電氣控制課程設(shè)計指導(dǎo)書

電氣控制課程設(shè)計指導(dǎo)書班級：電氣1-3班地點：PLC實驗室電氣控制課程設(shè)計指導(dǎo)書課程設(shè)計的目的、要求、任務(wù)及方法要完成好電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)，除掌握必要的電氣設(shè)計基礎(chǔ)知識外，還必須經(jīng)過反復(fù)實踐，深入生產(chǎn)現(xiàn)場，將不斷積累的經(jīng)驗應(yīng)用到設(shè)計中來。課程設(shè)計正是為這一目的而安排的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，它是一項初步的工程訓(xùn)練。通過課程設(shè)計，了解一般電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計要求、設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計方法。電氣設(shè)計包含原理設(shè)計和工藝設(shè)計兩個方面，不能忽視任何一面，對于應(yīng)用型人才更應(yīng)重視工藝設(shè)計。課程設(shè)計屬于練習(xí)性質(zhì)，不強調(diào)設(shè)計結(jié)果直接用于生產(chǎn)。一、設(shè)計目的課程設(shè)計的主要目的是通過某一生產(chǎn)設(shè)備的電氣控制裝置的設(shè)計實踐，了解一般電氣控制系統(tǒng)設(shè)計過程、設(shè)計要求、應(yīng)完成的工作內(nèi)容和具體設(shè)計方法。通過設(shè)計也有助于復(fù)習(xí)、鞏固以往所學(xué)的知識，達到靈活應(yīng)用的目的。電氣設(shè)計必須滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的要求，因此，設(shè)計之前必須了解設(shè)備的用途、結(jié)構(gòu)、操作要求和工藝過程，在此過程中培養(yǎng)從事設(shè)計工作的整體觀念。課程設(shè)計應(yīng)強調(diào)能力培養(yǎng)為主，在獨立完成設(shè)計任務(wù)的同時，還要注意其他幾方面能力的培養(yǎng)與提高，如獨立工作能力與創(chuàng)造力；綜合運用專業(yè)及基礎(chǔ)知識的能力，解決實際工程技術(shù)問題的能力；查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊和各種工具書的能力；工程繪圖的能力；書寫技術(shù)報告和編制技術(shù)資料的能力。二、設(shè)計要求在課程設(shè)計中，學(xué)生是主體，應(yīng)充分發(fā)揮他們的主動性和創(chuàng)造性。教師的主導(dǎo)作用是引導(dǎo)其掌握完成設(shè)計內(nèi)容的方法。為保證順利完成設(shè)計任務(wù)還應(yīng)做到以下幾點：在接受設(shè)計任務(wù)后，應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求和應(yīng)完成的設(shè)計內(nèi)容進度計劃，確定各階段應(yīng)完成的工作量，妥善安排時間。在方案確定過程中應(yīng)主動提出問題，以取得指導(dǎo)數(shù)師的幫助，同時要廣泛討論，依據(jù)充分在具體設(shè)計過程中要多思考，尤其是主要參數(shù)，要經(jīng)過計算論證。所有電氣圖樣的繪制必須符合國家有關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，包括線條、圖型符號、項目代號、回路標(biāo)號、技術(shù)要求、標(biāo)題欄、元器件明細表以及圖樣的折疊和裝訂。說明書要求文字通順、簡練，字跡端正、整潔。應(yīng)在規(guī)定的時間內(nèi)完成所有的設(shè)計任務(wù)。如果條件允許，應(yīng)對自己的設(shè)計線路進行試驗論證，考慮進一步改進的可能性。三、設(shè)計任務(wù)課程設(shè)計要求是以設(shè)計任務(wù)書的形式表達，設(shè)計任務(wù)書應(yīng)包括以下內(nèi)容：設(shè)備的名稱、用途、基本結(jié)構(gòu)、動作原理以及工藝過程的簡要介紹。拖動方式、運動部件的動作順序、各動作要求和控制要求。聯(lián)鎖、保護要求。照明、指示、報警等輔助要求。應(yīng)繪制的圖樣。說明書要求。原理設(shè)計的中心任務(wù)是繪制電氣原理圖和選用電器元件。工藝設(shè)計的目的是為了得到電氣設(shè)備制造過程中需要的施工圖樣。圖樣的類型、數(shù)量較多，設(shè)計中主要以電氣設(shè)備總體配置圖、電器板元器件布置圖、控制面板布置圖、接線圖、電氣箱以及主要加工零件(電器安裝底板、控制面板等)為練習(xí)對象。對于每位設(shè)計者只需完成其中一部分。原理圖及工藝圖樣均應(yīng)按要求繪制，元器件布置圖應(yīng)標(biāo)注總體尺寸、安裝尺寸和相對位置尺寸。接線圖的編號應(yīng)與原理圖一致，要標(biāo)注組件所有進出線編號、配線規(guī)格、進出線的連接方式(采用端子板或接插板)。四、設(shè)計方法在接到設(shè)計任務(wù)書后，按原理設(shè)計和工藝設(shè)計兩方面進行。1．原理圖設(shè)計的步驟根據(jù)要求擬定設(shè)計任務(wù)。根據(jù)拖動要求設(shè)計主電路。在繪制主電路時，可考慮以下幾個方面：每臺電動機的控制方式，應(yīng)根據(jù)其容量及拖動負(fù)載性質(zhì)考慮其起動要求，選擇適當(dāng)?shù)钠饎泳€路。對于容量小(7.5kW以下)、起動負(fù)載不大的電動機，可采用直接起動；對于大容量電動機應(yīng)采用降壓起動。根據(jù)運動要求決定轉(zhuǎn)向控制。根據(jù)每臺電動機的工作制，決定是否需要設(shè)置過載保護或過電流控制措施。根據(jù)拖動負(fù)載及工藝要求決定停車時是否需要制動控制，并決定采用何種控制方式。設(shè)置短路保護及其他必要的電氣保護。考慮其他特殊要求：調(diào)速要求、主電路參數(shù)測量、信號檢測等。根據(jù)主電路的控制要求設(shè)計控制回路，其設(shè)計方法是：正確選擇控制電路電壓種類及大小。根據(jù)每臺電動機的起動、運行、調(diào)速、制動及保護要求依次繪制各控制環(huán)節(jié)（基本單元控制線路）。設(shè)置必要的聯(lián)鎖（包括同一臺電動機各動作之間以及各臺電動機之間的動作聯(lián)鎖）。設(shè)置短路保護以及設(shè)計任務(wù)書中要求的位置保護（如極限位、越位、相對位置保護）、電壓保護、電流保護和各種物理量保護（溫度、壓力、流量等）。根據(jù)拖動要求，設(shè)計特殊要求控制環(huán)節(jié)，如自動抬刀、變速與自動循環(huán)、工藝參數(shù)測量等控制。按需要設(shè)置應(yīng)急操作。4） 根據(jù)照明、指示、報警等要求沒計輔助電路。5） 總體檢查、修改、補充及完善。主要內(nèi)容包括：校核各種動作控制是否滿足要求，是否有矛盾或遺漏。檢查接觸器、繼電器、主令電器的觸點使用是否合理，是否超過電器元器件允許的數(shù)量。檢查聯(lián)鎖要求能否實現(xiàn)。檢查各種保護能否實現(xiàn)。檢查發(fā)生誤操作所引起的后果與防范措施。6） 進行必要的參數(shù)計算。7） 正確、合理地選擇各電器元器件，按規(guī)定格式編制元件目錄表。8） 根據(jù)完善后的設(shè)計草圖，按電氣制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制電氣原理線路圖，按《電氣技術(shù)中的項目代號》要求標(biāo)注器件的項目代號，按《絕緣導(dǎo)線的標(biāo)記》的要求對線路進行統(tǒng)一編號。2．工藝設(shè)計步驟1） 根據(jù)電氣設(shè)備的總體配置及電器元件的分布狀況和操作要求劃分電器組件，繪制電氣控制系統(tǒng)的總裝配圖和接線圖。2） 根據(jù)電器元器件的型號、外形尺寸、安裝尺寸繪制每一組件的元件布置圖（如電器安裝板、控制面板、電源、放大器等）。3） 根據(jù)元器件布置圖及電氣原理編號繪制組件接線圖，統(tǒng)計組件進出線的數(shù)量、編號以及各組件之間的連接方式。4） 繪制并修改工藝設(shè)計草圖后，使可按機械、電氣制圖要求繪制工程圖。最后按設(shè)計過程和設(shè)計結(jié)果編寫設(shè)計說明書及使用說明書。五參考選題課題一：自動玩具車控制電路小車由兩個3伏直流電動機分別控制前進和后退,左右轉(zhuǎn)向,系統(tǒng)完全自動即碰到障礙物自動換向.要求一，根據(jù)設(shè)計任務(wù)確定控制方案二、設(shè)計電路原理圖三、完成實物制作并調(diào)試四，編寫說明書課題二：洗衣機控制器1.設(shè)計任務(wù)設(shè)計制作一個洗衣機的正反轉(zhuǎn)定時控制線路。2．具體要求1）控制洗衣機的電機作如下運轉(zhuǎn)定時開始一一正轉(zhuǎn)10S――暫停5S――反轉(zhuǎn)10S――暫停5S――定時到停止——定時未到 JI2）用2位七段數(shù)碼管顯示定時時間（S）。3.報告要求）說明整個系統(tǒng)的工作原理并畫出各部分電路圖。2．）總結(jié)在調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決方法。課題三搶答器控制電路的設(shè)計控制要求設(shè)計供10組參賽進行搶答的控制系統(tǒng)，有數(shù)字顯示和聲音提示。并設(shè)有答題時間控制。參賽者只有在主持人按下開始搶答按鈕后再開始搶答才有效，否則按搶答器按鈕或一直按住搶答器按鈕不放，均不起作用。每道答題在規(guī)定的時間內(nèi)完成，超時則自動取消答題資格，顯示器數(shù)字顯示00

并報警一聲。在搶答時顯示最先搶到的一組的組號，揚聲器響一聲，其他組均被封鎖。答題完成后自動復(fù)位，顯示器數(shù)字回到00.課題四、氣動機械手控制要求氣動機械手的動作示意圖如圖1所示，氣動機械手的功能是將工件從A處移送到B處?？刂埔鬄椋?、 氣動機械手的升降和左右移行分別由不同的雙線圈電磁閥來實現(xiàn)，電磁閥線圈失電時能保持原來的狀態(tài)，必須驅(qū)動反向的線圈才能反向運動；2、 上升、下降的電磁閥線圈分別為YV2、YV1；右行、左行的電磁閥線圈為YV3、YV4；3、機械手的夾鉗由單線圈電磁閥YV5來實現(xiàn)，線圈通電時夾緊工件，線圈斷電時松開工件；4、 機械手的夾鉗的松開、夾緊通過延時1.7S實現(xiàn)；5、 機械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程開關(guān)SQ1、SQ2、SQ3、SQ4來實現(xiàn)；B點實現(xiàn)；B點課題五、千斤頂液壓缸加工機床電氣控制1．機床概況

本機床用于千斤頂液壓缸兩個端面的加工，采用裝在動力滑臺上的左、右兩個動力頭同時進行切削。動力頭的快進、工進及快退由液壓缸驅(qū)動。液壓系統(tǒng)采用兩位四通電磁閥控制，并用調(diào)整死擋鐵的方法實現(xiàn)位置控制。機床的工作程序是：工件定位人工將零件裝入夾具后，定位液壓缸動作，工件定位。工件夾緊零件定位后，延時15s,夾緊液壓缸動作使零件固定在夾具內(nèi)，同時定位液壓缸退出以保證滑臺入位。滑臺入位滑臺帶動動力頭一起快速進入加工位置。加工零件左右動力頭進行兩端面切削加工，動力頭到達加工終點位置即停止工進，延時30s后停轉(zhuǎn)，快速退回原位?；_復(fù)位左右動力頭退回原位后，滑臺復(fù)位。夾具松開當(dāng)滑臺復(fù)位后夾具松開，取出零件。以上各種動作由電磁閥控制，電磁閥動作要求見表11-7。表11-7電磁閥動作要求YV1YV2YV3 YV4 YV5定位

夾緊

入位

工進++YV1YV2YV3 YV4 YV5定位

夾緊

入位

工進++退位復(fù)位放松注：“+”號表示電磁閥得電。2．控制要求左右動力頭旋轉(zhuǎn)切削由電動機M1集中傳動，切削時冷卻泵電動機同時運轉(zhuǎn)。只有在液壓泵電動機M3工作，油壓達到一定壓力(壓力繼電器檢測)后，才能進行其他的控制。機床即能半自動循環(huán)工作，又能對各個動作單獨進行調(diào)整。要求有必要的電氣連鎖與保護，還有顯示與安全照明?？刂菩盘栒f明如表11-8所示。表11-8控制信號說明輸入 輸出SA1-1SA2-1SA3-1SA3-2SA3-3SB1SB2SB3SB4KM1KM2FR1KPSQ機床半自動循環(huán)控制轉(zhuǎn)換開關(guān)手動定位控制轉(zhuǎn)換開關(guān)手動入位控制轉(zhuǎn)換開關(guān)手動工進控制轉(zhuǎn)換開關(guān)手動退位控制轉(zhuǎn)換開關(guān)

動力頭M1、冷卻泵M2起動按鈕動力頭M1、冷卻泵M2停止按鈕液壓泵M3起動按鈕液壓泵M3停止按鈕動力頭M1、冷卻泵M2SA1-1SA2-1SA3-1SA3-2SA3-3SB1SB2SB3SB4KM1KM2FR1KPSQ機床半自動循環(huán)控制轉(zhuǎn)換開關(guān)手動定位控制轉(zhuǎn)換開關(guān)手動入位控制轉(zhuǎn)換開關(guān)手動工進控制轉(zhuǎn)換開關(guān)手動退位控制轉(zhuǎn)換開關(guān)

動力頭M1、冷卻泵M2起動按鈕動力頭M1、冷卻泵M2停止按鈕液壓泵M3起動按鈕液壓泵M3停止按鈕動力頭M1、冷卻泵M2運行信號液壓泵M3運行信號動力頭M1、冷卻泵M2過載信號

壓力繼電器油壓檢測信號

動力頭工進終點位置檢測信號KM1KM2YV1YV2YV3YV4YV5HL1HL2HL3HL4HL5HL6HL7HL8動力頭Ml、冷卻泵M2接觸器液壓泵M3接觸器1#電磁閥2#電磁閥3#電磁閥4#電磁閥5#電磁閥動力頭M1、冷卻泵M2運行指示液壓泵M3運行指示

半自動循環(huán)工作指示

定位指示

入位指示

工進指示

退位指示

故障指示6)相關(guān)參數(shù)：動力頭電動機M1：Y100L-6，1.5kW，AC380V，4.0A。冷卻泵電動機M2：JCB-22，0.15kW，AC380V，0.43A。液壓泵電動機M3：Y801-4，0.55kW，AC380V，1.6A。電磁閥YV1?YV5：100mA,AC220V。指示燈HL1?HL8：10mA,DC24V；安全照明：10W,6.3V。3．設(shè)計任務(wù)根據(jù)控制要求,進行機床電氣控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計,包括主電路、控制電路及PLC硬件配置電路。根據(jù)控制要求，編制機床控制PLC應(yīng)用程序，有條件可以利用模擬開關(guān)板調(diào)試程序，模擬運行。編寫設(shè)計說明書，內(nèi)容包括：設(shè)計過程和有關(guān)說明?；赑LC的機床電氣控制系統(tǒng)電路圖。電器元器件的選擇和有關(guān)計算。電氣設(shè)備明細表。參考資料、參考書及參考手冊。其他需要說明的問題，例如操作說明書、程序的調(diào)試過程、遇到的問題及解決方法、對課程設(shè)計的認(rèn)識和建議等。課題六、搶答器PLC控制系統(tǒng)設(shè)計1．設(shè)備概況實用搶答器的這一產(chǎn)品是各種競賽活動中不可缺少的設(shè)備，無論是學(xué)校、工廠、軍隊還是益智性電視節(jié)目，都會舉辦各種各樣的智力競賽，都會用到搶答器。目前市場上已有的各種各樣的智力競賽搶答器絕大多數(shù)是早期設(shè)計的，只具有搶答鎖定功能的一個電路，以模擬電路、數(shù)字電路或者模擬電路與數(shù)字電路相結(jié)合的產(chǎn)品，這部分搶答器已相當(dāng)成熟。現(xiàn)在的搶答器具有倒計時、定時、自動（或手動）復(fù)位、報警（即聲響提示，有的以音樂的方式來體現(xiàn)）、屏幕顯示、按鍵發(fā)光等多種功能。但功能越多的電路相對來說就越復(fù)雜，且成本偏高，故障高，顯示方式簡單（有的甚至沒有顯示電路），無法判斷提前搶按按鈕的行為，不便于電路升級換代。本設(shè)計要求就是利用PLC作為核心部件進行邏輯控制及信號的產(chǎn)生，用PLC本身的優(yōu)勢使競賽真正達到公正、公平、公開。2．控制要求1） 搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S0~S7表示。2） 設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S,該開關(guān)由主持人控制。3） 搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并在LED數(shù)碼管上顯示，同時揚聲器發(fā)出報警聲響提示。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。4） 搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定（如30秒）。當(dāng)主持人啟動"開始"鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間0.5秒左右。5） 參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。6） 如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。3．設(shè)計任務(wù)1） 根據(jù)控制要求，進行搶答器PLC控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計，包括主電路、控制電路及PLC硬件配置電路。2） 根據(jù)控制要求，編制搶答器PLC控制應(yīng)用程序。3） 編寫設(shè)計說明書，內(nèi)容包括：①設(shè)計過程和有關(guān)說明。電器元器件的選擇和有關(guān)計算。電氣設(shè)備明細表。參考資料、參考書及參考手冊。其他需要說明的問題，例如操作說明書、程序的調(diào)試過程、遇到的問題及解決方法、對課程設(shè)計的認(rèn)識和建議等。課題七、臥式車床電氣控制系統(tǒng)1．設(shè)備概況車床是機床中應(yīng)用最廣泛的一種，它可以用于切削各種工件的外圓、內(nèi)孔、端面及螺紋。車床在加工工件時，隨著工件材料和材質(zhì)的不同，應(yīng)選擇合適的主軸轉(zhuǎn)速及進給速度。但目前中小型車床多采用不變速的異步電動機拖動，它的變速是靠齒輪箱的有級調(diào)速來實現(xiàn)的，所以它的控制電路比較簡單。為滿足加工的需要，主軸的旋轉(zhuǎn)運動有時需要正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，這個要求一般是通過改變主軸電動機的轉(zhuǎn)向或采用離合器來實現(xiàn)的。進給運動多半是把主軸運動分出一部分動力，通過掛輪箱傳給進給箱來實現(xiàn)刀具的進給。有的為了提高效率，刀架的快速運動由一臺進給電動機單獨拖動。車床一般都設(shè)有交流電動機拖動的冷卻泵，來實現(xiàn)刀具切削時冷卻。有的還專設(shè)一臺潤滑泵對系統(tǒng)進行潤滑。2．控制要求(1)主要控制電器為三臺電機：主電動機、冷卻泵電機、快速移動電機。三臺電機都要有短路保護措施。主電動機和冷卻泵電機采用熱繼電器進行過載保護主電動機要采用降壓起動方式起動主電動機要求能夠正反轉(zhuǎn)控制，并且有點動調(diào)整控制和長動控制，采用反接制動主回路負(fù)載的電流大小能夠監(jiān)控，但要防止啟動電流對電流表產(chǎn)生沖擊。機床要有照明設(shè)施表3-1車床控制系統(tǒng)信號說明名稱及用途名稱及用途名稱及用途名稱及用途QFFU1?FU2MlM2M3SB1?SB4斷路器作電源引入及短路保護用熔斷器作短路保護主電動機冷卻泵電動機快速電動機主電動機起、停、點動按鈕FR1FR2KM1KM2KM3KM4熱繼電器，主電動機過載保護用熱繼電器，冷卻泵電動機過載保護用QFFU1?FU2MlM2M3SB1?SB4斷路器作電源引入及短路保護用熔斷器作短路保護主電動機冷卻泵電動機快速電動機主電動