發布時間：2023-02-14 12:18:28
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的電氣控制系統設計論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
【關鍵字】屏蔽門控制系統功能設計技術
中圖分類號：TM921.5文獻標識碼： A 文章編號：
一、地鐵屏蔽門控制系統、基本構成以及運行模式
1、地鐵控制門系統
地鐵屏蔽門系統是一個典型的機電一體化產品,包塊機械和電氣控制部分，其沿站臺邊緣布置，將車站站臺與行車隧道區域隔離開，降低車站空調通風系統的運行能耗。同時減少了列車運行噪音和活塞風對車站的影響，防止人員跌落軌道產生意外事故，為乘客提供了舒適、安全的候車環境，提高了地鐵的服務水平。
2、地鐵屏蔽門控制系統的基本構成
地鐵屏蔽門控制系統的基本組成包括硬件組成和軟件組成。其硬件組成主要包括就地控制盤LCB、中央接口盤PSC、車站緊急控制盤PEC、配電屏、驅動ups、控制ups、蓄電池屏、、屏蔽門狀態報警盤、屏蔽門操作控制開關等。軟件組成主要包括電機控制、門寬參數自學習系統、障礙物檢測系統、防擠壓系統、開門程序控制系統、關門程序控制系統、總線控制系統等。如圖：
3、屏蔽門控制系統運行模式
正常運行模式分為兩種：
(1)在列車配備自動駕駛系統的情況下，來自系統級(列車信號系統)的控制。
(2)在列車無自動駕駛系統的情況下，信號系統發出“列車占位”信號，由授權的操作人員在站臺控制面板(PSL)上控制屏蔽門的操作為站臺級控制的正常運行模式。
3．2非正常運行模式
(1)故障運行模式
在以下故障情況發生時，進入故障運行模式：
a.滑動門關閉時探測到障礙物。
b.列車超過允許停車精度，列車門與滑動門錯位。
c.個別滑動門不能打開。
d.控制系統發生故障。
(2)緊急工作模式
在以下故障情況發生時，進入緊急工作模式：
a.列車在隧道罩發生火災。
b.車站內發生火災。
c.其它以外突況。
(3)測試工作模式
當系統安裝或維修時采用的工作模式。
二、地鐵屏蔽門控制系統功能及其作用
電氣設計中采用控制部分和監視部分分開，其中控制部分采用硬線連接，監視部分采用總線連接。
1、控制功能。在任何運行模式中，接收上級發來的各種命令，上報信息以及對各屏蔽門單元進行自動控制，完成相應的動作。
2、監視功能。具有監視功能的設備包括兩部分：中央接口盤(PSC)和遠方報警盤(PSA)。主要完成站臺每側屏蔽門單元相關信息的集成，主要有以下功能：（1）收集系統測試(PST)、手動解鎖、就地控制(LCB)、車站緊急操作裝置(PEC)、站臺控制PSL的狀態信息；（2）通過現場總線通信收集全部門控單元(DCU)信息；（3）允許對DCU參數進行修改；（4）存儲屏蔽門故障診斷信息以及正常系統運行記錄；（5）收集驅動電源信息。
3、屏蔽門控制系統作用
從屏蔽門控制系統的作用的角度來講，屏蔽門系統的控制分就地級控制、站臺級控制、列車信號系統級控制、火災模式級控制。就地級控制是每個活動門模塊可以獨自機械，電氣操作；站臺級控制，列車信號系統級控制，火災模式級控制都是通過PSC里的繼電器控制活動門模塊的運行，PSC是根據各級控制發出的命令對活動門模塊進行操作、監視，是各級控制的集合體。優先級是就地級，其次是火災模式級，然后是站臺級，最后是列車信號系統級?；馂哪Ｊ郊壥窃谲嚳厥也僮髌帘伍T系統，支鏈打開屏蔽門。
現在有兩種PSC設計方法，一種是把電氣系統(主要是處理硬線命令的繼電器組)和監控通訊系統組合在一個模塊里，成為一個黑盒子。黑盒子的輸出輸入接口有電源，現場總線網絡(監視網絡)，各級控制的命令、狀態的硬線端口，門單元的命令、狀態的硬線端口?？梢约瓤刂破帘伍T運行，也監控屏蔽門狀態、故障，并把相關信息存貯起來。一種是電氣系統和監控通訊系統各自獨立，把電源，各級控制的命令、狀態的硬線端口，門單元的命令、狀態的硬線端口集合一起，把現場總線網絡(監視網絡)獨自成一體，與各門單元，PSC里各重要繼電器組有接口，從而全面監控系統，電氣系統和監視網絡收集的若干重要狀態如“開門”狀態，若干重要故障如“系統故障”通過PSC的指示燈面板反映。首先這樣電氣和監控通訊兩個系統不會相互影響，獨立開來以后維修、改造方便。其次減低維修成本，一個部件損壞不必整個PSC更換。
三、制系統的關鍵技術
1、伺服驅動系統
門機是屏蔽門系統的核心設備之一，門控單元(DCU)是門機的重要組成部分，向．門控單元的豐要部分是服伺驅動系統，包括電機和伺服驅動器。從成本來考慮，伺服驅動系統約占門機的l／2，約占屏蔽門系統每單元的1／6。目前，屏蔽門行業國內的生產廠商所采用的是大都是外購通用件，功能齊全，性能很好，相成地價格很高；有的還需要另外配置控制器，使得系統累贅和不可靠。相比之下，國外的屏蔽門廠商就有很大的優勢，因為他們掌握了伺服驅動的核心技術，擁有他們自己的電機和驅動器，他們以最少的硬件投資成本，獲得了最大化的利潤，他們賣的是技術。岡此，如果能夠自己研制伺服驅動系統，節省的成本將相當可觀。
2、監控軟件
運行于中央接口盤(PSC)上的MMS和遠方報警盤(PSA)上的監視軟件系統，它能夠實時臨測系統運行狀態。編程語言的選擇多為VB(Visual Basic)，從軟件的功能實現和系統的大小來說，VB也完全能夠勝任，不過，已經有不少客戶為了追求更好的性能，要求采用VC(Visual C++)。
3、現場總線
DCU的狀態信息是通過通信網絡傳遞到PSC的，對于通信網絡的選擇有多種，常見的有RS485、CAN總線、Profibus以及LonWorks等。由于地鐵站臺的距離一般較長，有的將近200米，為了通信的實時、穩定，現在多采用現場總線。每個DCU單元作為一個從設備(節點)掛在總線上，總線豐設備放在屏蔽門系統設備室，上設備收集到DCU的狀態信息后發到PSC，完成通信。
四、控制系統設計特點
所有控制線路通過硬線連接，保證了控制系統的高可靠性，成本較低. 監控系統采用標準的國際工業網絡數據總線進行鏈接，傳輸大量信息. 采用這種方式保證了系統操作的高可靠性、良好的功能和設備擴展，除門控器需要進口外，其他控制部件和軟件都能由國內的專業公司提供。
總結
地鐵屏蔽門是地鐵環控系統的重要部件，其活動門數量多，運營中平均每2 min 就須開關門一次，其控制系統必須十分安全可靠. 地鐵屏蔽門是一復雜的分布參數控制系統，它集建筑、機械、電子和控制等科學于一體，其信息傳遞速率、同步性、系統可靠性和電磁兼容性等要求十分嚴格. 本文在經過2 年多屏蔽門樣品研制，參照國外屏蔽門工程實例，結合國內研究的基礎上，較深入地研究了屏蔽門的控制原理。.
【參考文獻】
[1] 張杰.地鐵屏蔽門驅動系統的研究與探討[期刊論文]-機電產品開發與創新2009,22(4)
[2] 饒美婉.地鐵屏蔽門直法流系統設計[期刊論文]-都市快軌交通2009,22(4)
[3] 趙成光 廣州地鐵屏蔽門系統與現場總線技術[期刊論文]-工業控制計算機2001(4)
本篇文章介紹了自動鏜床PLC控制系統設計方案，并且敘述了鏜床運行的基本原理、PLC的基本原理、PLC的工程設計步驟。整個系統采用了一臺PLC控制，整個控制系統設一個控制室。利用PLC控制鏜床運行，實現了鏜床啟動、停止、故障停止、緊急停止的功能，并且有手動控制和自動控制兩種控制方式，從而實現了銑床運行的自動化功能。PLC控制的特點使原機床控制大大的簡單化,并且維修方便,易于檢查。節省大量的繼電器元件,使機床的工作效率更高。 關鍵詞：可編程序控制器； 鏜床； 電氣控制系統；
ABSTRACT：This page has introduced the design plan of theautomatic boring machine PLC control system, and has narrated thebasic principles of the boring machine’s operation, the basicprinciples of PLC and the engineering design step of PLC. the whole system has adopted aPLC to control, the whole control system sets up a control room andutilize a PLC control boring machine to run. It realized thefunction of boring machine’s start , stop , trouble stop , stoppromptly. And it has two kinds of control methods the manuallycontrol and automatically control, thus realized the automaticfunction of the boring machine’s operation.
KEYWORDS: PLC；boring machine；control system
目錄
【摘要】 1
目錄 2
1.緒論 4
1.1 選題的目的和意義 4 1.3PLC的概述及構成 5
1.31PLC的定義 5 1.3.3 PLC的特點 6
1.3.4 PLC的基本組成 7
2 車鏜專機的概況 8
2.1車鏜專機概述 8
2.1.1車鏜專機的功用及組成 8 2.2車鏜專機的電氣控制 10
2.2.1概述 10
2.2.2電氣控制線路工作原理 10
3車鏜專機電力拖動電動機的選擇 14
3.1電動機選擇的基本知識 14
3.2.1連續工作制電動機容量的選擇 14
3.2.2長期變化負載下電動機容量的選擇 15
3.3車鏜專機用電動機容量的選擇 15
3.3.1車鏜專機主軸和油泵電動機容量的選擇 15
3.3.2快速移動電動機容量的選擇 16
4車鏜專機電氣控制用低壓電器的選擇 17
4.1低壓電器的定義 17
4.2低壓電器的選擇 17
4.2.1低壓斷路器的選擇 17
4.2.2交流接觸器的選擇 17
4.2.3熔斷器的選擇 18
4.2.4熱繼電器的選擇 18
4.2.5行程開關與刀開關的選擇 19
4.2.6組合開關與萬能轉換開關的選擇 19
4.2.7主令控制電器的選擇 19
4.2.8指示燈的選擇 19
5車鏜專機PLC控制系統的設計 20 5.2PLC控制系統設計步驟 20 5.2.2車鏜專機PLC的I/O接線圖 21
5.2.3其他硬件配置 22
5.2.4車鏜專機梯形圖的設計 22
5.2.5程序調試過程 24
5.2.6列寫電器元件一覽表 24
結束語 26
謝 辭 27
文 獻 28
1.緒論
1.1 選題的目的和意義
由于現代加工技術的益提高，對加工機床特別是工作母機的要求也越來越高，數控技術是計算機技術、信息技術、現代控制技術等發展的產物，他的出現極大的推動了制造業的進步。機床的控制系統的優劣與機床的加工精度息息相關，特別是PLC廣泛應用于控制領域后，已經顯現出它的優越性。可編程控制器PLC已廣泛應用于各行各業的自動控制。在機械加工領域，機床的控制上更顯示出其優點。由于鏜床的運動很多、控制邏輯復雜、相互連鎖繁多，采用傳統的繼電器控制時，需要的繼電器多、接線復雜，因此故障多維修困難，費工費時，不僅加大了維修成本，而且影響設備的功效。采用PLC控制可使接線大為簡化，不但安裝十分方便而且工作可靠、降低了故障率、減小。 現代化生產的水平、產品的質量和經濟效益等各項指標，在很大程度上取決于生產設備的先進性和電氣自動化程度。機電一體化技術是隨著科學技術的不斷發展，生產工藝不斷提出新的要求而迅速發展的。在控制方法上主要是從手動到自動；在控制功能上，是從簡單到復雜；在操作上，是由笨重到輕巧。隨著新的控制理論和新型電器及電子器件的出現，又為電氣控制技術的發展開拓了新的途徑。 傳統的機床電氣控制是繼電器接觸式控制系統，由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關等組成，實現對機床的啟動、停車、有極調速等控制。繼電器接觸式控制系統的優點是結構簡單、維護方便、抗干擾強、價格低，因此廣泛應用于各類機床和機械設備。目前，在我國繼電器接觸式控制仍然是機床和其他機械設備最基本的電氣控制形式之一。 在實際生產中，由于大量存在用開關量控制的簡單的程序控制過程，而實際生產工藝和流程又是經常變化的，因而傳統的繼電器接觸式控制系統常不能滿足這種要求，因此曾出現了繼電器接觸控制和電子技術相結合的控制裝置，叫做順序控制器。它能夠根據生產的需要改變控制程序，而又遠比電子計算機結構簡單，價格低廉，它是通過組合邏輯元件插接或編程來實現繼電器接觸控制的。但它的裝置體積大，功能也受到一定限制。隨著大規模集成電路和微處理機技術的發展及應用，上述控制技術也發生了根本性的變化，在70年代出現了將計算機的存儲技術引入順序控制器，產生了新型工業控制器——可編程序控制器（PLC），它兼備了計算機控制和繼電器 控制系統兩方面的優點，故目前在世界各國已作為一種標準化通用裝置普遍應用于工業控制。為解決占機械總加工量80％左右的單件和小批量生產的自動化的難題，50年代出現了數控機床。它綜合應用了電子技術、計算機技術、檢測技術、自動控制和機床結構設計等各個技術領域的最新技術成就，它是典型的機電一體化產品。數控機床經過40年來的發展，品種日益增多，性能不斷完善，其中以輪廓控制的數控機床和帶有自動換刀裝置和工作臺能自動轉位的數控加工中心發展更為迅速。數控機床由控制介質、數控裝置、伺服系統和機床本體等部分組成，其中伺服系統的性能是決定數控機床加工精度和生產率的主要因素之一。
1.3PLC的概述及構成
1.31PLC的定義
20世紀是人類科學技術迅猛發展的一個世紀，電氣控制技術也由繼電控制過渡到計算機控制系統。各種工業用計算機控制產品的出現，對提高機械設備自動控制性能起到了關鍵的做用。進入20世紀，各種自動控制產品正在向著控制可靠，操作簡單，通用性強，價格低廉的方向發展，使自動控制的實現越來越容易。 “可編程邏輯控制器是專為在工業環境下應用而設計的一種數字運算操作的電子裝置，是帶有存儲器、可以編制程序的控制器。它能夠存儲和執行命令，進行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作，并通過數字式和模擬式的輸入、輸出，控制各種類型的機械或生產過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P的外圍設備，都應按易于工業控制系統形成一個整體、易于擴展其功能的原則設計?！?雖然PLC 問世時間不長，但是隨著微處理器的出現，大規模、超大規模集成電路技術的迅速發展和數據通訊技術的不斷進步，PLC也迅速發展，其發展過程大致可分三個階段： 1．早期的PLC（60 年代末—70 年代中期） 早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這時的PLC多少有點繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執行原先由繼電器完成的順序控制、定時等。它在硬件上以準計算機的形式出現，在I/O 接口電路上作了改進以適應工業控制現場的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術人員所熟悉的繼電器控制線路的方式—梯形圖。因此，早期的PLC的性能要優于繼電器控制裝置，其優點包括簡單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復使用等。其中PLC特有的編程語言—梯形圖一直沿用至今。 2．中期的PLC（70 年代中期—80 年代中后期） 在70年代微處理器的出現使PLC 發生了巨大的變化。美國，日本，德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC 的中央處理單元（CPU）。這樣，使PLC得功能大大增強。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運算、計時、計數等功能以外，還增加了算術運算、數據處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開關模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴大了存儲器的容量，使各種邏輯線圈的數量增加，還提供了一定數量的數據寄存器，使PLC得應用范圍得以擴大。 3．近期的PLC（80 年代中后期至今） 進入80年代中、后期，由于超大規模集成電路技術的迅速發展，微處理器的市場價格大幅度下跌，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的當次普遍提高。而且，為了進一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開發了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC軟、硬件功能發生了巨大變化。
1.3.3 PLC的特點 1.3.4 PLC的基本組成
可編程控制器系統由輸入部分、運算控制部分和輸出部分組成。
可編程控制器主機的硬件電路由CPU、存儲器、基本I/O接口電路、外設接口、電源等五大部分組成，PLC典型硬件系統如圖1-1所示。
圖1-1 可編程控制器主機硬件電路圖
2 車鏜專機的概況
2.1車鏜專機概述
2.1.1車鏜專機的功用及組成
;車鏜專機是用來對臺式鉆床的立拄進行鏜孔加工，同時對孔的右端面進行車削加工的一種自動加工設備。加工工件如圖2-1所示。
圖2-1 工件示意圖
車鏜專機的基本組成 車鏜專機的基本組成如圖2-2所示。左、右機械動力頭各有三臺電動機（快速電動機、工速電動機、主軸電動機），液壓站由一臺電動機拖動。
圖2-2 車鏜專機的基本組成示意圖 1.車鏜專機加工過程
加工過程如圖2-3所示。操作者將要加工的工件放在工作臺上的夾具中，在其他準備工作就緒后，發出加工指令（按下按鈕）。工件自動夾緊，壓力繼電器動作，左、右動力頭同時開始鏜削加工。左動力頭快進，工進至終點后，快退回原位；而右動力頭快進、工進至終點后還應進行右端面的車削加工（車刀橫進、橫退）后才快退。當兩動力頭都退回原位，此時Ⅰ工位的粗加工結束，工作臺移到Ⅱ工位，開始進行精鏜加工。左、右動力頭重新起動，快進，工進到終點延時后快退回原位，Ⅱ工位加工結束，工作臺退到Ⅰ工位，松開工件，一個自動工作循環結束。
圖2-3 車鏜專機的加工過程
（3）液壓系統 車鏜專機液壓系統元件如表2-1所示。
表2-1 車鏜專機液壓系統元件表
YV1 + 卸荷 SP1 + 油壓到信號
YV2 +（-） 工件松開（夾緊） SP2 + 工件緊信號
YV3 + 向Ⅰ工位 YV5 + 橫 進
YV4 + 向Ⅱ工位 YV6 + 橫 退
注：表中“+”表示得電，“-”表示斷電。
2．車鏜專機的控制要求
1）本系統有七臺電機：油泵電機、右主軸電機、右快速電機、右工速電機、左主軸電機、左快速電機、左工速電機。
2）工作臺有兩個工位，由液壓系統實現兩工位的轉換和加工工件的夾緊與松開。
3）有自動和點動兩種工作方式，其中自動工作方式又有三種形式：全自動循環、Ⅰ工位循環、Ⅱ工位循環工作。全自動循環過程是從Ⅰ工位Ⅱ工位Ⅰ工位，Ⅰ工位循環、Ⅱ工位循環工作是指工件只在Ⅰ工位或Ⅱ工位時的加工循環。
4）手動工作方式包括左、右主軸的點動對刀，左、右動力頭的快進與快退點動，手動松開工件、手動移位等。
5）左、右床身導軌應具有自動功能（YV7、YV8）。 7）油泵起動后，液壓系統要有一定的壓力緩沖，才允許開始工作，工作結束要卸荷。
8）具有電源、油泵工作、原位、工作指令等信號的指示。
9）具有照明和必要的聯鎖環節和保護環節。
2.2車鏜專機的電氣控制
2.2.1概述
鏜床是一種精密加工機床，主要用于加工精確的孔和各孔間相互位置要求較高的零件。它的運動由部件多，調速范圍寬。鏜床主運動與進給運動由一臺主軸電動機拖動，有各自傳動鏈傳動，為縮短輔助時間，鏜頭架的上下運動、工作臺的前后左右運動及鏜軸的進出運動除工作進給外，還應有快速移動，由快速移動電動機拖動。
2.2.2電氣控制線路工作原理
（1）主軸的點動控制 （2）主電機的正反向長動 使用高速時，限位開關XK閉合，按下SB1后，電動機先低速起動，延時5秒后KM6斷開，再經0.6秒KM7得電動作。KM7的主觸點使電機的繞組連成雙星形并重新接入電流，從而使主電動機從低速再起動到高速。 （3）主軸或進給變速時主電機的緩轉控制 （4）主軸箱、工作臺或主軸的快速移動
機床的各部件的快速移動由限位開關S2、S6和快速電機M2驅動。S2被壓動，PLC輸出使KM4得電動作，快速移動電動機M2正轉、限位開關S6被壓動，PLC輸出使接觸器KM5得電動作，快速電動機M2反轉。
（5）主電機的反接制動控制
當電動機正轉時，速度繼電器的正轉動合觸點Kn閉合，而正轉動斷觸點Kn。圖2-4是鏜床電氣控制系統主電路圖
圖2-4 鏜床電氣控制系統主電路圖
2.2.3車鏜專機接線布置圖設計
1、控制面板圖的設計要使整個系統的控制處于方便、快捷、集中、緊湊；
2、在場地允許條件下對發熱厲害，噪聲振動大的電氣部件放在離操作者較遠的地方或隔離起來；
3、對于多工位加工的大型設備，應考慮兩地操作的可能；
4、總電源緊急停止控制應安放在方便而明顯的位置，圖2-5安裝板電氣元件平面布置圖，圖2-6 控制面板按鈕、行程開關平面布置圖。
圖2-5 安裝板電氣元件平面布置圖
圖2-6控制面板按鈕、行程開關平面布置圖
3車鏜專機電力拖動電動機的選擇
3.1電動機選擇的基本知識
要使電力拖動系統經濟而可靠地運行，必須正確選擇拖動電動機。這包括電動機的種類、型式、額定電壓、額定轉速和容量﹝功率﹞的選擇。
選擇電動機的種類時，對一般要求的生產機械，優先考慮 選用三相籠型異步電動機。對于要求起動轉矩大，并且有一定調速要求的生產機械，可選用繞線轉子異步電動機；對拖動功率大，需要補償電網功率因數以及穩定的工作速度時，優先考慮選用三相同步電動機；對于調速性能要求高，在要求快速而平滑的起、制動時，考慮優先選用直流電動機。 在選擇電動機的額定轉速時，根據電機設計知識，當電動機功率一定時，則高速電動機教經濟。但當生產機械的工作速度一定，則電動機轉速越高，傳動機構的傳速比越大，使傳動機構復雜，整個系統裝置的造價升高。所以選擇電動機額定轉速時，必須從電動機與機械裝置兩個方面綜合考慮。
在選擇電動機容量時，必須從生產機械的工藝過程、負載轉矩的性質、電動機的工作制及經濟性等幾個方面綜合考慮。如果選擇容量太小，電動機將長期過載而使其過早損壞；如果選擇容量過大，不僅電動機容量不能被充分利用，造成設備投資浪費，而且造成運行效率低及異步電動機的功率因數低。因此，正確選擇電動機的容量非常重要。
3.2電動機容量選擇的基本方法
3.2.1連續工作制電動機容量的選擇
長期恒定負載時指在長期運行過程中，電動機處于連續工作狀態，負載大小
恒定或負載基本恒定不變，工作時能達到穩定溫升τ，其負載圖Pl=F﹙t﹚與溫
圖3-1連續工作制時電動機的負載圖與溫升曲線
升曲線τ=F﹙t﹚如圖3-1所示。這種生產機械所用的電動機容量選擇比較簡單。選擇的原則是使穩定溫升τ在電動機絕緣允許的最高溫升限度之內選擇的方法是使電動機的額定容量等于生產機械的負載功率加上拖動系統的能量損耗。
3.2.2長期變化負載下電動機容量的選擇
圖3-2 長期變化負載圖
3.3車鏜專機用電動機容量的選擇
3.3.1車鏜專機主軸和油泵電動機容量的選擇
主軸箱和工作臺油泵電動機屬于連續工作制且長期工作在恒定負載下的電動機，由于一般電動機是按照常值負載連續工作設計的，電動機設計及出廠試驗保證是在額定容量下工作時，溫度不超出允許值，而電動機所帶負載功率小于或等于其額定功率，發熱自然沒問題，不需發熱校驗。則主軸電動機和油泵電動機參數如下：
左右主軸電機的一些參數：交流380V 8.4A 4.0KW
油泵電機的一些參數：交流380V 3.0A 1.1KW
3.3.2快速移動電動機容量的選擇 如果電動機實際暫載率與標準暫載率相同，則可直接按照產品目錄選擇合適電動機，如果電動機實際暫載率與標準暫載率不相等，應該把實際功率換算成鄰近的標準暫載率下的功率，在選擇電動機和校驗溫升。則選擇左右快速電機的參數和左右工速電機的參數如下：
左右快速電機的參數為：交流380V 4.9A 2.2KW
左右工速電機的參數為：交流380V 3.0A 1.1KW
4車鏜專機電氣控制用低壓電器的選擇
4.1低壓電器的定義
低壓電器通常是指在交流額定電壓1200V、直流額定電壓1500V及以下的電路中起通斷、保護、控制或調節作用的電器產品。
4.2低壓電器的選擇
4.2.1低壓斷路器的選擇
低壓斷路器又稱自動空氣開關或自動空氣斷路器，主要用于電力線路中。它相當于刀閘開關、熔斷器、熱繼電器和欠壓繼電器的組合，是一種自動切斷電路故障的保護電器。
（1）低壓斷路器主要由觸電系統、操作機構和保護元件三部分組成。
低壓斷路器的選用的技術原則：
斷路器的額定工作電壓應大于或等于線路或設備的額定工作電壓。對于配電 電路來說應注意區別事電源保護還是負載保護，電源端電壓比負載端電壓高出約5%左右。
（2）斷路器主電路額定工作電流大于或等于負載工作電流。
（3）斷路器的過載脫口征訂電流應等于負載工作電流。
（4）斷路器的額定通斷能力大于或等于電路的最大短路電流。
（5）斷路器的欠電壓脫口器額定電壓等于主電路額定電壓。
（6）斷路器類型的選擇，應根據電路的額定電流及保護的要求來選用。
4.2.2交流接觸器的選擇
交流接觸器主要由觸電系統、電磁機構和滅弧裝置等組成。接觸器主觸點的額定電壓選擇事根據被選用的接觸器主觸點的額定電壓應大于或等于負載的額定電壓，接觸器主觸點的額定電流選擇是根據對于電動機負載，接觸器主觸點額定電流計算可得到。
接觸器的類型應根據電路中負載電流的種類來選擇。即交流負載應選用交流接觸器，直流負載應選用直流接觸器。根據使用類別選用相應系列產品，接觸器產品系列是按使用類別設計的，所以應根據接觸器負擔的工作任務來選擇相應的使用類別。 接觸器的圖形符號及文字符號如圖4-1所示
圖4-1 接觸器的圖形符號和文字符號
﹙a﹚ 線圈 ﹙b﹚主觸點 ﹙c﹚ 動和鋪助觸點 ﹙d﹚動斷鋪助觸點
4.2.3熔斷器的選擇
熔斷器是一種廣泛應用的最簡單有效的保護電器之一。其主體是低熔點金屬絲和金屬薄片制成的熔體串聯在被保護的電路中。在選擇熔斷器時應該考慮熔體的額定電流以及熔斷器的額定電流與額定電壓。
熔體額定電流的選擇
熔體額定電流與負載大小、負載性質有關：
（1）對于一般照明電路、電熱電路等負載可按負載電流大小來確定熔體的額定電流。 多臺: IN P =（1.5~2.5）INmMax+∑INM
2、熔斷器額定電流與額定電壓的選擇
（1）熔斷器額定電流大于或等于熔體的額定電流；
（2）熔斷器額定電壓大于或等于電路的工作電壓。
4.2.4熱繼電器的選擇
熱繼電器是一種具有反時限過載保護特性的過流繼電器，廣泛應用于電動機的過載保護，也可用于其他電氣設備的過載保護。 4.2.5行程開關與刀開關的選擇
刀開關主要由手柄、觸刀、靜插座和底板組成。刀開關參數選擇應從：極數，額定電流，額定電壓，通斷能力等進行選擇；
依據生產機械的行程發出指令以控制其運行方向和行程長短的主令電器，稱為行程開關。行程開關參數選擇：操作頭的結構，自動復位或非自動復位，長擋鐵與短擋鐵，觸點的數量。
4.2.6組合開關與萬能轉換開關的選擇 萬能轉換開關是一種多擋式且能對電路進行多種轉換的主令電器。萬能轉換開關參數選擇：位數，接線圖編號，額定電流，額定電壓，通斷能力等。
4.2.7主令控制電器的選擇
應根據使用場所，結構型式，觸頭數及顏色來進行選擇。
4.2.8指示燈的選擇 2.直流 6/12/24/36/48/110/220V 4.形狀：球形/園平頭/方形/長方形
5.顏色：紅、綠、黑、黃、白、藍等
6.發光源：LED、白熾燈泡和氖泡
5車鏜專機PLC控制系統的設計
5.1PLC控制系統的設計內容
PLC是現代工業自動控制的一種通用計算機，但其工作方式與微機控制系統不同，與繼電接觸器控制系統也有本質的不同。PLC應用系統設計包括硬件設計和軟件設計兩個方面。
1.硬件設計
PLC應用系統硬件設計的主要內容包括PLC的機型選擇、輸入輸出設備的選擇、控制柜的設計和控制系統各種技術文件的編寫，PLC外部硬件電路的設計等。
2.軟件設計
PLC應用系統軟件的主要內容就是編寫PLC用戶程序，即繪制梯形圖或編寫語句表。
5.2PLC控制系統設計步驟
1.熟悉被控對象，制定控制方案；
2.確定I/O點數；
3.選擇PLC機型；
4.選擇輸入輸出設備，分配PLC的I/O地址；
5.設計PLC應用系統電氣圖紙；
6.程序設計；
7.系統調試；
8.建立文檔。
5.2.1選擇PLC的機型
圖5-1 流程圖
PLC機型的選擇基本原則是在滿足功能要求及保證可靠，維護方便，可擴展，經濟的前提下，力爭最佳的性能價格比。選擇時主要考慮以下幾點：
1.I／O點數在滿足控制要求的前提下力爭使用的I／O點最少，但必須留有一定的裕量（10％~15％ ）；
2.基于本設計I/O口的要求，需24個輸入16個輸出，因此我們選擇了FX-0N這種型號的PLC；
3.根據動力頭的工作過程分析，結合PLC外部電氣控制線路的設計，可以很方便地設計出系統的工作流程圖﹙如圖5-1﹚。
5.2.2車鏜專機PLC的I/O接線圖
總共用到22個輸入端，基本功能的實現用22個,另外有2個用于擴展功能.。輸入點采用分組輸入的方法減少輸入點數.將“自動”控制中的“起動”按紐與 5-2 鏜床控制系統PLC外部接線圖
5.2.3其他硬件配置
PLC選型確定以后還要考慮系統中的其他部分，主要有：
① 電源
有的PLC機具有獨立的電源模塊，選擇電源模塊時要使電源模塊的額定輸出電流大于或等于主機、I/O模塊、專用模塊等總的消耗電流之和。為I/O模塊選擇直流電源時必須查閱產品手冊，按其給出的模塊技術參數正確選配。
② 大中型系統配置
對大中型的控制系統，可能須要配置總監控制臺和監控模擬屏、PLC輸入輸出二次隔離重動繼電器柜以及系統專用UPS電源等。
5.2.4車鏜專機梯形圖的設計
根據鏜床控制系統PLC外部接線圖，來畫梯形圖。畫是應該主要每運行一次要線圈復位一次。 其中手動加工部分有：左主軸對刀SB3、右主軸對刀SB4、左快進SB5、左快退SB6、右快進SB7、右快退SB8、手動松開SA3、手動移位SB9。 判斷油壓是否到位（到T0后如果油壓沒有上升報警）—手/自動選擇（假如是自動加工）—判 斷是否夾緊—原位判斷（假如工作臺不在原位則快退回原位，包括左原點、右原點、橫原點）—當工作臺都回到原位的時候原位指示燈HL1亮并進行工位判斷（若工作臺不在Ⅰ工位則YV4得電工作臺回Ⅰ工位）—工作臺松開，當工件放上去時，再次手自動判斷—按啟動按鈕，工作臺再次夾緊，工作指示燈亮（當工作臺松開時長時間沒有按下啟動按鈕則直接卸荷）—工作循環方式選擇，判斷是否是Ⅱ工位加工（因為Ⅰ工位加工與全循環加工的前面部分一樣，
所以只要判斷是否是Ⅱ工位加工）—左右斷機判斷—快進（到工進點）—工進（到終點，假如是右工作臺加工還需進行端面加工）—快退（Ⅰ工位加工退到原點，全循環加工退到工進點）—判斷是否是Ⅰ工位加工（若不是則進行Ⅱ工位加工）—Ⅱ工位快進、工進、快退（Ⅱ工位加工到終點是還需延時一段時間，去除毛刺）—回Ⅰ工位。 輸出點部分I/O點數比較少故不要使用減少I/O點數的措施。圖5-2 鏜床控制系統PLC梯形圖。
圖5-3鏜床控制系統PLC梯形圖
5.2.5程序調試過程
按功能表圖的流程順序來調試程序，調試的過程應該符合設計的控制要求，主要能執行全自動、單I、單II、斷左、右機、手動。
5.2.6列寫電器元件一覽表
整理全部電路設計圖，程序流程框圖，程序清單，元件參數計算公式、結果，列出元件清單。表5-1 電氣元件一覽表
表5-1 電氣元件一覽表
符號 數量 名稱及用途
M1 1 主電動機，拖動主運動和進給運動用
M2 1 快速移動用電機
Q 1 空氣開關，限流、欠壓保護 KM3 1 限流電阻短路用接觸器
KM6 KM7 3 主電動機高低速轉換用接觸器
KM4 KM5 2 快速電機正反轉用接觸器
SB5 1 主電動機停止用按鈕
Kn 1 主電動機反轉制動用速度繼電器 SB3 SB4 2 主電動機正反轉點動按鈕 S3 S4 2 進給變速用限位開關
S 1 接通主電動機高速用限位開關
S5 S6 2 快速電動機正反轉用限位開關
R 2 點動、高速啟動，制動用限流電阻
FU1~FU8 8 短路保護熔斷器
KR 1 主電動機過載保護用熱繼電器
K1 1 控制PLC用開關
PLC 1 可編程控制器
結束語
此次畢業設計是我們從大學畢業生走向未來工程師重要的一步。從最初的選題，開題到計算、繪圖直到完成設計。其間，查找資料，老師指導，與同學交流，反復修改圖紙，每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。通過這次實踐，我了解了車鏜專機PLC控制系統的用途及工作原理，熟悉了車鏜專機PLC控制系統的設計步驟，鍛煉了工程設計實踐能力，培養了自己獨立設計能力。此次設計是對我專業知識和專業基礎知識一次實際檢驗和鞏固，同時也是走向工作崗位前的一次熱身。此次設計收獲很多，比如學會了查找相關資料相關標準，分析數據，提高了自己的繪圖能力，懂得了許多經驗公式的獲得是前人不懈努力的結果。同時，仍有很多課題需要后輩去努力去完善。 但是此次也暴露出自己專業基礎的很多不足之處。比如缺乏綜合應用專業知識的能力，對材料的不了解，等等。這次實踐是對自己大學3年所學的一次大檢閱，使我明白自己知識還很淺薄，雖然馬上要畢業了，但是自己的求學之路還很長，以后更應該在工作中學習，努力使自己成為一個對社會有所貢獻的人，為中國工業添上自己的微薄之力。
謝 辭
在整個畢業設計中，我得到了指導老師王署霞老師的熱心指導和幫助，他嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；他循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。
感謝我的室友們，從遙遠的家來到這個陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。三年了，仿佛就在昨天。三年里，我們沒有紅過臉，沒有吵過嘴，沒有發生上大學前所擔心的任何不開心的事情。只是今后大家就難得再聚在一起吃每年元旦那頓飯了吧，沒關系，各奔前程，大家珍重。我們在一起的日子，我會記一輩子的。
感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養育之恩，無以回報，你們永遠健康快樂是我最大的心愿。
在論文完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完
成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的
謝意！
文 獻
[1] ：胡辛鳴主編.電機及拖動基礎.北京：機械工業出版社，1999
[2] ：張運波.劉淑榮.工廠電氣控制技術.北京：高等教育出版社，2004
[3] ：孫平.可編程控制器原理及應用.北京：高等教育出版社，2003
[4] ：余雷聲.電氣控制與PLC應用.北京：機械工業出版社1996
[5] ：馬鏡成.低壓電器.北京：兵器工業出版社，1993
[6] ：李桂和.電器及控制.重慶：重慶大學出版社，1993
[7] ：齊占山.機床電氣控制技術.北京：機械工業出版社，1999
關鍵詞：可編程邏輯控制器；PLC技術；邏輯控制；自來水系統；工控現場
中圖分類號：TP311
文獻標識碼：A
文章編號：1009-2374(2009)14-0055-03
可編程邏輯控制器(Programmable Logical Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現邏輯控制?？删幊炭刂破魇且环N數字運算操作電子系統，專為在工業環境應用而設計的，它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入／輸出控制各種類型的機械或生產過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外部設備，都按易于與工業控制系統聯成一個整體，易于擴充其功能的原則設計的。總之，可編程控制器是一臺計算機，它是專為工業環境應用而設計制造的計算機，在自動控制領域有著極其廣泛的應用。
一、PLC構成及其發展
(一)PLC的構成
用可編程控制器實施控制，其實質是按一定算法進行輸入輸出變換，并將這個變換予以物理實現。輸入輸出變換和物理實現可以說是PLC實施控制的兩個基本點，而輸入輸出變換實際上就是信息處理。物理實現要求PLC的輸入應當排除干擾信號適應于工業現場，而輸出應放大到工業控制的水平，能為實際控制系統方便使用。這就要求FO系統電路專門設計。根據PLC實施控制的基本點的分析，PLC采用了典型的計算機結構，主要是CPU、RAM、ROM和專門設計的輸入輸出接口電路等組成，如圖1所示：
因為PLC是工業環境應用而設計制造的計算機，它和一般計算機一樣由中央處理器、存儲器、輸入接口電路、輸出接口電路等組成。
(二)PLc的發展
雖然PLC問世時間不長，但是隨著微處理器的出現，大規模、超大規模集成電路技術的迅速發展和數據通迅技術的不斷進步。PLC也迅速發展。其發展過程大致可分為三個階段：
1.早期的PLC(60年代末～70年代中期)。早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這時的PLC多少有點繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執行原先由繼電器完成的順序控制，定時等。早期的PLC的性能要優于繼電器控制裝置。其優點包括簡單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復使用等。其中PLC特有的編程語言――梯形圖一直沿用至今。
2.中期的PLC(70年代中期～80年代中、后期)。在70年代，微處理器的出現使PLC發生了巨大變化。美國、日本、德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元(CPU)。這樣，使PLC的功能大大增強。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運算、計時、計數等功能以外，還增加了算術運算、數據處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開關模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠程FO模塊、各種特殊功能模塊，使PLC的應用范圍得以擴大。
3.近期的PLC(80年代中、后期至今)。進入80年代中、后期，由于超大規模集成電路技術的迅速發展，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高。而且，為了進一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開發了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC軟、硬件功能發生了巨大變化。
PLC是一門綜合技術，其發展與微電子技術和計算機技術密切相關。隨著可編程序控制器應用領域的不斷擴大，它本身也在不斷發展。目前PLC主要朝兩個方向發展：
(1)小型化方向。目前的小型PLC大都局限在開關量的輸入輸出，而且CPU和FO部件組裝在一個箱體內，今后的小型PLC也將增加模擬量的處理功能，而且也將有靈活的組態特性，并且能與其它機型連用。小型PLC的基本特點是價格低廉、經濟可靠，適用于回路或設備的單機控制，便于“機電儀”一體化。但免不了要犧牲一些用戶使用的方便性。既要簡單經濟，又要不斷增強功能和使用的方便性是小型PLC的發展方向。
(2)大型化方向。主要包含以下幾個方面：1)功能不斷加強：不僅具有邏輯運算、計數、定時等基本功能，還具數值運算、模擬調節、監控、記錄、顯示、與計算機接口、通訊等功能；2)網絡功能是PLC發展的一個重要特征。各種個人計算機，圖形工作站、小型機等都可以作為PLC的監控主機或工作站，這些裝置的結合能夠提供屏幕顯示、數據采集、記錄保持、回路面板顯示等功能。大量的PLC聯網及不同廠家生產的PLC兼容性增加，使得分散控制或集中管理都能輕易地實現；3)應用范圍不斷擴大：不僅能進行一般的邏輯控制，還能進行中斷控制、智能控制、過程控制為、遠程控制等；4)用于過程控制的PLC往往對存貯器容量及速度要求較高，為此，開發了高速模擬量輸入模塊，專用獨立的PID控制器，多路轉換器等，使得數字技術和模擬量技術在可編程序控制器中得到統一；5)編程軟件的多樣化和高級化：采用多種編程語言，有面向順序語言和面向過程控制系統的流程圖語言；還有與計算機兼容的高級語言，如BASIC、C及匯編語一言；另外還有專用的高級語言，例如三菱的MELSAP采用編譯的方法將語句變為梯形圖程序；也有采用布爾邏輯語言的。PLc也將具有數據庫，并可實現整個網絡的數據庫共享。還將不斷發展自適應控制和專家系統；6)構成形式的分散化和集散化：PLC與I/O口分散，PLC本身也可分散，分散的PLC可以連用，這樣可將集中控制存在的“危險集中”化為“危險分散”。分散的PLC與上位機結合構成集散系統，分散地進行控制，這就便于構成多層分布式控制，以實現整個工廠或企業的自動化控制和管理。
三、PLC在自來水工控現場的應用實例
(一)控制需求分析
自動供水系統結構組成示意圖，如圖2所示。該系統通過2臺抽水泵(另外2臺備用)分別將#1和2#兩口水井中的井水抽到清水池中，加藥處理后由2臺(另外1臺備用)和1臺(另外1臺備用)加壓泵分別向左岸和右岸水塔自動供水，以保證左、右兩岸居民的用水需求。
自動控制供水系統主要是控制4臺抽水泵和5臺加壓泵的啟停，保證用戶供水。控制系統設“手動”和“自動”兩種工作方式。手動方式是一種備用方式，它是在自動方式不能正常運行的情況下啟用。自動方式可以實現無人值班，無需人為干預，正常情況下自動供水，保證用戶有水可用。
自動供水系統控制要求：
1.1#或2#冰井液位低于最低水位時，自動停止相應的抽水泵，在操作臺顯示液位值，并向上位機發出報警信號。
2.清水池水位低于下限水位時，1#和2#兩口水井中的各自 一臺水泵向清水池送水，同時根據設定值自動啟動加藥泵進行加藥處理；當高于上限水位時，兩臺水泵和加藥泵同時停止。要求各臺備用水泵在相應水泵出現故障時，自動投入運行。
3.左岸或右岸水塔水位低于下限水位時，如果清水池中的水位不低于下限水位，各主加壓泵同時向水塔送水；當水塔水位高于上限水位時，主加壓泵停止送水。要求各臺備用加壓泵在相應加壓泵出現故障時。自動投入運行。
4.通過上位機監控系統運行狀態和報警，并實時顯示水井、清水池、水塔的液位。
5.本系統要求運行安全可靠，手動操作、自動操作轉換方便、可行。
(二)PLC控制系統設計
本系統采用德國西門子公司57 200系列中的57-226控制器及其STEP7/WNI軟件作為系統的軟硬件設備。該型號的PLC有良好性價比，同時提供了良好的開發平臺以及大量的相關參考資料，在小型PLC控制系統中得到了廣泛的應用，并在WNIDOWS2000完成了系統軟件的編制和調試。上位機采用北京杰控Fameview5.5實現對PLC的監控，上下位機間通信采用MODBUS通信。
根據控制系統要求，PLC控制器主要是對兩個取水泵站的四臺水泵和兩個液位傳感器、加藥站的加藥泵、加壓站的五臺加壓泵進行控制及向上位監控機傳送各種信息。由此，自來水工程PLC控制系統的流程圖，如圖3所示：
由自來水工程PLC自動控制系統原理框圖工藝組成可得：電氣控制系統要求5個液位傳感器分別檢測兩個水井液位、清水池液位、右岸生活水池液位和左岸生活水池液位；5個出水輔助電接點壓力表來控制五臺加壓泵電動閥門的開啟和檢測五臺加壓泵電機運行是否正常，除此之外，電氣控制系統還要求一些水泵電機運行指示燈和按鈕等元器件，由控制系統參數以及對PLC輸入輸出點數、性質的要求，對控制系統的關鍵元器件：PLC、液位變送器和變送器傳送屏蔽電纜線，進行必要的選型。
考慮到PLC控制系統的可靠性問題，電源是控制系統引入干擾的主要途徑之一，特別是對于系統中存在大接觸器、大電機等的場合，更易引入干擾信號。在系統設計過程中，采用了隔離變壓器對PLC供電，并在一次側采用380VAC供電。對系統中，要求有常用和備用、手動和自動兩種運行狀態不容許同時運行，由連鎖可靠性要求，除了在PLC內部進行軟件連鎖外，同時還利用接觸器的輔助觸點進行了必要的電氣連鎖，以提高系統的可靠性。
從系統要求出發，系統要求在PLC不能正常工作時，能夠利用手動按扭，進行正常供水控制，故在系統設計時，對手動控制沒有采用PLC控制，而是采用繼電器觸點控制。系統電動閥控制器，由電動閥生產廠家配套生產，在此只對其進行改裝，以實現遠程控制。
上位機監控系統可以監測各個點水位變化的實時狀況、各個電機的運行情況、各條管路的狀況、查詢歷史水位的變化和歷史報警信息以及電機歷史運行狀況。
上位機監控系統程序采用了Modbus通信協議的方式完成數據采集。采集的內容包括模擬輸入AIU、數字輸入DI口以及保存信息的內部字節信息。根據PLC控制系統需要，選定系統參數，在第一循環掃描中初始化Modbus從站協議，得到初始化梯形圖。
組態軟件的實現采用FameView5.5軟件，它提供了許多通訊驅動程序與各種控制設備進行數據交換，要使用某個驅動程序，必須要進行安裝，才能被工程使用，可以同時安裝多種驅動程序；每種驅動程序都有一個獨立的、與眾不同名稱來標識自己。驅動程序被安裝后，并且選擇驅動程序，并在系統啟動過程中，啟動驅動程序。運行數據庫提供了A1/AO/ARIDI/DO/DR六種外部變量，與設備數據表進行各種方式的數據交換，運行數據庫還提供了三種內部中間變量VMVD/VT，可以不加限制的使用。本系統使用了8個AR(模擬輸入，出變量)，用來讀取和修改設備數據表中的#1井水位儀，2#水位儀，左岸水位儀，右岸水位儀，右岸流量儀，水池水位儀的數據。Fame View系統提供了一個被稱為設備數據表的存儲緩沖區，把與外部控制設備通訊的數據經過整理存放在其中，通過設備通訊驅動程序，設備數據表的內容根據要求進行更新和輸出，運行數據庫所需要的過程數據都從數據表中取得。
關鍵詞：高職；PLC應用技術；教學改革；項目教學
中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2012）11-0039-03
重新定位課程目標
PLC應用課程的特點是教學理論與工作實踐聯系緊密，課程教學目標的定位必須以企業實際工作環境為基礎進行。我院課題組根據調查研究，分析了典型工作崗位需求和職業能力目標，明確了教學課程總體目標，落實了學生學習和工作方法，提出了三類課改目標，即學生專業能力目標、課程總體目標、方法能力目標，確定了課改的思路和方法。
學生專業能力目標定位 我院課題組先后對本地區具有代表性的工業企業和其他高職院校進行了深入調研，設計制作了《企業工作中PLC技術應用情況調查問卷》、《典型企業調研訪談提綱》和《畢業生追蹤調查問卷》等三種問卷，并對高職院校教師、機電專業學生、應屆畢業生（進入工業企業工作的）、企業技術人員、企業專家（工程師、車間主任）等五類人群進行了問卷調查和訪談。在大量企業調研的基礎上，對企業PLC設備品牌選擇情況（如表1所示）、應用PLC技術的工作崗位（如表2所示）、支撐崗位所需的具體知識進行了分析研究。針對企業和市場需求提煉總結出適應市場需求的學生專業能力培養目標。即能夠完成PLC電氣控制系統的電路設計、安裝、接線、構成；能夠進行程序的設計、編制、傳送；能夠進行系統運行、調試、檢查、評估。
課程總體目標定位 通過對調查數據的匯總分析，結合教師、企業人員、畢業生訪談資料，我們對職業崗位進行了進一步分析，結合現代高職教育理念，解構了原有的基于知識儲備的課程構架，進而確定了《PLC應用技術》課程教學的總目標：基于工作過程的教學實施，引導講授PLC結構、工作原理、邏輯指令、順控指令、功能指令等理論知識；訓練學生基于PLC的電器控制系統設計、安裝、調試能力，可控制程序的設計編制能力，整體控制系統的運行調試能力。同時，借鑒“機電一體化培訓課程及證書”和“高級維修電工證書”等相關技術證書培訓課程的內容，調整教學內容，突出實用性。
《畢業生追蹤調查問卷》主要針對已經畢業的學生進行了實際跟蹤調查，重點了解三個方面的內容，即典型工作任務及工作流程。如表3所示。學習PLC課程的滿意度及所需的社會能力。調查表明，機電一體化技術專業的畢業生從事的崗位工作非常廣泛，涉及機電相關工作的各個方面。PLC課程涉及微處理器原理、數字邏輯、電子電路、低壓電器、電器控制等內容，由于高職教學進度和課程安排等各方面的原因，不可能在學習PLC課程前開設上述全部課程，同時，學生個體在學習基礎上存在差異。因此，本課程教學難度較大，再加上理論教學與實踐教學脫節，學生普遍感到該課程專業技術理論性太強，難學易忘，往往靠死記硬背應付考試，厭學心理普遍。
構建科學的教學體系
在教學體系的構架上，我們堅持以學生為中心，緊緊抓住“理論實踐一體”這個關鍵，結合我院教學工作的實際進行科學的應用分析，從教師授課、仿真實訓、綜合考評等三個方面入手，進行課程改革研討，形成了“授、訓、評”職業能力培養的課程體系。
基于分層遞進理論的教師授課模式 通過對學生的調研，我們發現，教師的授課模式對學生學習的影響很大，傳統的授課模式多采用驗證型教學，往往安排學生熟悉實驗裝置、針對規定的控制實例進行程序編寫、下載和使用指示燈模擬調試。在研究中我們發現，這種授課模式缺少完整的PLC控制系統設計和制作，無法保證學生對完整控制系統的認知。因此，結合我院機電專業的專業定位、培養目標和教學計劃，課題組提出分層遞進式實踐教學模式，通過三個層次，即理論由淺入深、技能由低到高、涵蓋技術由少到多進行遞進式教學。第一層為課程試驗，通過經典控制案例實驗教學，激發學生對課程的學習興趣，使其了解PLC控制系統的基本構成，促進其對理論知識的理解。第二層為課程實訓，培養學生靈活應用PLC構建各種機電設備實物模型的自動控制系統，以學生自主分析、設計、編程、調試為主要內容，輔以教師答疑，使學生能夠熟練進行PLC硬件設計和軟件編程。第三層為專業綜合實訓（設計）項目，主要內容為典型機電設備控制系統的構建，培養學生專業綜合技能及PLC工程應用能力，使學生實現在校訓練技能與崗位要求的“無縫”對接，以便在日后工作中能充分應用所學知識，解決工業生產控制中的實際問題。
一.研究背景：
隨著科技發展，人們生活水平不斷提高，人們對有關供配電、照明、消防、防雷接地、通信、有線電視等系統的要求越來越高，使得建筑開始走向高品質，多功能領域，應向綜合應用方向發展。
因此，建筑電氣已經成為現代建筑的一個重要標志;而作為一門綜合性的技術科學，建筑電氣則應建立相應的理論和技術體系，以適應現代建筑電氣設計的需要。
二.選題的目的和意義：
本設計過程能對所學專業課知識進行全面、系統的復習，更好地掌握本專業的基本理論和基本技能。
掌握建筑電氣工程設計的步驟、方法、繪圖技能以及建筑電氣的施工程序。
學會選擇和確定電氣設備的型號及規格，學會查找相關手冊，開拓視野，提高工程語言表達能力。
建筑電氣是以電能、電氣設備和電氣技術為手段，創造、維持與改善室內的電、光、熱、聲環境的一門科學。
隨著中國經濟的高速增長，能源消耗及所帶來的污染問題日益突出，關于節能的技術也倍受社會關注。
據有關統計數據顯示，目前我國建筑消耗占社會總消耗的25%，其中建筑電器占14%，今后比例還有可能上升，造成這種局面的一個重要原因是傳統建筑電氣設備本身沒有或很少采用有效的節能措施，另一個重要原因是很多建筑中缺少先進的電氣控制系統對攢同電氣設備進行有效的控制，從而產生人為和非人為的巨大能源消耗。
在我國城鄉一體化加快，國內外倡導低碳經濟的背景下，我國住宅需求量很大，原有建筑電氣已經不能滿足設計要求。
本設計在完成建筑功能的前提下，減小能源消耗，提高能源利用率。
此類建筑電氣技術新趨勢:采用現場控制總線技術;融合弱電技術和強電技術;融合計算機網絡技術;以弱電的方式控制強電;使用者現場控制方便節能;管理方便;提高建筑安全性能。
三.設計內容：
本論文主要闡述了該建筑系統電氣設計依據、原則和方法以及設計選擇的結論等。
主要內容有：1.按環境要求、光源特性、建筑物風格，裝飾效果，環境氛圍材料質地及人的生理與心理需求選光源。
按配光需求、燈具特性、照度質量、裝飾效果、燈具與建筑配合，與環境配合、與氣氛配合、并要求要均勻無眩光來選擇燈具。
根據民用建筑照度規定，應用適當的照度計算方法布置燈具計算被照場所E。
2.按外形、功能、防護要求，控制要求選開關、按安裝數目規定、外形功能，防護要求，選插座。
按走線原則及安全便捷省錢省管、安裝規范，建筑結構等走線。
按供電可靠、安全、優質、經濟原則及負荷類別確定整個建筑內供電方案。
3.按供電可靠、安全、優質、經濟原則及負荷類別確定整個建筑內供電方案。
按導線選擇原則、各類導線優缺點及各種敷設方式確定設計供電網。
統計系統理論數據，為導線設備選則提供理論依據。
選擇各部分導線、設備。
繪制系統圖。
完善各層平面圖。
按本地區及建筑具體情況確定防雷等級。
進行防雷選擇設計計算。
完成防雷及接地平面圖。
四.畢業設計所采用的研究方法和手段：
1. 認真學習和消化任務書，明確設計題目，任務和要求，搞清楚已經給了哪些數據，還要收集哪些資料。
2. 借閱相關書，征求老師意見，擬定大致進程，根據相關技術標準和規范對供配電、照明、消防電氣系統設計計算，在CAD中隊整個系統進行模擬細化。
3. 分析研究資料，并整理資料。
在配電設計中先根據手冊確定各個空間的照度值;設計中以放射式接線，保證供電的可靠性;應用需用系數法計算負荷，按規定選擇保護電器，電線電纜，達到安全用電和節能的目的。
4.在照明系統中，本著節能的原則，選擇合適光源，通過照明計算，確定最佳光源數，為人們創造一舒適、明亮休閑的環境;插座安裝設計避免拖線板的濫用，滿足增加用電設備的需求，提高用電安全性。
5.接地防雷中，通過扁鋼與地基鋼筋結構相接，防雷、接地公用接地體，既保障了接地安全，又節約接地設備。
6.在消防系統中，通過感煙、感溫探測器，手動火災報警按鈕，消防等電氣設備設計，實現對防火區域的監控，防止火災發生。
五、進度安排：
第三周～四周：畢業實習第五周～七周：選擇光源、選燈具、選開關插座。
第八～九周：做出初步平面。
第十～十一周：計算各被照物場所照度，確定平面圖中照明布置。
第十二周：統計負荷量，計算短路電流為系統選擇提供理論依據。
第十三～十五周：確定系統供電方案---出系統圖、選擇導線設備。
第十六～十七周：設計防雷，接地做收尾材料表說明書。
第十八周：答辯。
六.主要參考資料：
《民用建筑電氣設計規范》《電氣照明設計手冊》《建筑電氣設計手冊》《民用建筑電氣設備手冊》《建筑供配電》《電氣照明技術》《工廠供電》
電氣照明系統的防火與防爆討相關畢業設計論文 【摘 要】隨著社會市場經濟的發展,電氣照明系統在我們的日常生活中非常的常見,也是日常生產生活中必不可少的一部分,如果在其使用的過程中,出現線纜故障或者是操作不當,很容易導致火災及爆碎故障的發生,造成嚴重的影響,這就需要在日常的電氣照明系統的運行過程中,對其運行特點進行分析,采取有效的防火、防爆措施,這對于其安全、穩定運行是非常必要的,本文就主要針對此予以簡單分析.
【關 鍵 詞】電氣照明系統;防火;防爆;討論
電氣照明是我們日常生活中必不可少的組成部分,在其運行的過程中,光能的產生主要是由電能轉化而來,由于其在運行的過程中會產生大量的熱,倒是其燈座、燈管、燈泡等表面的溫度較高,一旦出現相關的故障,就很容易導致燈具爆碎、線路短路、過熱、絕緣破壞等故障,一旦出現這些故障,會產生大量的可燃氣體,容易引發火災、爆炸等事故,造成非常惡劣的影響,本文就主要結合其運行特點,對其防火防爆進行簡單探討.
1電弧與電火花的產生原理探討
電弧是由大量的電火花匯集所形成的,而電火花的形成主要是由于電極間的擊穿放電,通常情況下電火花的溫度是非常高的,尤其是電弧能夠達到非常高的溫度,一旦出現電弧與電火花,不僅能夠使相關的可燃性物質燃燒,嚴重的還會導致出現金屬的熔化與飛濺,造成非常惡劣的影響,在一些具有爆炸危險的場所,電弧及電火花的存在是非常危險的.
事故火花與工作火花是電火花主要的兩種類型,事故火花主要是指由于外部因素的影響導致產生的火花,而工作火花主要是指電氣設備在正常工作過程中所產生的電火花,絕緣表面出現的閃爍、熔絲熔斷過程中出現的電火花、導線短路或者接地時產生的電火花都屬于事故火花,此外,靜電火花、二次放電火花、雷電直擊放電產生的電火花都屬于事故火花.就電氣設備自身而言,其在運行過程中,外界熱源導致的火災也容易導致火災、爆炸等事故.
2常用照明燈具的火災危險性
電氣照明系統的種類是多種多樣的,按照不同的分類方法,可以將其劃分成為各種不同的類型,如果依據光源的發光原理來對其進行分類,可以將其劃分為：氣體放電光源與熱輻射光源兩種類型,在各種各樣的電氣照明系統中,常見的、危險性較大的幾種類型主要有：(1)高壓汞燈,又將其稱之為高壓水銀燈,主要有自鎮流式與分鎮流式兩種,其特點是：光色好、用電省、使用壽命長、光效高,其發光原理類似于熒光燈,當主電極間出現弧光放電時,燈泡中的溫度會出現明顯上升,水銀氣化會發出紫外線與可見光,紫外線在激發壁內的熒光粉之后會使其發光,由于其功率值較大,在運行的過程中發出的熱量較大,其表面的溫度升高較快,其出現火災的危險程度較高.(2)熒光燈,常用的熒光燈是熱陰極弧光放電型低壓汞燈,其主要由啟動器、整流器、燈管等組成,其在啟動的過程中,鎮流器會在啟輝器的配合之下,產生瞬時的高電壓,是燈管放電,鎮流器發熱會導致其周圍部分溫度升高,如果有散熱不良等現象的存在,導致其溫度的進一步升高,就會對線圈的絕緣強度值造成破壞,導致電火花、電弧、高溫等現象的出現,導致周圍可燃物燃燒,形成火災.(3)白熾燈,又將其稱之為鎢絲燈泡,當電流流過封于玻璃燈泡中的鎢絲時,會使其溫度上升至很高的值,為了延長燈泡的使用壽命,通常會在其中充入惰性氣體,由于該氣體的作用,會導致燈泡表面的溫度升高,功率越大,其溫度上升的速度越快,容易引起火災.(4)鹵鎢燈,鹵鎢燈的功率通常較大,并且其溫度較大,如果鹵鎢燈在短時間內烤燃接觸燈管較近的可燃物,很容易引發火災,在以上的幾種燈具中,鹵鎢燈的火災危險性最大,在一些公共場所要慎重選用.
3電氣照明系統的防火措施
在實際的應用中,電氣照明系統中的各個燈具在運行過程中,將電能轉換成為光能,在該過程中都伴隨著能量的消耗,這會導致燈具表明的溫度升高,達到一個較大的溫度值,在不同場所的照明燈具的選擇過程中,需要充分的考慮其火災危險性,并且要使照明裝置與可燃物之間保持一定的距離,相關的防火措施主要表現為：(1)在燈泡的正下方不能進行可燃物品的堆放,燈泡在設計安裝的過程中,其安裝高度不能低于兩米,如果根據實際的應用要求,不得不低于兩米,應該采取有效的防護措施,如果遇到碰撞場所,應該應用金屬網罩進行防護;(2)鹵鎢燈燈管附件的導線應該應用耐熱的絕緣導線,而不能采用可燃性絕緣導線,防止燈管受到高溫破壞而引起短路;(3)室外等特殊場所的照明燈具在實際的應用中應該具有防濺措施,防止有水滴濺于燈泡的表面,導致燈泡出現炸裂,如果燈泡出現了破碎,應該及時的對其進行更換;(4)要保證鎮流器與燈管的容量及電壓相匹配,在其安裝的過程中,
要注意鎮流器的通風、散熱,不能直接將鎮流器固定于可燃物上;(5)在可燃吊頂上安裝的燈具的功率應該盡量的小,建議采用熒光燈,并且要在燈具的上方保持一定的空間,方便其散熱,否則,需要在可燃材料上刷防火涂料.
4電氣照明系統的電氣線路的防火防爆措施
電氣線路的短路容易導致火災、爆炸等事故的發生,這主要是由于出現短路故障時,會出現較大的短路電流,在短路的瞬間放電發熱量非常的大,會導致絕緣的燒壞及金屬導線的熔化,很容易導致周圍易燃易爆物品的引燃引爆,如果發生較大短路電流時,保險絲迅速熔斷,電路會被切斷,能夠起到一定的保護作用,但是如果保險絲太粗,就難以熔斷,容易引起火災、爆炸等事故,這就需要在電氣照明系統設計的過程中,對其保險絲等裝置進行合理選擇.
另一方面,電氣線路出現過負荷、導線連接處接觸電阻過大、導線接頭接觸不良、導線接頭連接不牢固等都會導致火災、爆炸的事故的發生,在電氣照明系統,線路設計的過程中,應該充分的考慮各種因素,保證線路敷設的合理性.一旦出現線路燃燒事故,要及時采取有效的措施,對火災予以控制,將事故的破壞程度及破壞范圍降低到最小.
5結束語
電氣照明系統運行的過程中,出現火災與爆炸事故是非常嚴重的事故,會造成非常嚴重的影響,本文就對其各種事故的產生機理進行了簡單分析,并提出了相關的防火防爆措施,對于其運行安全性能的提升具有積極的作用.
參考文獻：
