电气线路安装调试与PLC控制的霓虹灯广告屏设计实习报告.doc
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《电气控制与PLC》课程设计说明书
专业：
电气工程及其自动化
班级：
姓名：
学号：
指导教师：
自动控制与机械工程学院
２０１２年６月
第一部分:
电气线路安装调试技能训练
技能训练题目一:
电气原理图:
在笼型电动机正反转控制线路中，只要改变电动机的三相电源进线的任意两相的相序，电动机即可反转。
本实验给出电动机的“正-反-停”控制线路如图所示，具有如下特点：
1、电气互锁
实验电路中采用了两个接触器KM1和KM2，分别进行正转和反转的控制。
为了避免接触器KM1、KM2同时得电吸合造成三相电源短路，在KM1（KM2）线圈支路中串接有KM2（KM1）辅助常闭触头，保证了线路工作时KM1、KM2不会同时得电，电路能够可靠工作。
2、机械互锁
实验电路中采用了复合按钮SB1为正转按钮，复合按钮SB2为反转按钮，停止按钮SB3。
采用按钮SB1与SB2组成机械互锁环节，以求线路能够方便操作。
（a）主电路（b）控制电路
电气安装接线图:
本人完成的安装线路实物图片一:
技能训练题目二:
电气原理图:
笼型异步电动机降压起动方法有多种，本实验给出电动机的Y－△降压起动线路如图2所示，采用时间设计原则。
从主回路看，当接触器KM、KM1主触头闭合，KM2主触头断开时，电动机三相定子绕组作Y连接；而当接触器KM和KM2主触头闭合，KM1主触头断开时，电动机三相定子绕组作△连接。
因此，所设计的控制线路若能先使KM和KM1得电闭合，后经一定时间的延时，使KM1失电断开，而后使KM2得电闭合，则电动机就能实现降压起动后自动转换到正常工作运转。
该线路具有以下特点:
（1）接触器KM1与KM2通过辅助常闭触点KM1与KM2实现电气互锁，保证接触器KM1与KM2不会同时得电，以防止三相电源的短路事故发生。
（a）主电路（b）控制电路
三相异步电动机Y－△降压控制实验电路
（2）依靠时间继电器KT进行控制，保证在按下起动按钮SB2后，使接触器KM、KM1和时间继电器KT线圈先得电。
时间继电器KT的整定时间到后，依靠时间继电器KT的通电延时断开常闭触点先断，KT的通电延时闭合常开触点后闭合的动作次序，保证KM1先断，而后再自动接通KM2，也避免了换接时电源可能发生的短路事故。
（3）本线路正常运行（△形连接）时，接触器KM1及时间继电器KT均处断电状态。
电气安装接线图:
本人完成的安装线路实物图片二:
技能训练小结:
1.电气原理图的绘制要求:
（1）为了区别主电路与控制电路，在绘线路图时主电路（电机、电器及连接线等），用粗线表示，而控制电路（电器及连接线等）用细线表示。
通常习惯将主电路放在线路图的左边（或上部），而将控制电路放在右边（或下部）。
（2）动力电路、控制电路和信号电路应分别绘出：
动力电路——电源电路绘水平线；受电的动力设备（如电动机等）及其它保护电器支路，应垂直电源电路画出。
控制和信号电路——应垂直地绘于两条水平电源线之间，耗能元件（如线圈、电磁铁，信号灯等）应直接连接在接地或下方的水平电源线上，控制触头连接在上方水平线与耗能元件之间。
（3）在原理图中各个电器并不按照它实际的布置情况绘在线路上，而是采用同一电器的各部件分别绘在它们完成作用的地方。
（4）为区别控制线路中各电器的类型和作用，每个电器及它们的部件用一定的图形符号表示，且给每个电器有一个文字符号，属于同一个电器的各个部件（如接触器的线圈和触头）都用同一个文字符号表示。
而作用相同的电器都用一定的数字序号表示。
（5）因为各个电器在不同的工作阶段分别作不同的动作，触点时闭时开，而在原理图内只能表示一种情况，因此，规定所有电器的触点均表示正常位置，即各种电器在线圈没有通电或机械尚未动作时的位置。
如对于接触器和电磁式继电器为电磁铁未吸上的位置，对于行程开关、按钮等则为未压合的位置。
（6）为了查线方便。
在原理图中两条以上导线的电气连接处要打一圆点，且每个接点要标一个编号，编号的原则是：
靠近左边电源线的用单数标注，靠近右边电源线的用双数标注，通常都是以电器的线圈或电阻作为单、双数的分界线，故电器的线圈或电阻应尽量放在各行的—边（左边或右边）。
（7）对具有循环运动的机构，应给出工作循环图，万能转换开关和行程开关应绘出动作程序和动作位置。
（8）原理图应标出下列数据或说明：
1）各电源电路的电压值，极性或频率及相数。
2）某些元器件的特性（如电阻，电容器的参数值等）；
3）不常用的电器（如位置传感器，手动触头，电磁阀门或气动阀，定时器等）的操作方法和功能。
2.电气接线图的绘制要求:
（1）、必须遵循相关国家标准设计和绘制电器元件布置图。
（2）、相同类型的电器元件布置时，应把体积较大和较重的安装在控制柜或面板的下方。
（3）、发热的元器件应该安装在控制柜或面板的上方或后方，但热继电器一般安装在接触器的下面，以方便与电机和接触器的连接。
（4）、需要经常维护、整定和检修的电器元件、操作开关、监视仪器仪表，其安装位置应高低适宜，以便工作人员操作。
（5）、强电、弱电应该分开走线，注意屏蔽层的连接，防止干扰的窜入。
（6）、电器元器件的布置应考虑安装间隙，并尽可能做到整齐、美观。
3.电器安装、接线的工艺要求:
（1）、必须遵循相关国家标准绘制电气安装接线图。
（2）、各电器元器件的位置、文字符号必须和电气原理图中的标注一致，同一个电器元件的各部件（如同一个接触器的触点、线圈等）必须画在一起，各电器元件的位置应与实际安装位置一致。
（3）、不在同一安装板或电气柜上的电器元件或信号的电气连接一般应通过端子排连接，并按照电气原理图中的接线编号连接。
（4）、走向相同、功能相同的多根导线可用单线或线束表示。
画连接线时，应标明导线的规格、型号、颜色、根数和穿线管的尺寸。
４.实训线路发生的故障及排除办法：
·电气控制系统常见故障及排除方法
由于电气控制系统发生故障的原因常常是复杂的，因此必须经过细心的观察研究甚至要经过各方面的实验及依靠丰富的实践经验，才能判断出故障的真正原因。
电气控制系统常见故障及排除方法
序号
故障现象
故障原因
排除方法
1
电机不能起动
A、电气系统接线错误
核对接线图，加以校正
B、熔丝烧断
检查电气系统线路及保护装置工作
情况
C、电压过低
检查电网电压，如过低应适当提高
D、定子绕组相间短路、接地或接线错误或定、转子绕子组断路
检查找出断路，短路的部位进行修复，
如果接线错误，经过检查后进行校正。
E、负载过大
检查压缩机、消除负载过大原因
2
电机有异常噪声或振动过大
A、机械摩擦（包括定、转子相擦）
检查转动部分与静止部分间隙，找出相擦
原因，进行校正。
B、二相运行、停机
断电、再合闸，如不能起动，则可能有一相断
电，检查电源或电机并加以修复
C、滚动轴承缺油或损坏
清洗轴承，加新油。
若轴承损坏则予以更新。
D、电机接线错误
查明原因，加以更正
E、轴伸弯曲
校直或更换轴
F、润滑剂太脏或混有杂质
更换润滑剂
G、转子不平衡
校平衡
H、联轴器松动
查清松动处，并加以修复
I、安装基础不平或有缺陷
检查基础和底板的固定情况，加以纠正。
3
电机温升过高或冒烟
A、过载
用钳形电流表测量电流，若发现过载，
应查明原因排除之。
B、单相运行
检查熔丝，控制装置接触点，排除故障
C、电网电压过低或电机接法错误
检查电网电压或检查电机绕阻接法是否错误。
D、定子绕组接地或匝间或相间短路
检查找出短路和通地的部分进行修复
E、电机转子线圈接线头松脱
查出松脱处加以修复
F、定、转子相擦
检查轴承有无松动，定子和转子装配有无
不良情况，加以修复
G、车棚内通风不畅
找出原因、解决之
4
电机轴承过热
A、轴承损坏
更换轴承
B、轴承润滑剂过多、过少或有杂质
调整或更换润滑剂
C、联轴器装配不良
对联轴器进行校正
5
电机外壳带电
A、接地不良
找出原因，采取相应措施进行纠正
B、绕组受潮，绝缘损坏或接线处有污垢
找出原因，采取相应措施进行纠正
C、引出线绝缘磨破
进行修复
6
电机能启动，但Y-△切换时，跳开关
A、Y-△自动切换时间继电器失灵
进行修复，必要时更换
B、电网电压过低
检查电网电压并加以改善
C、导线细而长造成电压过低
加大导线截面或更换接线位置，以缩短
导线长度
D、机组调节系统中电磁阀Y1失灵
拆下检查，必要时更换
E、接触器触头接触不良
检查触头，加以修复
7
机组运行时突然停车
A、热继电器动作
若热继电器整定值不合适则作适当调整，
但不宜过大。
若为电机过载则找出过载
原因并排除之。
B、电网电压过低
改善电网电压
C、压缩机超温
找出超温原因，排除故障后，按复位一
停车按钮后再开车
D、时间继电器2SJ整定值不合适
整定值按规定值调整
8
电机空载，转速正常负载时转速下降
电动机失效
与制造厂联系协商后，检查电机，必要时
更换电机
9
按下启动按钮QA，电机不启动
A、由于运输原因导线接线头松动
重新紧固接线头
B、控制回路熔丝烧断
查明原因并排除之
C、控制回路中未接零线，不能构成控制回路
重新接零线
D、继电器IJ损坏
检查继电器1J确认损坏后更换
E、启动按钮QA失效
检查按钮，确认损坏后更换
10
按启动按钮，机组运转，但放开启动按钮，机组停车
A、中间继电器或接触点不能自锁闭合
查明原因后排除之
B、接线头接触不良或导线断裂
查明原因后排除之
11
电机Y形起动10秒后，不切换△形运行，指示灯亮
A、时间继电器1J损坏
检查继电器1J确认损坏后更换
B、接线头松动或触点接触不良
查明原因后排除之
12
排气温度无显示，超温后不停车
A、压力式温度计测量部分损坏
更换温度计
B、温度计接线断或中间继电器损坏，触点接触不良
查明原因后排除之
13
计时器不计时
A、计时器导线断裂，接线头松动
查明原因后排除之
B、计时器失效
拆下检查，必要时更换
14
电源接通后，指示灯H1不亮
A、灯泡烧坏
更换灯泡
B、RD熔丝烧断
检查确认后，更换熔丝
C、导线断或导线接线头松动，接触不良
查明原因后排除之
15
电源接通后，控制回路熔断器烧断
D、灯泡与灯座接触不良
查明原因后排除之
控制回路短路如相导线绝缘对地短路，线圈烧毁短路，电磁阀线圈短路，线接错短路等
查明原因后排除之
17
按启动按钮，继电器、接触器不动作
A、按钮接触不良或失效
查明原因后接触之
B、控制回路熔丝烧断
检查确认后，更换熔丝
C、导线、接线头松动，接触不良
查明原因后排除之
D、继电器或接触器接线头松动或线圈失效
查明原因后排除之
E、控制回路中零线未接，构不成回路
重新接好零线
18
电机启动后，转速不能上升
A、电网电压过低
检查电网电压
B、导线细而长，造成电压过低
加大导线截面或换接线位置，以缩短
接线长度
19
电机一起动或在运行中跳开关
A、电机失效
拆下检查，必要时更换
B、压缩机失效
与制造厂联系协商后检查，必要时更换
20
电机三相电流严重不平衡
A、三相绕组有部分匝间短路
重新绕制三相绕组或更换电机
B、三相电压不平衡
查明原因后排除之
C、电机接线头松动氧化
查明原因后排除之
D、接触器触头闭合时接触不良
查明原因后排除之
交流接触器一般故障分析和排除方法
序号
故障现象
故障原因
排除方法
1
电源接通后，触头未完全闭合
触头弹簧太软
调整弹簧弹力
2
断电时，接触器衔铁不落下
A、触头弹簧太软
调整弹簧弹力
B、底板不平凸出
消除凸出部分
C、衔铁或机械部分被卡死
整修使其灵活
D、出头被熔焊在一起
更换触头
3
接触器主触头发热
A、负载超过额定容量
查明超载原因后排除之
B、触头行程过大
更换触头
C、触头烧损严重
拆下触头
D、触头压力不足
检查压力后，必要时更换弹簧
E、触头油灰尘、污垢
拆下触头，清洁接触表面
4
接触器触头接触不良
A、触头积有灰尘、污垢或烧坏
查明原因后排除之
B、触头弹簧太软
检查弹簧力，必要时更换
5
接触器合上后触头有火花
A、触头不符合要求
更换触头
B、触头弹簧太软
更换弹簧
C、触头烧损，接触不良
拆下触头，清洁触头表面，必要时更换之
6
接触器有异常响声
A、电枢与铁芯结合不良，有污垢或生锈
清洁接合面
B、短路环损坏
更换短路环
C、接触压力过大
调换触头弹簧
D、电枢和铁芯的夹紧螺栓松动
紧固螺栓
E、电压过低
检查电网电压并加以改善
F、接触器配合部分不合适
查出不合适处并加以修正
第二部分:
PLC控制的霓虹灯广告屏设计
一、前言
随着改革的不断深入,社会主义市场经济的不断繁荣和发展,个大中小城市都在进行亮化工程。
个企业为宣传自己企业的形象和产品,均采用广告手法之一:
霓虹灯广告屏来实现这一目的.当我们夜晚走在大街上,马路两旁各色各样的霓虹灯广告均可以见到,一种是采用霓虹灯管做成的各种形状和多中彩色的灯管,另一种为日光等管或白炽灯管作为光源,另配大型广告语或宣传画来达到宣传的效果。
这些灯的亮灭,闪烁时间及流动方向等均可以通过PLC来达到控制的要求.
可编程控制器PLC可编程序控制器：
英文全称ProgrammableLogicController,中文全称为可编程逻辑控制器，是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。
它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.作为自动控制装置的核心,它具有功能强,可靠性高等诸多优点,PLC实验装置采用的是模块化结构，主要模块有可编程序控制器、编程器模块，九种实验模块，按钮、开关输入模块和继电器输出模块，以及四层电梯模型。
该装置可以完成各种指令系统训练以及多种控制对象的程序设计训练。
二、控制系统介绍和控制过程要求
本控制系统只要是用于控制霓虹灯和边框流水灯的按顺序的闪烁。
它能让你在不用人控制的情况下，进行灯的自动闪烁，达到宣传的目的。
如图1，八个字能按顺序地进行亮灭，并且边框的灯能同时地隔位闪烁。
用PLC对霓虹灯广告屏实现控制,其具体要求如下:
（1）该广告屏中间8个霓虹灯字亮灭的时序为第1字亮到第2字亮到第3字亮……第8字亮,时间间隔均为1S,8个霓虹灯字全亮后,显示10S,再反过来从第8字到第7字…第1字顺序熄灭.全亮后,停亮2S,再从第8字开始亮起,顺序点亮8-7…1,时间间隔为1S,全亮后显示20S.再从1-2…8顺序熄灭.全熄灭后,停亮2S,再从头开始运行,周而复始。
（2）广告屏四周的流水灯共24只,4个1组,共分6组,每组灯间隔1S向前移动一次,且I~VI每隔一组的灯点亮,即从I,III亮后II,IV亮后III,V亮后IV,VI亮…,移动一段时间后（如30S）,再反过来移动,即从VI,IV亮后V,III亮后IV,II亮后III,I亮…,如此循环往复。
（3）系统有单步\连续控制,有启动和停止按钮。
（4）系统霓虹灯字,白帜灯的电压及供电电源均为市电220V。
三、I/O分配表及PLC型号选择
根据控制要求,PLC控制霓虹灯广告显示屏的输入\输出（I\0）地址编排如下表所示,其中SA1（X0）为启动开关,SA2（X1）为停止开关,SAa（X2）为单步\连续选择开关,SB（X3）为步进按钮开关。
Y0~Y7控制8根霓虹灯字,用发光管LED1~LED8模拟显示,Y10~Y15控制6组流水灯泡,这里用发光管LEDQ~LED,模拟显示。
I/O分配表
输入点分配
输出点分配
输入接点
输入开关名称
输出接口
驱动设备
X000
启动按钮SB1
Y000～Y007
控制8个霓虹灯字
X001
停止按钮SB2
Y010～Y015
控制6组流水灯泡
X002
单步/连续开关SB3
X003
步进按纽开关SB4
PLC型号的选择：
由于共有14个端口输出，并且用是用交流电的，所以我选择用FX2N-48MR-001。
FX2N-48MR-001的主要的技术参数：
输入继电器有24点，输出继电器有24点。
电源电压为AC100—240V50/60Hz。
四、PLC端子接线图
五、控制流程图
控制流程图如下图：
开始
八字正序亮
是否全亮
Y
N
是否正序全亮10秒
八字全亮10秒10秒
Y
N
八字反序灭
流水灯正序隔位亮
是否全亮
Y
N
是否30秒
流水灯的反序隔位亮
是否反序隔位亮
是否反序隔位亮30秒
是否八字反序全灭
是否八字正序全灭
八字全灭2秒
是否八字全灭2秒
是否按停止开关
停止
六、梯形图与指令表
程序说明：
第20个状态：
霓虹灯的正序亮和反序灭。
第21个状态：
霓虹灯的反序亮和正序灭。
第60~65个状态：
是流水灯的正序的隔位亮
第70~75个状态：
是流水灯的反序的隔位亮。
七、调试与完善
我的程序在调试的时候是出现了很大的问题的，第一个就是程序的步数太多了，原来有500步，后来在史老师的点拨下，我把程序简化了一下，把很的多的状态都合并了起来，并用定时器来控制灯的亮灭，但是大体的思路还是一样的。
但是由于我对于应用指令不是很熟悉，所以不会用移位来做，老师说移位的话会简单很多，我会再想想用移位来做。
八、程序运行原理说明
本程序是用STL图所写的，在启动按钮按下以后，有两步程序同时运行，一个是霓虹灯字的亮灭，一个是四周边框流水灯的亮灭。
霓虹灯字的亮灭：
在按下启动按钮以后，八个字会按要求亮灭，主要是计时器控制的，在S20和S21中，S20是灯的正序亮反序灭，S21是灯的反序亮正序灭。
流水灯的亮灭，状态就比较多了，我是把每一中亮的情况都纳入一个状态的，所以有6中状态，然后在循环，在30秒过后，会由正序的亮转换成反序的亮。
反序的亮30秒都又转换成正序的两，这个30秒我是用计数器控制的，因为每一个循环是6秒，那30秒就是5次，计到5次都才会进行正反序的转换。
九、结束语
经过这次的课程设计，使得我对PLC的掌握进一步的增强，加深了对PLC它们的理解，并对PLC产生了浓厚的兴趣，但是我也深深的知道自己的不足之处，比如说对应用指令的不熟悉，大大地加深了我的程序复杂程度。
多在学习过程中不能想通的问题，在PLC调试过程中，终于得以解决。
可以看出它对理论教学起到了必要的补充和额拓宽作用，对培养既具有扎实理论功底又具有相当实践能力的人才必不可少。
在这次的课程中，我发现PLC在工业控制中的作用很大，它能使人的控制转变成电脑的控制，大大地降低了产品的成本，很大地提高生产效率。
在此过程中我还发现到修改完善程序的重要性。
当时编完一个程后感觉是正确的。
就是这样还要仔细检查自己的程序。
考虑到各种可能发生的情况。
经过这次课程设计培养了我们的设计能力以及全面的考虑问题能力。
学习的过程是痛苦的但是收获成功的喜悦更是让人激动的。
相信通过这次课程设计它对我以后的学习及工作都会产生积极的影响。
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