1、湖 南 工 程 學 院課 程 設 計 課程名稱 電氣控制與PLC 課題名稱 電收塵振打機電氣控制系統設計 專業班級 姓 名 學 號 指導教師 劉星平 譚 梅 2013年6月21日湖南工程學院課程設計任務書 課程名稱 電氣控制與PLC 課題名稱 電收塵振打機電氣控制系統設計 專業班級 班 姓 名 學 號 指導教師 劉星平、譚 梅、賴指南等 審 批 黃 峰 任務書下達日期2013年6月10日 課程設計完成日期2013年6月21日設計內容與要求一. 課程設計的性質與目的 本課程設計是自動化專業教學計劃中不可缺少的一個綜合性教學環節，是實現理論與實踐相結合的重要手段。它的主要目的是培養學生綜合運用本課

2、程所學知識和技能去分析和解決本課程范圍內的一般工程技術問題，建立正確的設計思想，掌握工程設計的一般程序和方法。通過課程設計使學生得到工程知識和工程技能的綜合訓練，獲得應用本課程的知識和技術去解決工程實際問題的能力。 二. 課程設計的內容 1.根據控制對象的用途、基本結構、運動形式、工藝過程、工作環境和控制要求，確定控制方案。2.繪制電收塵振打機電氣控制系統的電氣原理圖、控制系統的PLC I/O接線圖和梯形圖，寫出指令程序清單。 3.選擇電器元件，列出電器元件明細表。 4. 上機調試程序。5.編寫設計說明書 三. 課程設計的要求 1.所選控制方案合理，所設計的控制系統能夠滿足控制對象的工藝要求，

3、并且技術先進，安全可靠，操作方便。 2.所繪制的設計圖紙符合國家標準局頒布的GB472884電氣圖用圖形符號、GB698887電氣制圖、GB715987電氣技術中的文字符號制定通則。 3.設計說明書應重點突出，層次清楚，條理分明，篇幅不少于7000字。主要設計條件電氣控制技術課程設計題選（賴指南編，院內印刷）一本。實物PLC等 設計說明書裝訂順序1.課程設計說明書封面。2.課程設計任務書。3.說明書目錄。4.正文（按設計內容逐項書寫）。5.參考文獻。6.附錄。7.課程設計評分表。設計進度安排1. 第一周星期一上午：課題內容介紹。2. 第一周星期一下午：仔細閱讀設計任務書，明確設計任務與要求，收

4、集設計資料，準備設計工具。3. 第一周星期二第一周星期五：確定控制方案。繪制電收塵振打機電氣控制系統的電氣原理圖、控制系統的PLC I/O接線圖和梯形圖，寫出指令程序清單。選擇電器元件，列出電器元件明細表。4. 第二周星期二：試驗調試5. 第二周星期三第二周星期五：編寫設計說明書,答辯。參考文獻1 劉星平.PLC原理及工程應用M. 北京： 中國電力出版社2 廖常初.PLC編程及應用M.北京：機械工業出版社3 萬太福.可編程序控制器及其應用M. 重慶：重慶大學出版社4 工廠常用電氣設備手冊編寫組.工廠常用電氣設備手冊M.北京：水利電力出版社5 謝桂林.電力拖動與控制M.北京： 中國礦業大學出版社

5、6 劉星平.電氣控制技術實驗指導書. 湖南工程學院附錄：課題簡介及控制要求1.課題介紹電收塵的基本原理是迫使煙氣通過直流高壓電場（電壓可高達75KV）來達到收集塵埃的目的。由于直流高壓產生的高電場使電場內的氣體游離，變成帶正電和負電的正離子和電子，當離子和電子與煙氣中的煙塵碰撞時，便附在煙塵上，使煙塵顆粒也變成有不同極性的帶電體。在電場的作用下，這些帶電體向兩級移動，并粘附在電極上，這就使煙塵凈化了。為了收集這些塵埃，電極上方安裝有振打機，對電極進行定時振打，使塵埃下落。這些振打機械就構成了電收塵振打系統。下圖是一個八電場電收塵振打機示意圖。引風機迫使煙氣分別進入1、3、5、7和2、4、6、8

6、電場，凈化后由褲衩煙道排出。圖中M1M8是八個陽極振打電機；YM1、YM2是兩個電動閥門；M9、M10是兩個電動閥門電機，可以正、反轉。分別用于完成YM1、YM2的打開與關閉；SQ1、SQ2分別是YM1的開門、關門限位開關；SQ3、SQ4分別是YM2的開門、關門限位開關。M1M8分別由接觸器KM1KM8控制，M9、M10的正反轉由KM9KM12控制。M2M8M10M9M8M7M6M5M4M3M1八電場電收塵陽極振打機示意圖2.控制要求該裝置對陽極采用自動間斷振打，振打5分鐘，停振15分鐘。為防止M8、M9振打時，下落的灰塵被0.97的煙氣帶出電場，M7和M9之間應有一定的連鎖關系;M7振打時，

7、M9先關閉閥門YM1，振打完再打開。同理，M8振打時，M10先關閉閥門YM2，振打完再打開。閥門與振打配合的規律是：閥門關閉一分鐘開始振打，振打完畢1.5分鐘后打開閥門。電收塵振打機的啟動和停止由啟動按鈕SB1和停止按鈕SB2來操作。按啟動按鈕SB1后振打機就按流程圖的順序自動循環工作。按停止按鈕SB2后，無論振打進行到哪個工作都全部停止。 電動機的功率由設計者確定。 目錄一、概述8二、方案論證82.1 PLC控制與繼電器控制相比較82.2總結9三、系統硬件設計103.1電動機控制線路的設計103.1.1電器元件的選擇103.1.2 電動機控制線路原理圖103.2 控制系統設計123.2.1

8、PLC元件選擇123.2.2 PLC接線圖12四、系統軟件設計134.1 軟件設計總體規劃134.2順序功能圖14五、總結15附錄16參考文獻23一、概述 高壓靜電除塵器作為一種技術成熟、制作相對簡單、維護費用低的工業煙氣凈化設備，長期以來在大氣污染治理行業中得到了廣泛的推廣應用。但是，當電除塵器電機表面粉塵沉積較厚時，將導致擊穿電壓降低，電暈電流減小，塵粒的有效驅進速度顯著下降，是電除塵器性能受到嚴重影響。因此，及時有效地清除電極表面的積灰，防止二次揚塵，是實現電除塵的最后一個物理過程，也是保證電除塵器高效運行的重要條件。電極清灰方法有濕式清灰、機械清灰和聲波清灰3種，其中，機械清灰應用較廣

9、。在充分理解靜電除塵原理與工作過程的基礎上，按照優化時序控制原則設計PLC控制系統，對電除塵器的陰極和陽極進行周期性振打清灰控制，以保證電除塵器高效、可靠運行，具有十分重要的意義。從PLC控制角的來看，電除塵振打控制系統具有時序控制特點，正好能發揮PLC的優勢。所以，電除塵振打PLC控制系統在工業電除塵器種得到了廣泛應用。二、方案論證2.1 PLC控制與繼電器控制相比較(1)邏輯控制 繼電器控制是利用各電器件機械觸點的串、并聯組合成邏輯控制。采用硬線連接, 連線多而復雜, 對今后的邏輯修改、增加功能很困難。而PLC中邏輯控制是以程序的方式存儲在內存當中, 改變程序, 便可改變邏輯。連線少、體積

10、小、方便可靠。 (2)控制速度 依靠機械觸點的吸合動作來完成控制的繼電器控制系統, 工作頻率低, 工作速度慢。而PLC由于采用程序指令控制半導體電路來實現控制, 穩定、可靠, 運行速度大大提高了。 (3)順序控制 繼電器控制是利用時間繼電器的滯后動作來完成時間上的順序控制。時間繼電器內部的機械結構易受環境溫度和濕度變化的影響, 造成定時的精度不高。在PLC內部 是由半導體電路組成的定時器以及由晶體振蕩器產生的時鐘脈沖計時, 定時精度高。使用者根據需要, 定時值在程序中便可設置, 靈活性大, 定時時間不受環境影響。 (4)靈活性可擴展性 繼電器系統安裝后, 受電器設備觸點數目的有限性和連線復雜等

11、原因的影響, 系統在今后的靈活性、擴展性很差。而􀀂比具有專用的翰人和輸出模塊, 理論上連接可以無窮多。連線少, 靈活性可擴展性好。 (5)計數功能 繼電器控制可實現邏輯功能, 但不具備計數的功能。PLC內部有特定的計數器, 可實現對生產設備的步進控制。 (6)可靠性和可維護性 繼電器控制使用大量的機械觸點, 觸點在開閉時會產生電弧, 造成損傷并伴有機械磨損, 使用壽命短, 運行可靠性差, 不易維護。而PLC采用微電子技術, 內部的開關動作均由無觸點的半導體電路來完成。體積小, 壽命長, 可靠性高, 并且能夠隨時顯示給操作人員, 及時監視控制程序的執行狀況, 為現場調試和維護提

12、供便利。2.2總結 PLC 經過多年在工業領域的運用后, 按其功能, 它主要應用在以下幾個方面 (1)數據處理：PLC是具有微處理器的一種智能電子產品, 它具有數值運算、數據比較、數制轉換、以及數據傳輸通信等功能。 (2)邏輯控制：PLC具有邏輯運算功能, 可實現多種通斷控制。 (3)定時控制：由于PLC為用戶提供了很多計時器, 且時間設定值可由用戶程序設定修改, 所以有很強的定時功能。 (4)計數功能：同時PLC 為用戶提供了很多的計數器, 也可通過軟件進行計數值的設定。 (5)順序控制：可依據生產加工過程, 實現定位輸出、順序啟動等控制。 (6)通信聯網：可以對調節器、變頻器等實現遠程控制

13、。也可與其它PLC或計算機之間進行數據傳輸通信, 構成“ 集中管理分散控制” 的分布式控制系統。 所以，選擇PLC控制方案更有利。三、系統硬件設計3.1電動機控制線路的設計3.1.1電器元件的選擇序號名稱符號數量型號主要技術參數備注 1隔離開關QS1H215-63/3012熔斷器FU11R11-60/30熔座60A/熔體30A3交流電流表PA1162T51-30/5A30/5A4電流互感器TA11LQG-0.5-30/5A30/5A5交流電壓表PV1162T51-450V450V6斷路器QF1-QF1010D247-63/3C6A3C/6A7交流接觸器KM1-KM1212CJX2-0910AC

14、220V8熱繼電器FR2-FR105JRS1D-259電動機M2-M105Y2-801-40.55KW10熱繼電器FR1-FR95JRS1D-2511電動機M1-M95Y2-100L1-42.2KW3.1.2 電動機控制線路原理圖3.2 控制系統設計3.2.1 PLC元件選擇序號名稱符號數量型號主要技術參數備注1PLC主機CPU2241S7-CPU2242擴展模塊EM2231EM233DC24 4I/O3斷路器QF11、QF122D247-63/2C6A2C/6A4隔離變壓器T11380V/220V,500W380V/220V,500W5按鈕SB11LA19-11(綠)6按鈕SB21LA19-

15、11(紅)7熱繼電器FR1-FR44JRS1D-253.2.2 PLC接線圖四、系統軟件設計4.1 軟件設計總體規劃KM1KM2KM3KM4KM5KM6KM7KM8KM9（YM1關）Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.1KM10(YM1開)KM11(YM2關)KM12(YM2開)SB1(啟動)SB2（停止）SQ1（YM1關）SQ2（YM1開）SQ3（YM2關）SQ4（YM2開）Q2.0Q2.1Q2.2I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.64.2順序功能圖K3000T40SM0.1K3000T54K3000K9000K3000K9000K9000K30

16、00K900T46T53T52T50T49T45T47K600I0.5Q2.2T41I0.4T44K3000K3000K900K3000K600I0.6T38K3000K9000 順序功能圖T51T50T48I0.3Q2.0T45Q1.1T43K3000T42Q1.0T41T40T39Q2.1T37Q0.1Q0.4T49M1.3Q0.2Q0.5T44T43T42T38I0.1Q0.1Q0.4T37 M0.0M0.1M0.2M0.3M0.4M0.5M0.6M1.1M0.7M1.2M1.0M2.2M2.3M2.6M2.5M2.1M2.4M1.7M2.0M1.6M1.5M1.4T48Q0.7T46Q

17、0.3Q0.6T39 T47Q0.3Q0.6T51T52Q0.2Q0.5T53T54五、總結 通過兩個周的PLC的課程設計，在自己的努力下，最終完成S7-200系列PLC控制注塑機的設計。本控制系統就是充分利用了PLC、接口電路芯片。實現了對注塑機的控制，達到了設計的目的。這次設計的PLC控制注塑機的主要內容包括設計出了硬件系統的接線圖、梯形圖等；運用步進指令進行PLC控制程序設計；還進行了系統調試。在設計中運用所學的理論知識，進行注塑機運行原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。綜合運用了所學的知識，理論與實際相結合，提出并論證設計方案，然后進行軟、硬件的設計、制作與調試，最后獲得正確的結果。加深了對所學理論知識的鞏固，加強了建立PLC控制工業機械和生產過程系統的整體概念，初步掌握了PLC控制工業生產和社會生活的軟、硬件開發方法，為以后進行實際的PLC軟、硬件應用開發奠定了良好的基礎。與此同時，也加強了我們對問題的分析解決能力，為以后的畢業設計和畢業后的工作做了充分的準備。 由于缺乏閱歷與實際經驗，本次設計還存在許多不足的地方。但是才疏學淺專業知識匱乏的我仍對這方面很感興趣，相信本次設計會對我的今后生活或工作中會有很大的幫助。以后我會不斷學習，不斷地充實自己的。 感謝老師在這次課程設計