电气控制技术课程设计说明书 题 目：洗衣机控制系统设计 学 院：机电工程学院
专 业：电气工程及其自动化 姓 名： 学 号： 指导教师：
完成日期：2014年5月22日
目录
一 、电气控制技术课程设计 ------------------------ 1
1.1、课程设计题目 ------------------------------------------------------------------------- 1 1.2 设计任务 ------------------------------------------------------------------------------ 1 1.3 课程设计的目的 ---------------------------------------------------------------------- 1 1.4 设计的要求 --------------------------------------------------------------------------- 1 1.5 技术难点 ------------------------------------------------------------------------------ 1
二 、电气控制原理图 ------------------------------ 2
2.1 设计过程中应遵循的原则 ----------------------------------------------------------- 2 2.2 主电路设计过程 ---------------------------------------------------------------------- 2 2.3控制电路 -------------------------------------------------------------------------------- 4
三、 电气控制板的制作及操作说明 ------------------ 4
3．1、控制板安装原则 -------------------------------------------------------------------- 4 3.2、安装过程中应注意以下几点 -------------------------------------------------------- 5 3.3元器件选型 ----------------------------------------------------------------------------- 5 3.4本次设计电气控制板制作如下图----------------------------------------------------- 6
四、 PLC程序设计 --------------------------------- 7
4.1 PLC选择及I/O端口分配 ------------------------------------------------------------- 7
4.1.1 PLC的选择 --------------------------------------------------------------------- 7 4.1.2 I/O端口的分配 ---------------------------------------------------------------- 7 4.2 PLC编程的设计 ------------------------------------------------------------------------ 7
4.2.1 PLC的外围接线图 ------------------------------------------------------------- 7 4.2.2 PLC编程基本原则 ------------------------------------------------------------- 7 4.2.3 PLC编程的总程序 ------------------------------------------------------------- 8
4.3 PLC的上机程序图调试 -------------------------------------------------------------- 9
4.3.1连接好PLC 时，程序图调试前如图 ----------------------------------------- 9 4.3.2开始运行时的PLC 程序的调试 ---------------------------------------------- 11
五、小结 ---------------------------------------- 13 六、参考文献 ------------------------------------ 14
一 、电气控制技术课程设计
1.1、课程设计题目： 洗衣机控制系统设计 1.2 设计任务：
1. 电动机功率为1.5KW ，全压启动且为正反方向旋转 2. 有两种洗涤模式:强洗、轻洗
3. 强洗是先正转2分钟，停15秒后反转2分钟，连续工作10分钟后停止工作。
4. 轻洗是先正转1分钟，停10秒后反转1分钟，连续工作8分钟后停止工作。 5. 电机应有相应的保护措施及总停控制。
6. 系统要求有电源指示、运行指示、电流指示及电压指示。 1.3 课程设计的目的:
通过电气控制技术的课程设计实践，使学生掌握电气控制的设计方法，电器元件的选用，电气控制线路的安装与调试，掌握可编程控制器硬件电路的设计方法，熟练使用小型可编程控制器的编程软件，掌握可编程控制器软件程序的设计思路和梯形图的设计方法，掌握可编程控制器程序的应用及调试，监控，运行方法，掌握设计资料整理和绘图软件的使用方法。 1.4 设计的要求：
课程设计题目要尽可能取自生产中实用的电气控制装置，要结合生产需求，具有真实感。
1. 在接受设计任务并选定课题后，应根据设计要求合影完成的设计内容，拟定工作进度计划, 确定个阶段应完成的工作，妥善安排时间，在规定时间内完成设计任务。
2. 在方案确定过程中应主动提问题，以取得指导教师的帮助，在此阶段提倡广泛讨论，做到思路开阔，依据充分。
3. 根据工艺要求设计电气控制线路，计算并选电器元件。 4. 按指导老师指定的内容布置并安装电器元件与控制线路。 5. 进行电气控制线路的通电调试，排除故障。 6. 设计相应的PLC 控制程序实现传输，调试和运行。 7. 制作电气控制设计过程的成套图纸与设计说明书。 1.5 技术难点
由于设计过程中遇到的各种问题，综合考虑各方面因素，技术难点大致有以下几个方面：
1. 控制电压按控制要求选择，符合标准等级。在控制线路简单，不需经常操作，安全性要求不高时，可以直接采用电网电压，即交流380V 或220V 。当考虑安全要求时，应采用控制变压器将控制电路与主电路电气上隔离开。本次操作直接采用电网电压。
2. 选择器件时，期间之间的兼容性，器件的规格、成本、维修、更换等都需要认真考虑。
3. 正常情况下，如何做到尽可能减少通电电器数量，以利于节约能源，延长电器元件寿命，减少故障也成为技术难点。
4. 合理使用电器触点。接触器、时间继电器往往触点不够用，可以增加中间继电器来解决。
二 、电气控制原理图
2.1 设计过程中应遵循的原则
在电气控制系统的设计过程中，通常应遵循以下几个原则：
1. 最大限度满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求。生产机械和生产工艺对电气控制系统的要求是电气设计的依据，这些要求常常以工作循环图、执行元件动作节拍表、检测元件状态表等形式提供。
2. 在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单、经济合理，不要盲目追求高指标，造成不必要的高投资。
3. 妥善处理机械与电气关系。很多生产机械是采用机电结合控制方式来实现控制要求的，要从工艺要求、制造成本、结构复杂性、使用和维护等方面协调处理好二者关系。
4. 正确合理地选用电器元件，以实用为原则。选用新型号电器可以提高可靠性，减小体积，尽可能不要选用旧型号电器。
5. 确保电气设备安全性、可靠性高，兼顾设备使用和维护方便。 2.2 主电路设计过程：
2.3控制电路：
三、 电气控制板的制作及操作说明
3．1、控制板安装原则
由于各种电器元件安装位置的不同，在一个完整的自动控制系统时，必须划分组件，同时要解决组件之间的连线问题。 划分组件和布局的原则：
1) 功能类似的元件组合在一起。例如用于操作的各类按钮、开关、键盘指示
检测和调节等元件集中为控制面板组件；各种继电器、接触器、熔断器、照明变压器等控制电器集中为电气板组件；各类控制电源、整流、滤波元件集中为电源组件等。
2) 尽可能减少组件之间的连线数量，接线关系密切的控制电器尽可能置于同
一组件中。
3) 强、弱电控制器分离，以减少干扰。
4) 力求整齐美观，外形尺寸、重量相近的电器组合在一起。 5) 便于检查与调试，经常调节、维护和易损的元件组合在一起。 6) 所有电气设备应该放在操作方便，便于更换、识别与检测的位置。
本设计用到中间继电器、速度继电器和热继电器，中间继电器实质上是一种电压继电器，结构和工作原理与接触器相同，它的触点数量较多，在电路中主要是扩展触点的数量另外其触头的额定电流较大；速度继电器根据速度的大小通断电路，检测转速的过零点。多用于反接制动时，切除反相序电源；热继电器发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被烤热而弯曲，导板移动使常闭触头断开。
3.2、安装过程中应注意以下几点：
1) 主电路用红色导线连接，控制回路用黑色导线连接，将接触器依次通电，验证接触
器是否正常工作，接触器的辅助触点、按钮和热继电器可以用万用表来测量。
2) 在连线之前要确认器件的额定电压，例如接触器线圈有220V 和380V 两种，一定要
和控制电压相匹配，否则可能会造成接触器烧毁或接触器无法吸合。
3) 在连接导线之前应先估测所用导线的长度，避免浪费导线，测量完后用钳子将导线
剪断，并用钳子将导线折好，套上不同数字的线箍，在操作时应注意安全，所有操作都应该谨慎地进行，以免造成扎伤。
4) 安装完毕后经过老师检查后才可以通电，如果控制电路无法正常工作，首先要检查线路是否正确、导线是否正常的连接、熔断器和热继电器的常闭触点是否断开等等 5) 如果接触器无法正常吸合，出线震动现象，首先检查接触器线圈的额定电压是否与
控制电压相匹配，如果电压正常应更换辅助继电器，检查辅助继电器内部有无异物，个别组在给控制电路供电时误将电源连接在试验台变压器的尾端，导致电压过低，接触器无法吸合。
3.3元器件选型
元器件的选择主要是对主电路及控制回路中必要的元器件进行选择，见下表：
主电路及控制电路所需的主要器件
洗衣机控制操作如下：
四、 PLC程序设计
4.1 PLC选择及I/O端口分配 4.1.1 PLC的选择：
本次设计共有2个输入和2个输出，所以选择9CPMIA-10CDR-D ，其具体参数如下：
4.1.2 I/O端口的分配
4.2 PLC编程的设计 4.2.1 PLC的外围接线图：
4.2.2 PLC编程基本原则
（1）梯形图每一行都是从母线开始，继电器线圈在最右边。
（2）同一编号线圈在一个程序允许实用两次，但易引起误动作，尽量避免使用。
（3）梯形图必须符合从左至右、从上至下执行的原则。
（4）梯形图中串联点合并连点可无限次使用，多个线圈可并联输出。 4.2.3 PLC编程的总程序：
4.3 PLC的上机程序图调试：
4.3.1连接好PLC 时，程序图调试前如图： 强洗部分
轻洗部分
4.3.2开始运行时的PLC 程序的调试：
五、小结
通过本次课程设计，使我们所学的内容加以巩固和深化。还让我们知道
了原理图看似简单，当实际操作时才发现难上加难。
此次设计更考验我们每个人的耐性，只有细心、耐心的去做，才会少犯错误，才会做的快做的好。
我们的课题相对某几组的课题也许会相对简单些，所以我们更有必要去努力完成的更好。过程中，与自己的伙伴共同商议，协作完成，在彼此交流的过程中强化了自己的弱项，也是我们懂得只有大家共同行动起来，最后才会品尝到成功的喜悦。同时，在设计的这些日子里，感谢李老师和刘老师为大家辛勤指导，不辞劳苦，如果没有你们的辛勤指导，我们的设计也不会完成的如此速度和成功，真的非常感谢你们！
六、参考文献
[1] 《电器控制与PLC 》 熊幸明主编， 机械工业出版社
[2] 《电气控制课程设计指导》吴晓君、同志学编，中国建材工业出版社
[3] 《常用低压电器应用手册》闫和平主编，机械工业出版社
[4] 《工业电气控制技术教程》张鹤鸣主编，北京理工大学出版社
[5] 《现代工厂电气控制》张凤池、曹荣敏主编，机械工业出版社
电气控制技术课程设计说明书 题 目：洗衣机控制系统设计 学 院：机电工程学院
专 业：电气工程及其自动化 姓 名： 学 号： 指导教师：
完成日期：2014年5月22日
目录
一 、电气控制技术课程设计 ------------------------ 1
1.1、课程设计题目 ------------------------------------------------------------------------- 1 1.2 设计任务 ------------------------------------------------------------------------------ 1 1.3 课程设计的目的 ---------------------------------------------------------------------- 1 1.4 设计的要求 --------------------------------------------------------------------------- 1 1.5 技术难点 ------------------------------------------------------------------------------ 1
二 、电气控制原理图 ------------------------------ 2
2.1 设计过程中应遵循的原则 ----------------------------------------------------------- 2 2.2 主电路设计过程 ---------------------------------------------------------------------- 2 2.3控制电路 -------------------------------------------------------------------------------- 4
三、 电气控制板的制作及操作说明 ------------------ 4
3．1、控制板安装原则 -------------------------------------------------------------------- 4 3.2、安装过程中应注意以下几点 -------------------------------------------------------- 5 3.3元器件选型 ----------------------------------------------------------------------------- 5 3.4本次设计电气控制板制作如下图----------------------------------------------------- 6
四、 PLC程序设计 --------------------------------- 7
4.1 PLC选择及I/O端口分配 ------------------------------------------------------------- 7
4.1.1 PLC的选择 --------------------------------------------------------------------- 7 4.1.2 I/O端口的分配 ---------------------------------------------------------------- 7 4.2 PLC编程的设计 ------------------------------------------------------------------------ 7
4.2.1 PLC的外围接线图 ------------------------------------------------------------- 7 4.2.2 PLC编程基本原则 ------------------------------------------------------------- 7 4.2.3 PLC编程的总程序 ------------------------------------------------------------- 8
4.3 PLC的上机程序图调试 -------------------------------------------------------------- 9
4.3.1连接好PLC 时，程序图调试前如图 ----------------------------------------- 9 4.3.2开始运行时的PLC 程序的调试 ---------------------------------------------- 11
五、小结 ---------------------------------------- 13 六、参考文献 ------------------------------------ 14
一 、电气控制技术课程设计
1.1、课程设计题目： 洗衣机控制系统设计 1.2 设计任务：
1. 电动机功率为1.5KW ，全压启动且为正反方向旋转 2. 有两种洗涤模式:强洗、轻洗
3. 强洗是先正转2分钟，停15秒后反转2分钟，连续工作10分钟后停止工作。
4. 轻洗是先正转1分钟，停10秒后反转1分钟，连续工作8分钟后停止工作。 5. 电机应有相应的保护措施及总停控制。
6. 系统要求有电源指示、运行指示、电流指示及电压指示。 1.3 课程设计的目的:
通过电气控制技术的课程设计实践，使学生掌握电气控制的设计方法，电器元件的选用，电气控制线路的安装与调试，掌握可编程控制器硬件电路的设计方法，熟练使用小型可编程控制器的编程软件，掌握可编程控制器软件程序的设计思路和梯形图的设计方法，掌握可编程控制器程序的应用及调试，监控，运行方法，掌握设计资料整理和绘图软件的使用方法。 1.4 设计的要求：
课程设计题目要尽可能取自生产中实用的电气控制装置，要结合生产需求，具有真实感。
1. 在接受设计任务并选定课题后，应根据设计要求合影完成的设计内容，拟定工作进度计划, 确定个阶段应完成的工作，妥善安排时间，在规定时间内完成设计任务。
2. 在方案确定过程中应主动提问题，以取得指导教师的帮助，在此阶段提倡广泛讨论，做到思路开阔，依据充分。
3. 根据工艺要求设计电气控制线路，计算并选电器元件。 4. 按指导老师指定的内容布置并安装电器元件与控制线路。 5. 进行电气控制线路的通电调试，排除故障。 6. 设计相应的PLC 控制程序实现传输，调试和运行。 7. 制作电气控制设计过程的成套图纸与设计说明书。 1.5 技术难点
由于设计过程中遇到的各种问题，综合考虑各方面因素，技术难点大致有以下几个方面：
1. 控制电压按控制要求选择，符合标准等级。在控制线路简单，不需经常操作，安全性要求不高时，可以直接采用电网电压，即交流380V 或220V 。当考虑安全要求时，应采用控制变压器将控制电路与主电路电气上隔离开。本次操作直接采用电网电压。
2. 选择器件时，期间之间的兼容性，器件的规格、成本、维修、更换等都需要认真考虑。
3. 正常情况下，如何做到尽可能减少通电电器数量，以利于节约能源，延长电器元件寿命，减少故障也成为技术难点。
4. 合理使用电器触点。接触器、时间继电器往往触点不够用，可以增加中间继电器来解决。
二 、电气控制原理图
2.1 设计过程中应遵循的原则
在电气控制系统的设计过程中，通常应遵循以下几个原则：
1. 最大限度满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求。生产机械和生产工艺对电气控制系统的要求是电气设计的依据，这些要求常常以工作循环图、执行元件动作节拍表、检测元件状态表等形式提供。
2. 在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单、经济合理，不要盲目追求高指标，造成不必要的高投资。
3. 妥善处理机械与电气关系。很多生产机械是采用机电结合控制方式来实现控制要求的，要从工艺要求、制造成本、结构复杂性、使用和维护等方面协调处理好二者关系。
4. 正确合理地选用电器元件，以实用为原则。选用新型号电器可以提高可靠性，减小体积，尽可能不要选用旧型号电器。
5. 确保电气设备安全性、可靠性高，兼顾设备使用和维护方便。 2.2 主电路设计过程：
2.3控制电路：
三、 电气控制板的制作及操作说明
3．1、控制板安装原则
由于各种电器元件安装位置的不同，在一个完整的自动控制系统时，必须划分组件，同时要解决组件之间的连线问题。 划分组件和布局的原则：
1) 功能类似的元件组合在一起。例如用于操作的各类按钮、开关、键盘指示
检测和调节等元件集中为控制面板组件；各种继电器、接触器、熔断器、照明变压器等控制电器集中为电气板组件；各类控制电源、整流、滤波元件集中为电源组件等。
2) 尽可能减少组件之间的连线数量，接线关系密切的控制电器尽可能置于同
一组件中。
3) 强、弱电控制器分离，以减少干扰。
4) 力求整齐美观，外形尺寸、重量相近的电器组合在一起。 5) 便于检查与调试，经常调节、维护和易损的元件组合在一起。 6) 所有电气设备应该放在操作方便，便于更换、识别与检测的位置。
本设计用到中间继电器、速度继电器和热继电器，中间继电器实质上是一种电压继电器，结构和工作原理与接触器相同，它的触点数量较多，在电路中主要是扩展触点的数量另外其触头的额定电流较大；速度继电器根据速度的大小通断电路，检测转速的过零点。多用于反接制动时，切除反相序电源；热继电器发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被烤热而弯曲，导板移动使常闭触头断开。
3.2、安装过程中应注意以下几点：
1) 主电路用红色导线连接，控制回路用黑色导线连接，将接触器依次通电，验证接触
器是否正常工作，接触器的辅助触点、按钮和热继电器可以用万用表来测量。
2) 在连线之前要确认器件的额定电压，例如接触器线圈有220V 和380V 两种，一定要
和控制电压相匹配，否则可能会造成接触器烧毁或接触器无法吸合。
3) 在连接导线之前应先估测所用导线的长度，避免浪费导线，测量完后用钳子将导线
剪断，并用钳子将导线折好，套上不同数字的线箍，在操作时应注意安全，所有操作都应该谨慎地进行，以免造成扎伤。
4) 安装完毕后经过老师检查后才可以通电，如果控制电路无法正常工作，首先要检查线路是否正确、导线是否正常的连接、熔断器和热继电器的常闭触点是否断开等等 5) 如果接触器无法正常吸合，出线震动现象，首先检查接触器线圈的额定电压是否与
控制电压相匹配，如果电压正常应更换辅助继电器，检查辅助继电器内部有无异物，个别组在给控制电路供电时误将电源连接在试验台变压器的尾端，导致电压过低，接触器无法吸合。
3.3元器件选型
元器件的选择主要是对主电路及控制回路中必要的元器件进行选择，见下表：
主电路及控制电路所需的主要器件
洗衣机控制操作如下：
四、 PLC程序设计
4.1 PLC选择及I/O端口分配 4.1.1 PLC的选择：
本次设计共有2个输入和2个输出，所以选择9CPMIA-10CDR-D ，其具体参数如下：
4.1.2 I/O端口的分配
4.2 PLC编程的设计 4.2.1 PLC的外围接线图：
4.2.2 PLC编程基本原则
（1）梯形图每一行都是从母线开始，继电器线圈在最右边。
（2）同一编号线圈在一个程序允许实用两次，但易引起误动作，尽量避免使用。
（3）梯形图必须符合从左至右、从上至下执行的原则。
（4）梯形图中串联点合并连点可无限次使用，多个线圈可并联输出。 4.2.3 PLC编程的总程序：
4.3 PLC的上机程序图调试：
4.3.1连接好PLC 时，程序图调试前如图： 强洗部分
轻洗部分
4.3.2开始运行时的PLC 程序的调试：
五、小结
通过本次课程设计，使我们所学的内容加以巩固和深化。还让我们知道
了原理图看似简单，当实际操作时才发现难上加难。
此次设计更考验我们每个人的耐性，只有细心、耐心的去做，才会少犯错误，才会做的快做的好。
我们的课题相对某几组的课题也许会相对简单些，所以我们更有必要去努力完成的更好。过程中，与自己的伙伴共同商议，协作完成，在彼此交流的过程中强化了自己的弱项，也是我们懂得只有大家共同行动起来，最后才会品尝到成功的喜悦。同时，在设计的这些日子里，感谢李老师和刘老师为大家辛勤指导，不辞劳苦，如果没有你们的辛勤指导，我们的设计也不会完成的如此速度和成功，真的非常感谢你们！
六、参考文献
[1] 《电器控制与PLC 》 熊幸明主编， 机械工业出版社
[2] 《电气控制课程设计指导》吴晓君、同志学编，中国建材工业出版社
[3] 《常用低压电器应用手册》闫和平主编，机械工业出版社
[4] 《工业电气控制技术教程》张鹤鸣主编，北京理工大学出版社
[5] 《现代工厂电气控制》张凤池、曹荣敏主编，机械工业出版社