【正文】 《可編程控制器原理及應(yīng)用》《PLC及電氣控制》課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 電氣教研室課程設(shè)計(jì)的目的、要求、任務(wù)及方法PLC是電氣專業(yè)與測控與儀器專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的一門嶄新學(xué)科。本課程設(shè)計(jì)主要以本校的西門子S7200 PLC為背景，對某些實(shí)際的自動(dòng)化系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)，以鞏固電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)與測控與儀器專業(yè)學(xué)生的相關(guān)專業(yè)知識及綜合運(yùn)用能力，并培養(yǎng)良好的工程實(shí)踐和基本的工程設(shè)計(jì)能力。要完成好plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)，除掌握必要的電氣設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識外，還必須經(jīng)過反復(fù)實(shí)踐，深入生產(chǎn)現(xiàn)場，將不斷積累的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到設(shè)計(jì)中來。課程設(shè)計(jì)正是為這一目的而安排的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，它是一項(xiàng)初步的工程訓(xùn)練。通過課程設(shè)計(jì)，了解一般plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)方法。該設(shè)計(jì)包含原理設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)兩個(gè)方面，不能忽視任何一面，對于應(yīng)用型人才更應(yīng)重視工藝設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)屬于練習(xí)性質(zhì)，不強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)結(jié)果直接用于生產(chǎn)。一、設(shè)計(jì)目的課程設(shè)計(jì)的主要目的是通過某一生產(chǎn)設(shè)備的電氣控制裝置的設(shè)計(jì)實(shí)踐，了解一般電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)要求、應(yīng)完成的工作內(nèi)容和具體設(shè)計(jì)方法。通過設(shè)計(jì)也有助于復(fù)習(xí)、鞏固以往所學(xué)的知識，達(dá)到靈活應(yīng)用的目的。plc設(shè)計(jì)必須滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的要求，因此，設(shè)計(jì)之前必須了解設(shè)備的用途、結(jié)構(gòu)、操作要求和工藝過程，在此過程中培養(yǎng)從事設(shè)計(jì)工作的整體觀念。課程設(shè)計(jì)應(yīng)強(qiáng)調(diào)能力培養(yǎng)為主，在獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)的同時(shí)，還要注意其他幾方面能力的培養(yǎng)與提高，如獨(dú)立工作能力與創(chuàng)造力；綜合運(yùn)用專業(yè)及基礎(chǔ)知識的能力，解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力；查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊和各種工具書的能力；工程繪圖的能力；書寫技術(shù)報(bào)告和編制技術(shù)資料的能力。二、設(shè)計(jì)要求了解PLC在實(shí)際的自動(dòng)化控制系統(tǒng)及裝置中的具體應(yīng)用及重要地位。以本校的西門子S7200 PLC為背景，進(jìn)一步熟悉PLC的硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)。能根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求，對PLC軟、硬件以及外圍I/O設(shè)備進(jìn)行正確合理的選擇。能夠較為熟練的運(yùn)用各種基本指令進(jìn)行梯形圖編程。能根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)主要的PLC程序，并能在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上模擬運(yùn)行顯示。整理所有的設(shè)計(jì)資料，并形成完整的課程設(shè)計(jì)打印文稿，要求文字、圖形全部用計(jì)算機(jī)完成。嚴(yán)格執(zhí)行課程設(shè)計(jì)的時(shí)間安排及管理要求，并能獨(dú)立的通過課程設(shè)計(jì)答辯。在課程設(shè)計(jì)中，學(xué)生是主體，應(yīng)充分發(fā)揮主動(dòng)性和創(chuàng)造性。掌握完成設(shè)計(jì)內(nèi)容的方法。為保證順利完成設(shè)計(jì)任務(wù)還應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：1) 在接受設(shè)計(jì)任務(wù)后，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和應(yīng)完成的設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)度計(jì)劃，確定各階段應(yīng)完成的工作量，妥善安排時(shí)間。2) 在方案確定過程中應(yīng)主動(dòng)提出問題，以取得指導(dǎo)數(shù)師的幫助，同時(shí)要廣泛討論，依據(jù)充分。在具體設(shè)計(jì)過程中要多思考，尤其是主要參數(shù)，要經(jīng)過計(jì)算論證。3) 所有電氣圖樣的繪制必須符合國家有關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，包括線條、圖型符號、項(xiàng)目代號、回路標(biāo)號、技術(shù)要求、標(biāo)題欄、元器件明細(xì)表以及圖樣的折疊和裝訂。4) 說明書要求文字通順、簡練，字跡端正、整潔。5) 應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成所有的設(shè)計(jì)任務(wù)。6) 如果條件允許，應(yīng)對自己的設(shè)計(jì)線路進(jìn)行試驗(yàn)論證，考慮進(jìn)一步改進(jìn)的可能性。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容與任務(wù)針對設(shè)計(jì)題目及具體的生產(chǎn)設(shè)備及工藝，擬訂設(shè)計(jì)方案。根據(jù)具體的生產(chǎn)設(shè)備及工藝?yán)L制系統(tǒng)工藝圖，并加以詳細(xì)的工藝說明。根據(jù)具體的生產(chǎn)設(shè)備及工藝的電氣設(shè)備及其動(dòng)作繪制系統(tǒng)電氣原理圖，并加以詳細(xì)的說明。根據(jù)系統(tǒng)的要求，對PLC軟、硬件以及外圍I/O設(shè)備進(jìn)行選擇。擬定系統(tǒng)PLC軟件設(shè)計(jì)的思想，繪制主要的程序流程圖，并加以詳細(xì)的說明。進(jìn)行具體的程序設(shè)計(jì)并進(jìn)行模擬調(diào)試。對PLC系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、運(yùn)行及維護(hù)進(jìn)行必要的說明。按照課程設(shè)計(jì)論文的具體要求進(jìn)行內(nèi)容補(bǔ)充和排版。課程設(shè)計(jì)要求是以設(shè)計(jì)任務(wù)書的形式表達(dá)，設(shè)計(jì)任務(wù)書一般應(yīng)包括以下內(nèi)容：1) 設(shè)備的名稱、用途、基本結(jié)構(gòu)、動(dòng)作原理以及工藝過程的簡要介紹。2) 拖動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)作順序、各動(dòng)作要求和控制要求。3) 聯(lián)鎖、保護(hù)要求。4) 照明、指示、報(bào)警等輔助要求。5) 應(yīng)繪制的圖樣。6) 說明書要求。 原理設(shè)計(jì)的中心任務(wù)是繪制電氣原理圖和選用電器元件。工藝設(shè)計(jì)的目的是為了得到電氣設(shè)備制造過程中需要的施工圖樣。圖樣的類型、數(shù)量較多，設(shè)計(jì)中主要以電氣設(shè)備總體配置圖、電器板元器件布置圖、控制面板布置圖、接線圖、電氣箱以及主要加工零件（電器安裝底板、控制面板等）為練習(xí)對象。對于每位設(shè)計(jì)者只需完成其中一部分。原理圖及工藝圖樣均應(yīng)按要求繪制，元器件布置圖應(yīng)標(biāo)注總體尺寸、安裝尺寸和相對位置尺寸。接線圖的編號應(yīng)與原理圖一致，要標(biāo)注組件所有進(jìn)出線編號、配線規(guī)格、進(jìn)出線的連接方式（采用端子板或接插板）。四、設(shè)計(jì)方法 在接到設(shè)計(jì)任務(wù)書后，按原理設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)兩方面進(jìn)行。1．原理圖設(shè)計(jì)的步驟1) 根據(jù)要求擬定設(shè)計(jì)任務(wù)。2) 根據(jù)拖動(dòng)要求設(shè)計(jì)主電路。在繪制主電路時(shí)，可考慮以下幾個(gè)方面：① 每臺電動(dòng)機(jī)的控制方式，應(yīng)根據(jù)其容量及拖動(dòng)負(fù)載性質(zhì)考慮其起動(dòng)要求，選擇適當(dāng)?shù)钠饎?dòng)線路。對于容量小（）、起動(dòng)負(fù)載不大的電動(dòng)機(jī)，可采用直接起動(dòng)；對于大容量電動(dòng)機(jī)應(yīng)采用降壓起動(dòng)。② 根據(jù)運(yùn)動(dòng)要求決定轉(zhuǎn)向控制。③ 根據(jù)每臺電動(dòng)機(jī)的工作制，決定是否需要設(shè)置過載保護(hù)或過電流控制措施。④ 根據(jù)拖動(dòng)負(fù)載及工藝要求決定停車時(shí)是否需要制動(dòng)控制，并決定采用何種控制方式。⑤ 設(shè)置短路保護(hù)及其他必要的電氣保護(hù)。⑥ 考慮其他特殊要求：調(diào)速要求、主電路參數(shù)測量、信號檢測等。3) 根據(jù)主電路的控制要求設(shè)計(jì)控制回路，其設(shè)計(jì)方法是：① 正確選擇控制電路電壓種類及大小。② 根據(jù)每臺電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、運(yùn)行、調(diào)速、制動(dòng)及保護(hù)要求依次繪制各控制環(huán)節(jié)（基本單元控制線路）。③ 設(shè)置必要的聯(lián)鎖（包括同一臺電動(dòng)機(jī)各動(dòng)作之間以及各臺電動(dòng)機(jī)之間的動(dòng)作聯(lián)鎖）。④ 設(shè)置短路保護(hù)以及設(shè)計(jì)任務(wù)書中要求的位置保護(hù)（如極限位、越位、相對位置保護(hù)）、電壓保護(hù)、電流保護(hù)和各種物理量保護(hù)（溫度、壓力、流量等）。⑤ 根據(jù)拖動(dòng)要求，設(shè)計(jì)特殊要求控制環(huán)節(jié)，如自動(dòng)抬刀、變速與自動(dòng)循環(huán)、工藝參數(shù)測量等控制。⑥ 按需要設(shè)置應(yīng)急操作。4) 根據(jù)照明、指示、報(bào)警等要求沒計(jì)輔助電路。5) 總體檢查、修改、補(bǔ)充及完善。主要內(nèi)容包括：① 校核各種動(dòng)作控制是否滿足要求，是否有矛盾或遺漏。② 檢查接觸器、繼電器、主令電器的觸點(diǎn)使用是否合理，是否超過電器元器件允許的數(shù)量。③ 檢查聯(lián)鎖要求能否實(shí)現(xiàn)。④ 檢查各種保護(hù)能否實(shí)現(xiàn)。⑤ 檢查發(fā)生誤操作所引起的后果與防范措施。6) 進(jìn)行必要的參數(shù)計(jì)算。7) 正確、合理地選擇各電器元器件，按規(guī)定格式編制元件目錄表。8) 根據(jù)完善后的設(shè)計(jì)草圖，按電氣制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制電氣原理線路圖，按《電氣技術(shù)中的項(xiàng)目代號》要求標(biāo)注器件的項(xiàng)目代號，按《絕緣導(dǎo)線的標(biāo)記》的要求對線路進(jìn)行統(tǒng)一編號。2．工藝設(shè)計(jì)步驟1) 根據(jù)電氣設(shè)備的總體配置及電器元件的分布狀況和操作要求劃分電器組件，繪制電氣控制系統(tǒng)的總裝配圖和接線圖。2) 根據(jù)電器元器件的型號、外形尺寸、安裝尺寸繪制每一組件的元件布置圖（如電器安裝板、控制面板、電源、放大器等）。3) 根據(jù)元器件布置圖及電氣原理編號繪制組件接線圖，統(tǒng)計(jì)組件進(jìn)出線的數(shù)量、編號以及各組件之間的連接方式。4) 繪制并修改工藝設(shè)計(jì)草圖后，使可按機(jī)械、電氣制圖要求繪制工程圖。最后按設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)結(jié)果編寫設(shè)計(jì)說明書及使用說明書。五、課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排：課程設(shè)計(jì)時(shí)間共計(jì)2周，具體時(shí)間安排如下表：序號內(nèi)容時(shí)間1課程設(shè)計(jì)總體安排及學(xué)生分組，及設(shè)計(jì)題目的分配1天2相關(guān)系統(tǒng)及設(shè)備的現(xiàn)場參觀、學(xué)習(xí)2天3整理參觀、學(xué)習(xí)資料并擬訂初步的設(shè)計(jì)方案2天4繪制系統(tǒng)工藝圖、電氣原理圖及主程序流程圖，進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)與上機(jī)模擬調(diào)試。5天5整理資料，文字錄入，圖形繪制，上交課程設(shè)計(jì)報(bào)告。4天六、課程設(shè)計(jì)的設(shè)備及耗材：PLC實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)裝置。計(jì)算機(jī)電動(dòng)機(jī)PLC外圍電路耗材。七、課程設(shè)計(jì)的成績評定：課程設(shè)計(jì)成績的綜合評定主要由以下幾個(gè)方面組成：課程設(shè)計(jì)過程，包括日常管理和具體的設(shè)計(jì)能力；課程設(shè)計(jì)報(bào)告的質(zhì)量，包括文章結(jié)構(gòu)、技術(shù)內(nèi)容、繪圖及文筆等。課程設(shè)計(jì)答辯的情況，包括自述情況及回答問題情況。八、說明在設(shè)計(jì)過程中，可適當(dāng)?shù)倪\(yùn)用圖書館的相關(guān)資料及網(wǎng)絡(luò)資源。論文中的圖形繪制，使用的軟件不限。設(shè)計(jì)實(shí)例：小型SBR廢水處理PLC電氣控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)一、小型SBR廢水處理電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書1．SBR廢水處理工藝的技術(shù)要求SBR廢水處理技術(shù)是一種高效廢水回用的處