电气控制与PLC——控制系统设计
电气控制与PLC课程设计报告【精选文档】
× × × ×大学《电气控制与PLC》课程设计说明书专业：班级：姓名:学号：指导教师：目录第一部分: 电气线路安装调试技能训练 (3)技能训练题目一三相异步电机的可逆控制实验 (3)技能训练题目二三相异步电机Y-△降压启动控制 (3)技能训练小结 (4)第二部分：加热反应炉PLC控制系统设计 (7)一、PLC控制系统设计的基本原则和步骤 (7)1、PLC控制系统设计的基本原则 (7)2、PLC控制系统设计的一般步骤 (8)3、PLC程序设计的一般步骤 (8)二、加热反应炉电器控制系统设计任务 (9)1、加热反应炉原理图 (9)2、加热反应炉加热工艺过程 (9)3、加热反应炉PLC电气控制系统设计任务和要求 (10)三、设计过程 (10)1、加热反应炉的输入输出设备表：(I/O地址) (10)2、I/O接线图 (11)3、控制流程图 (11)4、PLC控制程序 (12)5、实验室连接图 (12)四、设计总结 (12)第一部分：电气线路安装调试技能训练技能训练题目一：三相异步电机的可逆控制实验在笼型电动机正反转控制线路中，只要改变电动机的三相电源进线的任意两相的相序，电动机即可反转。
本实验给出电动机的“正-反-停”控制线路如图1所示，具有如下特点：1、电气互锁实验电路中采用了两个接触器KM1和KM2,分别进行正转和反转的控制。
为了避免接触器KM1、KM2同时得电吸合造成三相电源短路，在KM1（KM2）线圈支路中串接有KM2（KM1）辅助常闭触头,保证了线路工作时KM1、KM2不会同时得电，电路能够可靠工作。
2、机械互锁实验电路中采用了复合按钮SB1为正转按钮,复合按钮SB2为反转按钮,停止按钮SB3。
采用按钮SB1与SB2组成机械互锁环节，以求线路能够方便操作.电气原理图：电气安装接线图：本人完成的安装线路实物图片一：技能训练题目二：三相异步电机Y—△降压启动控制从主回路看，当接触器KM1、KM2主触头闭合,KM3主触头断开时，电动机三相定子绕组作Y连接；而当接触器KM1和KM3主触头闭合，KM2主触头断开时，电动机三相定子绕组作△连接.因此,所设计的控制线路若能先使KM1和KM2得电闭合，后经一定时间的延时，使KM2失电断开，而后使KM3得电闭合，则电动机就能实现降压起动后自动转换到正常工作运转.该线路具有以下特点: （1) 接触器KM2与KM3通过辅助常闭触点KM2与KM3实现电气互锁，保证接触器KM2与KM3不会同时得电，以防止三相电源的短路事故发生。
“电气控制与PLC”课程设计实例教学应用
“电气控制与PLC”课程设计实例教学应用电气控制与PLC（Programmable Logic Controller）课程是电气工程相关专业的一门重要课程。
随着电气自动化技术的不息进步和应用，精通电气控制与PLC的原理和应用已成为电气工程师的基本能力之一。
为了提高同砚的实际动手能力和解决实际问题的能力，在教学过程中引入课程设计实例教学是一种有效的教学方法。
本文将以“电动窗帘控制系统”的课程设计实例为例，探讨“电气控制与PLC”课程设计实例教学的应用和效果。
二、课程设计实例介绍1. 设计目标：设计一个能够实现电动窗帘自动控制的系统，能够依据室内光照强度和用户的控制指令来控制窗帘的开启和关闭。
2. 设计内容：依据设计要求，需完成以下任务：（1）设计并制作电动窗帘控制系统的电路板；（2）选择合适的传感器并毗连到电路板；（3）编写PLC程序，实现窗帘的自动控制；（4）调试及测试系统功能。
三、课程设计实例教学过程1. 系统硬件设计与制作同砚需依据设计要求，选择合适的器件和元件进行系统硬件设计。
例如，选择合适的光敏电阻作为光照传感器，并毗连到电路板；选择合适的电机和驱动器组成电动窗帘控制系统。
同砚在实践中进修如何选择合适的器件和元件，并进修如何进行硬件电路的毗连与制作。
2. PLC程序编写同砚需依据系统要求和硬件设计，编写PLC程序。
程序需包括读取光敏电阻的模拟量值、读取用户的控制指令、控制电机的运行等功能。
同砚在实践中进修如何依据实际需求编写PLC程序，并进修如何进行程序的调试与优化。
3. 调试与测试同砚需对系统进行调试与测试，确保系统能够正常运行。
包括检查硬件毗连是否正确，检查PLC程序是否符合要求，检查系统是否能够依据光照强度和用户指令正确控制窗帘等。
同砚在实践中进修如何进行系统的调试与测试，并进修如何分析和解决常见的故障。
四、课程设计实例教学的应用1. 提高同砚的实际动手能力通过课程设计实例的教学，同砚不仅能够理解电气控制与PLC的原理和应用，更能够通过实践来稳固和应用所学知识。
电气控制技术与PLC第 4 章
线路
(1) 控制线路应标准。尽量选用标准的、常用的或经过实
际考验过的线路和环节。必要时，可以使用逻辑代数化简电 路，优化电路结构。
元件 (2)
尽量减少电器数量，采用标准件，尽可能选用相同型
号的电器元件，以减少备用量。
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(3)尽量缩短连接的数量和长度
6.变频变压调速；
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4.2 电气控制线路 的设计方法
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电气控制线路的设计方法
电气控制线路的设计方法通常有两种:
一种是一般设计法，也叫经验设计法。它是根据生产工 艺要求，利用各种典型的线路环节，直接设计控制线路。 一种是逻辑设计法，它根据生产工艺要求，利用逻辑
代数来分析、设计线路。
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4.2.1
大感应 电动势
并联放电 电阻R
断开时
误动作
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(2)应尽量避免电器依次动作的现象
在线路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一 个电器的现象。
(a) 不合理接线 (b) 合理接线 图3.5 减少多个电气元器件依次通电
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(3) 避免出现寄生电路
寄生电路: 控制电路在正常工作或 事故情况下，发生意外接通 的电路叫寄生电路。若控制 电路中存在寄生电路，将破
固有动 作时间
释放延 时作用
图3.7 触点的“竞争”与“冒险” 21
(5) 正确连接电器的触头
避免在电器触头上引起短路。
拉弧短路
图4.8 正确连接电器的触头
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4、完善的保护环节
电气控制线路应具有完善的保护环节，用以保护电网、 电动机、控制电器以及其他电器元件，消除不正常工作时的 有害影响，避免因误操作而发生事故。 1、短路保护：常用的短路保护元器件有熔断器和自动空 气开关； 2、过载保护：常用的过载保护器件是热继电器； 3、过流保护：过流保护：常用电磁式过电流继电器实 现； 4、零电压与欠电压保护：措施：零压保护继电器；在用 按钮操作的设备中，利用按钮的自动恢复作用和接触器的自 锁作用；
基于PLC的电气自动化控制系统设计
基于PLC的电气自动化控制系统设计一、引言在工业生产和制造过程中，电气自动化控制系统起着至关重要的作用。
电气自动化控制系统通过各种电气设备和技术，实现对生产过程的自动控制和监测，提高了生产效率和产品质量。
其中，PLC（可编程逻辑控制器）是电气自动化控制系统中的核心。
本文将探讨基于PLC的电气自动化控制系统设计。
二、PLC的基本原理和特点PLC是一种特殊用途的计算机，用于控制工业自动化过程。
其基本原理是通过输入接口采集传感器和开关的信号，经过处理后，通过输出接口控制执行器和执行元件，从而实现对工业设备和生产过程的控制。
PLC的特点包括可编程性、可靠性、稳定性和实时性等。
三、PLC的应用领域基于PLC的电气自动化控制系统广泛应用于各个领域，包括制造业、化工业、电力系统、交通运输等。
在制造业中，PLC可以控制机械设备、生产线和装配过程，实现自动化生产和监控。
在化工业中，PLC可以控制各种化工过程，确保生产过程的安全和稳定。
在电力系统中，PLC可以监控和控制电力变压器、开关设备和电力输配系统，保证电力系统的正常运行。
四、PLC的软硬件配置PLC的软硬件配置决定了其在电气自动化控制系统中的功能和性能。
通常，PLC的硬件配置包括CPU、输入模块、输出模块、通信模块和电源模块等。
软件配置包括PLC编程软件和可视化软件等。
通过合理配置PLC的软硬件，可以满足不同应用场景下的控制需求。
五、基于PLC的电气自动化控制系统设计步骤1. 确定控制需求：根据具体应用场景和需求，确定需要控制和监测的设备和过程。
2. PLC选型：根据控制需求和性能要求，选择适合的PLC型号和配置，确保满足控制系统的要求。
3. 硬件布置：根据设备和过程的布局，合理布置PLC的硬件组件，如输入模块、输出模块和通信模块等。
4. 编程设计：使用PLC编程软件，设计控制程序，包括逻辑控制、数据采集和通信等功能。
5. 软件界面设计：使用可视化软件，设计人机界面，使操作者能够直观地监控和控制系统。
电气控制与plc设计课程设计
电气控制与plc设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握电气控制系统的基本原理和电路设计方法，理解PLC的工作原理及其在工业控制中的应用。
2. 使学生了解并掌握PLC编程的基本指令和程序设计方法，能运用PLC进行简单控制系统的设计。
3. 帮助学生掌握电气控制与PLC设计过程中涉及的传感器、执行器等设备的工作原理和应用。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析和解决实际电气控制与PLC设计问题的能力。
2. 培养学生动手实践能力，能独立完成简单的电气控制电路搭建和PLC编程操作。
3. 提高学生的团队协作和沟通能力，能在小组合作中共同完成复杂控制系统的设计与调试。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电气控制与PLC技术的兴趣，激发学生主动探索新知识的精神。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践与理论相结合，提高学生的工程意识。
3. 引导学生关注电气控制与PLC技术在工业生产中的应用，认识其在社会发展中的重要作用，培养学生的社会责任感。
本课程针对高年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
课程旨在帮助学生建立扎实的电气控制与PLC技术基础，提高学生的实际操作能力和解决实际问题的能力，培养具有创新精神和实践能力的优秀人才。
二、教学内容1. 电气控制基本原理：包括常用低压电器、电气控制电路的基本环节、控制电路的设计方法等，对应教材第1章内容。
2. PLC工作原理与结构：介绍PLC的组成、工作原理、性能指标等，对应教材第2章内容。
3. PLC编程指令与程序设计：学习PLC编程的基本指令、编程技巧和程序设计方法，对应教材第3章内容。
4. 传感器与执行器：了解常用传感器、执行器的工作原理和应用，对应教材第4章内容。
5. 电气控制与PLC设计实例：分析典型电气控制电路和PLC控制系统设计案例，对应教材第5章内容。
6. 实践操作：安排学生进行电气控制电路搭建、PLC编程与调试等实践操作，巩固所学知识。
《电气控制与PLC》教案
《电气控制与PLC》教案第一章：电气控制基础1.1 概述介绍电气控制的基本概念、原理和分类。
解释电气控制系统的组成和作用。
1.2 低压电器介绍低压电器的分类和功能。
讲解常用低压电器的结构和工作原理。
1.3 电气控制线路分析简单的电气控制线路实例。
介绍电气控制线路的设计方法和步骤。
第二章：可编程逻辑控制器（PLC）基础2.1 PLC概述介绍PLC的定义、功能和应用领域。
解释PLC的工作原理和基本结构。
2.2 PLC编程语言介绍PLC编程语言的种类和特点。
讲解PLC编程的基本规则和方法。
2.3 PLC的硬件组成介绍PLC的硬件组成部分及其功能。
讲解PLC的输入输出接口和通信接口。
第三章：PLC编程与应用3.1 基本指令讲解PLC基本指令的功能和用法。
通过实例讲解基本指令的应用。
3.2 功能指令介绍PLC功能指令的分类和功能。
讲解常用功能指令的用法和应用。
3.3 PLC控制系统设计介绍PLC控制系统设计的基本原则和方法。
通过实例讲解PLC控制系统的设计过程。
第四章：电气控制与PLC在工业应用案例分析4.1 案例一：电动机的控制分析电动机控制电路的工作原理。
讲解如何使用PLC实现电动机的控制。
4.2 案例二：conveyor传送带的控制分析conveyor传送带控制电路的工作原理。
讲解如何使用PLC实现conveyor传送带的控制。
第五章：PLC的故障诊断与维护5.1 PLC故障诊断方法介绍PLC故障诊断的基本方法和技巧。
讲解如何进行PLC故障诊断和排除。
5.2 PLC的维护与保养介绍PLC的维护保养内容和注意事项。
讲解PLC的日常维护和故障预防措施。
第六章：PLC在工业自动化中的应用案例6.1 案例三：温度控制系统的应用分析温度控制系统的工作原理和需求。
讲解如何使用PLC实现温度控制系统的自动化控制。
6.2 案例四：液体自动控制系统中的应用分析液体自动控制系统的工作原理和需求。
讲解如何使用PLC实现液体自动控制系统的控制。
PLC电气控制系统的设计原则与内容
灵活性原则
模块化设计
采用模块化结构，便于扩展和修改。
标准化接口
采用标准化的接口和通信协议，方便与其他系 统集成。
可定制性
根据客户需求进行定制，满足不同应用场景的需求。
经济性原则
成本控制
在满足性能和功能需求的前提下，尽量降低 成本。
系统需求分析与规划
确定控制要求
根据工艺流程和设备要求， 明确控制系统的功能和性能 要求。
确定输入输出点数
根据控制要求，统计所需的 输入输出点数，包括开关量 、模拟量等。
确定通信协议
选择合适的通信协议，如 Modbus、Profinet等，以 满足系统间的数据交换需求 。
I/O模块的选择与配置
选择合适的I/O模块
通信接口
提供适当的通信接口，如串口、以太网口等，以 满足不同设备的连接需求。
抗干扰技术
接地系统
合理设计接地系统，降 低电磁干扰对PLC的影 响。
屏蔽措施
采用金属屏蔽线或光纤 等传输介质，减少电磁 干扰的传播。
滤波技术
在输入输出端口加装滤 波器，抑制高频噪声干 扰。
故障诊断技术
故障检测
01
通过传感器和执行器实时监测设备的运行状态，及时发现异常
情况。
故障诊断
02
利用PLC的逻辑判断功能，对设备故障进行定位和原因分析。
故障处理
03
根据故障类型采取相应的处理措施，如报警、停机或自动修复
等。
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CATALOGUE
PLC电气控制系统的实际应用案例
自动化生产线控制系统
自动化生产线控制系统是PLC电气控制系统的重要应用之一 。通过PLC控制技术，可以实现生产线上各设备的自动化控 制，提高生产效率，降低人工成本。
PLC电气控制系统的设计原则与内容
PLC电气控制系统的设计原则与内容PLC（可编程逻辑控制器）电气控制系统是目前工业领域最常用的控制器之一、其设计原则和内容涵盖了硬件设计、软件编程、通信连接和系统测试等方面。
本文将从这几个方面详细介绍PLC电气控制系统的设计原则和内容。
首先，PLC电气控制系统的硬件设计要考虑以下几个方面。
首先是信号输入模块的选择和布置，该模块负责将外部信号传递给PLC。
其次是信号输出模块的选择和布置，该模块负责将PLC输出的信号传递给执行机构。
此外，还需要选择适当的中央处理器（CPU）模块和功能模块，以满足控制系统的需求。
在布线方面，应合理安排布线结构，确保信号的稳定传输以及防止电磁干扰的发生。
此外，还需要考虑电气安全和可靠性，选择符合相关标准和规范的电气元件和设备，确保系统的安全运行。
其次，PLC电气控制系统的软件编程是其核心内容。
在软件编程方面，需要先制定详细的控制策略，明确控制系统的功能和逻辑关系。
然后，根据控制策略，选择合适的编程语言和编程软件，进行程序设计和编写。
编程的关键是要合理运用逻辑控制语句、循环语句和定时器等逻辑控制指令，实现系统的各项功能。
此外，还需要进行适当的调试和优化，确保程序的稳定性和可靠性。
第三，PLC电气控制系统的通信连接是实现系统联网和远程监控的重要环节。
通信连接可以通过以太网、串口、CAN总线等方式实现。
在设计通信连接时，需要考虑通信协议的选择、通信速率的设置以及网络拓扑结构的布局。
此外，还需要合理配置网络设备，如交换机、网关等，以确保通信的稳定和可靠。
最后，PLC电气控制系统的测试是确保系统功能和性能的重要手段。
测试包括系统整体功能测试、单元模块测试和系统性能测试等。
在功能测试中，需要验证系统是否按照设计要求正常工作，包括输入输出信号的准确性和执行机构的动作。
在单元模块测试中，需要逐个测试程序的功能和逻辑正确性。
在性能测试中，需要测试系统的响应速度、稳定性和容错能力等。
通过测试，可以发现问题和改进系统，确保系统的稳定和可靠运行。
《电气控制与PLC应用技术》教学课件 第6章 PLC控制系统的设计与应用
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6.2 PLC在工业控制中的应用举例
6.2.1 多台电动机的顺序启、停控制
现有四台电动机M1、M2、M3、M4，要求四台电动 机顺序启动和顺序停车。顺序启动的时间间隔为30s， 顺序停车的时间间隔为10s。选用S7-200（CPU224）做 控制。对电动机顺序启、停控制有很多种方法，本部 分给出其中一种：利用顺序控制和时间继电器指令设 计程序。
第6章 PLC控制系统的设计与应用
PLC作为通用工业控制计算机，正在成为 工业控制领域的主流控制设备，在世界工业 控制中发挥着越来越大的作用。在实际的工 业控制应用过程中，PLC控制系统设计方法 的优劣起着重要的作用。PLC控制系统的设 计方法并不是固定不变，而是多种多样，要 靠广大的设计人员在具体设计工作中去积累 和总结。
（1）分析生产工艺过程； （2）根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备 ，分配I/O；
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PLC控制系统设计步骤图
（3）选择PLC； （4）设计PLC接线图以及 电气施工图； （5）程序设计和控制柜接 线施工； （6）调试程序,直至满足 要求为止； （7）设计控制柜，编写系 统交付使用的技术文件， 说明书、电气图、电气元 件明细表； （8）验收、交付使用。
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6.2.1 多台电动机的顺序启、停控制
1. 过程分析：四台电动机M1、M2、M3、M4， 实现四台电动机顺序启动和顺序停车。启、停的 顺序均为M1→M2→M3→M4。顺序启动时的时间 间隔为30s，顺序停车的时间间隔为10s。
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6.2.1 多台电动机的顺序启、停控制
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基于PLC的电气自动化控制系统设计
基于PLC的电气自动化控制系统设计1. 引言1.1 背景介绍电气自动化控制系统是现代工业生产中十分重要的一部分，它可以有效提高生产效率、降低成本、提高产品质量和可靠性。
随着科学技术的不断发展，人们对电气自动化控制系统的要求也越来越高，迫切需要一种能够更灵活、更可靠、更智能地实现控制的技术工具。
随着PLC（可编程逻辑控制器）技术的不断成熟和普及，它在电气自动化控制系统中的应用也越来越广泛。
PLC具有高度可靠性、强大的逻辑处理能力、灵活的编程方式、便于使用和维护等优点，使其成为电气控制系统设计中的首选方案。
本文旨在对基于PLC的电气自动化控制系统设计进行深入探讨，从PLC的概念和特点、电气自动化控制系统的基本原理、PLC在电气自动化控制系统中的应用、PLC的选型与配置以及PLC控制程序设计等方面展开详细介绍。
通过本文的研究，可以更好地了解PLC在电气自动化控制系统中的作用，为实际工程应用提供参考和指导。
1.2 研究意义电气自动化控制系统作为现代工业生产中不可或缺的重要组成部分，其设计与应用已经成为工程领域中的研究热点。
通过对电气自动化控制系统的研究，可以提高生产效率，优化生产流程，降低人力成本，提高产品质量，减少生产安全风险等方面的好处。
随着技术的不断发展和进步，电气自动化控制系统在各个领域的应用也越来越广泛，相关研究的意义与价值也日益凸显。
PLC作为电气自动化控制系统中的核心控制设备，具有高度可靠性、灵活性强、适应性广等优点，在工业控制领域得到了广泛应用。
对基于PLC的电气自动化控制系统的设计与研究具有重要的意义。
通过对PLC的概念、特点、应用等方面进行深入分析，不仅可以帮助工程师更好地理解和掌握PLC在电气自动化控制系统中的作用机制，同时也能够为工程实践提供更合理、更高效的解决方案。
对基于PLC的电气自动化控制系统的设计研究具有重要的理论与实践意义。
1.3 文献综述文献综述部分主要对国内外关于基于PLC的电气自动化控制系统设计的相关研究进行总结和分析。
电气控制与PLC》课程设计
电气控制与PLC》课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解电气控制系统的基本原理和组成部分，掌握常用低压电器的功能、原理及应用。
2. 帮助学生掌握PLC（可编程逻辑控制器）的基本结构、工作原理和编程方法，能运用PLC实现简单控制系统的设计。
3. 使学生了解电气控制系统与PLC在实际工程中的应用，学会分析控制系统的故障及解决方法。
技能目标：1. 培养学生能运用所学知识，设计简单的电气控制电路，并进行调试。
2. 培养学生掌握PLC编程软件的使用，能独立编写程序，实现基本的控制功能。
3. 提高学生分析和解决实际工程问题的能力，培养他们在团队协作中沟通、交流和解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电气控制与PLC技术的兴趣，激发他们学习相关知识的热情。
2. 培养学生具有安全意识，养成严谨、认真、负责的学习态度。
3. 通过课程学习，让学生认识到电气控制与PLC技术在工业生产中的重要性，增强他们的职业责任感。
课程性质：本课程为专业核心课程，旨在培养学生掌握电气控制与PLC技术的基本知识和技能，为从事自动化设备维护、调试及设计工作奠定基础。
学生特点：学生具有一定的电子、电工基础，对电气控制与PLC技术有一定了解，但实践经验不足。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，采用项目驱动、任务引领的教学方法，提高学生的实际操作能力和问题解决能力。
同时，注重培养学生的团队合作意识和职业素养。
通过本课程的学习，使学生达到课程目标所要求的知识、技能和情感态度价值观方面的具体学习成果。
二、教学内容1. 电气控制基础：包括常用低压电器的工作原理、选型与应用，电气控制电路的绘制及分析，控制电路的设计原则和步骤。
教材章节：第一章 电气控制基础2. PLC基本原理与结构：介绍PLC的发展历程、基本组成、工作原理，各类PLC的特点及选型。
教材章节：第二章 PLC基本原理与结构3. PLC编程技术：讲解PLC的编程语言、编程方法，重点掌握逻辑运算、定时器、计数器等指令的应用。
电气控制与plc设计课程设计
电气控制与plc设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解电气控制系统的基本原理，掌握常用低压电器的结构、工作原理及选用方法。
2. 掌握PLC的基本组成、工作原理和编程方法。
3. 学会分析电气控制系统的控制要求，能设计简单的电气控制线路。
4. 了解PLC在工业控制系统中的应用，能运用PLC技术实现简单的控制任务。
技能目标：1. 能正确使用万用表、电烙铁等工具，进行电气设备的安装、调试与维修。
2. 熟练掌握PLC编程软件，能进行简单的PLC程序编写、调试与优化。
3. 具备一定的电气控制线路设计能力，能解决实际问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱电气工程及其自动化专业，增强专业认同感。
2. 培养学生严谨、细致的工作态度，提高团队协作能力。
3. 增强学生的环保意识，了解电气控制系统在节能降耗方面的作用。
本课程旨在让学生掌握电气控制与PLC设计的基本知识，培养实际操作能力，提高解决实际问题的能力。
结合学生年级特点和教学要求，课程目标具体、可衡量，以便教师进行教学设计和评估。
在教学过程中，注重理论与实践相结合，培养学生的专业素养和实际操作技能。
二、教学内容1. 电气控制基本原理：包括电气控制系统的组成、工作原理、常用低压电器（如接触器、继电器、断路器等）的选用与安装。
2. PLC基本知识：PLC的组成、工作原理、编程语言（梯形图、指令表等）、编程软件的使用。
3. 电气控制线路设计：控制要求分析、电气元件选型、控制线路绘制、安装与调试。
4. PLC程序设计：逻辑控制程序设计、顺序控制程序设计、功能指令应用、程序调试与优化。
5. 实践环节：电气控制线路安装与调试、PLC控制系统设计与应用。
教学内容依据课程目标，结合教材章节，进行科学、系统地组织。
教学大纲明确如下：第一周：电气控制基本原理及常用低压电器。
第二周：PLC基本知识及编程软件的使用。
第三周：电气控制线路设计原理与实践。
第四周：PLC程序设计方法与实践。
《电气控制与PLC》教案
《电气控制与PLC》教案第一章：电气控制基础1.1 电气控制系统简介了解电气控制系统的概念、组成及分类掌握电气控制系统的图形符号和文字符号1.2 低压电器熟悉常用的低压电器元件及其功能掌握低压电器的图形符号和文字符号1.3 电气控制电路图的识读与分析学习电气控制电路图的识读方法练习分析简单的电气控制电路第二章：PLC基本原理2.1 PLC简介了解PLC的概念、发展历程及分类掌握PLC的组成、工作原理及应用领域2.2 PLC编程软件的使用学习PLC编程软件的安装、启动及操作界面掌握编程软件的基本功能及使用方法2.3 PLC编程基础熟悉PLC编程的基本规则和方法掌握PLC编程的基本语句和功能指令第三章：PLC控制系统设计与应用3.1 PLC控制系统设计步骤学习PLC控制系统设计的基本步骤和方法了解PLC控制系统设计中的注意事项3.2 PLC控制系统的应用案例分析实际应用案例，了解PLC控制系统在各个领域的应用掌握案例中PLC控制系统的原理、编程及调试方法3.3 PLC控制系统的设计与仿真学习PLC控制系统的设计与仿真方法练习使用PLC仿真软件进行控制系统的设计与调试第四章：电气控制与PLC控制系统的设计与实施4.1 电气控制与PLC控制系统的设计结合具体项目，进行电气控制与PLC控制系统的设计掌握设计过程中各环节的关键技术4.2 电气控制与PLC控制系统的实施学习电气控制与PLC控制系统的实施方法了解实施过程中的注意事项及故障处理方法4.3 电气控制与PLC控制系统的设计与实施案例分析实际案例，了解电气控制与PLC控制系统的设计与实施过程掌握案例中控制系统的设计、编程、调试及运行维护方法第五章：电气控制与PLC控制系统的设计与优化5.1 电气控制与PLC控制系统的设计优化学习电气控制与PLC控制系统设计优化的方法掌握设计优化过程中各环节的关键技术5.2 电气控制与PLC控制系统的性能评估与改进了解电气控制与PLC控制系统性能评估的方法学习控制系统性能改进的方法和技巧5.3 电气控制与PLC控制系统的设计与优化案例分析实际案例，了解电气控制与PLC控制系统设计与优化过程掌握案例中控制系统的设计、编程、调试及运行维护方法第六章：电气控制与PLC控制系统的安全与保护6.1 电气控制与PLC控制系统安全技术学习电气控制与PLC控制系统安全技术的基本知识了解常见的安全保护装置及其功能6.2 电气控制与PLC控制系统故障诊断与保护掌握电气控制与PLC控制系统故障诊断的基本方法学习故障保护措施及实施方法6.3 电气控制与PLC控制系统在恶劣环境下的应用探讨电气控制与PLC控制系统在恶劣环境下的应用问题学习相应的防护措施和技术第七章：电气控制与PLC控制系统在工业自动化中的应用7.1 工业自动化与电气控制的关系理解工业自动化的概念及其与电气控制的关系熟悉工业自动化系统的分类和组成7.2 PLC在工业自动化中的应用案例分析实际案例，了解PLC在工业自动化中的应用掌握案例中PLC控制系统的原理、编程及调试方法7.3 电气控制与PLC控制系统在自动化生产线中的应用学习电气控制与PLC控制系统在自动化生产线中的应用了解自动化生产线的构成、工作原理及运行维护第八章：电气控制与PLC控制系统在交通运输领域的应用8.1 交通运输领域电气控制与PLC控制系统概述了解交通运输领域电气控制与PLC控制系统的基本应用掌握相关系统的组成和功能8.2 PLC在交通运输领域的应用案例分析实际案例，了解PLC在交通运输领域的应用掌握案例中PLC控制系统的原理、编程及调试方法8.3 电气控制与PLC控制系统在交通运输领域的技术创新与发展探讨电气控制与PLC控制系统在交通运输领域的技术创新学习新技术在相关领域中的应用和前景第九章：电气控制与PLC控制系统在楼宇自动化中的应用9.1 楼宇自动化与电气控制的关系理解楼宇自动化的概念及其与电气控制的关系熟悉楼宇自动化系统的分类和组成9.2 PLC在楼宇自动化中的应用案例分析实际案例，了解PLC在楼宇自动化中的应用掌握案例中PLC控制系统的原理、编程及调试方法9.3 电气控制与PLC控制系统在智能楼宇中的应用学习电气控制与PLC控制系统在智能楼宇中的应用了解智能楼宇的构成、工作原理及运行维护第十章：电气控制与PLC控制系统在未来发展趋势中的角色10.1 新能源与电气控制的关系探讨新能源领域电气控制的重要性及其应用学习新能源领域电气控制的技术特点和发展趋势10.2 PLC在新能源领域的应用案例分析实际案例，了解PLC在新能源领域的应用掌握案例中PLC控制系统的原理、编程及调试方法10.3 电气控制与PLC控制系统在未来发展趋势中的挑战与机遇探讨电气控制与PLC控制系统在未来发展趋势中所面临的挑战分析未来的机遇以及如何应对挑战，保持技术的持续发展。
电气控制与PLC-第3章
③ 不论2#或3#哪一个出故障，1#必须停车，以免继续进 料，造成货物堆积。
④ 必要的保护。
2) 主电路设计。三条皮带运输机由三台电动机拖动， 均采用笼型异步电动机，采用直接启动。制动时采用自由停 车。三台电动机都用熔断器作短路保护，用热继电器作过载 保护。由此，设计出主电路如图3-13所示。
图3-8 触头的连接
⑵ 正确连接电器的线圈 1) 在交流控制线路中，即使外加电压是两个线圈额定电 压之和，也不允许两个电器元件的线圈串联。
图3-9 线圈的连接
2) 两电感量相差悬殊的直流电压线圈不能直接并联， 如图3-10 a)所示。YA为电感量较大的电磁铁线圈，KA为电 感量较小的继电器线圈，应在KA的线圈电路中单独串接KM的 常开触头，如图3-10 b)所示。
5．应力求使操作、维护、检修方便
电气控制线路应力求维修方便，使用简单。为此，电 器元件应留有备用触头，必要时留有备用元件；为检修方 便，应设置电气隔离，避免带电检修；为调试方便，控制 方式应操作简单，能迅速实现从一种控制方式到另一种控 制方式的转换；设置多点控制，便于在生产机械旁进行调 试；操作回路较多时，如要求正反向运转并调速，应采用 主令控制器，不要采用许多按钮。
允许值；③ 对于短时工作制的电动机，其容量的选择应按 照电动机的过载能力来选择；④ 对于重复短时工作制的电 动机，其容量的选择原则上可按照电动机在一个工作循环内 的平均功耗来选择；
4) 电动机电压的选择应根据使用地点的电源电压来决 定，常用为380V、220V。
5) 在没有特殊要求的场合，一般均采用交流电动机。 在本书后面的附录1中，给出了部分Y系列三相异步电动 机的型号及技术数据，设计时可供选择。
电气控制与PLC课程设计
电气控制与PLC课程设计介绍电气控制与PLC课程是电气工程系的一门重要课程，旨在培养学生对电气控制和PLC编程的理论与实践能力。
本文档将介绍电气控制与PLC课程设计的目标、内容、教学方法和考评方式，以及学生能够获得的预期效果。
目标电气控制与PLC课程设计的目标是使学生： - 掌握电气控制的基本原理和方法； - 熟悉PLC编程的基本概念和技术； - 能够设计并实现简单的电气控制系统； - 具备基本的故障诊断和排除能力； - 能够进行PLC编程调试和优化。
内容电气控制与PLC课程设计的主要内容包括以下几个方面： 1. 电气控制理论基础：介绍电气控制的基本原理、电气元件的特性和使用方法。
2. 电气控制系统设计：讲解电气控制系统的设计流程，包括需求分析、系统组成和参数选取等。
3. 电气控制系统的传感器和执行器：介绍常用的传感器和执行器，以及其特点和应用。
4. PLC编程基础：介绍PLC的基本概念、编程语言和编程工具，以及PLC硬件的选取和连接方法。
5. PLC编程实践：通过实际案例演示PLC编程的过程，包括程序设计、调试和优化。
6. 电气控制系统的故障诊断和排除：介绍常见的电气控制系统故障和排除方法，以及故障诊断工具的使用。
教学方法电气控制与PLC课程设计采用多种教学方法，包括理论讲授、实验实践和案例分析等。
具体方法如下： - 理论讲授：通过教师讲解和学生讨论，对电气控制和PLC编程的基本概念和原理进行系统性的解释和阐述。
- 实验实践：通过实验室实验，使学生能够亲自动手操作和实践，提高他们的实际动手能力和问题解决能力。
- 案例分析：通过分析实际案例，让学生了解电气控制和PLC编程在实际工程中的应用，培养他们的综合分析和解决问题的能力。
考评方式电气控制与PLC课程设计的考评方式包括以下几个方面： - 平时成绩：根据学生的课堂表现、实验报告和作业完成情况等进行评分。
- 实验报告：要求学生完成一定数量的实验，并提交实验报告，评分根据实验的设计和实施情况。
电气控制系统与PLC设计基础知识讲解
二、电磁式控制继电器的选用
（一）类型的选用 （二）使用环境的选用
（三）使用类别的选用
第四章
4/17/2023
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第四章
三、控制变压器的选用 选择控制变压器的原则：
1）一、二次侧应与电源、控制电路等电压相符 2）控制变压器二次侧的电磁器件起动时能可靠吸合 3）温升不应超过允许温升
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第四章
4、列写中间记忆元件开关逻辑函数式及执行元件动 作逻辑函数式，进而画出相应的电路结构图。
5、对画出的电路进行检查、化简和完善。
4/17/2023
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第四章
三、电气控制原理图设计中的一般要求
电气控制原理图设计应满足以下要求： 1．电气控制电路满足生产工艺要求
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三、电气接线图的绘制
第四章 昆明学院
★ 接线安装常用配线方式：板前、板后、行线槽 。
★ 接线图绘图步骤：
①在原理图中标明线号
②画出安装位置示意图
③画出各电器元件（用虚线框住）及外接的端子等
④进行布线连接
⑤新增线号或端子，应补充画出并标明代号。
4）控制变压器容量近似计算公式：
S≥0.6∑S1+0.25 ∑S2+0.125 ∑KS3
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第四章
第五节 电气控制工艺设计
一、电气设备总体配置设计 二、元件布置图的设计 三、电气部件接线图的绘制 四、电气箱及非标准零件图的设计 五、各类元器件及材料清单的汇总 六、编写设计说明书及使用说明书
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改和完善电路设计，直至符合设计要求。 • 常用的经验设计方法 • ①根据生产机械的要求，，选用典型环节，将它们有机的组合起来，并加以补充修
改，综合成所需的控制电路。 • ②没有典型环节，可以根据工艺要求自行设计，采用边分析边画图的方法，不断增
②导线的选择
导线的选择包括导线的种类选择和导线的截面积的选择。导线有单 股或多股导线，应根据导线的走线方式和美观要求进行选择。铜芯导 线截面积一般可按5A/mm 2来估算。
4.2.2电气控制原理设计方法
• 电气控制原理设计方法有两种，经验设计法和逻辑代数设计法。
• 1、经验设计法 • 电气控制设计的内容包括主电路、控制电路和辅助电路的设计。 • 设计步骤 • ①主电路：主要考虑电动机起动、点动、正反转、制动及多速控制的要求。 • ②控制电路：满足设备和设计任务要求的各种自动、手动的电气控制电路。 • ③辅助电路：完善控制电路要求的设计，包括短路、过流、过载、零压、连锁（互
3、控制电源与导线的选择
① 控制电源选择
交流控制电路电源有36、127、220、380V等规格，电路结构简单 的可使用220V或380V电源，电路复杂，故障多发，宜选用低压电源， 但须经变压器降压获得。其次，还可以根据安全照明和工作状态指示 的要求，以及电磁线圈（电磁铁）的负载性质等综合考虑。
变压器容量估算：ST≥KT∑SXC 式中：ST -变压器所需容量； SXC为电器元件的吸持功率； ∑SXC -控 制电路在最大负载时工作电器所需要的功率； KT-变压器容量的储备系 数，一般取1.1~1.25。
电气控制 与PLC
第4章 控制系统设计
4.1电气原理图的设计 主要设计内容：原理设计和工艺设计 4.1.1设计原则
满足技术、经济指标要求，操作、维修方便的基本要求。通过优选 器件，提高可靠性，延长寿命，提高产品的竞争力。 4.1.2电气设计的基本内容 1、拟订设计的任务书。 2、选择拖动方案和控制方式。 3、设计电气原理图及合理选择元件（原理设计）。 4、绘制电气安装接线图（工艺设计）。 5、汇总资料，编写说明书。
1*1.5mm2（黄绿）
电气互连图表示电气控制柜图配4电盘电之气间接、线以图及和外部器件之间的接线关系。
图中用导线束将照明灯、操作面板、电动机、电源引入线与控制主盘连接起来，并 注明了穿线管的规格、电缆线的参数等数据，详见表4.2。
设计时应注意接地装置的设计（安全） 。
5、安装调试
安装无误后，接通三相电源，作空载实验，通过操作按 钮，检验电气装置动作的准确性及指示的正确性，空载实验 无误后，接上负载作负载试验，反复调试直至设备正常工作 为止。
小结
本章通过应用示例，系统的介绍了电气控制线路（原理）设 计，电气安装位置图、电气接线图、电气互连图等工艺设计方法。 工艺设计是在理论设计的基础上进行的重要设计内容，实践性 很强、工作量很大，电气设备的质量和制造成本在很大程度上取 决于工艺设计水平。所以，也是电气工程师的必修内容。
4.2.1 两地控制电路
4.2.2 顺序控制电路
4.2.3 电压线圈并联
图4.2.4 反身自停电路
4.4.2 主盘电气安装位置图
4.4.3 操作面板电气安装位置图
4.4.4电气互连图
控制面板
包塑金属
软
管d10mm*2m 9
配
2*1mm（2 红） 10
电
照明灯
盘
底
接 地
板
螺
栓
包塑 金属 软 管d20mm*1m
1 2
② 减少控制触点，提高可靠 性 例如，图4.2.2a电路中， 继电器线圈电流需要依次 流过多个触点。 图4.2.2b的控制电路每 一个继电器线圈电流仅流 过一个触点，可靠性得到 提高。
2、合理设计电路
③防止竞争现象 图4.2.4a为反身自停电
路，存在电气导通的竞争 现象。
图4.2.4b为无竞争的反 身自停电路。 结论：继电、接触器控制电 路不得用自身触点切断线 圈的导电电路。
根据电气原理图，将电气元件在配电盘或控制盘上按先上后下，先左后右的规 则排列，并以接线图的表示方法画出电器元件（方框+电气符号）。 ③标器件号：
给安放位置固定的器件标注编号（包括接线端子）。 ④二维标注：
在导线上标注导线线号和指示导线去向的器件号。 注意：配电盘的引出、引入导线均须采用接线端子连接。
4.4 电气控制系统设计应用举例
• 设计选题 电动机的起停控制电路
1、电气原理图 原理设计时以起停控制电路
原理为主，兼顾电路的工作状 态指示和设备工作点的局部照 明电路。
图中标注了线号、导线截面 积等参数。
元器件清单见P92，表4.1，穿 线用管及导线参数见表4.2。
2、电气安装位置图
电气安装位置图用来表示元器件清单中所有电器元件的相对安装 位置。通常，电器元件布置在主配电盘和操作面板上。
4.2电气原理图
4.2.1电气设计的一般规律
1、选用典型环节 2、合理设计电路
必要时，可以使用逻辑代数化 简电路，优化电路结构。 ① 设计电气原理图时，还要考虑工 程施工的要求。
例如，图4.2.1b与图4.2.1a相比， 具有节省连接导线，可靠性高 （减小电流流经的触点数）等优 点。
2、合理设计电路
加电器元件和控制触点，以满足给定的工作条件和要求。
4.2.2电气控制原理设计方法
• 经验设计的特点 • ①设计方法简单易于掌握，使用广泛。 • ②要求设计者有一定的设计经验，需要反复修改图纸，设计速度较慢。 • ③设计程序不固定，一般需要进行模拟实验。 • ④不宜获得最佳设计方案。 • 2、逻辑设计法 • 利用逻辑代数，从生产工艺出发，考虑控制电路中逻辑变量关系，在状态波形图的
电气安装位置图应考虑电器元件的实际安装方法和结构尺寸，最 终确定主配电盘和操作面板、以及控制柜结构和外形尺寸。
3、电气接线图
按照电气安装位置图的设计思想，电气接线图也分为主配电盘接线图和 操作面板接线图两部分。
图中线侧数字表示线号（1~7），线端数字表示器件编号（10~25）。
4、电气互连图
控制面板
包塑金属
软
管d10mm*2m
9
配
2*1mm（2 红） 10
电
照明灯
盘
底
接 地
板
螺
栓
包塑 金属 软 管d20mm*1m
1 2
3 5
6
1*1.5mm（ 2 黄绿） 1*1.5mm（2 白） 3*1.5mm2（红）
R S T N PE U V W
包塑 金属 软 管d20mm*2m
电源进线
3*1.5mm2（红）
2、电气互连图绘制规则
电气互连图的用途： 电气互连图表示电气配电盘与盘之间，盘与外部设备之间的连线关系。
电气互连图绘制规则： ①导线连接关系 控制盘（板）之间，控制盘与外设之间用导线束表示导线的连接关系， 原理图中应注明导线的颜色、数量、长度、载流面积等参数。 ②穿线管的使用 为保护设备外部的连接导线，经常使用穿线管走线方式。使用穿线 管时，应在原理图中注明穿线管种类、内经、长度、及所穿导线根数 （含备用）。
3 5
6
1*1.5mm（2 黄绿） 1*1.5mm（2 白） 3*1.5mm2（红）
电源进线
R S T N PE U V W
图4 电气接线图
包塑 金属 软 管d20mm*2m
3*1.5mm2（红） 1*1.5mm2（黄绿）
基础上，按照一定的设计方法和步骤，设计出符合要求的控制电路。 • 该方法设计出的电路较为合理、精练可靠，特别在复杂电路设计时，可以显示出逻
辑设计法的设计优点。
4.3基于导线二维标注法电气接线图设计
1、电气接线图的绘制规则
用途：电气接线图用来表示电气配电盘内部器件之间导线的连接关系。 ①标线号：
在电气原理图上用数字标注线号，每经过一个器件改变一次线号（接线端子除 外）。 ②布置器件：