发布时间：2023-02-14 12:18:28
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的电气控制系统设计论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
【关键字】屏蔽门控制系统功能设计技术
中图分类号：TM921.5文献标识码： A 文章编号：
一、地铁屏蔽门控制系统、基本构成以及运行模式
1、地铁控制门系统
地铁屏蔽门系统是一个典型的机电一体化产品,包块机械和电气控制部分，其沿站台边缘布置，将车站站台与行车隧道区域隔离开，降低车站空调通风系统的运行能耗。同时减少了列车运行噪音和活塞风对车站的影响，防止人员跌落轨道产生意外事故，为乘客提供了舒适、安全的候车环境，提高了地铁的服务水平。
2、地铁屏蔽门控制系统的基本构成
地铁屏蔽门控制系统的基本组成包括硬件组成和软件组成。其硬件组成主要包括就地控制盘LCB、中央接口盘PSC、车站紧急控制盘PEC、配电屏、驱动ups、控制ups、蓄电池屏、、屏蔽门状态报警盘、屏蔽门操作控制开关等。软件组成主要包括电机控制、门宽参数自学习系统、障碍物检测系统、防挤压系统、开门程序控制系统、关门程序控制系统、总线控制系统等。如图：
3、屏蔽门控制系统运行模式
正常运行模式分为两种：
(1)在列车配备自动驾驶系统的情况下，来自系统级(列车信号系统)的控制。
(2)在列车无自动驾驶系统的情况下，信号系统发出“列车占位”信号，由授权的操作人员在站台控制面板(PSL)上控制屏蔽门的操作为站台级控制的正常运行模式。
3．2非正常运行模式
(1)故障运行模式
在以下故障情况发生时，进入故障运行模式：
a.滑动门关闭时探测到障碍物。
b.列车超过允许停车精度，列车门与滑动门错位。
c.个别滑动门不能打开。
d.控制系统发生故障。
(2)紧急工作模式
在以下故障情况发生时，进入紧急工作模式：
a.列车在隧道罩发生火灾。
b.车站内发生火灾。
c.其它以外突况。
(3)测试工作模式
当系统安装或维修时采用的工作模式。
二、地铁屏蔽门控制系统功能及其作用
电气设计中采用控制部分和监视部分分开，其中控制部分采用硬线连接，监视部分采用总线连接。
1、控制功能。在任何运行模式中，接收上级发来的各种命令，上报信息以及对各屏蔽门单元进行自动控制，完成相应的动作。
2、监视功能。具有监视功能的设备包括两部分：中央接口盘(PSC)和远方报警盘(PSA)。主要完成站台每侧屏蔽门单元相关信息的集成，主要有以下功能：（1）收集系统测试(PST)、手动解锁、就地控制(LCB)、车站紧急操作装置(PEC)、站台控制PSL的状态信息；（2）通过现场总线通信收集全部门控单元(DCU)信息；（3）允许对DCU参数进行修改；（4）存储屏蔽门故障诊断信息以及正常系统运行记录；（5）收集驱动电源信息。
3、屏蔽门控制系统作用
从屏蔽门控制系统的作用的角度来讲，屏蔽门系统的控制分就地级控制、站台级控制、列车信号系统级控制、火灾模式级控制。就地级控制是每个活动门模块可以独自机械，电气操作；站台级控制，列车信号系统级控制，火灾模式级控制都是通过PSC里的继电器控制活动门模块的运行，PSC是根据各级控制发出的命令对活动门模块进行操作、监视，是各级控制的集合体。优先级是就地级，其次是火灾模式级，然后是站台级，最后是列车信号系统级。火灾模式级是在车控室操作屏蔽门系统，支链打开屏蔽门。
现在有两种PSC设计方法，一种是把电气系统(主要是处理硬线命令的继电器组)和监控通讯系统组合在一个模块里，成为一个黑盒子。黑盒子的输出输入接口有电源，现场总线网络(监视网络)，各级控制的命令、状态的硬线端口，门单元的命令、状态的硬线端口。可以既控制屏蔽门运行，也监控屏蔽门状态、故障，并把相关信息存贮起来。一种是电气系统和监控通讯系统各自独立，把电源，各级控制的命令、状态的硬线端口，门单元的命令、状态的硬线端口集合一起，把现场总线网络(监视网络)独自成一体，与各门单元，PSC里各重要继电器组有接口，从而全面监控系统，电气系统和监视网络收集的若干重要状态如“开门”状态，若干重要故障如“系统故障”通过PSC的指示灯面板反映。首先这样电气和监控通讯两个系统不会相互影响，独立开来以后维修、改造方便。其次减低维修成本，一个部件损坏不必整个PSC更换。
三、制系统的关键技术
1、伺服驱动系统
门机是屏蔽门系统的核心设备之一，门控单元(DCU)是门机的重要组成部分，向．门控单元的丰要部分是服伺驱动系统，包括电机和伺服驱动器。从成本来考虑，伺服驱动系统约占门机的l／2，约占屏蔽门系统每单元的1／6。目前，屏蔽门行业国内的生产厂商所采用的是大都是外购通用件，功能齐全，性能很好，相成地价格很高；有的还需要另外配置控制器，使得系统累赘和不可靠。相比之下，国外的屏蔽门厂商就有很大的优势，因为他们掌握了伺服驱动的核心技术，拥有他们自己的电机和驱动器，他们以最少的硬件投资成本，获得了最大化的利润，他们卖的是技术。冈此，如果能够自己研制伺服驱动系统，节省的成本将相当可观。
2、监控软件
运行于中央接口盘(PSC)上的MMS和远方报警盘(PSA)上的监视软件系统，它能够实时临测系统运行状态。编程语言的选择多为VB(Visual Basic)，从软件的功能实现和系统的大小来说，VB也完全能够胜任，不过，已经有不少客户为了追求更好的性能，要求采用VC(Visual C++)。
3、现场总线
DCU的状态信息是通过通信网络传递到PSC的，对于通信网络的选择有多种，常见的有RS485、CAN总线、Profibus以及LonWorks等。由于地铁站台的距离一般较长，有的将近200米，为了通信的实时、稳定，现在多采用现场总线。每个DCU单元作为一个从设备(节点)挂在总线上，总线丰设备放在屏蔽门系统设备室，上设备收集到DCU的状态信息后发到PSC，完成通信。
四、控制系统设计特点
所有控制线路通过硬线连接，保证了控制系统的高可靠性，成本较低. 监控系统采用标准的国际工业网络数据总线进行链接，传输大量信息. 采用这种方式保证了系统操作的高可靠性、良好的功能和设备扩展，除门控器需要进口外，其他控制部件和软件都能由国内的专业公司提供。
总结
地铁屏蔽门是地铁环控系统的重要部件，其活动门数量多，运营中平均每2 min 就须开关门一次，其控制系统必须十分安全可靠. 地铁屏蔽门是一复杂的分布参数控制系统，它集建筑、机械、电子和控制等科学于一体，其信息传递速率、同步性、系统可靠性和电磁兼容性等要求十分严格. 本文在经过2 年多屏蔽门样品研制，参照国外屏蔽门工程实例，结合国内研究的基础上，较深入地研究了屏蔽门的控制原理。.
【参考文献】
[1] 张杰.地铁屏蔽门驱动系统的研究与探讨[期刊论文]-机电产品开发与创新2009,22(4)
[2] 饶美婉.地铁屏蔽门直法流系统设计[期刊论文]-都市快轨交通2009,22(4)
[3] 赵成光 广州地铁屏蔽门系统与现场总线技术[期刊论文]-工业控制计算机2001(4)
本篇文章介绍了自动镗床PLC控制系统设计方案，并且叙述了镗床运行的基本原理、PLC的基本原理、PLC的工程设计步骤。整个系统采用了一台PLC控制，整个控制系统设一个控制室。利用PLC控制镗床运行，实现了镗床启动、停止、故障停止、紧急停止的功能，并且有手动控制和自动控制两种控制方式，从而实现了铣床运行的自动化功能。PLC控制的特点使原机床控制大大的简单化,并且维修方便,易于检查。节省大量的继电器元件,使机床的工作效率更高。 关键词：可编程序控制器； 镗床； 电气控制系统；
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
目录
【摘要】 1
目录 2
1.绪论 4
1.1 选题的目的和意义 4 1.3PLC的概述及构成 5
1.31PLC的定义 5 1.3.3 PLC的特点 6
1.3.4 PLC的基本组成 7
2 车镗专机的概况 8
2.1车镗专机概述 8
2.1.1车镗专机的功用及组成 8 2.2车镗专机的电气控制 10
2.2.1概述 10
2.2.2电气控制线路工作原理 10
3车镗专机电力拖动电动机的选择 14
3.1电动机选择的基本知识 14
3.2.1连续工作制电动机容量的选择 14
3.2.2长期变化负载下电动机容量的选择 15
3.3车镗专机用电动机容量的选择 15
3.3.1车镗专机主轴和油泵电动机容量的选择 15
3.3.2快速移动电动机容量的选择 16
4车镗专机电气控制用低压电器的选择 17
4.1低压电器的定义 17
4.2低压电器的选择 17
4.2.1低压断路器的选择 17
4.2.2交流接触器的选择 17
4.2.3熔断器的选择 18
4.2.4热继电器的选择 18
4.2.5行程开关与刀开关的选择 19
4.2.6组合开关与万能转换开关的选择 19
4.2.7主令控制电器的选择 19
4.2.8指示灯的选择 19
5车镗专机PLC控制系统的设计 20 5.2PLC控制系统设计步骤 20 5.2.2车镗专机PLC的I/O接线图 21
5.2.3其他硬件配置 22
5.2.4车镗专机梯形图的设计 22
5.2.5程序调试过程 24
5.2.6列写电器元件一览表 24
结束语 26
谢 辞 27
文 献 28
1.绪论
1.1 选题的目的和意义
由于现代加工技术的益提高，对加工机床特别是工作母机的要求也越来越高，数控技术是计算机技术、信息技术、现代控制技术等发展的产物，他的出现极大的推动了制造业的进步。机床的控制系统的优劣与机床的加工精度息息相关，特别是PLC广泛应用于控制领域后，已经显现出它的优越性。可编程控制器PLC已广泛应用于各行各业的自动控制。在机械加工领域，机床的控制上更显示出其优点。由于镗床的运动很多、控制逻辑复杂、相互连锁繁多，采用传统的继电器控制时，需要的继电器多、接线复杂，因此故障多维修困难，费工费时，不仅加大了维修成本，而且影响设备的功效。采用PLC控制可使接线大为简化，不但安装十分方便而且工作可靠、降低了故障率、减小。 现代化生产的水平、产品的质量和经济效益等各项指标，在很大程度上取决于生产设备的先进性和电气自动化程度。机电一体化技术是随着科学技术的不断发展，生产工艺不断提出新的要求而迅速发展的。在控制方法上主要是从手动到自动；在控制功能上，是从简单到复杂；在操作上，是由笨重到轻巧。随着新的控制理论和新型电器及电子器件的出现，又为电气控制技术的发展开拓了新的途径。 传统的机床电气控制是继电器接触式控制系统，由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成，实现对机床的启动、停车、有极调速等控制。继电器接触式控制系统的优点是结构简单、维护方便、抗干扰强、价格低，因此广泛应用于各类机床和机械设备。目前，在我国继电器接触式控制仍然是机床和其他机械设备最基本的电气控制形式之一。 在实际生产中，由于大量存在用开关量控制的简单的程序控制过程，而实际生产工艺和流程又是经常变化的，因而传统的继电器接触式控制系统常不能满足这种要求，因此曾出现了继电器接触控制和电子技术相结合的控制装置，叫做顺序控制器。它能够根据生产的需要改变控制程序，而又远比电子计算机结构简单，价格低廉，它是通过组合逻辑元件插接或编程来实现继电器接触控制的。但它的装置体积大，功能也受到一定限制。随着大规模集成电路和微处理机技术的发展及应用，上述控制技术也发生了根本性的变化，在70年代出现了将计算机的存储技术引入顺序控制器，产生了新型工业控制器——可编程序控制器（PLC），它兼备了计算机控制和继电器 控制系统两方面的优点，故目前在世界各国已作为一种标准化通用装置普遍应用于工业控制。为解决占机械总加工量80％左右的单件和小批量生产的自动化的难题，50年代出现了数控机床。它综合应用了电子技术、计算机技术、检测技术、自动控制和机床结构设计等各个技术领域的最新技术成就，它是典型的机电一体化产品。数控机床经过40年来的发展，品种日益增多，性能不断完善，其中以轮廓控制的数控机床和带有自动换刀装置和工作台能自动转位的数控加工中心发展更为迅速。数控机床由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体等部分组成，其中伺服系统的性能是决定数控机床加工精度和生产率的主要因素之一。
1.3PLC的概述及构成
1.31PLC的定义
20世纪是人类科学技术迅猛发展的一个世纪，电气控制技术也由继电控制过渡到计算机控制系统。各种工业用计算机控制产品的出现，对提高机械设备自动控制性能起到了关键的做用。进入20世纪，各种自动控制产品正在向着控制可靠，操作简单，通用性强，价格低廉的方向发展，使自动控制的实现越来越容易。 “可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。它能够存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入、输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关的外围设备，都应按易于工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则设计。” 虽然PLC 问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模、超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC也迅速发展，其发展过程大致可分三个阶段： 1．早期的PLC（60 年代末—70 年代中期） 早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O 接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式—梯形图。因此，早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中PLC特有的编程语言—梯形图一直沿用至今。 2．中期的PLC（70 年代中期—80 年代中后期） 在70年代微处理器的出现使PLC 发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC 的中央处理单元（CPU）。这样，使PLC得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC得应用范围得以扩大。 3．近期的PLC（80 年代中后期至今） 进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的当次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化。
1.3.3 PLC的特点 1.3.4 PLC的基本组成
可编程控制器系统由输入部分、运算控制部分和输出部分组成。
可编程控制器主机的硬件电路由CPU、存储器、基本I/O接口电路、外设接口、电源等五大部分组成，PLC典型硬件系统如图1-1所示。
图1-1 可编程控制器主机硬件电路图
2 车镗专机的概况
2.1车镗专机概述
2.1.1车镗专机的功用及组成
;车镗专机是用来对台式钻床的立拄进行镗孔加工，同时对孔的右端面进行车削加工的一种自动加工设备。加工工件如图2-1所示。
图2-1 工件示意图
车镗专机的基本组成 车镗专机的基本组成如图2-2所示。左、右机械动力头各有三台电动机（快速电动机、工速电动机、主轴电动机），液压站由一台电动机拖动。
图2-2 车镗专机的基本组成示意图 1.车镗专机加工过程
加工过程如图2-3所示。操作者将要加工的工件放在工作台上的夹具中，在其他准备工作就绪后，发出加工指令（按下按钮）。工件自动夹紧，压力继电器动作，左、右动力头同时开始镗削加工。左动力头快进，工进至终点后，快退回原位；而右动力头快进、工进至终点后还应进行右端面的车削加工（车刀横进、横退）后才快退。当两动力头都退回原位，此时Ⅰ工位的粗加工结束，工作台移到Ⅱ工位，开始进行精镗加工。左、右动力头重新起动，快进，工进到终点延时后快退回原位，Ⅱ工位加工结束，工作台退到Ⅰ工位，松开工件，一个自动工作循环结束。
图2-3 车镗专机的加工过程
（3）液压系统 车镗专机液压系统元件如表2-1所示。
表2-1 车镗专机液压系统元件表
YV1 + 卸荷 SP1 + 油压到信号
YV2 +（-） 工件松开（夹紧） SP2 + 工件紧信号
YV3 + 向Ⅰ工位 YV5 + 横 进
YV4 + 向Ⅱ工位 YV6 + 横 退
注：表中“+”表示得电，“-”表示断电。
2．车镗专机的控制要求
1）本系统有七台电机：油泵电机、右主轴电机、右快速电机、右工速电机、左主轴电机、左快速电机、左工速电机。
2）工作台有两个工位，由液压系统实现两工位的转换和加工工件的夹紧与松开。
3）有自动和点动两种工作方式，其中自动工作方式又有三种形式：全自动循环、Ⅰ工位循环、Ⅱ工位循环工作。全自动循环过程是从Ⅰ工位Ⅱ工位Ⅰ工位，Ⅰ工位循环、Ⅱ工位循环工作是指工件只在Ⅰ工位或Ⅱ工位时的加工循环。
4）手动工作方式包括左、右主轴的点动对刀，左、右动力头的快进与快退点动，手动松开工件、手动移位等。
5）左、右床身导轨应具有自动功能（YV7、YV8）。 7）油泵起动后，液压系统要有一定的压力缓冲，才允许开始工作，工作结束要卸荷。
8）具有电源、油泵工作、原位、工作指令等信号的指示。
9）具有照明和必要的联锁环节和保护环节。
2.2车镗专机的电气控制
2.2.1概述
镗床是一种精密加工机床，主要用于加工精确的孔和各孔间相互位置要求较高的零件。它的运动由部件多，调速范围宽。镗床主运动与进给运动由一台主轴电动机拖动，有各自传动链传动，为缩短辅助时间，镗头架的上下运动、工作台的前后左右运动及镗轴的进出运动除工作进给外，还应有快速移动，由快速移动电动机拖动。
2.2.2电气控制线路工作原理
（1）主轴的点动控制 （2）主电机的正反向长动 使用高速时，限位开关XK闭合，按下SB1后，电动机先低速起动，延时5秒后KM6断开，再经0.6秒KM7得电动作。KM7的主触点使电机的绕组连成双星形并重新接入电流，从而使主电动机从低速再起动到高速。 （3）主轴或进给变速时主电机的缓转控制 （4）主轴箱、工作台或主轴的快速移动
机床的各部件的快速移动由限位开关S2、S6和快速电机M2驱动。S2被压动，PLC输出使KM4得电动作，快速移动电动机M2正转、限位开关S6被压动，PLC输出使接触器KM5得电动作，快速电动机M2反转。
（5）主电机的反接制动控制
当电动机正转时，速度继电器的正转动合触点Kn闭合，而正转动断触点Kn。图2-4是镗床电气控制系统主电路图
图2-4 镗床电气控制系统主电路图
2.2.3车镗专机接线布置图设计
1、控制面板图的设计要使整个系统的控制处于方便、快捷、集中、紧凑；
2、在场地允许条件下对发热厉害，噪声振动大的电气部件放在离操作者较远的地方或隔离起来；
3、对于多工位加工的大型设备，应考虑两地操作的可能；
4、总电源紧急停止控制应安放在方便而明显的位置，图2-5安装板电气元件平面布置图，图2-6 控制面板按钮、行程开关平面布置图。
图2-5 安装板电气元件平面布置图
图2-6控制面板按钮、行程开关平面布置图
3车镗专机电力拖动电动机的选择
3.1电动机选择的基本知识
要使电力拖动系统经济而可靠地运行，必须正确选择拖动电动机。这包括电动机的种类、型式、额定电压、额定转速和容量﹝功率﹞的选择。
选择电动机的种类时，对一般要求的生产机械，优先考虑 选用三相笼型异步电动机。对于要求起动转矩大，并且有一定调速要求的生产机械，可选用绕线转子异步电动机；对拖动功率大，需要补偿电网功率因数以及稳定的工作速度时，优先考虑选用三相同步电动机；对于调速性能要求高，在要求快速而平滑的起、制动时，考虑优先选用直流电动机。 在选择电动机的额定转速时，根据电机设计知识，当电动机功率一定时，则高速电动机教经济。但当生产机械的工作速度一定，则电动机转速越高，传动机构的传速比越大，使传动机构复杂，整个系统装置的造价升高。所以选择电动机额定转速时，必须从电动机与机械装置两个方面综合考虑。
在选择电动机容量时，必须从生产机械的工艺过程、负载转矩的性质、电动机的工作制及经济性等几个方面综合考虑。如果选择容量太小，电动机将长期过载而使其过早损坏；如果选择容量过大，不仅电动机容量不能被充分利用，造成设备投资浪费，而且造成运行效率低及异步电动机的功率因数低。因此，正确选择电动机的容量非常重要。
3.2电动机容量选择的基本方法
3.2.1连续工作制电动机容量的选择
长期恒定负载时指在长期运行过程中，电动机处于连续工作状态，负载大小
恒定或负载基本恒定不变，工作时能达到稳定温升τ，其负载图Pl=F﹙t﹚与温
图3-1连续工作制时电动机的负载图与温升曲线
升曲线τ=F﹙t﹚如图3-1所示。这种生产机械所用的电动机容量选择比较简单。选择的原则是使稳定温升τ在电动机绝缘允许的最高温升限度之内选择的方法是使电动机的额定容量等于生产机械的负载功率加上拖动系统的能量损耗。
3.2.2长期变化负载下电动机容量的选择
图3-2 长期变化负载图
3.3车镗专机用电动机容量的选择
3.3.1车镗专机主轴和油泵电动机容量的选择
主轴箱和工作台油泵电动机属于连续工作制且长期工作在恒定负载下的电动机，由于一般电动机是按照常值负载连续工作设计的，电动机设计及出厂试验保证是在额定容量下工作时，温度不超出允许值，而电动机所带负载功率小于或等于其额定功率，发热自然没问题，不需发热校验。则主轴电动机和油泵电动机参数如下：
左右主轴电机的一些参数：交流380V 8.4A 4.0KW
油泵电机的一些参数：交流380V 3.0A 1.1KW
3.3.2快速移动电动机容量的选择 如果电动机实际暂载率与标准暂载率相同，则可直接按照产品目录选择合适电动机，如果电动机实际暂载率与标准暂载率不相等，应该把实际功率换算成邻近的标准暂载率下的功率，在选择电动机和校验温升。则选择左右快速电机的参数和左右工速电机的参数如下：
左右快速电机的参数为：交流380V 4.9A 2.2KW
左右工速电机的参数为：交流380V 3.0A 1.1KW
4车镗专机电气控制用低压电器的选择
4.1低压电器的定义
低压电器通常是指在交流额定电压1200V、直流额定电压1500V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。
4.2低压电器的选择
4.2.1低压断路器的选择
低压断路器又称自动空气开关或自动空气断路器，主要用于电力线路中。它相当于刀闸开关、熔断器、热继电器和欠压继电器的组合，是一种自动切断电路故障的保护电器。
（1）低压断路器主要由触电系统、操作机构和保护元件三部分组成。
低压断路器的选用的技术原则：
断路器的额定工作电压应大于或等于线路或设备的额定工作电压。对于配电 电路来说应注意区别事电源保护还是负载保护，电源端电压比负载端电压高出约5%左右。
（2）断路器主电路额定工作电流大于或等于负载工作电流。
（3）断路器的过载脱口征订电流应等于负载工作电流。
（4）断路器的额定通断能力大于或等于电路的最大短路电流。
（5）断路器的欠电压脱口器额定电压等于主电路额定电压。
（6）断路器类型的选择，应根据电路的额定电流及保护的要求来选用。
4.2.2交流接触器的选择
交流接触器主要由触电系统、电磁机构和灭弧装置等组成。接触器主触点的额定电压选择事根据被选用的接触器主触点的额定电压应大于或等于负载的额定电压，接触器主触点的额定电流选择是根据对于电动机负载，接触器主触点额定电流计算可得到。
接触器的类型应根据电路中负载电流的种类来选择。即交流负载应选用交流接触器，直流负载应选用直流接触器。根据使用类别选用相应系列产品，接触器产品系列是按使用类别设计的，所以应根据接触器负担的工作任务来选择相应的使用类别。 接触器的图形符号及文字符号如图4-1所示
图4-1 接触器的图形符号和文字符号
﹙a﹚ 线圈 ﹙b﹚主触点 ﹙c﹚ 动和铺助触点 ﹙d﹚动断铺助触点
4.2.3熔断器的选择
熔断器是一种广泛应用的最简单有效的保护电器之一。其主体是低熔点金属丝和金属薄片制成的熔体串联在被保护的电路中。在选择熔断器时应该考虑熔体的额定电流以及熔断器的额定电流与额定电压。
熔体额定电流的选择
熔体额定电流与负载大小、负载性质有关：
（1）对于一般照明电路、电热电路等负载可按负载电流大小来确定熔体的额定电流。 多台: IN P =（1.5~2.5）INmMax+∑INM
2、熔断器额定电流与额定电压的选择
（1）熔断器额定电流大于或等于熔体的额定电流；
（2）熔断器额定电压大于或等于电路的工作电压。
4.2.4热继电器的选择
热继电器是一种具有反时限过载保护特性的过流继电器，广泛应用于电动机的过载保护，也可用于其他电气设备的过载保护。 4.2.5行程开关与刀开关的选择
刀开关主要由手柄、触刀、静插座和底板组成。刀开关参数选择应从：极数，额定电流，额定电压，通断能力等进行选择；
依据生产机械的行程发出指令以控制其运行方向和行程长短的主令电器，称为行程开关。行程开关参数选择：操作头的结构，自动复位或非自动复位，长挡铁与短挡铁，触点的数量。
4.2.6组合开关与万能转换开关的选择 万能转换开关是一种多挡式且能对电路进行多种转换的主令电器。万能转换开关参数选择：位数，接线图编号，额定电流，额定电压，通断能力等。
4.2.7主令控制电器的选择
应根据使用场所，结构型式，触头数及颜色来进行选择。
4.2.8指示灯的选择 2.直流 6/12/24/36/48/110/220V 4.形状：球形/园平头/方形/长方形
5.颜色：红、绿、黑、黄、白、蓝等
6.发光源：LED、白炽灯泡和氖泡
5车镗专机PLC控制系统的设计
5.1PLC控制系统的设计内容
PLC是现代工业自动控制的一种通用计算机，但其工作方式与微机控制系统不同，与继电接触器控制系统也有本质的不同。PLC应用系统设计包括硬件设计和软件设计两个方面。
1.硬件设计
PLC应用系统硬件设计的主要内容包括PLC的机型选择、输入输出设备的选择、控制柜的设计和控制系统各种技术文件的编写，PLC外部硬件电路的设计等。
2.软件设计
PLC应用系统软件的主要内容就是编写PLC用户程序，即绘制梯形图或编写语句表。
5.2PLC控制系统设计步骤
1.熟悉被控对象，制定控制方案；
2.确定I/O点数；
3.选择PLC机型；
4.选择输入输出设备，分配PLC的I/O地址；
5.设计PLC应用系统电气图纸；
6.程序设计；
7.系统调试；
8.建立文档。
5.2.1选择PLC的机型
图5-1 流程图
PLC机型的选择基本原则是在满足功能要求及保证可靠，维护方便，可扩展，经济的前提下，力争最佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点：
1.I／O点数在满足控制要求的前提下力争使用的I／O点最少，但必须留有一定的裕量（10％~15％ ）；
2.基于本设计I/O口的要求，需24个输入16个输出，因此我们选择了FX-0N这种型号的PLC；
3.根据动力头的工作过程分析，结合PLC外部电气控制线路的设计，可以很方便地设计出系统的工作流程图﹙如图5-1﹚。
5.2.2车镗专机PLC的I/O接线图
总共用到22个输入端，基本功能的实现用22个,另外有2个用于扩展功能.。输入点采用分组输入的方法减少输入点数.将“自动”控制中的“起动”按纽与 5-2 镗床控制系统PLC外部接线图
5.2.3其他硬件配置
PLC选型确定以后还要考虑系统中的其他部分，主要有：
① 电源
有的PLC机具有独立的电源模块，选择电源模块时要使电源模块的额定输出电流大于或等于主机、I/O模块、专用模块等总的消耗电流之和。为I/O模块选择直流电源时必须查阅产品手册，按其给出的模块技术参数正确选配。
② 大中型系统配置
对大中型的控制系统，可能须要配置总监控制台和监控模拟屏、PLC输入输出二次隔离重动继电器柜以及系统专用UPS电源等。
5.2.4车镗专机梯形图的设计
根据镗床控制系统PLC外部接线图，来画梯形图。画是应该主要每运行一次要线圈复位一次。 其中手动加工部分有：左主轴对刀SB3、右主轴对刀SB4、左快进SB5、左快退SB6、右快进SB7、右快退SB8、手动松开SA3、手动移位SB9。 判断油压是否到位（到T0后如果油压没有上升报警）—手/自动选择（假如是自动加工）—判 断是否夹紧—原位判断（假如工作台不在原位则快退回原位，包括左原点、右原点、横原点）—当工作台都回到原位的时候原位指示灯HL1亮并进行工位判断（若工作台不在Ⅰ工位则YV4得电工作台回Ⅰ工位）—工作台松开，当工件放上去时，再次手自动判断—按启动按钮，工作台再次夹紧，工作指示灯亮（当工作台松开时长时间没有按下启动按钮则直接卸荷）—工作循环方式选择，判断是否是Ⅱ工位加工（因为Ⅰ工位加工与全循环加工的前面部分一样，
所以只要判断是否是Ⅱ工位加工）—左右断机判断—快进（到工进点）—工进（到终点，假如是右工作台加工还需进行端面加工）—快退（Ⅰ工位加工退到原点，全循环加工退到工进点）—判断是否是Ⅰ工位加工（若不是则进行Ⅱ工位加工）—Ⅱ工位快进、工进、快退（Ⅱ工位加工到终点是还需延时一段时间，去除毛刺）—回Ⅰ工位。 输出点部分I/O点数比较少故不要使用减少I/O点数的措施。图5-2 镗床控制系统PLC梯形图。
图5-3镗床控制系统PLC梯形图
5.2.5程序调试过程
按功能表图的流程顺序来调试程序，调试的过程应该符合设计的控制要求，主要能执行全自动、单I、单II、断左、右机、手动。
5.2.6列写电器元件一览表
整理全部电路设计图，程序流程框图，程序清单，元件参数计算公式、结果，列出元件清单。表5-1 电气元件一览表
表5-1 电气元件一览表
符号 数量 名称及用途
M1 1 主电动机，拖动主运动和进给运动用
M2 1 快速移动用电机
Q 1 空气开关，限流、欠压保护 KM3 1 限流电阻短路用接触器
KM6 KM7 3 主电动机高低速转换用接触器
KM4 KM5 2 快速电机正反转用接触器
SB5 1 主电动机停止用按钮
Kn 1 主电动机反转制动用速度继电器 SB3 SB4 2 主电动机正反转点动按钮 S3 S4 2 进给变速用限位开关
S 1 接通主电动机高速用限位开关
S5 S6 2 快速电动机正反转用限位开关
R 2 点动、高速启动，制动用限流电阻
FU1~FU8 8 短路保护熔断器
KR 1 主电动机过载保护用热继电器
K1 1 控制PLC用开关
PLC 1 可编程控制器
结束语
此次毕业设计是我们从大学毕业生走向未来工程师重要的一步。从最初的选题，开题到计算、绘图直到完成设计。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改图纸，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。通过这次实践，我了解了车镗专机PLC控制系统的用途及工作原理，熟悉了车镗专机PLC控制系统的设计步骤，锻炼了工程设计实践能力，培养了自己独立设计能力。此次设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。此次设计收获很多，比如学会了查找相关资料相关标准，分析数据，提高了自己的绘图能力，懂得了许多经验公式的获得是前人不懈努力的结果。同时，仍有很多课题需要后辈去努力去完善。 但是此次也暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解，等等。这次实践是对自己大学3年所学的一次大检阅，使我明白自己知识还很浅薄，虽然马上要毕业了，但是自己的求学之路还很长，以后更应该在工作中学习，努力使自己成为一个对社会有所贡献的人，为中国工业添上自己的微薄之力。
谢 辞
在整个毕业设计中，我得到了指导老师王署霞老师的热心指导和帮助，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。
感谢我的室友们，从遥远的家来到这个陌生的城市里，是你们和我共同维系着彼此之间兄弟般的感情，维系着寝室那份家的融洽。三年了，仿佛就在昨天。三年里，我们没有红过脸，没有吵过嘴，没有发生上大学前所担心的任何不开心的事情。只是今后大家就难得再聚在一起吃每年元旦那顿饭了吧，没关系，各奔前程，大家珍重。我们在一起的日子，我会记一辈子的。
感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。
在论文完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完
成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的
谢意！
文 献
[1] ：胡辛鸣主编.电机及拖动基础.北京：机械工业出版社，1999
[2] ：张运波.刘淑荣.工厂电气控制技术.北京：高等教育出版社，2004
[3] ：孙平.可编程控制器原理及应用.北京：高等教育出版社，2003
[4] ：余雷声.电气控制与PLC应用.北京：机械工业出版社1996
[5] ：马镜成.低压电器.北京：兵器工业出版社，1993
[6] ：李桂和.电器及控制.重庆：重庆大学出版社，1993
[7] ：齐占山.机床电气控制技术.北京：机械工业出版社，1999
关键词：可编程逻辑控制器；PLC技术；逻辑控制；自来水系统；工控现场
中图分类号：TP311
文献标识码：A
文章编号：1009-2374(2009)14-0055-03
可编程逻辑控制器(Programmable Logical Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。可编程控制器是一种数字运算操作电子系统，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。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计的。总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机，在自动控制领域有着极其广泛的应用。
一、PLC构成及其发展
(一)PLC的构成
用可编程控制器实施控制，其实质是按一定算法进行输入输出变换，并将这个变换予以物理实现。输入输出变换和物理实现可以说是PLC实施控制的两个基本点，而输入输出变换实际上就是信息处理。物理实现要求PLC的输入应当排除干扰信号适应于工业现场，而输出应放大到工业控制的水平，能为实际控制系统方便使用。这就要求FO系统电路专门设计。根据PLC实施控制的基本点的分析，PLC采用了典型的计算机结构，主要是CPU、RAM、ROM和专门设计的输入输出接口电路等组成，如图1所示：
因为PLC是工业环境应用而设计制造的计算机，它和一般计算机一样由中央处理器、存储器、输入接口电路、输出接口电路等组成。
(二)PLc的发展
虽然PLC问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模、超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通迅技术的不断进步。PLC也迅速发展。其发展过程大致可分为三个阶段：
1.早期的PLC(60年代末～70年代中期)。早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时等。早期的PLC的性能要优于继电器控制装置。其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中PLC特有的编程语言――梯形图一直沿用至今。
2.中期的PLC(70年代中期～80年代中、后期)。在70年代，微处理器的出现使PLC发生了巨大变化。美国、日本、德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元(CPU)。这样，使PLC的功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程FO模块、各种特殊功能模块，使PLC的应用范围得以扩大。
3.近期的PLC(80年代中、后期至今)。进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化。
PLC是一门综合技术，其发展与微电子技术和计算机技术密切相关。随着可编程序控制器应用领域的不断扩大，它本身也在不断发展。目前PLC主要朝两个方向发展：
(1)小型化方向。目前的小型PLC大都局限在开关量的输入输出，而且CPU和FO部件组装在一个箱体内，今后的小型PLC也将增加模拟量的处理功能，而且也将有灵活的组态特性，并且能与其它机型连用。小型PLC的基本特点是价格低廉、经济可靠，适用于回路或设备的单机控制，便于“机电仪”一体化。但免不了要牺牲一些用户使用的方便性。既要简单经济，又要不断增强功能和使用的方便性是小型PLC的发展方向。
(2)大型化方向。主要包含以下几个方面：1)功能不断加强：不仅具有逻辑运算、计数、定时等基本功能，还具数值运算、模拟调节、监控、记录、显示、与计算机接口、通讯等功能；2)网络功能是PLC发展的一个重要特征。各种个人计算机，图形工作站、小型机等都可以作为PLC的监控主机或工作站，这些装置的结合能够提供屏幕显示、数据采集、记录保持、回路面板显示等功能。大量的PLC联网及不同厂家生产的PLC兼容性增加，使得分散控制或集中管理都能轻易地实现；3)应用范围不断扩大：不仅能进行一般的逻辑控制，还能进行中断控制、智能控制、过程控制为、远程控制等；4)用于过程控制的PLC往往对存贮器容量及速度要求较高，为此，开发了高速模拟量输入模块，专用独立的PID控制器，多路转换器等，使得数字技术和模拟量技术在可编程序控制器中得到统一；5)编程软件的多样化和高级化：采用多种编程语言，有面向顺序语言和面向过程控制系统的流程图语言；还有与计算机兼容的高级语言，如BASIC、C及汇编语一言；另外还有专用的高级语言，例如三菱的MELSAP采用编译的方法将语句变为梯形图程序；也有采用布尔逻辑语言的。PLc也将具有数据库，并可实现整个网络的数据库共享。还将不断发展自适应控制和专家系统；6)构成形式的分散化和集散化：PLC与I/O口分散，PLC本身也可分散，分散的PLC可以连用，这样可将集中控制存在的“危险集中”化为“危险分散”。分散的PLC与上位机结合构成集散系统，分散地进行控制，这就便于构成多层分布式控制，以实现整个工厂或企业的自动化控制和管理。
三、PLC在自来水工控现场的应用实例
(一)控制需求分析
自动供水系统结构组成示意图，如图2所示。该系统通过2台抽水泵(另外2台备用)分别将#1和2#两口水井中的井水抽到清水池中，加药处理后由2台(另外1台备用)和1台(另外1台备用)加压泵分别向左岸和右岸水塔自动供水，以保证左、右两岸居民的用水需求。
自动控制供水系统主要是控制4台抽水泵和5台加压泵的启停，保证用户供水。控制系统设“手动”和“自动”两种工作方式。手动方式是一种备用方式，它是在自动方式不能正常运行的情况下启用。自动方式可以实现无人值班，无需人为干预，正常情况下自动供水，保证用户有水可用。
自动供水系统控制要求：
1.1#或2#冰井液位低于最低水位时，自动停止相应的抽水泵，在操作台显示液位值，并向上位机发出报警信号。
2.清水池水位低于下限水位时，1#和2#两口水井中的各自 一台水泵向清水池送水，同时根据设定值自动启动加药泵进行加药处理；当高于上限水位时，两台水泵和加药泵同时停止。要求各台备用水泵在相应水泵出现故障时，自动投入运行。
3.左岸或右岸水塔水位低于下限水位时，如果清水池中的水位不低于下限水位，各主加压泵同时向水塔送水；当水塔水位高于上限水位时，主加压泵停止送水。要求各台备用加压泵在相应加压泵出现故障时。自动投入运行。
4.通过上位机监控系统运行状态和报警，并实时显示水井、清水池、水塔的液位。
5.本系统要求运行安全可靠，手动操作、自动操作转换方便、可行。
(二)PLC控制系统设计
本系统采用德国西门子公司57 200系列中的57-226控制器及其STEP7/WNI软件作为系统的软硬件设备。该型号的PLC有良好性价比，同时提供了良好的开发平台以及大量的相关参考资料，在小型PLC控制系统中得到了广泛的应用，并在WNIDOWS2000完成了系统软件的编制和调试。上位机采用北京杰控Fameview5.5实现对PLC的监控，上下位机间通信采用MODBUS通信。
根据控制系统要求，PLC控制器主要是对两个取水泵站的四台水泵和两个液位传感器、加药站的加药泵、加压站的五台加压泵进行控制及向上位监控机传送各种信息。由此，自来水工程PLC控制系统的流程图，如图3所示：
由自来水工程PLC自动控制系统原理框图工艺组成可得：电气控制系统要求5个液位传感器分别检测两个水井液位、清水池液位、右岸生活水池液位和左岸生活水池液位；5个出水辅助电接点压力表来控制五台加压泵电动阀门的开启和检测五台加压泵电机运行是否正常，除此之外，电气控制系统还要求一些水泵电机运行指示灯和按钮等元器件，由控制系统参数以及对PLC输入输出点数、性质的要求，对控制系统的关键元器件：PLC、液位变送器和变送器传送屏蔽电缆线，进行必要的选型。
考虑到PLC控制系统的可靠性问题，电源是控制系统引入干扰的主要途径之一，特别是对于系统中存在大接触器、大电机等的场合，更易引入干扰信号。在系统设计过程中，采用了隔离变压器对PLC供电，并在一次侧采用380VAC供电。对系统中，要求有常用和备用、手动和自动两种运行状态不容许同时运行，由连锁可靠性要求，除了在PLC内部进行软件连锁外，同时还利用接触器的辅助触点进行了必要的电气连锁，以提高系统的可靠性。
从系统要求出发，系统要求在PLC不能正常工作时，能够利用手动按扭，进行正常供水控制，故在系统设计时，对手动控制没有采用PLC控制，而是采用继电器触点控制。系统电动阀控制器，由电动阀生产厂家配套生产，在此只对其进行改装，以实现远程控制。
上位机监控系统可以监测各个点水位变化的实时状况、各个电机的运行情况、各条管路的状况、查询历史水位的变化和历史报警信息以及电机历史运行状况。
上位机监控系统程序采用了Modbus通信协议的方式完成数据采集。采集的内容包括模拟输入AIU、数字输入DI口以及保存信息的内部字节信息。根据PLC控制系统需要，选定系统参数，在第一循环扫描中初始化Modbus从站协议，得到初始化梯形图。
组态软件的实现采用FameView5.5软件，它提供了许多通讯驱动程序与各种控制设备进行数据交换，要使用某个驱动程序，必须要进行安装，才能被工程使用，可以同时安装多种驱动程序；每种驱动程序都有一个独立的、与众不同名称来标识自己。驱动程序被安装后，并且选择驱动程序，并在系统启动过程中，启动驱动程序。运行数据库提供了A1/AO/ARIDI/DO/DR六种外部变量，与设备数据表进行各种方式的数据交换，运行数据库还提供了三种内部中间变量VMVD/VT，可以不加限制的使用。本系统使用了8个AR(模拟输入，出变量)，用来读取和修改设备数据表中的#1井水位仪，2#水位仪，左岸水位仪，右岸水位仪，右岸流量仪，水池水位仪的数据。Fame View系统提供了一个被称为设备数据表的存储缓冲区，把与外部控制设备通讯的数据经过整理存放在其中，通过设备通讯驱动程序，设备数据表的内容根据要求进行更新和输出，运行数据库所需要的过程数据都从数据表中取得。
关键词：高职；PLC应用技术；教学改革；项目教学
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2012）11-0039-03
重新定位课程目标
PLC应用课程的特点是教学理论与工作实践联系紧密，课程教学目标的定位必须以企业实际工作环境为基础进行。我院课题组根据调查研究，分析了典型工作岗位需求和职业能力目标，明确了教学课程总体目标，落实了学生学习和工作方法，提出了三类课改目标，即学生专业能力目标、课程总体目标、方法能力目标，确定了课改的思路和方法。
学生专业能力目标定位 我院课题组先后对本地区具有代表性的工业企业和其他高职院校进行了深入调研，设计制作了《企业工作中PLC技术应用情况调查问卷》、《典型企业调研访谈提纲》和《毕业生追踪调查问卷》等三种问卷，并对高职院校教师、机电专业学生、应届毕业生（进入工业企业工作的）、企业技术人员、企业专家（工程师、车间主任）等五类人群进行了问卷调查和访谈。在大量企业调研的基础上，对企业PLC设备品牌选择情况（如表1所示）、应用PLC技术的工作岗位（如表2所示）、支撑岗位所需的具体知识进行了分析研究。针对企业和市场需求提炼总结出适应市场需求的学生专业能力培养目标。即能够完成PLC电气控制系统的电路设计、安装、接线、构成；能够进行程序的设计、编制、传送；能够进行系统运行、调试、检查、评估。
课程总体目标定位 通过对调查数据的汇总分析，结合教师、企业人员、毕业生访谈资料，我们对职业岗位进行了进一步分析，结合现代高职教育理念，解构了原有的基于知识储备的课程构架，进而确定了《PLC应用技术》课程教学的总目标：基于工作过程的教学实施，引导讲授PLC结构、工作原理、逻辑指令、顺控指令、功能指令等理论知识；训练学生基于PLC的电器控制系统设计、安装、调试能力，可控制程序的设计编制能力，整体控制系统的运行调试能力。同时，借鉴“机电一体化培训课程及证书”和“高级维修电工证书”等相关技术证书培训课程的内容，调整教学内容，突出实用性。
《毕业生追踪调查问卷》主要针对已经毕业的学生进行了实际跟踪调查，重点了解三个方面的内容，即典型工作任务及工作流程。如表3所示。学习PLC课程的满意度及所需的社会能力。调查表明，机电一体化技术专业的毕业生从事的岗位工作非常广泛，涉及机电相关工作的各个方面。PLC课程涉及微处理器原理、数字逻辑、电子电路、低压电器、电器控制等内容，由于高职教学进度和课程安排等各方面的原因，不可能在学习PLC课程前开设上述全部课程，同时，学生个体在学习基础上存在差异。因此，本课程教学难度较大，再加上理论教学与实践教学脱节，学生普遍感到该课程专业技术理论性太强，难学易忘，往往靠死记硬背应付考试，厌学心理普遍。
构建科学的教学体系
在教学体系的构架上，我们坚持以学生为中心，紧紧抓住“理论实践一体”这个关键，结合我院教学工作的实际进行科学的应用分析，从教师授课、仿真实训、综合考评等三个方面入手，进行课程改革研讨，形成了“授、训、评”职业能力培养的课程体系。
基于分层递进理论的教师授课模式 通过对学生的调研，我们发现，教师的授课模式对学生学习的影响很大，传统的授课模式多采用验证型教学，往往安排学生熟悉实验装置、针对规定的控制实例进行程序编写、下载和使用指示灯模拟调试。在研究中我们发现，这种授课模式缺少完整的PLC控制系统设计和制作，无法保证学生对完整控制系统的认知。因此，结合我院机电专业的专业定位、培养目标和教学计划，课题组提出分层递进式实践教学模式，通过三个层次，即理论由浅入深、技能由低到高、涵盖技术由少到多进行递进式教学。第一层为课程试验，通过经典控制案例实验教学，激发学生对课程的学习兴趣，使其了解PLC控制系统的基本构成，促进其对理论知识的理解。第二层为课程实训，培养学生灵活应用PLC构建各种机电设备实物模型的自动控制系统，以学生自主分析、设计、编程、调试为主要内容，辅以教师答疑，使学生能够熟练进行PLC硬件设计和软件编程。第三层为专业综合实训（设计）项目，主要内容为典型机电设备控制系统的构建，培养学生专业综合技能及PLC工程应用能力，使学生实现在校训练技能与岗位要求的“无缝”对接，以便在日后工作中能充分应用所学知识，解决工业生产控制中的实际问题。
一.研究背景：
随着科技发展，人们生活水平不断提高，人们对有关供配电、照明、消防、防雷接地、通信、有线电视等系统的要求越来越高，使得建筑开始走向高品质，多功能领域，应向综合应用方向发展。
因此，建筑电气已经成为现代建筑的一个重要标志;而作为一门综合性的技术科学，建筑电气则应建立相应的理论和技术体系，以适应现代建筑电气设计的需要。
二.选题的目的和意义：
本设计过程能对所学专业课知识进行全面、系统的复习，更好地掌握本专业的基本理论和基本技能。
掌握建筑电气工程设计的步骤、方法、绘图技能以及建筑电气的施工程序。
学会选择和确定电气设备的型号及规格，学会查找相关手册，开拓视野，提高工程语言表达能力。
建筑电气是以电能、电气设备和电气技术为手段，创造、维持与改善室内的电、光、热、声环境的一门科学。
随着中国经济的高速增长，能源消耗及所带来的污染问题日益突出，关于节能的技术也倍受社会关注。
据有关统计数据显示，目前我国建筑消耗占社会总消耗的25%，其中建筑电器占14%，今后比例还有可能上升，造成这种局面的一个重要原因是传统建筑电气设备本身没有或很少采用有效的节能措施，另一个重要原因是很多建筑中缺少先进的电气控制系统对攒同电气设备进行有效的控制，从而产生人为和非人为的巨大能源消耗。
在我国城乡一体化加快，国内外倡导低碳经济的背景下，我国住宅需求量很大，原有建筑电气已经不能满足设计要求。
本设计在完成建筑功能的前提下，减小能源消耗，提高能源利用率。
此类建筑电气技术新趋势:采用现场控制总线技术;融合弱电技术和强电技术;融合计算机网络技术;以弱电的方式控制强电;使用者现场控制方便节能;管理方便;提高建筑安全性能。
三.设计内容：
本论文主要阐述了该建筑系统电气设计依据、原则和方法以及设计选择的结论等。
主要内容有：1.按环境要求、光源特性、建筑物风格，装饰效果，环境氛围材料质地及人的生理与心理需求选光源。
按配光需求、灯具特性、照度质量、装饰效果、灯具与建筑配合，与环境配合、与气氛配合、并要求要均匀无眩光来选择灯具。
根据民用建筑照度规定，应用适当的照度计算方法布置灯具计算被照场所E。
2.按外形、功能、防护要求，控制要求选开关、按安装数目规定、外形功能，防护要求，选插座。
按走线原则及安全便捷省钱省管、安装规范，建筑结构等走线。
按供电可靠、安全、优质、经济原则及负荷类别确定整个建筑内供电方案。
3.按供电可靠、安全、优质、经济原则及负荷类别确定整个建筑内供电方案。
按导线选择原则、各类导线优缺点及各种敷设方式确定设计供电网。
统计系统理论数据，为导线设备选则提供理论依据。
选择各部分导线、设备。
绘制系统图。
完善各层平面图。
按本地区及建筑具体情况确定防雷等级。
进行防雷选择设计计算。
完成防雷及接地平面图。
四.毕业设计所采用的研究方法和手段：
1. 认真学习和消化任务书，明确设计题目，任务和要求，搞清楚已经给了哪些数据，还要收集哪些资料。
2. 借阅相关书，征求老师意见，拟定大致进程，根据相关技术标准和规范对供配电、照明、消防电气系统设计计算，在CAD中队整个系统进行模拟细化。
3. 分析研究资料，并整理资料。
在配电设计中先根据手册确定各个空间的照度值;设计中以放射式接线，保证供电的可靠性;应用需用系数法计算负荷，按规定选择保护电器，电线电缆，达到安全用电和节能的目的。
4.在照明系统中，本着节能的原则，选择合适光源，通过照明计算，确定最佳光源数，为人们创造一舒适、明亮休闲的环境;插座安装设计避免拖线板的滥用，满足增加用电设备的需求，提高用电安全性。
5.接地防雷中，通过扁钢与地基钢筋结构相接，防雷、接地公用接地体，既保障了接地安全，又节约接地设备。
6.在消防系统中，通过感烟、感温探测器，手动火灾报警按钮，消防等电气设备设计，实现对防火区域的监控，防止火灾发生。
五、进度安排：
第三周～四周：毕业实习第五周～七周：选择光源、选灯具、选开关插座。
第八～九周：做出初步平面。
第十～十一周：计算各被照物场所照度，确定平面图中照明布置。
第十二周：统计负荷量，计算短路电流为系统选择提供理论依据。
第十三～十五周：确定系统供电方案---出系统图、选择导线设备。
第十六～十七周：设计防雷，接地做收尾材料表说明书。
第十八周：答辩。
六.主要参考资料：
《民用建筑电气设计规范》《电气照明设计手册》《建筑电气设计手册》《民用建筑电气设备手册》《建筑供配电》《电气照明技术》《工厂供电》
电气照明系统的防火与防爆讨相关毕业设计论文 【摘 要】随着社会市场经济的发展,电气照明系统在我们的日常生活中非常的常见,也是日常生产生活中必不可少的一部分,如果在其使用的过程中,出现线缆故障或者是操作不当,很容易导致火灾及爆碎故障的发生,造成严重的影响,这就需要在日常的电气照明系统的运行过程中,对其运行特点进行分析,采取有效的防火、防爆措施,这对于其安全、稳定运行是非常必要的,本文就主要针对此予以简单分析.
【关 键 词】电气照明系统;防火;防爆;讨论
电气照明是我们日常生活中必不可少的组成部分,在其运行的过程中,光能的产生主要是由电能转化而来,由于其在运行的过程中会产生大量的热,倒是其灯座、灯管、灯泡等表面的温度较高,一旦出现相关的故障,就很容易导致灯具爆碎、线路短路、过热、绝缘破坏等故障,一旦出现这些故障,会产生大量的可燃气体,容易引发火灾、爆炸等事故,造成非常恶劣的影响,本文就主要结合其运行特点,对其防火防爆进行简单探讨.
1电弧与电火花的产生原理探讨
电弧是由大量的电火花汇集所形成的,而电火花的形成主要是由于电极间的击穿放电,通常情况下电火花的温度是非常高的,尤其是电弧能够达到非常高的温度,一旦出现电弧与电火花,不仅能够使相关的可燃性物质燃烧,严重的还会导致出现金属的熔化与飞溅,造成非常恶劣的影响,在一些具有爆炸危险的场所,电弧及电火花的存在是非常危险的.
事故火花与工作火花是电火花主要的两种类型,事故火花主要是指由于外部因素的影响导致产生的火花,而工作火花主要是指电气设备在正常工作过程中所产生的电火花,绝缘表面出现的闪烁、熔丝熔断过程中出现的电火花、导线短路或者接地时产生的电火花都属于事故火花,此外,静电火花、二次放电火花、雷电直击放电产生的电火花都属于事故火花.就电气设备自身而言,其在运行过程中,外界热源导致的火灾也容易导致火灾、爆炸等事故.
2常用照明灯具的火灾危险性
电气照明系统的种类是多种多样的,按照不同的分类方法,可以将其划分成为各种不同的类型,如果依据光源的发光原理来对其进行分类,可以将其划分为：气体放电光源与热辐射光源两种类型,在各种各样的电气照明系统中,常见的、危险性较大的几种类型主要有：(1)高压汞灯,又将其称之为高压水银灯,主要有自镇流式与分镇流式两种,其特点是：光色好、用电省、使用寿命长、光效高,其发光原理类似于荧光灯,当主电极间出现弧光放电时,灯泡中的温度会出现明显上升,水银气化会发出紫外线与可见光,紫外线在激发壁内的荧光粉之后会使其发光,由于其功率值较大,在运行的过程中发出的热量较大,其表面的温度升高较快,其出现火灾的危险程度较高.(2)荧光灯,常用的荧光灯是热阴极弧光放电型低压汞灯,其主要由启动器、整流器、灯管等组成,其在启动的过程中,镇流器会在启辉器的配合之下,产生瞬时的高电压,是灯管放电,镇流器发热会导致其周围部分温度升高,如果有散热不良等现象的存在,导致其温度的进一步升高,就会对线圈的绝缘强度值造成破坏,导致电火花、电弧、高温等现象的出现,导致周围可燃物燃烧,形成火灾.(3)白炽灯,又将其称之为钨丝灯泡,当电流流过封于玻璃灯泡中的钨丝时,会使其温度上升至很高的值,为了延长灯泡的使用寿命,通常会在其中充入惰性气体,由于该气体的作用,会导致灯泡表面的温度升高,功率越大,其温度上升的速度越快,容易引起火灾.(4)卤钨灯,卤钨灯的功率通常较大,并且其温度较大,如果卤钨灯在短时间内烤燃接触灯管较近的可燃物,很容易引发火灾,在以上的几种灯具中,卤钨灯的火灾危险性最大,在一些公共场所要慎重选用.
3电气照明系统的防火措施
在实际的应用中,电气照明系统中的各个灯具在运行过程中,将电能转换成为光能,在该过程中都伴随着能量的消耗,这会导致灯具表明的温度升高,达到一个较大的温度值,在不同场所的照明灯具的选择过程中,需要充分的考虑其火灾危险性,并且要使照明装置与可燃物之间保持一定的距离,相关的防火措施主要表现为：(1)在灯泡的正下方不能进行可燃物品的堆放,灯泡在设计安装的过程中,其安装高度不能低于两米,如果根据实际的应用要求,不得不低于两米,应该采取有效的防护措施,如果遇到碰撞场所,应该应用金属网罩进行防护;(2)卤钨灯灯管附件的导线应该应用耐热的绝缘导线,而不能采用可燃性绝缘导线,防止灯管受到高温破坏而引起短路;(3)室外等特殊场所的照明灯具在实际的应用中应该具有防溅措施,防止有水滴溅于灯泡的表面,导致灯泡出现炸裂,如果灯泡出现了破碎,应该及时的对其进行更换;(4)要保证镇流器与灯管的容量及电压相匹配,在其安装的过程中,
要注意镇流器的通风、散热,不能直接将镇流器固定于可燃物上;(5)在可燃吊顶上安装的灯具的功率应该尽量的小,建议采用荧光灯,并且要在灯具的上方保持一定的空间,方便其散热,否则,需要在可燃材料上刷防火涂料.
4电气照明系统的电气线路的防火防爆措施
电气线路的短路容易导致火灾、爆炸等事故的发生,这主要是由于出现短路故障时,会出现较大的短路电流,在短路的瞬间放电发热量非常的大,会导致绝缘的烧坏及金属导线的熔化,很容易导致周围易燃易爆物品的引燃引爆,如果发生较大短路电流时,保险丝迅速熔断,电路会被切断,能够起到一定的保护作用,但是如果保险丝太粗,就难以熔断,容易引起火灾、爆炸等事故,这就需要在电气照明系统设计的过程中,对其保险丝等装置进行合理选择.
另一方面,电气线路出现过负荷、导线连接处接触电阻过大、导线接头接触不良、导线接头连接不牢固等都会导致火灾、爆炸的事故的发生,在电气照明系统,线路设计的过程中,应该充分的考虑各种因素,保证线路敷设的合理性.一旦出现线路燃烧事故,要及时采取有效的措施,对火灾予以控制,将事故的破坏程度及破坏范围降低到最小.
5结束语
电气照明系统运行的过程中,出现火灾与爆炸事故是非常严重的事故,会造成非常严重的影响,本文就对其各种事故的产生机理进行了简单分析,并提出了相关的防火防爆措施,对于其运行安全性能的提升具有积极的作用.
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