
1.3三相异步电机动的异地正反转........................10
1.4三相异步电动机的Y-△启动........................11
第二章PLC的基础知识介绍
2.1PLC的基本概念与基本结构.......................13
2.2PLC的特点与应用领域...........................14
2.3PLC的硬件与工作原理...........................14
2.4PLC的编程的基本知识...........................15
第三章多种液体混合机PLC控制
3.1工艺流程及原理.................................17
3.2安装及接线.....................................19
3.3查线中出现的问题及解决方法.....................23
3.4PLC编程及调试.................................24
3.5调试步骤及对出现问题的解决方法.................29
3.6验收电路.......................................29
第4章彩灯喷泉控制箱的设计与制作
4.1工艺流程及原理..................................30
4.2安装及接线......................................30
4.3PLC编程及调试...................................32
4.4调试步骤及对出现问题的解决方法..................32
4.5验收电路........................................33
附录...................................................34
结论...................................................37
致谢...................................................38
参考文献..............................................39
前言
本实训通过用低压电器对三相异步电机的控制,让我们更加的了解了低压电器在电路中的保护作用,并使我们对电气的控制更加熟悉,从三相异步电机的启动,正反转,Y-△启动等项目使我们对电控有了更深的认识,在实训中我们还了解了PLC的基本知识,了解了西门子的S7-200.并用其完成了三种液体混合和彩灯喷泉控制箱的项目。
本报告是在《电工技能实训指导》、《电气控制与可编程技术》等参考文献的基础上,在指导老师的悉心指导下,结合我自己总结的的实训经验与体会编写的。
全书共3章,分为三相异步电动机的控制、PLC的基础知识介绍、多种液体混合机PLC控制、彩灯喷泉控制箱,另有附录。
本报告在编写过程中,受到了吴国中、刘茜老师的悉心指导,在此谨向她们表达最诚挚的感谢!
由于编写人员的水平有限,加之时间仓促,报告中难免有缺点、错误和不妥之处,恳请批阅的老师及参阅的同学批评指正。
第一章三相异步电机的控制
1.1低压电器的认识
控制电器按其工作电压的高低,以交流1200V、直流1500V为界,可划分为高压控制电器和低压控制电器两大类。
低压电器是一种能根据外界的信号和要求,手动或自动地接通、断开电路,以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件或设备。
常用的低压电器
1.刀开关
刀开关又称闸刀开关或隔离开关,它是手控电器中最简单而使用又较广泛的一种低压电器。
刀开关在电路中的作用是:
隔离电源,以确保电路和设备维修的安全;分断负载,如不频繁地接通和分断容量不大的低压电路或直接启动小容量电机。
刀开关是带有动触头——闸刀,并通过它与底座上的静触头——刀夹座相楔合(或分离),以接通(或分断)电路的一种开关
2.熔断器
熔断器是根据电流超过规定值一定时间后,以其自身产生的热量使熔体熔化,从而使电路断开的原理制成的一种电流保护器。
熔断器广泛应用于低压配电系统和控制系统及用电设备中,作为短路和过电流保护,是应用最普遍的保护器件之一。
熔断器是一种过电流保护电器。
熔断器主要由熔体和熔管两个部分及外加填料等组成。
使用时,将熔断器串联于被保护电路中,当被保护电路的电流超过规定值,并经过一定时间后,由熔体自身产生的热量熔断熔体,使电路断开,起到保护的作用。
3.接触器
接触器是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场,使触头闭合,以达到控制负载的电器。
接触器由电磁系统(铁心,静铁心,电磁线圈)触头系统(常开触头和常闭触头)和灭弧装置组成。
其原理是当接触器的电磁线圈通电后,会产生很强的磁场,使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁,并带动触头动作:
常闭触头断开;常开触头闭合,两者是联动的。
当线圈断电时,电磁吸力消失,衔铁在释放弹簧的作用下释放,使触头复原:
常闭触头闭合;常开触头断开
4.热继电器
热继电器是由流入热元件的电流产生热量,使有不同膨胀系数的双金属片发生形变,当形变达到一定距离时,就推动连杆动作,使控制电路断开,从而使接触器失电,主电路断开,实现电动机的过载保护。
继电器作为电动机的过载保护元件,以其体积小,结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用。
热继电器的主要技术参数
额定电压:
热继电器能够正常工作的最高的电压值,一般为交流220V,380V,600V。
额定电流:
热继电器的额定电流主要是指通过热继电器的电流
额定频率:
一般而言,其额定频率按照45~62HZ设计。
整定电流范围:
整定电流的范围有本身的特性来决定。
它描述的是在一定的电流条件下热继电器的动作时间和电流的平方成正比。
1.2三相异步电机的启动停止
三相异步电动机具有结构简单,运行可靠,坚固耐用,价格便宜,维修方便等一系列优点。
与同容量的直流电动机相比,异步电动机还具有体积小,重量轻,转动惯量小的特点。
因此,在工矿企业中异步电动机得到了广泛的应用。
三相异步电动机的控制线路大多由接触器、继电器、闸刀开关、按钮等有触点电器组合而成。
三相异步电动机分为鼠笼式异步电动机和绕线式异步电动机,二者的构造不同,启动方法也不同,其启动控制线路差别很大。
主电路由隔离开关QS、熔断器FU、接触器KM的常开主触点,热继电器FR的热元件和电动机M组成。
控制电路由起动按钮SB2、停止按钮SB1、接触器KM线圈和常开辅助触点、热继电器FR的常闭触头构成。
1、线路所需元器件的清单:
序号
名称
型号、规格
数量
备注
1
空气开关
DZ47-60
1
2
熔断器
RT28-32
4
3
交流接触器
CJX2-1201
3
4
热接触器
NR4-63
1
5
按钮开关
2
6
接线端子排
1
2、安装所需的工具清单
序号
工具描述
规格
数量
1
剥线钳
1
2
斜口钳
1
3
扁口钳
1
4
万用表
MF-47
1
5
十字起
1
6
一口起
1
3、绘制控制电路
(一)的原理图:
调试步骤:
合上开关QS
起动→KM主触点闭点→电动机M得电起动、运行
按下SB2→KM线圈得电—→KM常开辅助触点闭合→实现自保
停车→KM主触点复位→电动机M断电停车
按下SB1→KM线圈失电—→KM常开辅助触点复位→自保解除
1.3三相异步电机的异地正反转
主电路中开关QS起接通和隔离电源作用,熔断器FU对主电路进行保护,交流接触器主触头控制电动机的起动运行和停止,使用两个交流接触器KM1、KM2来改变电动机的电源相序,当通电时,KM1使电机正转;而KM2通电时,使电源L1、L3对调接入电动机定子绕组,实现反转控制。
由于电动机是长期运行,热继电器FR作过载保护,FR的常闭辅助触头串联在线圈回路中。
控制线路中,正反向起动按钮SB2、SB3都是具有常开、常闭两对触头的复合按钮,SB2常开触头与KM1的一个常开辅助触头并联,SB3常开触头与KM3的一个常开辅助触头并联,常开辅助触头称为“自保”触头,而触头上、下端子的联线称为“自保线”。
由于起动后SB2、SB3失去控制,常闭按钮SB1串联在控制电路的主回路,用作停车控制。
SB2、SB3的常闭触头和KM1、KM2的各一个常闭辅助触头都串联在相反转向的接触器线圈回路,当操作任意一个起动按钮时,SB2、SB3常闭触头先分断,使相反转向的接触器断电释放,同时确保KM1(或KM2)要动作时必须是KM2(或KM1)确实复位,因而防止两个接触器同时动作造成相间短路。
每个按钮上起这种作用的触头叫“连锁”触头,而两端的接线叫“联锁线”。
当操作任意一个按钮时,其常闭触头先断开,而接触器通电动作时,先分断常闭辅助触头,使相反方向的接触器断电释放,起到了双重联锁
1.4三相异步电机的Y-△启动
三相异步电动机的Y—Δ转换起动方式是大容量电动机起动常用
的降压起动措施,但它只能应用于Δ形连接的三相异步电动机。
在启动过程中,绕组的Y形连接即可降低电动机的绕组电压及减少绕组电流,达到降低起动电流和减少电机起动过程对电网电压的影响。
待电动机起动过程结束后再使绕组恢复到Δ形连接,使
电动机正常运行。
a.起动按钮(SB2)。
手动按钮开关,可控制电动机的起动运行
b.停止按钮(SB1)。
手动按钮开关,可控制电动机的停止运行。
c.主交流接触器(KM1)。
电动机主运行回路用接触器,起动时通过电动机起动电流,运行时通过正常运行的线电流。
d.Y形连接的交流接触器(KM3)。
用于电动机起动时作Y形连接的交流接触器,起动时通过Y形连接降压起动的线电流,起动结束后停止工作。
e.Δ形连接的交流接触器(KM2)。
用于电动机起动结束后恢复Δ形连接作正常运行的接触器,通过绕组正常运行的相电流。
f.时间继电器(KT)。
控制Y—Δ变换起动的起动过程时间(电机起动时间),即电动机从起动开始到额定转速及运行正常后所需的时间。
g.热继电器(或电机保护器FR)。
热继电器主要设置有三相电动机的过负荷保护;电机保护器主要设置有三相电动机的过负荷保护、断相保护、短路保护和平横保护等。
第二章PLC的基础知识介绍
2.1PLC的基本概念与基本结构
PLC的概念
可编程控制器(ProgrammableLogicController)简称PLC或PC,是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来,它不断吸收微计算机技术使之功能不断增强,逐渐适合复杂的控制任务。
PLC之所以有生命力,在于它更加适合工业现场和市场的要求:
高可靠性、强抗各种干扰的能力、编程安装使用简便、低价格长寿命。
比之单片机,它的输入输出端更接近现场设备,不需添加太多的中间部件或需要更多的接口,这样节省了用户时间和成本。
PLC的下端(输入端)为继电器、晶体管和晶闸管等控制部件,而上端一般是面向用户的微型计算机。
人们在应用它时,可以不必进行计算机方面的专门培训,就能对可编程控制器进行操作及编程。
用来完成各种各样的复杂程度不同的工业控制任务
PLC的基本结构
1.CPU模块CPU模块主要由微处理器和储存期组成。
在PLC控制中,CPU模块是中心,他不断的采集输入信号,执行用户程序,储存期用来储存程序和数据。
2.I/O模块输入和输出模块简称I/O模块,他们是连接外部现场设备和CPU模块的桥梁.
3编程器编程器用来生成用户程序,并用它来编程,检查,修改用户程序,监视用户程序的的执行情况。
手持式编程器不能直接输入和编辑梯形图,只能输入和编辑指令表程序,因此叫做指令编程器。
4电源PLC使用AC220V电源或DC24V电源。
2.2PLC的特点与应用领域
可靠性高,抗干扰能力强.
高可靠性是电气控制设备的关键性能。
PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。
例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。
一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。
从PLC的机外电路来说,使用PLC构成控制系统,和同等规模的继电接触器系统相比,电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一,故障也就大大降低。
此外,PLC带有硬件故障自我检测功能,出现故障时可及时发出警报信息。
在应用软件中,应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序,使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。
这样,整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。
2.3PLC的硬件与工作原理
命令/响应格式
用上位链接通信发送接收的命令/响应格式如下所示:
(1)命令格式从上位机PC发送命令时,程序中编写下列格式的命令数据并开始发送。
(2)相应格式对应命令PLC的相应返回如下的格式。
编写返回相应数据。
通讯的具体实现:
实现上位机PC和下位机PLC通讯一般可采用两种方法:
可以通过Windows或高级语言编程,实现二者通讯;还可借助现在普遍使用的工业控制组态软件。
使用前者,编程比较繁琐,需要了解具体的通讯机制,另外还要掌握某种高级语言,并对所编程序花费一定调试时间,但是软件的成本得到降低。
使用后者则可以迅速掌握简化的编程语言,在较短的时间内编制出控制功能复杂的程序,而且调试时间也相对较短,但是需花费很高的价格购买正版软件。
下面分别就以上两种实现方式进行简要介绍和比较。
(1)通过高级语言的程序编制
这种通讯编程又可大致分为两种,一种是基于Windows语言编程,它可调用Windows的API函数,直接对串口进行操作,但是需要掌握Windows语言,比较繁琐,上手较慢。
另一种就是基于高级语言,例如VisualBasic或VisualC++等。
在VisualBasic中提供了一个串行通讯控件MicrosoftCommControl,简称MSComm控件。
编程者只需要设置和监视MSComm空间的属性和事件,然后按照相应的通讯规约就可以实现串行通讯。
下面就笔者利用VB中的MSComm控件完成PC机和PLC的通讯程序编制,简要进行一下介绍。
1.首先在VB环境中加入控件MSComm,然后把它放在窗口中,就可以对其一些参数进行设置,比方说通讯的波特率、奇偶校验位、数据位和停止位。
初始化程序如下:
2.PC机发送数据给PLC
3.PC机接受PLC传来数据
4.PC机和PLC之间传递数据时,采用FCS校验码,来保证传递信息的正确性。
算法可见参考文献,具体程序在此省略。
2.4PLC的编程的基本知识
PLC基本编程种类共分为三种:
1、顺序功能图
2、题型图
3、功能块图
4、语句表
5、结构文本
6、编程语言的相互转换和选用
7、SIMATIC指令集于IEC61131-3指令集
程序的结构可分为:
主程序、子程序、中断程序、
实训程序设计图:
多种液体混合机PLC控制安装图:
按照老师的指导,根据书上的编程原理,再结合顺序功能图,做好本次PLC编程的任务。
第三章多种液体混合机PLC控制
3.1工艺流程及原理
工艺流程:
按下启动按钮后先进液体A,液面到达一定位置时停止进液体A,同时进液体B,同样液面到达一定位置后停止进液体B,并开始进液体C。
当到达高液位时停止进液,开始搅拌,在经过一段时间后开始加热,加热到88摄氏度时停止加热并放液。
当放到下液位时开始定时并继续放液,五分钟后关闭所有阀门。
回到初始状态,即一个周期完毕.
原理:
按下启动按钮一个周期开始运行。
进液过程中通过液位传感器与PLC的通信当并作用于混合机的阀门,以此来控制进何种液体。
当进液完毕时,关闭阀门的同时开始搅拌,在经过PLC程序中已设定好的时间后开始加热,同时混合机通过温度传感器与PLC进行实时通信,达到温度要求后,打开阀门开始放液。
当放至下液位时,PLC开始计时,经过一定时间后放液完毕,关闭所有阀门。
即返回到初始状态,一个周期完毕。
多种液体混合机PLC控制工艺流程图
多种液体混合机PLC控制原理图
3.2元器件检测安装及接线
根据之前设计好的安装图进行安装。
在安装前首先要对电气柜的内部接线及对应控制开关,按钮等做充足掌握。
接线时,做到横平竖直、排列整齐,长线沉底、布线成排;接线端子之间不允许有接头,不得出现架空线、不能有十字交叉线;接线端子处导线不得裸露,软线使用冷压接线片、硬线使用顺时针羊眼圈;连接牢固,不得有松动、脱落现象;每一接线端子上接线不得超过三根〿。
另外主电路与控制电路接线时应注意颜色区分,所有走线全部从接线槽中通过。
同时应注意最后接外部直流电源,电极正负问题由中间继电器的发光二极管方向决定。
1.绘制电气控制柜的电气布置图
2.电气控制柜的接线图
序号
名称
型号规格
数量
用途
1
空气开关
DZ47-60
1
用于接通与断开电路
2
中间继电器
MYZNJ
1
传递信号或同时控制多个电路
3
熔断器
RT28-32X
4
过流保护
4
交流接触器
220v/50HZ
1
频繁的接通与断开主电源
5
热继电器
NR40R
(2)-63
1
过载保护
6
时间继电器
C2F08A
1
延时保护
7
PLC
S7-200
1
编程与控制
8
电源
DC24v
1
提供24V电源
9
接线排
3
3.用到的元器件:
4元器件的测试报告表
序号
名称
数量
检测项目
检测结果
1
空气开关
1
开关闭合通,开关断
开线路不通
良好
2
中间继电器
1
13和14线圈500,4和
12通,1和8通
良好
3
熔断器
4
各对应触点相通
良好
4
交流接触器
1
前3个常闭,第4个常开,
线圈1和4断,2和3通
良好
5
热继电器
1
后面3个常闭,前面1个常开,1个常闭
良好
6
PLC
1
测对应连接线
良好
7
直流电源
1
8
接线排
3
对应的触点相通
良好
3.3查线中出现的问题及解决方法
在PLC的任意一个线路的接线过程中总会或多或少的出现这样或那样问题,下面是我们组在做多种液体混合实验过程中出现的问题及解决方法:
问题1、整个线路接完后看起来很乱,没有规律。
解决方法:
将这样的线重新进行理清、拉直,再次接时严格的按线槽走。
问题2、出现过多的飞线,影响整体线路的质量。
解决方法:
尽量将每一条飞线都拆掉重接,按规定执行。
问题3、检查时出现短路情况。
解决方法:
用数字万用表对每一条线路进行检查,知道查出问题所在。
问题4、线路进行调试时出现断路情况。
解决方法:
对各个线头的接口及逆行逐个检查,看是否出现接口松动等情况。
3.4PLC编程及调试
PLC编程:
根据由工艺流程编写出的顺控图编写三菱FX系列的程序,可参阅三菱编程等材料。
编程中应重点注意各种符号,以及在编程中出现的定时,器计时器等,如何编写其控制语言。
调试:
1.首先仔细检查程序及接线
2.将程序下载至PLC
3.按照原理图的注释进行对应操作,同时进行软元件监视
4.观察PLC输入输出指示灯及实时监视中的变化,与功能的理论是否吻合
5.根据3、4中出现的问题断电后进一步审查程序及接线,然后重新下载、调试
注意:
1.数据线不可以在通电的情况下插拔
2.检查程序及接线时必须在断电的情况下
3.在老师在场的情况下通电
多种液体混合机PLC控制程序
3.5问题的解决方法
要想成功的做成一个电路现象,调试步骤及对调试过程中出现的种种文题及时解决也是非常重要的一步,下面是我组在做实验过程中调试阶段所出现的问题就解决方法。
多种液体混合机PLC控制调试步骤:
1、先检查电路中各线路的导线是否已全部接线完成。
2、用万用表仔细检查线路中是否有短路、断路等问题,并及时更正。
3、检查程序是否完整并正确。
4、插上电源开始启动。
调试中出现的问题及解决方法:
1、故障现象:
电动机正反转有问题。
引起故障可能的原因:
程序中时间计数器不对。
解决办法:
修改程序。
2、故障现象:
交流接触器有问题。
引起故障可能的原因:
线圈接的不对;程序不对。
解决办法:
检查程序及线路。
3.6、验收电路
这是一个完整的项目的最后一步,却也是最为关键的一步,所以首先我们要明确几点规则:
1、在插电源前确保自己的线路么有断路与断路的情况存在。
2、保证自己的程序师正确的。
3、请老师过来通电验收,绝对不允许在老师不知道的情况下私自通电调试,着不尽关系到设备损坏的问题,更关系到我们自身的人身安全问题。
在老师亲自通电的情况下,经过验收,如果没有任何问题,获得最终想要的效果了,则说明实验成功,下面可以进行自己的其他作业文件等任务。
如果验收过程中还存在问题,则要重新对自己的电路及程序进行检查,知道现象正确为止。
五周的实训结束后肯定感慨颇多,收获也不少,在实训结束后上交一份技术报告,在作业文件最后写下自己这几周来所得的体会!
第四章彩灯喷泉控制箱的设计与制作
4.1工艺流程
工艺流程:
首先是八个小灯,要控制这八个灯亮,有四种花样,第一种是其中四个依次亮两秒;第二种是从最中间两个灯向两边依次亮两秒;第三种是从第一个灯亮一秒,然后第二个灯亮两秒,然后第三个灯亮三秒,依次下去一直到第八个灯;第四种是第一个灯先亮然后隔一秒第二个灯亮,然后隔一秒第三个灯亮,一直到第八个灯亮,一秒后,第八个灯灭,然后隔一秒第七个灯灭,然后隔一秒第六个灯灭,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电气控制 综合