工厂电气实训课程设计

工厂电气实训课程设计

目录

1、项目介绍………………………………………………………………2

2、设计要求………………………………………………………………2

3、方案选择………………………………………………………………2

4、电气控制原理图………………………………………………………3

5、设计使用说明…………………………………………………………3

6、主要参数计算…………………………………………………………4

7、元器件明细表…………………………………………………………5

8、心得体会………………………………………………………………5

9、参考文献………………………………………………………………6

一、项目介绍

行车采用远距离控制，起吊重量在500KG以下，起吊物品是待进行电镀及表面处理的各种产品零件。电镀生产时，工人将待加工零件装入吊篮，并发出信号，专用行车便提升并自动逐段前进。按工艺要求在需要停留的槽位停止（共5个槽位），并自动下降，停留一定时间（各槽位停留时间预先按工艺调定）后自动提升，如此完成电镀工艺规定的每一道工序，自至生产线的末端自动返回原位，工人卸下处理好的零件，重新装料进入下一加工循环。

设备机械结构与普通小型行车结构类似，跨度较小，但要求准确停位，以便吊篮能准确进入电镀槽内。工作时，除具有自动控制的大车移动（前/后）与吊物（上/下）运动外，还有调整吊篮位置的小车运动（左/右）。车间电镀布置图如下图所示。二、项目设计要求

1、控制装置具有程序性预选功能（按电镀工艺确定需要停留槽位），一旦程序选定，除上下装卸零件，整个电镀工艺应能自动运行；

2、前后运动、升降运动要求准确定位；

3、前后、升降以及左右运动之间有联锁作用；4、采用远距离控制，整机电源及各动作要有相应指示；5、应设置极限位置保护和其他必要的电气保护措施；6、绘制电气控制原理图，选择电器元件、编制元件目录表；7、编制设计使用说明书。三、总体方案选择

（1）行车的左右、前后及上下运动分别由电动机M1、M2、M3拖动，并通过正反转控制实现两个方向的移动。

（2）进退与升降运动停止时，采用能耗制动，以保证准确停位。平移中，升降电机M3采用电磁抱闸制动，以保证安全。

（3）位置控制指令信号，由固定在轨道一侧的限位开关发出，并用调节挡铁的方法来保证吊篮与镀槽相对位置的准确性。

（4）制动时间与各槽停留时间，由延时继电器控制。（5）采用串入或短接位置指令信号的方法，实现程序可调。

（6）M2、M3为自动控制连续运转，采用热继电器实现过载保护，左右移动为调整运动，短时工作无过载保护。

（7）采用带指示灯控制按钮，以显示设备运动状态。（8）主电路及控制电路采用熔断器实现短路保护。（9）由限位开关实现三方向的位置保护。（10）电气控制箱置于操作室内，落地安装。

、

四、电气控制原理图（见P6-7）五、设计使用说明主电路设计

（1）由接触器KM1、KM2、KM3、KM4及KM5、KM6分别控制电动机M1、M2、M3的正反转。（2）M2、M3由热继电器FR1、FR2实现过载保护，M1电动机为点动短时工作，故不设过载保护。（3）由FU1实现短路保护，并由隔离器QS作为电源控制。

（4）为保证准确停位，并考虑到进退与升降运动由同一型号电动机拖动，且相互联锁不会同时工作，所以，停车时采用同一个直流电源实现能耗制动。直流电源单相桥式整流。能耗制动回路中设有单独的熔断器短路保护FU2、FU4。

（5）考虑到升降运动吊有一定的重量，在行车平移中，需设置电磁铁抱闸制动控制。三相电磁铁YA与M3并联，当M3得电时，YA工作，松开刹车允许升降运动。M3失电时，YA释放，抱闸刹车，使吊篮稳定停留在空中，能安全地前后平移。

控制电路设计

（1）吊篮的左右移动，由KM1、KM2控制M1的正、反转实现。

（2）M1正转左移，反转右移，采用点动控制，两地操作(控制台操作、现场操作)。

（3）在吊篮进退与升降运动中，不允许左右移动，故串联KA1-KA4常闭触头以实现联锁。左右极限位置保护由固定于左右两端的限位开关SQ6、SQ7实现。

（4）根据电镀工艺要求，行车前进运动与升降运动为自动控制，其控制过程是：按下SB11，KM3及KA1吸合，行车前进，当运行至需要停留的槽位，例如至1槽清洗，由运动挡铁压下固定于道轨一侧的行程开关SQ1，SQ1常闭触头串在M2控制回路。使KM3、KA1失电，M2停止旋转，同时由KA1常闭及SQ1常开触头接通前进制动回路，KM7、KT1得电，使M2制动行车准确停在1槽。制动时间由KT1调定，停留时间由KT4调定。若工艺要求1槽无需停留，则可扳动开关SA1,使其常开触头闭合，常闭触头打开，则行车

继续前进。在M2制动的同时，由KM7常开触头接通KM6与KA4，使M3的正转，吊篮下降，至下限极位，限位开关SQ11受压，使KM6失电。同时SQ11常开触头接通下降制动回路，而使其迅速停车。零件在槽内停留时间由时间继电器KT4自动控制，由KT4延时闭合触头接通KM5、KA3，使M3反转，吊篮上升。到上极限位压下限位开关SQ10，使M3停转。同时SQ10常开触头接通上升制动回路，使KM8和KT2得电，在制动的同时，由KM8常开触头接通行车前进控制回路。如此循环，直至按工艺要求完成零件的电镀过程，行车到达终点，压SQ8自动停止前进，同时由SQ8常开触头接通KM4、KA2使行车自动回到原位。进退与升降之间，由KA1、KA2及KA3、KA4常闭触头串于对方控制回路，实现联锁。过载保护由FR1、FR2常闭触头串在M2、M3各自的控制回路中实现。

（5）根据控制要求，KM3-KM6的辅助触头数量不够，因而采用并联KA1-KA4中间继电器办法来解决。（6）因设备调整需要，进退及升降控制应有连续运转控制，也有点动控制。（7）由FU5对控制电路进行短路保护。（8）控制电压直接采用电网电压。

灯光指示电路设计

根据设计要求，设计的灯光指示电路如图5-3所示。合上QS、HL0指示灯亮，表示控制系统已通电。生产过程中由灯HL7-HL10（在SQ11-SB14中）显示行车的进退、升降运行状态。并由灯HL1-HL5显示行车的停留位置。

六、主要参数计算

（1）FU1熔体额定电流

FU1熔体额定电流：IRN>7IIN/2.5=7×2.1A/2.5=5.88A选用IRN=6A，其余熔体额定电流选用4A。（2）能耗制动参数计算制动电流：ID=1.5IN=3.15A

直流电压：UD=IDR=31.5V（式中R为定于两相电阻约为10欧姆）整流变压器二次侧交流电流：I2=3A/0.9=3.5A电压：U2=30V/0.9=35V

整流变压器容量：S=I2U2=122.5VA与显示、照明共同选用BK-150变压器

七、元器件明细表

序号1２３４５６７８９10111213141516171819

元器件符号FU3HL0-HL5SA1-SA5SQ6-SQ11SQ1-SQ5KT4-KT8KT1-KT3KA1-KA4KM1-KM9SB11-SB14SB9-SB10SB1-SB8QSTCVCFU1、FU2、FU4、FU5YAFR1、FR2M1-M3名称熔断器指示灯组合开关限位开关行程开关时间继电器时间继电器中间继电器接触器启动按钮停止按钮点动按钮电源开关变压器整流器熔断器三相制动电磁铁热继电器电动机数量1656553494281116123规格型号BHC型XD1HZ10-10/13型JLXK1-411LXK2-131JS11-5JS7-2AJZ7-44CJ20-1010A/380LA19-11DLA19-11DLA19-11HZ15-10/3BK-150QL5A,200VRL1-15JC2-380VJR16-20/3DY8024型备注熔芯4A6.3V,0.05A绿色指示灯6.3V红色指示灯6.3VFU1额定电流为6A配用MLS1-15整定值2.1A0.75KW八、心得体会。

通过本周的工厂电气课程设计实训，是一次对我们本学期所学知识的深入应用，电气设计对于我们电气自动化专业来说是非常重要的，如何设计出可行的方案也不是单靠课本的知识就能够练成的，只有通过不断的仿真实习，一步一个脚印慢慢的积累，才能设计出适合实际生活的方案。所以学校开展的实训课程对于我们来说是非常重要的，我们应该好好把握机会，真正的把课堂上在课本所学的理论知识结合到实际的生活中，为以后的工作打下基础。

本次实训，也让我们发现很多以前遗留下来的问题，例如在电气元件的选用，通过计算得出数据来决定选择元器件的大小，在之前的学习中，我们一直没有过多的去了解一些元器件，所以在选择的时候是非常的陌生，导致在选择元器件上也费了很大的周折。还有就是电镀行车的工作是三维运动，必须能够准确操作前后、左右、上下运动，对于我们来说还考察到我们的空间想象能力。不仅如此，还有现实的设备上

需要准确无误的制动，这也给我们的设计带来了很大的困难，选择好制动方式也是决定设计方案的可行性。本次设计在画图方面也有对我们一定的考察，图纸的布局、走线、美观也是影响到一个设计的好坏，本次设计对于我们来说是一次挑战，也是对我们一学期来的学习的一次总结和考核。总的来说，在本次设计中，让我们发现了很多以前没有学好而遗留下来的问题，也让我们学到了很多在理论上不能学到的知识，这将是一次能力提升。

参考文献

[1]方承远主编.工厂电气控制技术[M].北京:机械工业出版社,201*.1[2]李金钟主编.电机与电气控制技术[M].苏州:苏州大学出版社,201*[3]史国生主编.交直流调速系统[M].北京：化学工业出版社，201*.8[4]马西秦主编.自动检测技术[M].北京:化学工业出版社,201*

[5]王仁祥主编.常用低压电器原理及其控制技术[M].北京:机械工业出版社,201*.6[6]王淑英主编.电气控制与PLC应用[M].北京:机械工业出版社,201*.4[7]赵明主编.工厂电气控制设备[M].北京:机械工业出版社,201*.1[8]杨宝清主编.实用电路手册[M].北京:机械工业出版社,201*

扩展阅读：工厂电气控制技术课程设计报告

一、课程设计目的二、课程设计内容三、课程设计步骤1.硬件设计

（1）控制系统流程示意图（2）PLC选型及I/O分配表（3）I/O接线图2.软件设计

（1）控制系统设计梯形图（2）控制系统设计指令表四、系统调试、数据及结果分析1.硬件调试2.软件调试3.运行调试

4.数据及实验结果分析五、总结及心得体会

六、主要参考文献（编著者，书名，出版社，出版时间）

课程设计报告封面按学院要求打印，A4纸张，页边距上、下、左为2.5CM，右2CM，正文行间距为18磅，正文仿宋小四。

一.课程设计目的

（1）通过课程设计使我们进一步深化、巩固、扩充课程方面的基本知识、基本原理和基本技能，达到培养分析问题、独立思考和解决问题的能力。

（2）通过课程设计，让我们独立完成了一项PLC应用系统课题的基本设计工作，达到了培养能力的运用和查阅相关资料的能力。

（3）熟悉三层楼电梯采用轿厢内外按钮的编程方法。

二.课程设计内容

1．系统图

2、工作过程：

电梯由安装在各楼层厅门口的呼叫按钮进行操纵，其操纵内容为呼叫电梯、运行方向和停靠楼层。每层楼设有呼叫按钮（一层U1，二层U2，D2，三层D3），指示灯L1指示电梯在一层与二层之间运行、L2指示在二层与三层之间运行、L3指示在三层与二层之间运行、SQ1～SQ3为到位行程开关。电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。输出端用输出指示灯的状态来模拟输出设备的状态。

三层楼电梯的自动控制要求如下：

（1）当电梯停于1F或2F时，如果按3F按钮呼叫，则电梯上升到3F，由行程开关SQ3停止；

（2）当电梯停于3F或2F时，如果按1F按钮呼叫，则电梯下降到1F，由行程开关LS1停止；

（3）当电梯停于1F，如果按2F按钮呼叫，则电梯上升到2F，由行程开关LS2停止；（4）当电梯停于3F，如果按2F按钮呼叫，则电梯下降到2F，由行程开关LS2停止；（5）当电梯停于2F，而2F、3F按钮均有人呼叫时，电梯先上升到2F，由LS2控制暂停2S后，继续上升到3F，由LS3停止；

（6）当电梯停于3F，而1F、2F按钮均有人呼叫时，电梯下降到2F，由LS2控制暂停2S后，继续下降到1F，由LS1停止；

（7）在电梯上升途中，任何反方向的下降按钮呼叫均无效；（8）在电梯下降途中，任何反方向的上升按钮呼叫均无效；（9）每层楼之间的到达时间应在10s内完成，否则电梯停机；（10）电梯的起始位置和程序的启动、停止运行自行设计。

三、课程设计步骤1.硬件设计

（1）控制系统流程示意图

（2）PLC选型及I/O分配表

输入一层内呼叫二层内呼叫三层内呼叫一层内呼叫上二层内呼叫下二层内呼叫上

X0X1X2X3X4X5

输出电梯上升电梯下降一层外呼上指示二层外呼下指示二层外呼上指示三层外呼下指示

Y0y1Y2Y3Y4Y三层内呼叫下开门开关关门开关一层平层二层平层三层平层

X6X7X8X9X10X11

三层外呼上指示

Y6

（3）I/O接线图

2.软件设计（1）控制系统设计梯形图

判断电梯在三层中的哪一层

外部接线图

（2）控制系统设计指令表

语句表

以下是电梯向上运行控制LDI1.3OI1.4OI1.5OI0.1OI0.2OI0.5OI0.3OI0.4AQ0.5=M1.1

//NETWORKCOMMENTS//

LDI1.4OI1.5OI0.2

OI0.5OI0.4AQ0.6AQ0.0=M1.2

NETWORK3LDI1.5OI0.5AQ0.7AQ0.0=M1.3

NETWORK4LDM1.1OM1.2OM1.=Q0.0

NETWORK5//以下是电梯向下运行控制//

//NETWORKCOMMENTS//

LDI1.2OI1.3OI1.4OI0.3OI0.4OI0.0OI0.1OI0.2AQ1.0=M2.4

NETWORK6//NETWORKTITLE(singleline)//

//NETWORKCOMMENTS//

LDI1.2OI1.3OI0.3OI0.0OI0.1AQ0.7AQ0.1=M2.3

NETWORK7LDI1.2OI0.0AQ0.6AQ0.1=M2.2

NETWORK8LDM2.2OM2.3OM2.4

=Q0.0DI点：

功能指令表概述LDX12上限位ANDX3下限位OUTM10平层LDX9一层感应开关SETM500一层显示RSTM501RSTM502RSTM503

LDX04二层开关SETM501二层显示RSTM500RSTM502RSTM503

LDX05三层开关SETM502三层显示

RSTM500RSTM501RSTM503

LDM500

ANIT0

OUTY0一层显示输出LDM501ANIT0

OUTY1二层显示输出LDM502ANITO

OUTY2三层显示输出

LDM503

ANIT0

LDX00急停ANIT1

OUTT0K090LDTOOUTT1K0110LDX00

ANIX01检修MCN0SPM000ORM12LDIM500

ORIM10ANB

OUTM12ORM13LDIM501ORIM10ANBOUTM13ORM14LDIM502ORIM10ANBOUTM14ORM15LDIM503ORIM10ANB

OUTM15

LDX11外呼按钮：X11-X16ORM21LDIM500ORIM10

ANB

OUTM21LDIM501ORIM10ORIM32LDX12ORM22ANBOUTM22LDIM501ORIM10ORIM31LDX13ORM23ANBOUTM23LDIM502ORIM10ORIM32LDX11

ORM24

ANBOUTM24LDIM502ORIM10ORIM31LDX10ORM25ANBOUTM25LDX9ORM26LDIM503ORIM10ANB

OUTM26MCRN0LDM13ORM14ORM15ANDM500

LDM14ORM15ANDM501

ORB

LDM11ANDM502ORBORM31ANDX00ANDX02

SETY0上行输出RSTY1LDM14ORM13ORM12ANDM503LDM13ORM12ANDM502ORBLDM12ANDM501ORB

ORM32

ANDX00

ANDX02

SETY1下行输出RSTY0LDM21ORM22ORM23ORM24ORM25ANDM503LDM21ORM22ORM23ANDM502ORB

LDM21ANDM501ORBANIM31

OUTM32外呼下行LDM22ORM23ORM24ORM25ORM26ANDM500LDM24ORM25ORM26ANDM501ORBLDM26ANDM502ORBANIM32

OUTM31外呼上行

四、系统调试、数据及结果分析1、硬件调试

电梯PLC控制系统。电梯是垂直方向的运输设备，是高层建筑中不可缺少的交通运输设备。它靠电力，拖动一个可以载人或物的轿厢，在建筑的井道内导轨上做垂直升降运动，在人们生活中起着举足轻重的作用。而控制电梯运行的PLC系统也要求越来越高，要求达到电梯运行的“稳、准、快”的运行目的。该系统主要由PLC、逻辑控制电路组成。其中包括交流异步电动机、继电器、接触器、行程开关、按钮、发光指示器和变频器组成为一体的控制系统。本机控制单元采用以三菱公司的可编程控制器PLC对机器进行全过程控制。

整个系统通过PLC、逻辑控制电路对电梯的升降；加、减

2、软件调试

信号系统,提升系统.信号系统要解决:"车箱"运行策略问题;提升体统要解决"车箱"运行状态,安全保

护问题.最后加上车箱门的开关控制.举例说:车停在2楼,3楼有人先要车向下,之后1楼有人要车向上,这时信号系统根据设定优先级判断车向什么方向运行,假设此例中应该给3楼先要车的人.那么信号系统向提升系统发出提升信号,提升系统接受到信号后,控制传动系统按照设定速度向目标位前进,距目标层一定距离时减速,(位置的检测可用编码器,并在适当位置安装开关)

3、运行调试

此程序能在三菱fn1s芯片上良好运行FX1S系列PLC把优良的特点都融合进一个很小

的控制器中。

FX1S适用于最小的封装，提供多达30个I/O，并且能通过串行通信传输数据，所以它能用在紧凑型PLC不能应用的地方。FX1S系列PLC单元可以同时输出2点100KHz脉冲，配备有7条特殊的定位指令，包括零返回、绝对位置读出、绝对或相对地址表达方式以及特殊脉冲输出控制。

五、总结及心得体会

通过这次比较完整的设计出电梯PLC控制，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，通过实际设计相结合，锻炼了我综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，通过PLC控制电梯，实现电梯的运行速度，反映时间和停层的准确度达到一定的标准，而对电梯的速度、运行状态、安全、可靠、消防等进行合理的设计。综合考虑电梯PLC控制系统，能够达到“稳、准、快”的要求，这就要求我们的设计必须严密、可靠。通过这次毕业设计，提高了我的意志力和品质力，提升了自己的忍耐力，懂得了怎样缓解压力，学会了独立思考、逻辑思维、提出问题、分析问题、解决问题的方法。

虽然内容繁多，过程繁琐，但我的收获却更加丰富。通过与麦老师的沟通和交流，我了解到此系统的适用条件，此设备的选用标准，以及各器件适用性。

顺利如期的完成本次设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。无论PLC控制电梯系统怎么复杂，我都采用了一些新的技术和设备。它们有着很多的优越性，但也存在一定的不足，这些不足在一定程度上限制了我们的创造力。比如我的设计在怎么能够更大限度的满足乘客乘坐时的舒适感方面处理的不是很理想，这让我感到很遗憾。发现问题，面对问题，才有可能解决问题。不足和遗憾不会给我打击，只会更好的鞭策我前行，今后我更会关注新技术新设备新工艺的出现，并争取尽快的掌握这些先进的知识，更好的为社会做出应有的贡献。

六、主要参考文献

「1」李秧耕，何乔治，何峰峰编著．电梯基本原理及安装维修全书.北京：机械工业出版社，20「2」张百令，袁克文主编．电梯安装维修工.北京：中国劳动社会保障出版社，201*

「3」顾战松、陈铁年编著.可编程控制器原理与应用.北京：国防工业出版社，1996「4」廖常初主编.可编程序控制器应用技术.重庆：重庆大学出版社，201*「5」陈远龄主编．机床与电气自动控制.重庆：重庆大学出版社，201*「6」曹承志主编.电机、拖动与控制.北京:机械工业出版社,201*「7」唐介主编.电机拖动与控制基础.北京:高等教育出版社,201*「8」张勇主编.电机拖动与控制.北京:机械工业出版社,201*「9」程宪平主编.机电传动与控制.武汉:华中科技大学出版社,1997「10」冯晓,仲恕编著.电机与电器控制.北京:机械工业出版社,201*「11」郑萍主编.现代电气控制技术.重庆:重庆大学出版社,201*

「12」王仁祥编.常用低压电器原理及其控制技术.北京:机械工业出版社,201*「13」邓兴中主编.机电传动控制.武汉：华中科技大学出版社，201*

「14」廖晓钟编著.电力电子技术与电气传动.北京：北京理工大学出版社，

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