机电控制系统设计课程实验报告Word文件下载.docx
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2012073023
杨德海
2012073032
实验一、用于电动机正反转控制的电气控制盘设计
实验二、道杆自动门的控制系统设计
实验三、工业上常用传感器的选择与使用(设计型)
总评成绩
二零一五年十一月
一、实验目的
二、实验电气控制电路图
图1电机正反转电气原理图
四、工作原理
①控制线路:
三相异步电动机接触器联锁的正反转控制的电气原理图如图1所示。
线路中采用了两个接触器,即正转用的接触器KM1和反转用的接触器KM2,它们分别由正转按钮SB2和反转按钮SB3控制。
这两个接触器的主触头所接通的电源相序不同,KM1按L1—L2—L3相序接线,KM2则对调了两相的相序。
控制电路有两条,一条由按钮SB2和KM1线圈等组成的正转控制电路;
另一条由按钮SB3和KM2线圈等组成的反转控制电路。
②控制原理:
当按下正转启动按钮SB2后,电源相通过热继电器FR的动断接点、停止按钮SB1的动断接点、正转启动按钮SB2的动合接点、反转交流接触器KM2的常闭辅助触头、正转交流接触器线圈KM1,使正转接触器KM1带电而动作,其主触头闭合使电动机正向转动运行,并通过接触器KM1的常开辅助触头自保持运行。
反转启动过程与上面相似,只是接触器KM2动作后,调换了两根电源线U、W相(即改变电源相序),从而达到反转目的。
③互锁原理:
接触器KM1和KM2的主触头决不允许同时闭合,否则造成两相电源短路事故。
为了保证一个接触器得电动作时,另一个接触器不能得电动作,以避免电源的相间短路,就在正转控制电路中串接了反转接触器KM2的常闭辅助触头,而在反转控制电路中串接了正转接触器KM1的常闭辅助触头。
这种在一个接触器得电动作时,通过其常闭辅助触头使另一个接触器不能得电动作的作用叫联锁(或互锁)。
实现联锁作用的常闭触头称为联锁触头(或互锁触头)。
五、主要器件的选择
器件清单如表1所示
表1
1、电动机:
型电动机:
参数及尺寸如图3所示
图3
2、接触器:
根据电机额定电流及功率选择合适大小,一般为其额定电流相差在±
10A左右,综合电机11KW功率选择40A交流接触器。
3、热继电器:
热继电器的热原件的额定电流一般略大于电动机的额定电流的1.0到1.2倍,
4、熔断器:
熔断器选择的依据:
额定电流是电机的1.5倍就可以,这样保证频繁启动,也保证短路动作灵敏。
5、按钮LA4-3H:
按钮开关选择频率为50Hz、额定电压为380V的保护式按钮开关即可。
一、实验目的
二、道杆自动门控制系统的控制要求
该系统通过传感器感应车灯信号,给三菱PLC提供输入信号,执行PLC程序,控制4个继电器,使得道杆门的上升和下降,以及车库门的打开和关闭。
具体控制分为入库和出库:
1、入库:
车感感应传感器感应车灯信号,按下车灯按钮三次,车灯闪亮三次,传感器作用使得车库的们自动打开,当车库门到达上限位时触发上限位开关,使得车库门停止并使道杆上升,汽车前行,经过道杆时,地磁感应到汽车通过,通过道杆之后,传感器出现下降沿使道杆下降,汽车继续前行停至车位,车位传感器出现上升沿,使得车库门关闭。
2、出库:
汽车退出车位,车位传感器出现下降沿,使车库的门自动开启,到达车库门上限开关后停止,使道杆门升起,汽车继续后退,退出道杆以后,地磁感器作用,使得道杆下降,车库门关闭。
三、系统框图
四、电气原理图如图4所示及其原理说明
图4电气原理图
原理说明:
输入信号(各种按钮开关量、传感器检测信号、限位开关等)进入控制器PLC,经过PLC内部程序处理后,输出信号对继电器KM1、KM2、KM3、KM4进行控制,从而控制道杆门和车库门电机的正反转,经过传动机构达到控制道杆门和车库门的启停。
五、控制软件流程图
右为入库程序流程图,左为出库程序流程图
⑴掌握变频恒压供水系统的基本原理及其电气图的绘制。
⑵深入理解反馈系统的工作过程。
⑶进一步理解机电控制系统的设计流程以及控制方法。
二、变频恒压供水系统简介
变频恒压供水系统主要是由PLC、变频器、PID调节器、压力传感器、动力控制线路、3台水泵以及各种电气控制元件等组成。
用户通过控制柜面板上的指示灯、按钮、转换开关来了解系统运行状况和控制系统的运行。
具备手动、自动、消防三种工作方式,其中手动模式可以使用水量通过变频器内部调节脉冲,智能控制水泵转速,使供水压力将在设定的上、下限之间波动,变频泵连续运行,工频泵和备用泵则在用水高峰期投入运行,不需要值班人员进行管理。
同时该系统也具备了自动补水的功能,可以根据蓄水池的水量自动确定是否需要进行补水。
系统框图如下图所示:
三、电气控制电路图
1、主回路电气图如图5所示
图5主回路电气图
2、控制回路电气图如图6所示
图6控制回路电气图
四、原理简介
通过三只万能转换开关LW1‐3选择水泵工作方式,将其分别设定为“变频”、“备用”、“工频”三个档位之一。
就整体而言,变频、工频、备用这三种不同状态只能分别设置一台水泵,如果有两台以上的水泵选择了同一种工作状态,则控制柜上方“系统运行”黄色指示灯HL0闪亮,系统无法投入运行,提示值班人员应调整设置,如设置正确HL0常亮,表明控制系统可以正常工作。
其中KM11,KM12,KM13分别控制水泵1变频、工频、备用三种供水方式,KM21,KM22,KM23分别控制水泵2变频、工频、备用三种供水方式,KM31,KM32,KM33分别控制水泵3变频、工频、备用三种供水方式。
(1)手动控制方式
将“运行方式”选择开关SA1置于“手动”挡位,其上方黄色指示灯亮,值班人员操作三台水泵的“起动”(绿色)或“停止”(红色)按钮,便可直接控制水泵的运行状态,非常方便。
水泵由变频电源供电时,相应的蓝色指示灯亮,水泵由工频电源供电时,相应的白色指示灯亮,备用泵不参加运行。
(2)自动控制方式
将“运行方式”选择开关SA1置于“自动”档位,上方蓝色指示灯亮。
控制柜上装有压力数字显示控制仪WP,其压力上限、下限已预先设定,面板上还有一只20mA表,用表指示变频器输出频率(即变频泵的转速),这只毫安表指示“20”时频率为50Hz。
值班人员按动下面的绿色按钮SB1,首先是变频泵起动运行,由于这台水泵是由变频调速器供电的,当用水量增大时,供水压力将下降,通过变频器内部的PI调节器的作用,使变频器输出频率上升,水泵转速自动提高以维持水压稳定;
反之,用水量减小时,水泵转速又将自动降低,水压不会升高,水压的给定值由多圈电位器RP调节。
当用水量增加,变频器输出频率已达50Hz,供水压力降至下限且维持时间大于30s时,工频泵便会自动投入运行;
当用水量显著增加,供水压力再次降至下限且维持时间大于30s,则备用泵也会投入运行。
当用水量逐步减少,供水压力升高至上限且持续时间大于30s,则备用泵,工频泵便以此退出运行,由变频泵维持正常供水。
综上所述,采用自动运行方式时,供水压力将在设定的上限、下限之间波动,变频泵连续运行,工频泵、备用泵则在供水高峰时参加运行,不需值班人员管理。
(3)水泵退出运行
当某台水泵需要进行检修不能使用时,应将其置于“备用”状态,打开柜门将其供电开关断开,这台水泵的电源就被完全切断。
当水泵的电动机发生故障时也可以自动跳闸,将电路断开。
(4)消防供水
按下电控柜门上的红色“消防”蘑菇形自锁按钮SB3后,红色消防指示灯HL12亮,变频泵、工频泵、备用泵均投入运行,不受SA1档位和水压高低的限制,直到再次旋动“消防”按钮,解除自锁状态为止,HL12灯灭,供水系统恢复正常的运行状态。
(5)水泵全部停止时的供水
通常情况下深夜时段用水量很小,而此时城镇供水管网的压力较高,在这种情况下可以将水泵全部停止,公共供水管道通过另一支管的逆止阀接通该小区供水总管直接供水,当控制柜遇到突然停电时也是如此,对提高小区供水可靠性有所帮助。
(6)储水池水位控制
①手动操作
将阀门工作方式“选择开关SA2置于”“手动”挡位,上方黄色指示灯亮,继电器KA1得电吸合,
进水电磁阀V开起,下方绿色指示灯H亮,在水位光柱显示仪WH上可以看到水位变化情况,
当水位已达上限位置时,应将SA2置于中间“0”位,进水电磁阀V关闭,绿色指示灯熄灭,避免
储水池溢流,浪费资源。
②自动补水
将SA2置于“自动”挡位,上方蓝色指示灯亮。
当储水池水位下降到“下限”位置时,继电器KA1吸合,电磁阀V便会自动开启进水,下方绿色指示灯H亮;
当水位上升到“上限”位置时,KA1断电,电磁阀自动关闭停止进水,因此储水池水位将在上限与下限之间变化,总有合理的储备,以保证供水和消防的需要。
五、器件选型
1、水压传感器
选择水压变送器,例如,水压变送器是工业自动化领域中最常用的一种压力变送器,广泛应用于供水设备,楼宇供水系统,居民,厂房,水利,化工,医疗,电力,空调,金刚石压机,冶金,车辆制动等压力测量与控制。
水压变送器将对未来的自动化行业有着不可估量的作用。
水压变送器芯体通常选用扩散硅,工作原理是被测水压的压力直接作用于传感器的膜片上,使膜片产生与水压成正比的微位移,使传感器的电阻值发生变化,和用电子线路检测这一变化,并转换输出一个相对应压力的标准测量信号。
将其转换的标准信号进入控制器进行输出模块的控制。
2、水位传感器
选择浮子式液位传感器,例如磁翻板液位计用304316L,磁性浮子液位计工作原理:
由简体、浮子、浮子室、法兰、放气螺栓。
指示器,传感器等部分组成。
它经上、下过程连接法兰安装于容器的侧面,根据浮子排开液体体积重量相等的原理。
使装有永久磁钢的浮子在被测介质中随游液位的变化而上下移动,浮子内磁钢驱动显示部分,当液位上升时将它翻成红色一面向外,当液位下降时将它翻成白色一面向外,远传部分是将传感器按装于浮子室外侧,由浮子内磁钢驱动传感器部分发生动作信号,显示仪表或控制箱按装于控制室内,使操作人员及时正确地掌握液位的变化情况。
3、PLC控制器
用西门子为控制核心,其输入输出点均满足设计要求,组成单闭环水位调节系统,,要求水位可以在一定范围内由人工设定,且各种测量、控制参数可在人机界面上显示、设定。
4、变频器
使用系列,特别适用于风机、泵类的一般负载
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