高压组合开关柜及PLC操作汇编.docx
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高压组合开关柜及PLC操作汇编.docx
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高压组合开关柜及PLC操作汇编
高压电气控制课程设计
专业:
电气工程及其自动化
设计题目:
高压组合开关柜及PLC操作
班级:
1042学生姓名:
牟建伟学号:
18
指导教师:
刘晓梅
分院院长:
许建平
教研室主任:
高纯斌
电气工程学院
目录
第1章高压电气组合开关柜1
1.1材料组合2
1.2高压开关柜的防护2
1.3使用条件3
1.4高压开关组合柜的特点3
第2章可编程控制器PLC4
2.1可编程控制器的历史发展4
2.2PLC的发展5
2.3PLC的流派及其分类5
2.4PLC的组成5
2.5PLC特点6
第3章四层电梯的控制及其调试6
3.1课设描述及其分析6
3.2工艺流程7
3.3I/O口分配7
3.4程序编制8
3.5程序9
3.6系统调试9
第4章PLC控制功能指令10
4.1传送指令MOV10
4.2移位传送指令SMOV10
4.3块传送指令BMOV11
4.4编码指令ENCO12
4.5七段码译码指令SEGD13
4.6加1指令INC、减1指令DEC13
课设报告总结14
附录15
参考文献17
第1章高压电气组合开关柜
高压开关是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用,电压等级在3.6kV~550kV的电器产品,主要包括高压断路器、高压隔离开关与接地开关、高压负荷开关、高压自动重合与分段器,高压操作机构、高压防爆配电装置和高压开关柜等几大类。
高压开关制造业是输变电设备制造业的重要组成部分,在整个电力工业中占有非常重要的地位。
图1.1组合开关柜
1.1材料组合
1.冷轧钢板或角钢(用于焊接柜);
2敷铝锌钢板或镀锌钢板(用于组装柜).
3不锈钢板(不导磁性).
4铝板((不导磁性).
5柜体的功能单元:
6主母线室(一般主母线布置按“品”字形或“1”字形两种结构
7断路器室
8电缆室
9继电器和仪表室
10柜顶小母线室
1.2高压开关柜的防护
1、高压开关柜内的真空断路器小车在试验位置合闸后,小车断路器无法进入工作位置。
(防止带负荷合闸)
2、高压开关柜内的接地刀在合位时,小车断路器无法进合闸。
(防止带接地线合闸)
3、高压开关柜内的真空断路器在合闸工作时,盘柜后门用接地刀上的机械与柜门闭锁。
(防止误入带电间隔).
4、高压开关柜内的真空断路器在工作时合闸,合接地刀无法投入。
(防止带电挂接地线)
5、高压开关柜内的真空断路器在工作合闸运行时,无法退出小车断路器的工作位置。
(防止带负荷拉刀闸)
1.3使用条件
1、周围空气温度上限+40℃下限-10℃
2、海拔高度:
不超过1000m
3、湿度
相对湿度:
日平均值不大于95%,月平均不大于90%
饱和蒸气压:
日平均值不在于2.2×10Mpa,月平均不大于1.8×10Mpa;
4、地震烈度不超过8度;
5、周围空气应不受腐蚀性、可燃气体、水蒸气等明显污染;
6、无经常性的剧烈震动。
1.4高压开关组合柜的特点
1、采用热缩绝缘材料及环氧涂覆绝缘工艺,优化电极形状,柜体结构紧凑,缩小占地面积;
2、开关柜柜体选用优质冷轧钢经数控钣金加工成形后,通过高强度螺栓螺母和铆螺母连接而成,构件表面采用喷塑或镀锌工艺;
3、可配用国产ZN85-40.5真空断路器和法国施耐德SF1、SF2型及阿尔斯通FP系统六氟化硫断路器,以满足不同用户的需求;
4、开关柜各功能小室均采用金属板封隔,并设有独立的压力释放通道;
5、断路器、接地开关等操作均可在开关柜关闭情况下进行,即可实现关门操作;
6、开关柜的结构适应性强,主接线方案可达到198种以上,能满足不同用户需要;
7、手车、断路器、接地开关和后柜门之间设有防止误操作的机械联锁装置,“五防”功能齐全,安全可靠。
第2章可编程控制器PLC
2.1可编程控制器的历史发展
设计思想:
吸取继电器和计算机两者的优点
继电器控制系统体积大、可靠性低、接线复杂、不易更改、查找和排除故障困难,对生产工艺变化的适应性差,但简单易懂、价格便宜;
计算机功能强大、灵活(可编程)、通用性好,但编程困难;
采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”进行编程,使不熟悉计算机的人也能很快掌握使用。
(梯形图)
控制器特征:
PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成,可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。
2.2PLC的发展
70年代初期:
仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能,只是用来取代传统的继电器控制,通常称为可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController)
◆70年代中期:
微处理器技术应用到PLC中,使PLC不仅具有逻辑控制功能,还增加了算术运算、数据传送和数据处理等功能,成为真正具有计算机特征的工业控制装置。
◆80年代以后:
随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅速发展,16位和32位微处理器应用于PLC中,使PLC得到迅速发展。
PLC不仅控制功能增强,同时可靠性提高,功耗、体积减小,成本降低,编程和故障检测更加灵活方便,而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能。
2.3PLC的流派及其分类
PLC三大流派
自从第一台PLC出现以后,日本、德国、法国等也相继开始研制PLC,并得到了迅速的发展。
各国PLC都有自己的特色。
●欧洲:
德国的西门子(Siemens);法国的TE(Telemecanique)
●美国:
A-B(Allen-Bradly)、GE(GeneralElectric)
●日本:
三菱电机(MitsubishiElectric)、欧姆龙(OMRON)、FUJI(日本主要发展中小型PLC,其小型机性能先进,结构紧凑,价格便宜)
2.4PLC的组成
PLC的基本组成与一般的微机系统类似:
是一种以微处理器为核心的、用于控制的特殊计算机
◆PLC的基本组成包括硬件与软件两部分
PLC的硬件:
中央处理器(CPU)、存储器、输入接口、输出接口、通信接口、电源等
PLC的软件:
系统程序和用户程序
2.5PLC特点
可靠性高,抗干扰能力强;
配套齐全,功能完善,适用性强;
易学易用,深受工程技术人员欢迎;
系统设计周期短,维护方便,改造容易;
体积小、重量轻、能耗低。
第3章四层电梯的控制及其调试
3.1课设描述及其分析
课设描述
本次任务我们利用可编程控制器实现四层电梯系统的控制,依据电梯的工艺流程及控制要求,进行控制系统的分析设计,应用功能指令完成梯形图的编制。
课设分析
电梯包括各楼层外呼梯开关,其中1层只有向上开关;4层只有向下开关;中间层(2、3层)具有上、下各两个开关。
不论轿厢停在何处,均能根据召唤信号自动判断电梯运行方向,然后延时Ts后开始运行;响应召唤信号后,召唤指示灯F1-F4亮,直到电梯到达该层时熄灭;当有多个召唤信号,能自动根据召唤楼层停靠层站,经过Ts后,继续上升或下降运行,直到所有的信号响应完毕;电梯运行途中,任何反方向招呼均无效,且召唤指示灯不亮;轿厢位置要求用七段数码管显示,上行、下行用上下箭头指示灯显示。
图1轿厢在一楼,四楼呼叫
图2轿厢在三楼,一楼呼叫
3.2工艺流程
图电梯控制模拟示意图
有响应召唤信号时,召唤指示灯F1-F4亮,直到电梯到达该层时熄灭,此时限位指示灯SQ1-SQ4点亮;轿厢位置用七段数码管显示,上行或下行时上下箭头指示灯显示。
3.3I/O口分配
对其I/O单元进行分配如下:
输入
输出
1层呼叫信号
X001
1层呼叫指示灯
Y001
2层呼叫信号
X002
2层呼叫指示灯
Y002
3层呼叫信号
X003
3层呼叫指示灯
Y003
4层呼叫信号
X004
4层呼叫指示灯
Y004
1层位置信号
X011
电梯上行指示
Y006
2层位置信号
X012
电梯下行指示
Y007
3层位置信号
X013
电梯上行
Y010
4层位置信号
X014
电梯下行
Y011
数码管显示
Y020~Y026
图四层电梯控制综合接线图
3.4程序编制
根据对控制要求的分析与I/O口分配的结果,我们对邮件分拣程序编制结果如下;
呼叫信号条件及记忆
电梯轿厢位置计数与显示
呼叫信号与轿厢位置比较
确定运行方向
两层同时呼叫处理
电梯启动延时与起动
轿厢的位置确定
呼叫信号复位
高速计数器的处理
图程序流程图
3.5程序
见附件
3.6系统调试
系统调试
将编制好的程序下载到PLC中进行调试,调试结果如下。
(1)按下呼叫按钮,电梯在检测到呼叫信号后,便会运行到指定楼层。
上升过程中,只执行上行信号,下行信号不执行且保持相应指示灯点亮,反之亦然。
(2)若同时按下多层反向外呼按钮,则轿厢首先运行最远的反向外呼信号所在的楼层,然后再顺序执行其他的外呼信号。
(3)平层后开门,直至碰到开门到位行程开关,在经过3s的延时后自动关门。
(4)用数码管显示轿厢当前所在的楼层,用指示灯指示上行还是下行。
第4章PLC控制功能指令
PLC功能指令
4.1传送指令MOV
MOV指令将源操作数的数据传送到目标元件中,即[S.]→[D.]。
MOV指令的使用说明如图所示。
当X2为ON时,源操作数[S.]中的数据K100传送到目标元件D10中。
当X2为OFF,指令不执行,数据保持不变。
图4.1定时器、计数器当前值读出图4.2定时器、计数器设定值
间接指定位软元件的传送,可用图3中右图MOV指令来表示左图的顺控程序。
图4.3位软元件的传送
4.2移位传送指令SMOV
首先将二进制的源数据(D1)转换成BCD码,然后将BCD码移位传送,实现数据的分配、组合。
源数据BCD码右起从第4位(m1=4)开始的2位(m2=2)移送到目标D2/的第3位(n=3)和第2位,而D2/的第4和第1两位BCD码不变。
然后,目标D2/中的BCD码自动转换成二进制数,即为D2的内容。
BCD码值超过9999时出错。
图4.4位移传送指令
移位传送指令应用
(1)图5是三位BCD码数字开关与不连续的输入端连接实现数据的组合。
图4.5数字开关的数据组合
4.3块传送指令BMOV
BMOV指令是从源操作数指定的元件开始的n个数组成的数据块传送到指定的目标。
如果元件号超出允许的元件号范围,数据仅传送到允许的范围内。
BMOV指令的使用说明如图所示。
图4.6块传送指令
4.4编码指令ENCO
图4.7编码指令的使用说明
图7(a)中源元件是位元件,其长度为8位,即M10~M17,其最高置1位是M13即第3位。
将“3”对应的二进制数存放到D10的低3位中。
若n=0时,程序不执行;对源位元件,n>8时,出现运算错误。
若n=8时,S(·)中位数为28=256被占用。
图7(b)所示的源元件是字元件,其可读长度为2n=23=8位,其最高置1位是第3位。
将“3”位置数(二进制)存放到D1的低3位中。
当源操作数的第一个(即第0位)位元件为1,则D(·)中存放0。
当源操作数中无1,出现运算错误。
若n=0时,程序不执行;对源字元件,n在1~4以外时,出现运算错误。
若n=4时,S(·)的位数为24=16。
驱动输入为OFF时,不执行指令,上次编码输出保持不变。
4.5七段码译码指令SEGD
图4.8七段码译码指令使用说明
图8所示中S(·)指定的软元件存储待显示数据,该元件低4位(只用低四位)存放的是待显示的十六进制数。
译码后的七段码存于D(·)指定元件的低8位中,高8位保持不变。
4.6加1指令INC、减1指令DEC
INC、DEC指令操作数只有一个,且不影响零标志、借位标志和进位标志。
在16位运算中,32767再加1就变成了-32768。
32位运算时,2147483647再加1就变成-2147483648。
DEC指令与INC指令处理方法类似。
图4.9加减指令
课设报告总结
在这一段时间的实践中,不仅增强自己的实际操作动手能力,开阔眼界,也增加了对本专业的了解,也对工程经济学方面的知识有了更近一步的了解;增强了我们的动手能力和思维能力。
通过这几天的实践,使我懂得了:
不只要懂得PLC的理论知识,实际经验也是很重要的,而且要懂得理论与实际相结合,互相补充。
所以以后不仅要努力学习专业理论知识,还要加强实际操作能力。
在电力这个行业中哪怕是一点很小的错误都可能酿成大错。
在实际操作中一定要小心谨慎。
两周的课设我们收获狠多,不仅增强了我们的动手能力,而且对我们专业的重要性有了更加深刻的了解,加深了对学习好专业知识的渴望.并且在老师的带领下了解了PLC的连接与设计,使我们增强了对操作的谨慎性与公艺性的理念,相信这次课设一定会是我们以后工作的宝贵经验。
电自104218
牟建伟
附录
图四层电梯程序梯形图
参考文献
1.史国生主编.电气控制与可编程控制器技术.北京:
化学工业出版社.2004
2.王永华.现代电气及可编程控制技术.北京:
北京航空航天大学出版社.2002
3.邓则名.电器与可编程控制器应用技术.北京:
机械工业出版社.1997
4.徐世许.可编程序控制器原理应用网络.合肥:
中国科学技术大学出版社.2001
5.叶天迟.可编程序控制器实验指导书.长春:
自编实验指导书.2006
二、评语及成绩
评分项目
评分标准
量化
分数
1.独立分析与解决问题的能力
很强
较强
一般
不能
15
2.电气图纸绘制能力
正确
部分正确
错误
20
3.实际操作接线能力
规范
正确
杂乱
有错误
30
4.设计报告完成质量
规范
认真
应付
消极
30
5.出勤
全勤
缺勤次数
5
附加评语
量化总分
成绩:
指导教师:
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