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1、PLC设计与调试,指导教师： 庞伟 刘淑荣,题目：,1、基于欧姆龙PLC的三速电动机自动控制系统 2、畜禽舍自动门控制系统 3、物料混合自动控制系统 4、液位自动控制系统,教学过程（12.25-1.5）,18周 周4（25）：讲解 周5（26）：讲解,19周 周1（29）： 8:30 答疑 周3（31）: 8:30 答疑 周日（4）: 上交报告,成果提交,装订：用统一的封面。 装订顺序： 封面 任务书 目录 说明书正文 参考文献 附录（电气原理图）,（*所以内容均手写，A4纸）,1 任务重述 1.1 设计目的和意义 1.2 设计要求,目录,2.1 主电路电器元件选择及确定 2.2 主电路设计
2、3 *系统控制电路设计 3.1 PLC选择及确定 3.2 控制电路电器元件选择及确定 3.3 I/O 分配表 3.4 PLC外部接线 3.5 PLC控制程序 4 全文总结 参考文献（58篇） 附录,2 *系统主电路设计,1 任务重述 1.1 设计目的 1.2 设计要求,说明书正文格式,2.1 主电路电器元件选择及确定 主电路中主要涉及低压断路器、熔断器、接触 器、电动机等器件的选择。,2 *系统主电路设计,2.1.1电动机的选择,1、电动机选择的一般原则 选择在结构上与所处环境条件相适应的电动机，如根据使用场合的环境条件选用相适应的防护方式及冷却方式的电动机。 选择电动机应满足生产机械所提出的
3、各种机械特性要求。如速度、速度的稳定性、速度的调节以及启动、制动时间等。 选择电动机的功率能被充分利用，防止出现“大马拉小车”的现象。通过计算确定出合适的电动机功率，使设备需求的功率与被选电动机的功率相接近。 所选择的电动机的可靠性高并且便于维护。 互换性能要好，一般情况尽量选择标准电动机产品。 综合考虑电动机的极数和电压等级，使电动机在高效率、低损耗状态下可靠运行。,2、电动机选择的主要步骤： 根据生产机械性能的要求，选择电动机的种类。 根据电动机和生产机械安装的位置和场所环境，选择电动机的结构和防护型式， 根据电源的情况，选择电动机额定电压。 根据生产机械所要求的转速以及传动设备的情况，选
4、择电动机额定转速。 根据生产机械所需要的功率和电动机的运行方式，决定电动机的额定功率。 综合以上因素，根据制造厂的产品目录，选定一台合适的电动机。,系统中电动机型号选择：YT100L-2S 参数：3相 AC380V 50Hz 3KW 2880r/min,2.2.2 接触器的选择 1、接触器选用原则 （1）额定电压 接触器的额定电压是指主触头的额定电压，应等于负载的额定电压。 （2）额定电流 接触器的额定电流是指主触头的额定电流，应等于或稍大于负载的额定电流。 （3）电磁线圈的额定电压 电磁线圈的额定电压等于控制回路的电源电压。 （4）触头数目 接触器的触头数目应能满足控制线路的要求。 （5）额
5、定操作频率 接触器额定操作频率是指每小时接通次数。,2、系统中接触器选择 CJ0-10型接触器。 通过接触器的额定电流为7.9A，所以选择CJ0-10型接触器，额定电流为10mA，可控电机的最大功率为4KW.,2.2.3 熔断器的选择,1、熔断器选择的一般原则 （1）熔断器类型选择 其类型应根据线路要求、使用场合和安装条件选择。 （2）熔断器额定电压的选择 其额定电压应大于或等于线路的工作电压。 （3）熔断器额定电流的选择 其额定电流必须大于或等于所装熔体的额定电流。,（4）熔体额定电流的选择 对于电炉、照明等电阻性负载的短路保护，熔体的额定电流等 于或稍大于电路的工作电流。 在配电系统中，远
6、离电源端的前级熔断器应先熔断。所以一般 后一级熔体的额定电流比前一级熔体的额定电流至少大一个等 级，以防止熔断器越级熔断而扩大停电范围。,保护单台电动机时，考虑到电动机受起动电流的冲击，可按下式选择： 轻载起动或起动时间短时，系数可取近1.5，带重载起动或起动时间较长时，系数可取2.5。,2、系统中电动机的额定电压380V,额定功率3KW，得额定电流7.9A，因此选择熔断器RC1A-10,熔体额定电流10A.,2.2.4 低压断路器的选择 1、低压断路器的选择的一般原则 额定电流在600A以下，且短路电流不大时，可选用塑壳断路器；额定电流较大，短路电流亦较大时，应选用万能式断路器。 一般选用原
7、则为： (1)断路器额定电流负载工作电流； (2)断路器额定电压电源和负载的额定电压； (3)断路器脱扣器额定电流负载工作电流； (4)断路器极限通断能力电路最大短路电流； (5)线路末端单相对地短路电流/断路器瞬时(或短路时)脱扣器整定电流1.25； (6)断路器欠电压脱扣器额定电压=线路额定电压。 2、系统中低压断路器选择DZ47LE-32断路器。 剩余电流动作断路器适用于交流50Hz额定电压至400V， 额定电流至32A的线路中，作剩余电流保护之用。当有人触电或电路泄漏电流超过规定值时，剩余电流动作断路器能在极短的时间内自动切断电源，保障人身安全和防止设备因发生泄漏电流造成的事故。剩余电
8、流动作断路器具有过载和短路保护功能，可用来保护线路的过载和短路，亦可在正常情况下作为线路的不频繁转换之用。,2.2 主电路设计,工作过程：,3 *系统控制电路设计,3.1 PLC选择及确定 3.1.1 PLC的选择及确定 根据控制要求选择PLC机型，PLC容量，确定输入/输出元件,（1） PLC机型： 用户应综合考虑系统要求和财力等因素，要选择性能价格比高的PLC。 合理的结构型式 、安装方式的选择 、相应的功能要求、 响应速度要求 、系统可靠性的要求 、机型尽量统一,(2) PLC容量: PLC容量包含两部分：IO容量及内存容量 IO容量=（输入点数+输出点数）*（1.11.15 ） 内存容
9、量= (开关量IO点总数）*（1015）+ 模拟量回路数 *100 *1.25,（3）I/O模块的选择 输入模块：交、直流、电压、距离远近。 直流开关量输入模块。 输出模块 ：选择输出模块主要考虑驱动能力和负载特性。 1.可控硅输出模块：开闭频繁、电感性低功率因数的负载。 2.继电器输出模块：适用于电压范围大，导通压降小的场合。 价格便宜但使用寿命短，响应速度慢。 3.晶体管输出模块：无触点开关，使用寿命长，响应速度快。 4.输出模块的电流额定值必须大于负载电流额定值。 交流继电器输出模块。,3.1.2 CPM2A-40CDR性能简介,结论：系统选用CPM2A-40CDR,（4）电源模块及其它
10、外设的选择 电源模块的选择、 编程器的选择、 写入器的选择,3.2 控制电路电器元件选择及确定 系统涉及到按钮、限位开关、液位传感器、电磁阀等选择。 3.2.1按钮的选择 按钮开关是用来切断和接通控制电路的低压开关电器。按钮开关的触头的额定电流为10A。所以，操作按钮开关所控制的电路属于小电流电路。 按钮有单极双位开关或双极双位开关，它按动能与用途又分为起动按钮、复位按钮、检查按钮、控制按钮、限位按钮等多种。 按钮有动合（常开）和动断（常闭）之分。 系统中选择H25-21R 红色按钮开关一个，H25-21G绿色按钮开关2个。 H25-21系列产品特点： 缓动型强制分断触点以及特有的触点自洁功能
11、具备，确保通断可靠。 采用超高亮纯色LED灯珠。 选择开关、钥匙开关止松动安装垫片标准配备。 1a+1b触点配备可方便的增加为2a+2b。 H25/30-275具有10A（1a+1b）瞬动双断开触点的带灯按钮。 全部的规格具备防护等级IP65。,3.2.2 限位开关的选择 限位开关又称行程开关,可以安装在相对静止的物体(如固定架、门框等，简称静物)上或者运动的物体（如行车、门等，简称动物）上。当动物接近静物时，开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点闭合。由开关接点开、合状态的改变去控制电路和机构的动作。限位开关也可分为旋转限位开关及直行限位开关。 系统中选择型号为YBLX-M
12、E/8104 限位开关 ，技术参数为： 防护等级：IP64；操作频率：机械：120次/分，电气：30次/分； 机械寿命：100010的四次方 次；电气寿命：3010的四次方 次； 绝缘电阻：100M（DC500V）；接触电阻：15m（初始值）； 环境温度：-15+60； 相对湿度：95%； 耐电压：同极端子间（1140V），带电部件对地间（2500V），端子与不带电金属部件间（2500V）； 额定电压：AC 380V DC220V； 额定控制容量：AC 100VA DC30W,3.2.3 液位开关的选择 1、液位开关概述 液位开关，顾名思义，就是用来控制液位的开关。从形式上主要分为接触式和非接
13、触式。非接触式的如电容式液位开关,接触式的例如:浮球式液位开关,电极式液位开关,电子式液位开关，电容式液位开关也可以采用接触式方法实现. 液位开关种类很多，考虑到各种因素，一般采用压力式液位开关，装在容器的上部，它有一根下端开口的气管通到容器的底部，进水时管里的空气被封闭在里面出不来，就形成比外界稍高的压力。水位越高压力越高，这样根据压力就可间接测知水位。而压力的测量仍然用弹性元件，靠元件的变形带动触点完成通断动作。这种测液位的方法叫做“静压法”，在工业中用的不少。 更常用的控制液位的方法也可以直接采用“浮子法”，相信大家都见过钓鱼吧，那钓鱼线绑的都有浮子 。液位浮球开关，浮子漂在水面上，当鱼
14、咬到鱼饵时，浮子会一上一下的跳动，此时我们就可以拉线了。但工业中用的是更大的浮子，实际上就是一个带杆的球。水涨船高是人所共知的常识，工业上早就利用浮子测量水塔中的水位了。因为水塔有几层楼高，如果用人爬上去观察，那多麻烦。只要用绳索通过滑轮把水面上的浮子和水塔外的重块连起来，就可以在地面上抬头看重块在标尺上的位置，从而知道塔里还有多少水。,2、液位开关选型说明： 请依照被测液体之使用温度、压力、比重、耐酸碱等特性，选用所列各种规格之浮球液位开关。 1、 温度：PVDF最高温度为120，PP最高为80，PA 最高温度为105 SUS304/316最高为200。 2、 压力：塑胶类浮球耐压最大5kg
15、/cm2，SUS浮球耐压最大30kg/cm2。 3、 粘着：应选用球大、比重小的浮球才能克服液体表面张力。 4、 化性：PVDF塑胶材质适用于酸碱场所，H2SO4硫酸如有温度考虑时应选用PVDF。PP塑胶材质适用于HCl 盐酸场所。NBR 橡胶适用于油环境。 5、 油精：应使用不锈钢金属材质。 6、 比重：浮球比重SG必须小于被测液体，否则浮球浮不起来 7、防护防爆等级：可根据客户要求选择各种接线盒，接线盒规格齐全，有塑胶、铝合金、不锈钢防爆型，防护等级可达IP-65以上 8、电气开关形式：接点容量50W/250VAC SPST或40W/250VAC SPDT 9、安装连接方式：接续法兰有JI
16、S，DIN，ANSI规格；螺纹牙口有NPT，PF，BSP，M，UNC等规格，并注意安装孔与浮球大小的问题。 10、导杆的长度：指安装基准面到导杆底部的总长。,3、系统中选择MAC3 KEY-5型浮球液位开关。 （1）概述： MAC-3型是采用意大利玛赫公司专利技术生产的高密封性能浮动开关。该产品适用于控制液泵工作，调节液位，也可装于潜水泵对电动机进行控制和保护。高密封性能是采用聚丙烯注射来保证。 MAC-3电缆浮球液位开关是一个能够调节桶，槽或井中液位的开关。它可自动调节，易于操作，便于安装，安全可靠，免予维修，无毒环保。它对污水有抵抗作用，广泛应用于家庭，厂矿等的水池，油，酸和碱的池，桶，槽
17、，灌等的容器中。MAC-3-浮动开关，是利用重力与浮力的原理设计而成，结构简单而合理。主要包括浮漂体、设置在浮漂体内的大容量微型开关和能将开关处于通、断状态的驱动机构，以及与开关相连的三芯电缆。 （2）技术参数 工作电压 250V 工作电流 8A 工作温度 080 电寿命 1100000次 机械寿命 5100000次 （3） 安装方法 1KW以上的泵，可将MAC-3浮动开关串联在电控箱的控制电路中，液位的控制高度是由电缆在液体中的长度及重锤在电缆的位置决定的。,3.2.4 电磁阀的选择 1、电磁阀概述 电磁阀是用来控制流体方向的自动化基础元件，属于执行器；通常用于机械控制和工业阀门上面，对介质
18、方向进行控制，从而达到对阀门开关的控制。 电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流通断就控制了机械运动。 2、电磁阀的选型 电磁阀选型首先应该依次遵循安全性，可靠性，适用性，经济性四大原则，其次是根据六个方面的现场工况(即管道参数、流体参数、压力参数、电气参数、动作方式、特殊要求进行选择)。 选型依据： 一、根据管
19、道参数选择电磁阀的：通径规格(即DN)、接口方式 （1）按照现场管道内径尺寸或流量要求来确定通径(DN)尺寸。 （2）接口方式，一般DN50要选择法兰接口，DN50则可根据用户需要自由选择。,二、根据流体参数选择电磁阀的：材质、温度组 （1）腐蚀性流体：宜选用耐腐蚀电磁阀和全不锈钢；食用超净流体：宜选用食品级不锈钢材质电磁阀。 （2）高温流体：要选择采用耐高温的电工材料和密封材料制造的电磁阀，而且要选择活塞式结构类型的。 （3）流体状态：大至有气态，液态或混合状态，特别是口径大于DN25订货时一定要区分开来。 （4）流体粘度：通常在50cSt以下可任意选择，若超过此值，则要选用高粘度电磁阀。
20、三、根据压力参数选择电磁阀的：原理和结构品种 （1）公称压力：这个参数与其它通用阀门的含义是一样的，是根据管道公称压力来定。 （2）工作压力：如果工作压力低则必须选用直动或分步直动式原理；最低工作压差在0.04Mpa以上时直动式、分步直动式、先导式均可选用。 四、电气选择：电压规格应尽量优先选用AC220V、DC24较为方便。 五、根据持续工作时间长短来选择：常闭、常开、或可持续通电 （1）当电磁阀需要长时间开启，并且持续的时间多余关闭的时间应选用常开型。 （2）要是开启的时间短或开和关的时间不多时，则选常闭型。 （3）但是有些用于安全保护的工况，如炉、窑火焰监测，则不能选常开的，应选可长期通
21、电型。 六、根据环境要求选择辅助功能：防爆、止回、手动、防水雾、水淋、潜水,3、系统中选择ZCG型高压电磁阀 高压电磁阀选择参数范围： 型号规格：DN1DN200 适用压力：0.02160MPa 适用介质：气、水、油、蒸汽、制冷剂、腐蚀性流体 介质温度：-200+350 介质粘度：小于t（大于时需定制） 防护性能：IP65 阀门材质：304、316 控制方式：常开、常闭 电源电压：12 24 连接方式：内螺纹、外螺纹、(法兰 :适用压力5MPa以下) 泄 漏 量：零 高压电磁阀工作原理- 常闭：当线圈通电时，电磁铁芯吸合，卸压孔打开，主活塞由介质压力推动， 打开主阀口，介质流通。 当线圈断电时，主阀口关闭，介质截止。 常开：当线圈通电时，电磁铁芯吸合，卸压孔打闭，主活塞由介质压力推动， 关闭主阀口，介质截止。 当线圈断电时，主阀口打开，介质流通。,3.3 I/O 分配表 3.4 PLC外部接线 3.5 PLC控制程序,4 全文总结 参考文献（58篇） 附录,