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搅动泵自动控制系统资料
唐山学院
电气控制课程设计
题目搅动泵自动控制系统
系(部)信息工程系
班级09电本3班
姓名张敏
学号4090208321
指导教师吴铮
2012年7月2日至7月6日共1周
2012年7月7日
课程设计成绩评定表
出勤
情况
出勤天数
缺勤天数
成
绩
评
定
出勤情况及设计过程表现(20分)
课设答辩(20分)
设计成果(60分)
总成绩(100分)
提问
(答辩)
问题
情况
综
合
评
定
指导教师签名:
年月日
引言1
1设计任务与要求2
1.1设计任务2
1.2设计要求2
2电路设计与分析3
2.1控制线路的设计3
2.2搅动泵自动控制系统的工艺要求3
2.3电气控制总体电路图4
2.4电路工作情况4
2.4.1主电路的分析4
2.4.2控制电路的分析5
2.5电源和行程显示6
2.6控制电路的保护环节7
3电器元件的选用8
3.1电动机的选择8
3.2熔断器的选择8
3.3接触器的选择8
3.4热继电器的选择8
3.5中间继电器的选择8
3.6所用控制原件清单9
4AUTOCAD简介10
4.1AutoCAD介绍10
4.2AutoCAD2004的主要功能10
4.3绘图流程11
5心得与体会13
参考文献14
附录115
附录216
引言
电气控制技术是以各类电动机为动力的传动装置与系统为对象,以实现生产过程自动化的控制技术。
电气控制系统是其中的主干部分,在国民经济各行业中的许多部门得到广泛应用,是实现工业生产自动化的重要技术手段。
随着科学技术的不断发展、生产工艺的不断改进,特别是计算机技术的应用,新型控制策略的出现,不断改变着电气控制技术的面貌。
在控制方法上,从手动控制发展到自动控制;在控制功能上,从简单控制发展到智能化控制;在操作上,从笨重发展到信息化处理;在控制原理上,从单一的有触头硬接线继电器逻辑控制系统发展到以微处理器或微计算机为中心的网络化自动控制系统。
现代电气控制技术综合应用了计算机技术、微电子技术、检测技术、自动控制技术、智能技术、通信技术、网络技术等先进的科学技术成果。
作为生产机械动力的电机拖动,经历了漫长的发展过程。
20世纪初,电动机直接取代蒸汽机。
开始是成组拖动,用一台电动机通过中间机构(天轴)实现能量分配与传递,拖动多台生产机械。
这种拖动方式电气控制线路简单,但机构复杂,能量损耗大,生产灵活性也差,不适应现代化生产的需要。
20世纪20年代,出现了单电机拖动,即由一台电动机拖动一台生产机械。
单电机拖动相对成组拖动,机械设备结构简单,传动效率提高,灵活性增大,这种拖动方式在一些机床中至今仍在使用。
随着生产发展及自动化程度的提高,又出现了多台电动机分别拖动各运动机构的多电机拖动方式,进一步简化了机械结构,提高了传动效率,而且使机械的各运动部分能够选择最合理的运动速度,缩短了工时,也便于分别控制。
在自动化领域,可编程控制器与CAD/CAM、工业机器人并称为加工业自动化的三大支柱,其应用日益广泛。
可编程控制器技术是以硬接线的继电器—接触器控制为基础,逐步发展为既有逻辑控制、计时、计数,又有运算、数据处理、模拟量调节、联网通信等功能的控制装置。
它可通过数字量或者模拟量的输入、输出满足各种类型机械控制的需要。
可编程控制器及有关外部设备,均按既易于与工业控制系统联成一个整体,又易于扩充其功能的原则设计。
可编程控制器已成为生产机械设备中开关量控制的主要电气控制装置。
1设计任务与要求
1.1设计任务
很多铁质零件在涂漆前其表面都涂有一层电泳漆,这样既能防止氧化生锈,又能牢固地吸附涂在其表面上的油漆。
而在铁质零件涂电泳漆时,电泳槽内有一搅动泵时而运转时而停止,这样既经济又节能,还可以达到搅动电泳漆使之不沉淀的目的。
1.2设计要求
1)电动机功率为7.5kw;电机为全压起动且为正反方向旋转;
2)每次起动时先正转2分钟然后反转2分钟,连续工作20分钟后停止工作,停止搅动15分钟后再次起动电机进行搅动工作;
3)电机应有相应的保护措施及总停控制;
4)系统要求有电源指示、运行指示、电流指示及电压指示。
2电路设计与分析
2.1控制线路的设计
2.1.1控制线路的设计原则及方法
最大限度的满足电动机的控制要求是电气控制线路的设计依据。
在满足控制要求的前提下,力求使电气控制线路简单,经济,合理,便于操作,维修方便,安全可靠。
同时还要正确合理的选用电气元件,确保电气控制系统正常工作,同时考虑技术进步,造型美观。
设计电气控制线路一般两种方法,一种是分析设计法,一种是逻辑设计法。
对于搅动泵简单控制线路的设计方法一般均采用分析设计法。
后者适用于较复杂的线路的设计。
分析设计法是根据控制要求选择一些成熟的典型基本环节来实现控制要求,而后再逐步完善线路功能的一种方法,并适当配置联锁和保护等环节,是其组合成一个整体,成为满足控制要求的完整电路。
这种设计方法比较简单,容易被人掌握,但是要求设计人员必须掌握和熟悉大量的典型环节和控制电路,同时具有丰富的设计经验,故又称为经验设计法。
用分析设计法初步设计出的控制电路可能有多种形式,须认真比较分析,反复修改简化,甚至要通过实验加以验证,才能得出符合设计要求且比较合理的控制电路设计方案。
2.1.2设计的基本步骤
设计前一定要对设计要求详细分析,对于控制要求较复杂的设计还必须进行现场调查,分析,综合制定出具体,详细的工艺要求,在征求机械设计人员和现场操作人员的意见后,作为电气控制电路设计的依据。
分析设计法的基本步骤是:
(1)按工艺要求提出起动,制动,反向和调速等要求设计主电路。
(2)根据所设计的主电路,设计控制电路的基本环节,及满足设计要求的起动,制动,反向和调速的基本控制环节。
(3)根据各部分运动要求的配合关系及联锁关系,确定控制参量并设计控制电路的特殊环节。
(4)分析电路工作中肯能出现的故障,加入必须的保护环节。
(5)综合审查,仔细检查电气控制电路是否正确,关键环节可必要实验,进一步完善和简化电路。
2.2搅动泵自动控制系统的工艺要求
很多铁质零件在涂漆前其表面都涂有一层电泳漆,这样既能防止氧化生锈,又能牢固地吸附涂在其表面上的油漆。
而在铁质零件涂电泳漆时,电泳槽内有一搅动泵时而运转时而停止,这样既经济又节能,还可以达到搅动电泳漆使之不沉淀的目的。
2.3电气控制总体电路图
图2-1电气控制原理图
2.4电路工作情况
2.4.1主电路的分析
由控制系统要求可以得出,电动机全压直接启动,且能进行正反转运行,主电路可以采用电动机正反转运行的典型控制线路。
如图2-2所示
图2-2主电路原理图
图中接触器KM1、KM2的三对动合主触头,分别接通2分钟,通过改变电动机定子回路电流的相序,实现电动机的正反转运行。
2.4.2控制电路的分析
根据工艺要求,电动机正反转持续的时间为2分钟,可用时间继电器KT1、KT2分别进行正转反转时间的计时控制,用其延时闭合的动合触头,来实现电动机的自动正反转运行控制,如图2-3所示时间继电器KT1用来记录电动机反转时间,它们的定时时间均为2分钟。
当按下启动按钮SB2,接触器KM1的线圈通电,电动机正转,同时时间继电器KT1的线圈通电,开始记录正转时间。
当KT1的计时时间(2分钟)到时,其延时动作的动断触头断开,使KM1线圈断电,电动机停止正转;其延时动作的动合触头闭合,使KM2的线圈通电,电动机开始反转。
同时时间继电器KT2的计时时间到时,其触头的动作结果,使接触器KM2的线圈断电,电动机停止反转,使接触器KM1的线圈再次通电,电动机开始正转,如此循环,直至持续20分钟。
图2-3控制电路原理图
线路中中间继电器KA1.KA2的动合触头为自锁触头,而KM1、KM2的动断触头为互锁触头。
当电动机连续工作20分钟后,要求电动机停转,用时间继电器KT3来记录这个时间,当20分钟到后,用其延时动作的动断触头断开,使接触器KM1、KM2的线圈断电,控制电动机停转。
KT3延时动作的动合触头闭合,使时间继电器KT4的线圈通电,用于记录电动机停转的时间。
如图3.55.3所示(是全图)。
KT4的定时时间为15分钟,当其记录时间到后,其延时动作的动合触头闭合,使接触器KM1的线圈通电,电动机开始正转,重复上述过程。
线路设计时,每一个时间继电器,均按线圈通电开始计时。
为了重复使用其计时功能,必须使其线圈断电,触头复位。
2.5电源和行程显示
当HL1灯亮时为电源正常,只要HL1能正常亮说明电源无故障。
当正转或反转运行时灯HL2亮,如果电机停止工作,等HL2就不会亮。
电机再次工作时灯HL2就会再次亮起来。
如图2-4为运行显示模块,2-5为电源显示模块。
图2-4运行显示
图2-5电源显示
2.6控制电路的保护环节
(1)短路保护由FU1实现主电路与控制电路的短路保护。
(2)过载保护由热继电器实现电动机的长期过载保护。
(3)欠压和失压保护当电源电压严重下降或电压消失时,接触器电磁吸力急剧下降或消失,衔铁释放,各触电复原,断开电动机电源,电动机停转。
由具有自保电路的接触器控制来实现欠压失压保护。
3电器元件的选用
3.1电动机的选择
传输线为一般中小型设备,负载为一般任务,设备无特殊要求,选用经济、简单、可靠且具有防止灰尘、铁屑或其他杂物侵入电动机内部的特点的Y160L-8全封闭自扇冷式龙兴三相异步电动机,B级绝缘,额定电压380V,额定电流17.7A,频率50HZ,额定功率7.5KW。
3.2熔断器的选择
选用要求:
在电气设备正常运行是,熔断器不应熔断,在出现短路是,应立即熔断;在电流发生正常变动(电动机启动)时,熔断器不应熔断在用电设备持续过载时,应延时熔断。
对熔断器的选用主要包括类型和熔体额定电流的确定。
熔断器的额定电压要大于或等于电路的额定电压;额定电流根据负载的保护特性和短路电流的大小来选择。
YL160-8电动机为感性负载,起动电流为额定电流的5.5倍,根据笼型电动机其熔断器的额定电流为:
单台电动机INF=(1.5-2.5)INM,得INF≥26.55A。
选择RL6-63,额定电压为500V,熔断器额定电流为63A,熔断体额定电流为35A。
对于指示灯负载,熔体的额定电流应略大于或等于负载电流选用RL6-25,熔断体额定电流为2A。
3.3接触器的选择
选择要求:
根据接触器所控制负载的工作任务、控制对象的工作参数和控制回路电压来选择。
传输带中交流接触器控制的电动机负载为一般任务且是断续周期工作制,故只要使选用的接触器的额定电压和额定电流等于或稍大于电动机的额定电压和电流即可。
选用CJ10-20。
3.4热继电器的选择
选择热继电器作为电动机的过载保护时,应使选择的热继电器的安秒特性位于电动机的过载特性之下,并尽可能地接近甚至重合,以充分发挥电动机的能力,同时使电动机在短时过载和启动瞬间【(4~7)IN电动机】时不受影响。
电动机的过载保护时应选用带断相保护装置的热继电器。
根据热继电器的额定电流应大于电动机的额定电流来确定热继电器的型号,热继电器的热元件额定电流应略大于电动机的额定电流。
选用JR20-63,热元件号为2U。
3.5中间继电器的选择
电磁式中间继电器实质上是一种电磁电压继电器,其特点是触头多、触头容量较大(额定电流5A~10A)和动作灵敏(动作时间小于0.05S)。
其主要用途为当其他继电器的触头对数或触头容量不够时,可借助中间继电器来扩大它们的触头数或触头容量,起到中间转换作用。
由于中间继电器只要求线圈电压为零时能可靠释放,对动作参数无要求,所以没有调节装置。
3.6所用控制原件清单
表3-1控制电路原件清单
元件名称
元件符号
数量(个)
中间继电器
KA
4
按钮
SB
2
电压表
V
1
电流表
A
1
热继电器
FR
1
交流接触器
KM
2
电阻
R
2
熔断器
UF
5
变压器
TC
2
信号控制灯
HL
2
4AUTOCAD简介
4.1AutoCAD介绍
AutoCAD是由美国Autodesk欧特克公司于二十世纪八十年代初为微机上应用CAD技术(ComputerAidedDesign,计算机辅助设计)而开发的绘图程序软件包,经过不断的完善,现已经成为国际上广为流行的绘图工具。
AutoCAD具有良好的用户界面,通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。
它的多文档设计环境,让非计算机专业人员也能很快地学会使用。
在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧,从而不断提高工作效率。
AutoCAD具有广泛的适应性,它可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上运行,并支持分辨率由320×200到2048×1024的各种图形显示设备40多种,以及数字仪和鼠标器30多种,绘图仪和打印机数十种,这就为AutoCAD的普及创造了条件。
4.2AutoCAD2004的主要功能
1、二维绘图与编辑功能
基本二维图形对象:
直线、射线,构造线、圆、圆环、圆弧、椭圆、矩形、等边多边形、样条曲线、多段线、云线等为封闭区域填充图案、创建图块等功能二维编辑功能:
删除、移动、复制、镜像、阵列、延伸、修剪、缩放等。
2、文字标注功能
文字说明、技术要求等。
用户设置文字样式,以便使用不同的字体、大小等设置标注文字各种形式的尺寸设置尺寸标注样式可随时更改己有标注值或标注样式可实现关联标注。
曲面模型:
长方体表面、棱锥面、楔体表面、球面、上半球表面、下半球表面、圆锥面、圆环面、旋转曲面、平移曲面、直纹曲面、复杂网格面等
基本实体模型:
长方体、球体、圆柱体、圆锥体、楔体、圆环体等,还可以通过拉伸或旋转二维对象来创建三维实体,大部分二维编辑命令适用于对三维图形的操作,专门用于三维编辑的功能:
三维旋转、三维镜像。
三维阵列:
对实体模型的边、面以及体进行编辑;对基本实体进行布尔操作,以得到复杂实休模型;通过实体模型还能够直接生成维多视图等。
三维图形:
改变观察视点,从不同观看方向显示图形;将绘图区域分成多个视区,在各个视区中从不同方位显示同一图形曲面模型或实体模型:
消隐、着色或渲染,还可设置渲染时的光源、场景、材质、背景等。
3、尺寸标注功能
4、三维绘图与编辑功能,创建各种形式的基本曲面模型和实体模型。
5、视图显示方式设置
以多种方式放大或缩小所绘图形三维动态观察器动态观察三维图形利用标准文件功能,可以对诸如图层、文字样式、线型这样的命名对象定义标准的设置利用图层转换器能够将当前图形图层的名称和特性转换成己有图形或标准文件对图层的设置,即将不符合本部门图层设置要求的图形进行快速转换将图形对象与外部数据库中的数据进行关联数据库由独立于AutoCAD的其他数据库应用程序(如Access、Oracle、FoxPro等)建立电子传递功能,能够把AutoCAD图形及其相关文件压缩成ZIP文件或自解压的可执行文件,以单个数据包的形式传送给客户、工作组成员或其他有关人员。
超链接功能,能够将AutoCAD图形对象与其他对象(如文档、数据表格、动画、声音等)建立链接。
6、绘图实用工具,设置绘图图层、线型、线宽、颜色通过绘图辅助工具设置绘图方式利用特性窗口编辑所选择对象的特性。
7.数据库管理功能
8.Internet功能
AutoCAD2004的网上发布向导可方便、迅速创建格式化的Web页还提供一种安全、适宜于在Internet以上发布的文件格式——DWF格式,Autodesk公司提供的WHIP插件可在浏览器上浏览这种格式的图。
4.3绘图流程
1、双击“PCschematic”图标进入绘图画面;
2、打开“文件”+“新建”;
3、选择“DEMOSTART”;
4、添加“设计名称、用户名、设计者”等;
5、单击界面左侧的“页面菜单”,在设计图中插入新的一页,选择“DPSA4H”,改页面标题,如:
把页码改为2;
6、再插入一个装配图,选择“DPSA3MECH”,改页面标题,把页码改为3;
7、点页面菜单+选择所需要改的页面+左击页面菜单的右下角的“页面数据”+“浏览”+“MISC+A4VDPS.SYM”;
8、点页面菜单+选择所需要改的页面+左击页面菜单的右下角的“页面数据”+“参考”把主电路的参考系统可见分区号激活然后再点击纵坐标,使其分区号放在上侧,同样有控制电路图的分区号放在下侧;
9、选择“设置”+“数据库”+“eldemo…..”;
10、画线:
选择画线图标+(导线)+铅笔+开始画线,画线终了时双击左键或单击左键再点一下绘图笔(或ESC),并确认即可;
11、画线时请选择画面左下角的参考(page);
12、添加符号:
选择符号图标+铅笔+选定的符号(按快捷键|D|,此时输入必须为英文输入法状态,选择数据库中的符号放到预定位置,点右键选择还可使用的符号);
13、添加符号时如需查找就在类型中TYPE开始于的空格中输入那类型的“第一个字母”+“选择”+“确定”;
14、放入符号时,如需旋转可以在符号选中的情况下按“空格键”或按工作界面中的第四行的旋转按钮;
15、此时要想放此元件的其他部件时可选择该元件再点右键选择“显示可用的”再选择所需要的部件并放入到相应的页面上;
16、画主电路、控制电路和辅助电路;
17、布线分两种,一是手动布线:
在手动布线时请放大布线区域,选好精确捕捉尺寸再进行连线,因为这样才能准确地连接,两条线连上时,会出现绘图笔+字鼠标状态,这样以便进行连接下一条线;若没连上再显示的是随鼠标移动的连接线;二是自动布线:
选择“布线器”+“激活的”,这样就可以自动布线了;画好后可按ESC退出画线状态;
18、选择“清单”+“更新所有清单”,此时所有的其他图就自动生成了;
19、删除符号或连线时,会出现乱点,此时只要点“Ctrl+G”进行刷新;
20、画好图后,选择“清单”+“更新所有清单”,系统会自动生成其它图形;
21、检查完所绘制图并确认无误后上传主机并进行打印。
5心得与体会
一周的电气控制课程设计使我领悟最多的是学海无涯以及我的浅薄,同时深刻的认识到学好专业课的重要性,加深了我对CAD的理解,也理解了理论联系实际的含义,并且检验了自己在大三学期学习的工业电气控制技术及大一学习的CAD制图,使我认识到自己对CAD了解的太少,对专业知识学习不够认真。
有太多的知识等着我在毕业前去学,以至于不会在毕业后等着失业。
虽然这次课设中我对知识运用不熟练,软件运用不专业,但我认识到自己的不足,以及知道自己又多了一个要努力的方向,我觉得这也是一种进步。
本次课设使我学习到一些很重要的东西,那就是如何从理论到实践的转化,怎样将我所学到的知识很好的应用到实际生活中去。
这次课设给我敲响了警钟:
掌握基础知识,不能眼高手低,学好专业知识。
这一次的课设是对过去所学知识的系统提高和扩充的过程,为以后的发展打下了良好的基础。
在大学的课程的学习只是在给我们灌输专业知识,而我们应该把所学的用到现实生活中去,这次作图为我们奠定了基础,我会在以后的学习生活中磨练自己,更好的处理所遇到的问题,使自己适应于以后的竞争。
参考文献
[1]刘介才.现在电工技术手册[M].中国水利水电出版社.
[2]马小军.电气控制技术[M].机械工业出版社.1998
[3]周洪.智能电气控制系统概论[M].中国电力出版社.2001
[4]吕厚余.工业电气控制技术[M].机械工业出版社.2007
[5]贺湘琰.电器学.北京机械工程出版社[M].1985
[6]林莘.现代高压电器技术.北京机械工程出版社[M].2002
附录1
附录2
表1控制电路元件功能表
元件名称
作用
按钮
SB1断开控制电路;SB2自动控制启动按钮;
低压断路器
短路保护
电压表
显示电路电压
电流表
显示电路电流
热继电器
过载保护
交流接触器
控制电动机的通断
熔断器
低压线路的短路保护
变压器
为电源显示和电源报警提供电压
信号控制灯
HL1电源显示;HL2运行显示;
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