电气控制技术设计报告

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电气系统综合设计实验报告直线一级倒立摆控制系统设计

电气控制系统设计——直线一级倒立摆控制系统设计学院轮机工程学院班级电气1111姓名李杰学号 36姓名韩学建学号 35成绩指导老师肖龙海2014 年 12 月 25 日小组成员与分工：韩学建主要任务：二阶系统建模与性能分析,二阶控制器的设计,二阶系统的数字仿真与调试,二阶系统的实物仿真与调试;二阶状态观测器的数字仿真与调试,二阶状态观测器的实物仿真与调试;李杰主要任务：四阶系统建模与性能分析,四阶控制器的设计,四阶系统的数字仿真与调试,四阶系统的实物仿真与调试;四阶状态观测器的数字仿真与调试,四阶状态观测器的实物仿真与调试;前言倒立摆系统是非线性、强耦合、多变量和自然不稳定的系统,倒立摆是机器人技术、控制理论、计算机控制等多个领域、多种技术的有机结合,其被控系统本身又是一个绝对不稳定、高阶次、多变量、强耦合的非线性系统,可以作为一个典型的控制对象对其进行研究;倒立摆系统作为控制理论研究中的一种比较理想的实验手段,为自动控制理论的教学、实验和科研构建一个良好的实验平台,以用来检验某种控制理论或方法的典型方案,促进了控制系统新理论、新思想的发展;本报告通过设计二阶、四阶两种倒立摆控制器来加深对实际系统进行建模方法的了解和掌握随动控制系统设计的一般步骤及方法;熟悉倒立摆系统的组成及基本结构并利用MATLAB对系统模型进行仿真,利用学习的控制理论对系统进行控制器的设计,并对系统进行实际控制实验,对实验结果进行观察和分析,研究调节器参数对系统动态性能的影响,非常直观的了解控制器的控制作用;目录第一章设计的目的、任务及要求倒立摆系统的基本结构 (4)设计的目的 (4)设计的基本任务 (4)设计的要求 (4)设计的步骤 (5)第二章一级倒立摆建模及性能分析微分方程的推导 (5)系统的稳定性和能控能观性分析 (11)二阶的能观性、能控性分析 (13)四阶的能观性、能控性分析 (18)第三章倒立摆系统二阶控制器、状态观测器的设计与调试设计的要求 (22)极点配置 (22)控制器仿真设计与调试 (23)状态观测器仿真设计与调试 (28)第四章倒立摆系统四阶控制器、状态观测器的设计与调试设计的要求 (26)极点配置 (26)控制器仿真设计与调试 (27)状态观测器仿真设计与调试 (28)心得体会 (31)参考文献 (31)第一章设计的目的、任务及要求倒立摆系统的基本结构与工作原理图倒立摆系统硬件框图图倒立摆系统工作原理框图倒立摆系统通过计算机、I/O卡、伺服系统、倒立摆本体和光电码盘反馈测量元件组成一个闭环系统;以直线一级倒立摆为例,其工作原理框图如图所示;图中光电码盘1由伺服电机自带,小车的位移可以根据该码盘的反馈通过换算获得,速度信号可以通过对位移的差分得到;各个摆杆的角度由光电码盘2测量并直接反馈到I/O卡,而角速度信号可以通过对角度的差分得到;计算机从I/O卡实时读取数据,确定控制决策电机的输出力矩,并发给I/O卡;I/O卡经过电控箱内部电路产生相应的控制量,驱动电机转动,使小车按控制要求进行运动,以达到控制目的;实验过程中需要了解倒立摆装置基本结构;了解编码盘、行程开关等的基本工作原理;进行行程开关、编码盘和电机基本测试;设计的目的本设计要求我们针对设计要求,利用课堂所学知识及实验室实测来的系统数据采用工程设计法进行一级直线倒立摆控制系统设计;绘制原理图,同时在实验室进行实验检验设计结果,分析数据,编写设计报告;目的是使学生掌握随动控制系统设计的一般步骤及方法;设计的基本任务本课程设计的被控对象采用固高科技生产的GLIP2001一级直线倒立摆;通过设计与调试使学生能够：1熟悉倒立摆系统的组成及其基本结构；2掌握通过解析法建立系统数学模型及进行工作点附近线性化的方法；3掌握系统性能的计算机辅助分析；4掌握系统控制器的设计与仿真；5研究调节器参数对系统动态性能的影响;设计的要求1.熟悉倒立摆系统结构,熟悉倒立摆装置的基本使用方法；2.建立系统的数学模型,并在工作点附近线性化；3.分析系统的稳定性、频域性能、能控性与能观性；4.采用状态空间的极点配置法设计控制器,要求系统调节时间ts<=3s,阻尼比ξ>= and ξ<=1;实验步骤1.倒立摆系统基本结构分析2.对象的建模3..系统性能分析4.控制器设计与调试5.设计报告的撰写第二章一级倒立摆建模及性能分析系统建模可以分为两种：机理建模和实验建模;实验建模就是通过在研究对象上加上一系列的研究者事先确定的输入信号,激励研究对象并通过传感器检测其可观测的输出, 应用数学手段建立起系统的输入－输出关系;这里面包括输入信号的设计选取,输出信号的精确检测,数学算法的研究等等内容;机理建模就是在了解研究对象的运动规律基础上,通过物理、化学的知识和数学手段建立起系统内部的输入－状态关系;对于倒立摆系统,由于其本身是自不稳定的系统,实验建模存在一定的困难;但是忽略掉一些次要的因素后,倒立摆系统就是一个典型的运动的刚体系统,可以在惯性坐标系内应用经典力学理论建立系统的动力学方程;下面采用牛顿－欧拉方法建立直线型一级倒立摆系统的数学模型;微分方程的推导在忽略了空气阻力和各种摩擦之后,可将直线一级倒立摆系统抽象成小车和匀质杆组成的系统,如图所示;我们不妨做以下假设：M 小车质量m 摆杆质量b 小车摩擦系数l 摆杆转动轴心到杆质心的长度I 摆杆惯量 F 加在小车上的力x 小车位置φ摆杆与垂直向上方向的夹角θ摆杆与垂直向下方向的夹角考虑到摆杆初始位置为竖直向下图是系统中小车和摆杆的受力分析图;其中,N 和P 为小车与摆杆相互作用力的水平和垂直方向的分量;注意：在实际倒立摆系统中检测和执行装置的正负方向已经完全确定,因而矢量方向定义如图所示,图示方向为矢量正方向;分析小车水平方向所受的合力,可以得到以下方程：①由摆杆水平方向的受力进行分析可以得到下面等式：②即：③把这个等式代入①式中,就得到系统的第一个运动方程④为了推出系统的第二个运动方程,对摆杆垂直方向上的合力进行分析,可以得到下面方程：⑤⑥力矩平衡方程如下：⑦注意：此方程中力矩的方向,由于θ= π+φ,cosφ= -cosθ,sinφ= -sinθ,故等式前面有负号; 合并这两个方程,约去P 和N ,得到第二个运动方程：⑧设θ=π+φφ是摆杆与垂直向上方向之间的夹角,假设φ与1单位是弧度相比很小,即φ<<1,则可以进行近似处理：用u 来代表被控对象的输入力F ,线性化后两个运动方程如下：⑨对式3-9进行拉普拉斯变换,得到⑩注意：推导传递函数时假设初始条件为0;由于输出为角度φ,求解方程组的第一个方程,可以得到：⑾⑿如果令则有⒀把上式代入方程组的第二个方程,得到：⒁整理后得到传递函数：⒂其中,该系统状态空间方程为：⒃方程组对解代数方程,得到解如下：⒄整理后得到系统状态空间方程：⒅由9的第一个方程为对于质量均匀分布的摆杆有：于是可以得到：化简得到：⒆⒇以小车加速度为输入的系统状态空间方程：稳定性分析P=polyA;r=rootsP;ii=findrealr>0;n=lengthii;ifn>0disp'不稳定';elsedisp'稳定';end不稳定由此得到系统在未加控制器之前是发散的,不稳定的能控能观性分析A= 0 1 0 0;0 0 0 0;0 0 0 1;0 0 0;B= 0 1 0 3';C= 1 0 0 0;0 0 1 0;D= 0 0 ';>> n=4;Uc=ctrbA,B;Vo=obsvA,C;>> ifrankUc==nifrankVo==ndisp'系统状态即能控又能观'else disp'系统状态即能控,但不能观'endelse ifrankVo==ndisp'系统状态能观,但不能控'else disp'系统状态不能控,但也不能观' endend系统状态即能控又能观二阶的能观性、能控性分析>> A=0 1; 0;>> B=0 3';>> C=0 0 ;1 0;>> D=0;二阶能控性分析：>> M=ctrbA,BM =0 33 0>> rankMans =2说明系统是能控的二阶能观性分析：>> N=obsvA,CN =0 11 0>> rankNans =2说明系统是能观的四阶的能观性、能控性>> A=0 1 0 0; 0 0 0 0;0 0 0 1;0 0 0;;>> B=0 1 0 3';>> C= 1 0 0 0;0 0 1 0;>> D=0 0';四阶能控性分析:>> M=ctrbA,BM =0 0 00 0 00 00 0>> rankMans =4说明系统是能控的四阶能观性分析：>> N=obsvA,CN =0 0 00 0 00 0 00 0 00 0 0 00 0 00 0 0 00 0 0>> rankNans =4说明系统是能观的第三章倒立摆系统二阶控制器的设计设计的要求建立以X’’为输入,Φ与Φ’为状态变量,y为输出的模型分析系统的稳定性,能控能观性设计状态反馈控制器进行极点配置,是系统ξ>= ts<=3s极点配置取ξ=,Ts=；则Wn=,极点为±利用MATLAB进行计算:clear;T=input'T=';zeta=input'zeta=';Wn=4/Tzeta;A=0 1; 0;B=0;3;S1=-zetaWn-Wnsqrtzeta^2-1;S2=-zetaWn+Wnsqrtzeta^2-1;P=S1,S2;K=placeA,B,P则：K0=,K1=;控制器的仿真测试与调试图二阶系统结构图以小车加速度为输入,摆杆偏移角度和角速度为状态变量的模型,K值为反馈矩阵,输出为角度的波形图仿真波形图：取 &= 极点为：Wn=则 K0= K1= 图仿真结果波形图有次图可得加入控制器之后系统可以稳定,可见控制器的设计是合理的硬件调试硬件调试结构图以小车加速度为输入,摆杆偏移角度和角速度为状态变量的模型,加入Л模块纠正反馈角度符号通过调试K值,当K取的时候,可使仿真结果较稳定;从摆杆的角度可以看出,角度可以稳定下来,施加一干扰后,摆杆可以很快恢复稳定;状态观测器的仿真测试与调试图二阶状态观测器数字仿真图以小车加速度为输入,摆杆偏移角度和角速度为状态变量的模型,K值为反馈矩阵,输出为角度的波形图仿真波形图：取 &= 极点为：Wn=则 K0= K1= 图仿真结果波形图反馈矩阵G的求法T=input'T=';zeta=input'zeta=';Wn=4/Tzeta;A=0 1; 0;B=0;3;C=1 0;S1=-zetaWn-Wnsqrtzeta^2-1;S2=-zetaWn+Wnsqrtzeta^2-1;P=S1,S2;OP=5P;G=placeA',C',OPG=实物调试由图可知,施加扰动后摆杆能很快恢复,符合系统要求;第四章倒立摆系统四阶控制器的设计设计要求根据设计要求,确定系统闭环极点,设计状态反馈控制器,并进行仿真、调试验证;极点配置取 &= T= Wn= 极点为：±；-20±利用MATLAB进行计算:T=input'T=';zeta=input'zeta=';Wn=4/Tzeta;A=0 1 0 0;0 0 0 0;0 0 0 1;0 0 0;B=0;1;0;3;S1=-zetaWn-Wnsqrtzeta^2-1;S2=-zetaWn+Wnsqrtzeta^2-1;P=,-20+,S1,S2;K=placeA,B,Pk0=,k1=,k2= ,k3=;则K=控制器的仿真测试与调试图四阶系统仿真结构图以小车加速度为输入,摆杆角度、角速度、小车位移、加速度为状态变量,上半部分为位移输出,下半部分为角度输出仿真结果：位移：角度：实物调试：图硬件调试结构图将K1、K2、K3、K4合并后反馈作用系统,系统为单输入双输出四阶一级倒立摆状态空间极点配置实时控制结果平衡时上为位移,下位角度直线一级倒立摆状态空间极点配置实时控制结果施加干扰上为位移,下位角度状态观测器仿真设计与调试图四阶状态观测器数字仿真图四阶系统仿真结构图以小车加速度为输入,摆杆角度、角速度、小车位移、加速度为状态变量,上半部分为位移输出,下半部分为角度输出反馈矩阵G的求法T=input'T=';zeta=input'zeta=';Wn=4/Tzeta;A=0 1 0 0;0 0 0 0;0 0 0 1;0 0 0;B=0;1;0;3;C=1 0 0 0;0 0 1 0;S1=-zetaWn-Wnsqrtzeta^2-1;S2=-zetaWn+Wnsqrtzeta^2-1;P=,-10+,S1,S2;OP=3P;G=placeA',C',OP'G =实物调试反馈矩阵G和增益矩阵K分别调用matlab程序即可实物仿真与结果心得体会通过此次课程设计,使我更加扎实的掌握了有关MATLAB方面的知识,在设计过程中虽然遇到了一些问题,但经过一次又一次的思考,一遍又一遍的检查终于找出了原因所在,也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足;实践出真知,通过亲自动手制作,使我们掌握的知识不再是纸上谈兵;课程设计诚然是一门专业课,给我很多专业知识以及专业技能上的提升,同时又是一门讲道课,一门辩思课,给了我许多道,给了我很多思,给了我莫大的空间;同时,设计让我感触很深;使我对抽象的理论有了具体的认识;通过这次课程设计,我掌握了倒立摆装置的识别和测试；熟悉了控制系统的设计原理；了解了现代控制理论的设计方法；以及如何提高倒立摆系统的性能等等,掌握了MATLAB、simulink的使用方法和技术,通过查询资料,对所学知识有了很多新的认识;自己写主要参考文献：1.夏德玲、翁贻方,自动控制理论．北京,北京工业大学出版社,2006年1月2.刘豹、唐万生,现代控制理论．北京,机械工业出版社,2006年6月3.李国勇、谢克明,计算机仿真技术与CAD．北京,电子工业出版社,2009年1月4.Googol Technology直线倒立摆系统GLIP系列安装与使用手册固高科技。

电气控制课设--全自动洗衣机PLC控制

电气控制课设--全自动洗衣机PLC控制————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2电气控制课程设计评语：考勤（10）守纪（10）过程（40）设计报告（30）答辩（10）总成绩（100）专业：自动化班级：动1101姓名：学号：201108539指导教师：侯兰州交通大学自动化与电气工程学院2014年 07 月 10 日全自动洗衣机的PLC控制系统设计1设计任务1.1任务描述洗衣机的工作流程由进水、洗衣、排水和脱水4个过程组成。

全自动洗衣机的进水、洗衣、排水和脱水是通过水位开关、电磁进水阀和电磁排水阀配合进行控制，从而实现全自动控制运行，直至洗衣结束。

高、中、低水位开关分别用来控制进水到洗衣机内高、中、低水位；电磁进水阀起着通/断水源的作用。

进水时，电磁进水阀打开，将水注入；排水时，电磁排水阀打开，将水排出；洗衣时，洗涤电动机启动；脱水时，脱水桶启动。

1.2控制要求洗衣机洗衣洗衣时间为40分钟到1小时左右，这里为了方便按以下要求设计。

1.2.1“正常运行”工作方式控制要求：（1）按下启动按扭及水位选择开关（高、中、低），开始进水，达到设定水位（高、中、低）后停止进水，停止2秒后开始洗涤；（2）洗涤时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒；（3）如此循环5次，总共320秒后开始排水，排空后脱水30秒；（4）开始清洗，重复（1）～（4）步骤，共清洗两遍；（5）清洗完成，报警3秒并自动停机。

1.2.2.“强制停止”工作方式控制要求：若按下停车按扭，全自动洗衣机停止自动运行状态，开始进入强制停止运行状态。

要求能够实现手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）的功能。

2全自动洗衣机PLC控制系统的选型和I/O地址分配2.1全自动洗衣机PLC控制系统选型全自动洗衣机PLC控制系统采用西门子公司的S7-300系列PLC控制器。

电气控制与PLC课程设计报告【精选文档】

× × × ×大学《电气控制与PLC》课程设计说明书专业：班级：姓名:学号：指导教师：目录第一部分: 电气线路安装调试技能训练 (3)技能训练题目一三相异步电机的可逆控制实验 (3)技能训练题目二三相异步电机Y-△降压启动控制 (3)技能训练小结 (4)第二部分：加热反应炉PLC控制系统设计 (7)一、PLC控制系统设计的基本原则和步骤 (7)1、PLC控制系统设计的基本原则 (7)2、PLC控制系统设计的一般步骤 (8)3、PLC程序设计的一般步骤 (8)二、加热反应炉电器控制系统设计任务 (9)1、加热反应炉原理图 (9)2、加热反应炉加热工艺过程 (9)3、加热反应炉PLC电气控制系统设计任务和要求 (10)三、设计过程 (10)1、加热反应炉的输入输出设备表：(I/O地址) (10)2、I/O接线图 (11)3、控制流程图 (11)4、PLC控制程序 (12)5、实验室连接图 (12)四、设计总结 (12)第一部分：电气线路安装调试技能训练技能训练题目一：三相异步电机的可逆控制实验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1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.电气原理图：电气安装接线图：本人完成的安装线路实物图片一：技能训练题目二：三相异步电机Y—△降压启动控制从主回路看，当接触器KM1、KM2主触头闭合,KM3主触头断开时，电动机三相定子绕组作Y连接；而当接触器KM1和KM3主触头闭合，KM2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KM1和KM2得电闭合，后经一定时间的延时，使KM2失电断开，而后使KM3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KM2与KM3通过辅助常闭触点KM2与KM3实现电气互锁，保证接触器KM2与KM3不会同时得电，以防止三相电源的短路事故发生。

电气控制实训报告

电气控制实训报告
在电气控制实训中，我们主要学习了电气控制系统的基本原理、组成结构和实
际应用。

通过实际操作，我们深入了解了电气控制系统在工业生产中的重要作用，以及如何正确、安全地进行电气控制操作。

首先，我们学习了电气控制系统的基本原理。

电气控制系统是通过控制电流、
电压、频率等电气信号，实现对机械设备的控制和调节。

在实训中，我们了解了电气控制系统的分类，包括开关控制、按钮控制、继电器控制、PLC控制等，每种
控制方式都有其适用的场景和特点。

其次，我们学习了电气控制系统的组成结构。

电气控制系统由电气元件、控制
设备、执行机构等组成。

在实训中，我们学习了各种电气元件的功能和特点，例如接触器、继电器、断路器等，以及它们在电气控制系统中的作用和连接方式。

我们还学习了控制设备的选择和布置，以及执行机构的工作原理和调试方法。

最后，我们进行了实际操作，学习了电气控制系统的实际应用。

通过实训，我
们掌握了电气控制系统的调试和维护方法，了解了电气控制系统在工业生产中的应用案例，例如输送机、升降机、搅拌机等设备的电气控制方案和实施步骤。

我们还学习了电气控制系统的故障诊断和排除方法，提高了我们对电气控制系统的实际操作能力。

在本次实训中，我们不仅学习了电气控制系统的理论知识，还进行了实际操作，深化了对电气控制系统的理解和掌握。

通过这次实训，我们对电气控制系统有了更深入的认识，为将来的工作和学习打下了坚实的基础。

希望通过不断的实践和学习，我们能够在电气控制领域有所建树，为工业自动化的发展贡献自己的力量。

电气控制实习报告总结

电气控制实习报告总结首先，我要感谢学校和老师给予我这次电气控制实习的机会。

通过这次实习，我深刻地认识到电气控制技术在现代工业中的重要性，并掌握了大量的实践经验和技能。

以下是我在实习过程中的收获和总结。

一、实习目的和意义电气控制实习旨在让我们更好地理解和掌握电气控制原理，提高我们的动手能力和实际操作技能，培养我们解决实际问题的能力。

通过实习，我们学会了如何分析电气控制问题，如何设计电气控制线路，以及如何调试和维护电气设备。

这对我们未来的学习和工作具有重要意义。

二、实习内容和过程在实习过程中，我们学习了电气控制的基本原理，了解了各种低压电器的构造、原理和应用，如交流接触器、继电器、按钮、熔断器等。

我们还学习了电气控制线路的设计和安装，掌握了控制电路的调试和维护方法。

此外，我们还参观了电气控制设备的实际应用场景，了解了电气控制在工业生产中的应用。

三、实习收获和体会1. 实践能力得到提升。

通过实际操作，我们更好地理解和掌握了电气控制原理，提高了我们的动手能力。

2. 团队合作意识得到增强。

在实习过程中，我们需要相互协作，共同完成任务。

这使我们更加注重团队合作，提高了我们的团队协作能力。

3. 问题分析和解决能力得到锻炼。

在实习过程中，我们遇到了许多实际问题，通过请教老师和同学，我们学会了如何分析问题、解决问题。

4. 认识到理论知识与实践相结合的重要性。

实习使我们认识到，理论知识是实践的基础，只有掌握了扎实的理论知识，才能在实践中游刃有余。

四、对未来学习的展望通过这次实习，我对电气控制技术有了更深的了解和认识。

在未来的学习中，我将更加努力地学习理论知识，提高自己的实践能力，为将来的工作打下坚实的基础。

同时，我也将继续注重团队合作，培养自己的沟通能力和协作精神。

总之，这次电气控制实习给我留下了深刻的印象。

我将珍惜这次实习的经历，继续努力学习，不断提高自己的综合素质，为将来的工作做好准备。

动车组电气控制实训报告

一、摘要动车组作为我国高速铁路的重要组成部分，其电气控制系统是实现高速、安全、舒适运行的关键。

本次实训旨在通过实际操作，加深对动车组电气控制系统的理解，掌握电气设备的安装、调试和维护方法。

通过本次实训，提高了学员的实际操作技能和故障排除能力。

二、实训目的1. 熟悉动车组电气控制系统的组成和功能。

2. 掌握动车组电气设备的安装、调试和维护方法。

3. 提高学员的实际操作技能和故障排除能力。

4. 培养学员的团队协作和沟通能力。

三、实训内容1. 动车组电气控制系统概述2. 电气设备安装与调试3. 故障排除与维护4. 实训案例分析四、实训过程（一）动车组电气控制系统概述本次实训首先对动车组电气控制系统进行了概述，介绍了系统的组成、功能以及工作原理。

动车组电气控制系统主要由以下几部分组成：1. 供电系统：负责为动车组提供所需的电能。

2. 逆变器：将直流电转换为交流电，为牵引电机提供动力。

3. 牵引电机：将电能转换为机械能，驱动动车组运行。

4. 制动系统：实现动车组的减速和停车。

5. 辅助系统：为动车组提供照明、通风、空调等辅助功能。

（二）电气设备安装与调试1. 电气设备安装：按照图纸要求，将电气设备安装到动车组上，确保设备之间的连接牢固、可靠。

2. 电气设备调试：对安装好的电气设备进行调试，检查设备是否正常运行，调整参数，确保设备性能达到设计要求。

（三）故障排除与维护1. 故障排除：在实训过程中，遇到电气设备故障时，通过分析故障现象，查找故障原因，进行故障排除。

2. 维护：对电气设备进行定期检查、清洁、润滑和更换磨损部件，确保设备处于良好状态。

（四）实训案例分析1. 案例一：逆变器故障故障现象：逆变器无法正常工作，导致动车组无法启动。

排除方法：检查逆变器电路，发现故障原因在于某一路电源线断裂，重新连接电源线后，逆变器恢复正常工作。

2. 案例二：牵引电机故障故障现象：牵引电机转速不稳定，有时出现突然加速或减速现象。

智能小区电气设计报告范文

智能小区电气设计报告范文# 智能小区电气设计报告## 1. 引言随着科技迅猛发展和人们生活水平的提高，智能化已成为社会发展的趋势。

智能小区是智能化的典型应用之一，将科技与社区相结合，通过智能化系统的设计和应用，使小区的管理更智能、便捷、高效。

本报告将重点介绍智能小区电气设计，包括智能小区电力供应系统、照明系统、安全监控系统等。

## 2. 智能小区电力供应系统设计智能小区电力供应系统是智能小区的核心系统之一，主要包括电力输入、配电与管理等功能。

### 2.1 电力输入设计智能小区的电力输入需要保证可靠、稳定，并且具备应急备用电源。

可以选择接入市电作为主要电源，并设置UPS和发电机组作为备用电源，以应对紧急情况。

### 2.2 配电设计智能小区的配电系统需要合理规划，确保电力能够均匀分配到各个终端设备。

可以采用低压断路器配电方式，根据小区的用电负荷和布线需求进行选择，确保供电的安全和可靠。

### 2.3 管理设计智能小区电力供应系统应当配备智能化管理系统，包括监测设备和远程控制设备。

通过实时监测电力的使用情况和维护信息，可以及时进行故障处理和维护，保证电力供应的稳定性和可靠性。

## 3. 智能小区照明系统设计智能小区照明系统的设计旨在提高能源利用效率和用户体验。

### 3.1 节能照明设计智能小区采用LED灯具作为照明源，LED灯具具有高效节能、寿命长等优点。

可以利用光照传感器和人体红外传感器，通过智能化控制系统自动感知光照强度和人员活动状态，智能控制灯具的开关和亮度，以实现节能效果。

### 3.2 智能控制设计智能小区照明系统可以配备智能控制器，通过手机APP或遥控器等手段实现灯具的远程控制。

用户可以根据需要调整灯光的亮度和颜色，满足不同场景的照明需求。

### 3.3 安全照明设计智能小区照明系统应当考虑安全因素，例如设置紧急照明系统，保证在停电等突发情况下提供紧急照明，确保居民的安全。

## 4. 智能小区安全监控系统设计智能小区的安全监控系统是保障小区安全的关键系统之一，主要包括视频监控、门禁系统等。

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南通大学电气控制综合实验设计报告项目：三层电梯PLC控制系统班级：自142姓名：阿杨学号：1412011033学期：2016-2017-2一．实验目的及要求1.实验目的通过实验使同学了解PLC技术在工业控制领域的实际应用，基本掌握PLC 控制系统的硬件电路设计及程序设计、调试方法，学会分析、解决生产实际过程中出现的问题，为毕业设计及今后从事相关的工作奠定一定的实践基础。

培养同学能够运用现代工程工具和信息技术工具对复杂电气工程问题进行预测和模拟，并理解其局限性。

2.实验要求①按下按钮，点亮相应的灯，完成动作后灯熄灭，如在三层按下2层信号，则2层信号灯亮，到达2层熄灭，如果电梯停在本层，则按住按钮灯亮，松开灯灭。

②向上时，在所有召唤信号和有二楼上认址信号或三楼认址信号后，停在二楼或三楼，向下时，在所有召唤信号和二楼或一楼认址信号后，停在二楼或一楼，仅有认址信号而没有召唤信号时不停，有极限信号必停。

③有轿厢和门厅召唤时，运行到召唤楼层后停1S，开门—延时到或有手动关门信号—关门—有运行方向信号，则向该方向运动，无信号，则停止。

④当有多个召唤信号时，电梯执行方式是：优先响应与目前运动方向一致的信号，保留反方向的信号。

⑤电梯停在2，3楼，若10S内没有召唤信号，电梯自动停在一楼，且不自动开门。

⑥电梯上行中Y00、Y02、Y04闪烁，下行中Y01、Y03、Y05闪烁；电梯停在某一楼层时，该层上、下行指示灯熄灭，其他楼层指示灯停止闪烁。

电梯再次运动后，恢复闪烁。

电梯停止运行后，所有指示灯熄灭。

3.PLC控制系统的方法及其关键点：（1）选择合适的网络首先，网络必须是开放的，以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展；其次，针对不同网络层次的传输性能要求来选择网络的形式，这必须在较深入地了解该网络标准的协议、机制的前提下进行；再次，综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题，确定不同层次所使用的网络标准。

一个实时系统的性能可从时间、可靠性和应用对象三个方面来衡量。

（2）掌握PLC扫描原理与其它控制设备比较，PLC最重要的特征是“扫描”。

PLC上电后，自动重复执行程序扫描和I/O扫描，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。

完成上述三个阶段称作一个扫描周期。

在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O 映象区中相应的单元内，输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段，即使输入状态和数据发生变化，I /O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。

（3）重视抗干扰问题可编程控制器（PLC）既保留了继电器控制系统的简单易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质性能。

因此，PLC在电梯控制领域得到了广泛而深入的应用。

4.电梯控制系统组成：电梯控制系统可分为电力拖动系统和电气控制系统两个主要部分。

电力拖动系统主要包括电梯垂直方向主拖动电路和轿箱开关电路。

二者均采用易于控制的直流电动机作为拖动动力源。

主拖动电路采用PWM调试方式，达到了无极调速的目的。

而开关门电路上电机仅需一种速度进行运动。

电气控制系统则由众多呼叫按钮、传感器、控制用继电器、指示灯、LED数码管和控制部分的核心器件（PL D）等组成。

PLC集信号采集、信号输出及逻辑控制于一体，与电梯电力拖动系统一起实现了电梯控制的所有功能。

1.轿厢电力拖动系统：由电机拖动轿厢带配重上下起降，原理图如下。

1—电动机2—制动器3—曳引轮4—减速器5—钢丝绳6—导向轮2.门机拖动系统：打开及关闭门。

3.电梯的电气控制系统电梯PLC的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统和电力拖动控制系统两部分组成。

电梯PLC控制系统的基本结构图主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢内操作系统、门厅召唤电梯系统、指示楼层器、楼层认址系统、开关门系统、调速装置与主拖动系统等等。

系统控制核心为PLC主机，轿厢内操作系统、门厅召唤电梯系统、井道及安全保护信号通过PLC输入接口送入PLC，存储在存储器及召唤指示灯。

5.电梯的工作原理：电梯根据驱动技术分为曳引驱动、强制驱动及液压驱动等多种驱动类型，基于安全性与节能效率，目前应用最为普遍的是曳引驱动电梯。

电梯的工作原理跟我们通过辘轳的转动从水井里打水类似，水井相当于电梯井道，辘轳相当于电梯驱动主机，井绳相当于悬挂钢丝绳，水桶相当于电梯的轿厢，水桶里的水就相当于我们乘客。

辘轳是通过井绳在轴上卷绕向上提水的，如出于省力的考虑，在悬吊水桶的另一侧井绳上悬吊一个平衡水桶和水重量的石块，在向上提水的过程中，水桶上升，石块相应下降，井绳不再在轴上卷绕，由井绳与轴之间的摩擦力平衡井绳所受两侧的重量差，这就是摩擦曳引驱动式电梯的运行原理。

目前在用的电梯基本上都是曳引驱动式电梯，悬挂钢丝绳一侧悬吊轿厢，另一侧悬吊平衡用的对重装置，基于安全和经济节能的考虑，平衡重量通常6典型电梯拖动控制系统：系统框图如图所示典型电梯拖动控制系统如图所示二、实验仪器设备与器件计算机，虚拟对象软件。

1.硬件部分介绍：该设计要求可编程控制器具有高数计数器，综合考虑后，系统选择了日本三菱公司生产的FX2N系统PLC。

FX2N系统PLC具有以下几个方面的优点：（1）FX2N配置灵活，除主机单元外，还可扩展I／O模块，A／D模块，D／A模块和其他特殊功能模块。

（2）FX2N指令功能丰富，有各种指令107条，且指令执行速度快。

（3）FX2N可用内部辅助继电器M，状态继电器S，定时器T，寄存器D，计数器C 的功能和数量满足了系统控制要求的需要，尤其是高速计数器（C251等）能接受脉冲编码器脉冲。

（4）FX2N的编程可用编程器，也可以在PC机上使用三菱公司的专用编程软件包MELSEMEDOC来进行。

编程语言可用梯形图或指令表，尤其是可用PC机对系统实时进行监控，为调试和维护提供了极大的方便。

2.软件部分介绍：软件部分用到了Gx Developer 、组态王GX Developer是三菱PLC的编程软件。

适用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可编程控制器。

支持梯形图、指令表、SFC、 ST及FB、Label语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，具有异地读写PLC 程序功能。

组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。

3.PLC I/O与信号对照表：4.电梯虚拟对象软件界面：三、实验原理分析1.电梯控制要求7大原则：①自动定向原则停车状态下，电梯采集所有呼梯信号，按先来先到原则自动定向。

②顺向截车原则电梯一旦按确定方向运行，只响应同向呼梯信号停车，记忆反向呼梯信号等换向后响应它。

③最远程反向截车原则电梯如果向上运行时，对于有向下方向的呼梯信号，电梯先响应最远的，换向后再按顺向截车原则响应向下方向的其他信号。

④顺向消号，反向保号原则电梯满足某层呼梯信号要求后，必须消掉同方向的呼梯信号，记忆反方向的呼梯信号。

⑤自动开关门原则电梯到达某层后，自动开门，延时一段时间后自动关门。

但人为关门优先于自动关门，而人为开门优先于人为关门和自动关门，即人为开门的优先级最高。

⑥本层呼叫重开门原则电梯在关门过程中，如果本层有同方向呼梯信号，电梯重新将门打开，响应乘客要求。

⑦重按消号原则内外呼梯按钮，按一次产生呼梯信号，在电梯关门尚未结束之前，再按一次消除该呼梯信号。

2.PLC的系统线路原理图：3.软件设计过程：（1）工作状态电梯应具有三种工作状态，即上升、下降和停车。

三种工作状态的达成条件如下：（1）电梯停车的条件：到达某楼层或在某楼层有召唤信号。

（2）电梯上升的条件：在上楼层有召唤信号。

由当前位置和召唤信号决定。

（3）电梯下降的条件：在下楼层有召唤信号。

由当前位置和召唤信号决定。

（2）系统流程图（3）梯形图分析题目，可将其分为下面几个部分：①楼层感应电路作用：感应楼层信号，用于指示电梯楼层，指示电梯运行方向。

②轿厢内指令锁存电路作用：对按钮信号进行锁存③门厅指令锁存电路作用：对门厅指令进行锁存，并在上行时保留下行信号，下行时保留上行信号。

④选向电路⑤停止开关门电路⑥自动回一楼电路⑦上下行灯控制电路⑧保护用延时电路作用：在电梯刚刚离开停止位置是，产生一延时时间对门厅按钮信号进行屏蔽。

总体设计梯形图如下：四、实验步骤设计1.新建Gx Developer工程，选择FX2N系列PLC。

2.写入设计好的梯形图，点击对梯形图的逻辑进行测试。

调试仿真如下：①在电梯停在一楼，按下门厅二楼向上按钮，电梯运行到达二楼时，电梯停止并自动进行开关门。

②在电梯停在三楼，按下门厅一楼按钮，电梯运行到达一楼时，电梯停止并自动进行开关门③电梯停在一楼无操作30秒后，电梯自动上升到达二楼。

3.在线PLC写入，此时仿真用PLC控制器实物要断电。

4.打开组态王，选择电梯模型。

5.点击“VIEW”运行按键，并出现提示。

6.6.点击“确定”，出现提示。

7.在出现的虚拟电梯中对电梯的功能进行测试。

五．软件调试1按两次消除错按按钮：第一次按下第二次按下2.一段时间无人操作，自动返回一层。

无人操作，此时停在二层。

开始倒计时最终返回一层。