电气控制技术综合实验报告

电气控制技术

综合实验任务书（B）

题目装配生产线电气控制系统设计与调试

学院(部) 电控学院

专业电气工程及其自动化

班级

学生姓名

学号

12 月22 日至 1 月 2 日共 2 周

指导教师(签字)

系主任(签字)

2014年 1 月 2 日

目录

一、设计目的 (1)

二、设计要求 (1)

三、系统设计 (2)

四、工作原理 (3)

五、元器件的选择 (3)

六、操作使用说明 (5)

七、主要参考资料 (6)

附录1 指令语句表 (7)

附录2 I/O分配表 (8)

附录3 元件明细表 (9)

附录4 电气原理图 (10)

附录5 安装接线图 (11)

附录6 元件布置图 (12)

附录7 梯形图 (13)

一、设计目的

通过对电气控制系统的设计，掌握电气控制系统设计的一般方法，能够设计出满足控制要求的电气原理图，安装布置图、接线图和控制箱的设计，并进行模拟调试。具有电气控制系统工程设计的初步能力。

二、设计要求

根据系统的控制要求，采用PLC为中心控制单元，设计出满足控制要求的控制系统并进行联机调试。

设计原始资料：

1、装配生产线有5个工位，分别由5台电动机控制。M1、M2

功率为3KW，M3、M4、M5功率为5.5KW。

2、自动状态：系统起动后，每隔10秒电动机按先后顺序起停。

即按下起动按钮，10s后M1起动；20s后M1停机，M2起动；

30s后M2停机，M3起动，依次类推，完成一个循环。

3、半自动状态：按起动按钮，M1起动；再按同一按钮，M1停

机，M2起动，依此类推，完成一个循环。

4、手动状态：各台电机没有联锁，分别用按钮对电动机实现

起停控制。

5、任何一台电动机出现故障，全部停止运行。

6、各种指示及报警。

三、系统设计

1、主电路的设计（主电路图见附录4）

图中的M1、M2、M3、M4、M5为装配生产线上的电动机，由于M1、M2电动机的功率是3KW，M3、M4、M5电动机的功率为5.5KW，所以五台电动机都采用直接启动方式，各台电动机分别使用一个接触器控制，各电动机分别由热继电器FR1、FR2、FR3、FR4、FR5提供过载保护，各自通过自锁实现失压保护。

2、控制电路的设计

按照课题要求设计控制电路，根据控制电路梯形图（梯形图见附录7），写出指令系统（程序指令见附录1），可统计出现场输入信号共13个，输出信号共9个，故选用华光SH-64型PLC，此型号具有32个输入点和32个输出点，满足设计需要。根据输入输出的对应关系作出I/O分配表。（I/O分配表见附录2）

PLC根据I/O分配关系和华光SH-64的端子排列位置进行相应的接线，画出PLC外部接线图（PLC外部接线图见附录4），图中各接触器采用220V电源，信号指示及报警指示灯与接触器共用220V电源。

3、控制柜的设计

根据元件明细表（元件明细表见附录3）中各元件的型号尺寸，设计控制柜的尺寸为：800mm×600mm。（控制柜内部接线图和面板布置图见附录6）

根据附录4电气原理图中的主电路和控制电路原理图和其中标注的线号，用相对编号法画出电气元件接线图。（接线图见附录5）

四、工作原理

上述设计的电路可以满足设计要求，实现三种工作模式：自动状态、半自动状态、手动状态的运行。具体参考附录1电气原理图和梯形图（梯形图见附录7）

自动状态的实现选用了6个时间继电器，依次得电并分别控制一个电动机的动作，相邻两个时间继电器的触点运用电气互锁实现电动机的依次起停，由此实现5台电动机的后顺序起停；

半自动状态的实现选用了移位寄存器，采用一个按钮开关作为移位寄存器的输入脉冲，同时也作为半自动状态的运行开关，每当有一个脉冲输入，移位寄存器移位一次，此时当前电动机启动，前一电动机停止运行，以此实现半自动状态；

手动状态时每台电动机的起停则分别使用两个按钮开关来控制，每台电动机的两个开关之间互不干扰，分别控制对应电动机的起动和停机。

三种工作状态之间设计了电气互锁，以保证在一种状态工作上，其他工作状态的按钮开关不会干扰。

五、元器件的选择

根据设计要求可知，电动机M1、M2功率为3KW，电动机M3、M4、M5功率是5.5KW，在本系统中采用功率因数为0.9，通过计算可得：电动机M1、M2正常工作的电流为

I=3000/（√3*380*0.9）=5.1A

电动机M3、M4、M5电动机正常工作的电流为

I=5500/（√3*380*0.9）=9.3A

1、低压断路器的选择

因为M1、M2电机的额定电流为6A，额定电压为380V，用作电动机的短路保护时，瞬动脱扣器的整定电流

Idz=（1.0～1.2）Ie=（1.0～1.2）X5=（5～6）A

因此在电动机M1、M2的支路上选用 DZX7-2514型低压断路器。

因为M3、M4、M5电机的额定电流约为10A，额定电压为380V，用作电动机的短路保护时，瞬动脱扣器的整定电流

Idz=（1.0～1.2）Ie=（1.0～1.2）X10=（10～12）A

故在电动机M3、M4、M5的支路上选用DZX7-2520型低压断路器。

对于华光PLC上两个低压断路器选用DZX7-2514型低压断路器。2、热继电器的选择

因为电动机M1、M2的额定电流约为6A，故选用的热继电器的型号为LR1-D09312，热元件的整定电流范围是5.5～8.0A，380V

功率为3KW。

因为电动机M3、M4、M5的额定电流约为10A，故选用的热继电器的型号为LR1-D12，热元件的整定电流范围是10～13A，380V

功率为5.5KW。

3、接触器的选择

因为电动机M1、M2额定功率为3KW，电动机M3、M4、M5额定功率为5.5KW，系统采用三相电供电，所以系统的电压为380V,接触器