液压传动装置电气控制系统的设计.docx

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液压传动装置电气控制系统的设计

天津渤海职业技术学院

毕业设计说明书

专业电气自动化

课题名称液压传动装置电气控制系统的设计

学生姓名赵蕊蕊

指导老师秦立芳杨利

电气工程系

２００9年3月

内容摘要

液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。

液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件（缸或马达）把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动而进行能量传递的一种传动方式。

由于液压执行结构尺寸小，反应速度快，调节性能好，传递的力和扭矩较大，操纵、控制、调节比较方便，容易实现功率放大和过载保护，因此被广泛应用于机械制造、冶金、工程机械、农业、汽车、航空、船舶、轻纺等行业。

近年来，又被应用于太空跟踪系统，海浪模拟装置，宇航环境模拟火箭发射助飞装置。

在机械加工中，例如组合机床加工长孔，为满足其技术要求并达到相应的自动化水平，加工前，应按工艺工程进行可行性模拟加工试验。

本方案即为满足液压试验装置设计电气控制和自动控制。

本课题属于典型的机电技术结合项目，通过对课题的设计，研究和制作过程可达到综合利用自动化专业理论知识，提高专业综合操作技能，提高分析、组织能力，拓展学科领域的目的，并为机械加工生产技术改革提供试验操作平台。

常用词；液压装置、电器控制、PLC可编程控制器

致谢：

在本次毕业设计过程中得到了众多老师的帮助，在此表示忠心的感谢!

同时也感谢这三年来在学习和生活上给予帮助的所有老师!

第1章设计对象及基本要求………………………………………4

1.1设计对象

1.2基本要求

1.3技术要求

第2章电气线路的设计……………………………………………5

2.1线路设计的基本原理

2.2绘制原理图

2.3元器件的选择

2.4元器件的分布图

第3章柜体内电气线路的安全……………………………………11

第4章电气控制柜的通电试验…………………………………15

4.1通电前的检查

4.2电气控制柜的调试

第5章按给定实验项目进行的调试………………………………15

5.1用PLC可编程控制项目进行编程设计

第6章使用说明书…………………………………………………18

第7章结果分析……………………………………………………18

参考文献………………………………………………………………19

第一章设计对象及基本要求

1.1设计对象

如下图所示装置为液压传动实验装置，要求按照实验装置的功能要求设计一个电气控制系统。

1.2基本要求

1、正确选用低压配电和低压控制电器。

2、电器原理线路设计合理、美观。

3、最大限度实现生产机械加工和工艺电气控制要求。

4、在满足生产工艺要求的前提下，使控制线路简单、经济。

5、保证电气控制线路工作的可靠性、安全性。

6、使操作、维护、检修方便。

1.3技术要求

1、供电要求：

380V三相交流电源，采用三相五线制。

2、主电路要求：

单个按钮启动、停止。

2台1.1KW的电机，熔断器作短路保护，热继电器作过载保护，电流表、电压表各一个。

3、控制电路的要求：

通过万能转换开关实现手动～自动切换。

第二章电气线路的设计

2.1线路设计基本原理

2.1.1主电路的设计

由液压传动装置可知，液压元件主要有电磁阀、溢流阀、减压阀、压力继电器等。

电磁阀吸合需要24V的直流电源，这就需要一台可控变压器和硅桥整流。

2台1.1千瓦油泵，用按钮实现启或停。

2个交流接触器、2个热继电器作为过载保护，从而完成电路的设计。

2.1.2控制电路的设计

根据要求要实现手动与自动控制，需要一个万能转换开关。

由于中间环节比较多，需增加多个不同型号的中间继电器来进行信号传递，利用继电器的触点和转换开关的切换来实现手动控制。

用一台松下PLC来实现对系统的自动控制。

2.2绘制原理图

2.3元器件的选择：

2.3.1断路器的选择：

断路器的额定工作电压应大于或等于设备的额定工作电压。

对于电路来说还要注意是对电源端保护还是负载端保护，电源端电压比负载端电压高5%左右。

因此根据三相异步电机所给的额定电流判断出此电气柜短路器的选择范围是1A-2A.

2.3.2熔断器的选择：

熔断器的选择应根据电器的设计要求及使用场合进行选择。

熔断器的额定电压必须等于或高于熔断器工作的电压。

熔断器的额定电流应根据被保护的电路及设备的额定负载电流选择。

熔断器的电流必须等于或高于所装熔体的额定电流。

熔断器的额定分析能力必须大于电路中可能出现的最大故障电流。

因此根据三相异步电机所给的额定电流计算出电气柜熔断器的选择范围应是:

0.51-0.68A.

2.3.3热继电器的选择

（1）额定电流选大一级的.

（2）额定值一般为电动机电流的1.7-2倍。

2.3.4中间继电器选择

中间继电器结构上是一个电压继电器，但它的触点多，容量大，是用来转换控制信号的中间元件，在此选用JZC1-44型和HHP5型。

2.3.5交流接触器的选择

（1）选额定电压为380V，额定电流40A

（2）接触器主触点的额定电压选择应大于或定于负载的额定电压

（3）接触器吸引线圈电压的选择，一般选380V或220V。

由于控制电路比较复杂，使用的电器又比较多，为安全起见，线圈的额定电压可选的低一些。

2.3.6万能转换开关的选择

（1）按额定工作电压和工作电流选用合适系列。

（2）按操作需要选定手柄形式和适位特征。

（3）按控制要求参照万能开关样本确定触头数量和接线编号。

选择面板形式及标志，在此选HZ5-20/4型。

2.3.7按钮的选择

分别用两个绿按钮和红按钮实现启动停动控制，另有11个绿按钮对PLC进行输入控制。

电气元件表

名称

代号

型号

规格

数量

万能转换开关

K

220V

2个

断路器

QF

DZ47AD--63

T≤0.1S30Ma

1

熔断器

FU

RT18--32

32A

9

交流接触器

KM

CJ20--10

AC-15：

100VA

DC-B：

30W

2

中间继电器

KA

JZC1-44

Ui：

660V1th：

16A

6

桥式整流

TC

KBPC25--10

1

控制变压器

BK

BK-50VA

一次侧380，220V

二次侧36，24

大接线端子

TX

H2600-600V

30片

小接线端子

TX

H2611-600

70片

按钮

SB

LAY37

红

绿

2

1

主令开关

SA

LAY37

12个

热继电器

FR

JRS1

2

组合开关

QS

HZ5-20/4

20A、4KW、380V～

1

交流电流表

A

44L1-A

0～15A

1

交流电压表

V

44L1-V

0～450V

1

信号指示灯

XD

XD37

绿

24

小型中间继电器

ZJ

HH54P

24

主回路线

BV1.5mm2

控制回路线

BV0.75mm2

滤油器压差发迅器

YC

36V1.5V

4

待式压力继电器

DP-63

3

待式电磁阀

DT

24VDC

10

油泵电动机

M

Y90S-4

1.1KW380V

2

航空接头

30针、10针

2

2.４系统操作台的平面图：

第三章柜体内电气线路的安装

3.1安装的准备工作

首先了解柜体的造型和设计电器原理图及其主要组成部件，熟练掌握电气原理图对顺利安装、检查调试和故障检修有很大的帮助。

准备好安装工具和检查仪表。

3.2电器控制柜的安装

3.2.1安装电器元件

（1）按产品说明书和电器原理图进行电器元件的安装，做到安全可靠，排列整齐。

（2）电器元件之间的导线连结，接线是按照电器安装接线图的要求，结合电器原理图中的导线编号及配线要求进行。

导线的标志：

保护导线采用黄绿双色；动力电路、中性线和中间线采用浅蓝色；交直流动力线采用黑色；交流控制电路采用红色；直流控制电路采用蓝色。

导线的线号标志与电器原理图和电器安装接线图相符合，且在每一个由连接的导线的接近端子处套有标明导线线号的套管。

导线的连接步骤:

<1>了解电器元件之间导线连接的走向和路径。

<2>根据导线连接的走向和路径及连接点之间的长度，选择合适的导线长度，并将导线的转弯处弯成90度。

<3>用电工工具剥除导线端子处的绝缘层，套上导线的标志套管，将剥除绝缘层的导线，按电器安装接线端子上的压紧螺钉并拧紧。

<4>所有导线连接完毕之后进行整理。

做到横平竖直，导线之间没有交叉、重叠且相互平行。

3.2.2主要元器件的安装

1.接触器的安装

（1）安装前先检查接触器线圈的电压，然后检查接触器各触头，经过检查其电压与控制电源的电压相符，各触头接触良好没有卡阻现象，最后将铁心及面上的防锈油擦净。

（2）安装时，接触器的底面与安装面平行，倾斜度应小于50°。

（3）安装过程中，不能使螺钉、垫圈等零件落入接触器内，以免造成机械卡阻和短路。

2.热继电器的安装

（1）先检查其性能，结果正常。

（2）安装实现擦净触头面的尘污，以免影响热继电器的性能。

（3）热继电器出线端的连接导线按规定要求选配。

3.中间继电器的安装

（1）安装前线检查继电器线圈的电压，然后检查继电器各触头，经过检查其电压与控制电源的电压相符，各触头接触良好没有卡阻现象。

最后将铁心及面上的防锈油擦净。

（2）安装时，接触器的底面与安装面平行，倾斜度应小于50°。

（3）安装过程中，不能使螺钉、垫圈等零件落入接触器内，以免造成机械卡阻和短路。

3.3电器控制柜的安装配线

电器控制柜的配线有柜内配线和柜外两种。

柜内配线有明配和暗配、线槽配线等。

柜外有线管配线等。

这里主要采用柜内配线的线槽配线。

3.3.1柜内配线

这种配线方式综合了明配线和暗配线的优点。

适用线路较复杂、电器元件较多的系统。

不仅安装、检查维修方便，且整个板面整齐美观，它是目前使用较广的一种接线方法。

一般采用能从正面修改配线的方法,如板前槽配线或板前明线配线,较少采用板后配线的方法.

采用线槽配线时,线槽装线不要超过容移的70%,以便安装和维修.线槽外部的配线,对装在可拆卸门上的电器接线必须采用互连端子板或连接器,他们必须牢固固定在框架,控制箱或门上。

从外部控制，信号电路进行控制箱内的导线超过10根，必须接到端子板或连接器2过度，但动力电路和测量电路的导线可以直接街道电器的端子上。

3.3.2导线选择的基本要求

（1）导线的颜色标志保护导线（PE）必须采用黄绿双色；动力电路的中线（N）和中间线（M）必须是浅蓝色的；交流或直流电路应采用黑色；交流控制电路采用红色；直流控制电路采用蓝色；用作控制电路连锁的导线，如果是与外边控制电路的连接，而且当电源开关断开仍带电时，应采用橘黄色，与保护导线连接的电路采用白色。

（2）导线的线号标志导线线号的标志应与原理图和接线图相符合。

在每一跟连接导线的线头上必须套上标有线号的套管。

位置应接近端子处，线号的编制方法如下：

1、主电路三相电源按相序自上而下标号为L1、L2、L3；经过电源开关后，在出线端子上按相序依次编号为U11、V11、W11。

主电路中各支路的编号，应从上至下、从左至右，每经过一个电气元件的线桩后，编号要递增，如U11、V11、W11……单台三相交流电动机（或设备的三根引出线按相序依次编为U、V、W（或用U1、V1、W1表示）多台电动机引出线的编号为了不致引起误解和混淆，可在字母前冠以数字来区别，如1U、1V、1W……在不产生矛盾的情况下，字母后应可能避免采用双数字，如单台电动机的引出线采用U、V、W的线号标志时，三相电源开关后的出线端编号可为U1、V1、W1。

当电路编号与电动机线端标志相同时，应三相同时跳过一个编号来避免重复。

2控制电路与照明、指示电路应从上至下、从左至右，逐行用数字依次编号，每经过一个电气元件的接线端子，编号的起始数字，除控制电路必须从阿拉伯数字一开始外，其他辅助电路依次递增一百作起始数字，如照明电路编号从101开始；型号电路编号从201开始。

3.3.3配线的基本要求

（1）配线之前应先了解电器原理图、电器布置图和电器安装接线图，作到心中有数。

（2）硬线只能用在固定安装于不动部件之间，且导线的截面积应小于0.5㎜2。

若在有可能出现振动的场合或导线的截面积在大于等于0.5㎜2时必须用软线。

电源开关的负载侧可采用裸导线，但必须是直径大于3㎜的圆导线或者是厚度大于2㎜的扁导线，并应有预防直接接触的保护措施（如绝缘、间距、屏护）

（3）导线必须绝缘良好，并应具有化学腐蚀能力，在特殊条件工作的导线，必须同时满足使用条件的要求。

在必须能承受正常条件下流过的最大稳定电流的同时还应考虑到线路允许的电压降，导线的机械强度和与熔断器想配合。

（4）敷线方法所有导线从一个端子到另一个端子的走线必须是延续的，中间不得有接头，有接头的地方应加装接线盒。

接线盒的位置便于安装与检修，而且必须加盖，盒内导线必须留有足够的长度，以便于拆线和接线。

敷线时，对明露导线必须作到平直、整齐、走线合理要求。

（5）接线方法所有导线的连接必须牢固，不得松动。

在任何情况下，连接器件必须与连接的导线截面积和材料性质想适应。

导线与端子的连接，一般一个端子只连接一根导线。

有些端子不适合连接软导线时，可在导线端头上采用针形、叉形等冷压接头。

如果采用专门设计的端子，可以连接两根或多根导线，但导线的连接方式，必须上是工艺上成熟的各种方式。

如：

夹紧、压紧、焊紧、绕紧等。

（6）配线完成之后应根据各种图纸再次检查是否正确无误。

3.4安装工艺

（1）根据已设计完成的电器原理图及选定的电器元件,进行电器设备的总体配置。

（2）用所选的工具进行安装：

<1>用2.5平方毫米的导线进行主电路的连接与安装。

<2>用1平方毫米的导线进行控制电路的连接与安装。

（3）利用绘制出的电器控制系统的总装配图即总接线图列出各组件的元件目录，并根据总图编号标出各组件，选出线号。

（4）进行PLC的安装与接线，以实现自动控制。

3.5工具仪器的使用

所选工具：

钢锯、电钻、盒尺、剥线钳、克丝钳、偏口钳、一字螺丝刀、十字螺丝刀、记号笔。

具体使用应动作规范，例如用钢锯锯线槽应保证平滑，无裂纹。

螺丝刀使用时与器件垂直，不要用力过度，以免损坏器件等。

3.6电气柜背面元件分布安装图如下：

第四章电气控制柜的通电试验

4.1通电前的检查

1.根据电气原理图和电气安装接线图、电器接线图检查各电器元件的位置是否正确，并检查其外观有无损坏，触点接触是否良好；配线导线是否符合要求；柜内和柜外的接线是否正确、可靠及接线的各种具体要求是否达到；电动机有无卡壳现象；各种操作、复位机构是否灵活；保护电器的整定值是否达到要求；各种批示和装置是否按要求发出指定信号。

2.对电机及连接导线进行绝缘电阻检查。

3.检查各开关按钮、行程开关等电器元件应处于原始位置。

4.2电气控制柜的调试

1.空操作试车

将主电路断开，接通电源开关，使控制电路空操作，先检查控制电路的工作情况，如按钮对继电器、接触器的控制作用，自锁、连锁的功能；急停器件的动作；万能转换开关的控制作用。

经检查一切正常，如有异常，立即断开开关检查原因。

2.空载试车

在正常的情况下，接通主电路。

首先电动检查各电动机的转向及转速；然后调整好保护电器的整定值，检查指示信号和照明灯的性能等。

检查结构符合要求。

试车的注意事项

（1）在试车前重新熟悉控制柜的机构、操作规程和电气系统的工作要求。

（2）通电时，先接通主电源，断电时顺序相反。

（3）通电后，注意观察，其现象一切正常。

随时作好停车准备，以防意外事故发生。

如有异常，应立即停车。

待查明原因在继续进行。

未查明原因不得强行送电。

第五章按给定试验项目进行系统的调试

1.松下FP1型PLC的特点

（1）功能强大的指令系统，小型机也有200多条指令。

除能实现一般逻辑控制外还可进行运动控制。

复杂数据处理，甚至可直接控制变频器实现电动机调速控制便于应用程序的移植。

（2）快速CPU处理速度FP系列速度均优于同类产品。

（3）大程序容量，小型机可达3千步，最高可达5千步。

（4）功能强大的编程工具FP系列无论采用的是手持编程还是工具编程，其编程监功能都很强大。

（5）强大的网络通信功能。

2.控制要求

3.PLC的1/0分配

分类

元件

端子号

作用

输入

SB12

X0

启动按钮

SB13

X1

停止按钮

SB14

X2

启动按钮

SB15

X3

停止按钮

输出

KM1

Y0

输出继电器线圈

KM2

Y1

输入继电器线圈

4语句指令表

0STS025STR0

1ORR426AN/R4

2AN/X127OTY1

3AN/T528TY3

4OTR4K4

5STXO29STT2

6ORYO30ORR1

7ORT231AN/R4

8AN/X132OTR1

9AN/T433TY4

10AN/T1K4

11AN/R434STT3

12OTYO35ORR2

13AN/R136AN/R4

14TY137OTR2

K238STR2

15STTO39AN/R4

16ORT340TY5

17OTY2K10

18AN/R241STT4

19TY242ORR3

K2043AN/R4

20STT144OTR3

21ORRO45STR3

22AN/R446TY6

23AN/T2K6

24OTRO47END

第六章使用说明书

合上漏电开关QF，把万能转换开关K1打到电源挡，并按下启动按钮SB12，KM1线圈得电并自锁，此时接触器主触点闭合，油泵电机M1转动运行；当按停止按钮SB13时停止转动；当按下另一个启动按钮SB14时，接通KM2线圈并自锁，此时接触器主触点闭合，油泵电机M2启动运行；当按下SB15时，停止运动。

在此同时，相线L1、L2把380V电源送给控制变压器。

经硅桥整流后，输出24V直流电，供电磁阀吸合；这时，将万能转换开关K2拨到左边即手动档时，六个主中间继电器线圈吸合，常开触点闭合，常闭触点断开，当SK～SK1212个主令开关拨向左端时，小型中间继电器ZJ1、ZJ3、ZJ5…………ZJ23等12个线圈吸合，触点闭合，同时电磁阀吸合；当12个主令开关拨向右端时，另外12个小型中间继电器ZJ2、ZJ4…………ZJ24等线圈吸合，触点闭合，另外12个指示灯亮，同时电磁阀吸合；实现了手动控制。

若将万能转换开关K2拨到右端即自动档，接通PLC，通过六个主中间继电器KA1～KA6的12对常闭触点接通24个小型中间继电器，其触点闭合，24盏指示灯亮，同时由24V直流电源供电的电磁阀吸合。

由可编程控制器完成对液压装置电气系统的自动控制。

第七章结果分析

当合上漏电开关QF，把万能转换开关打到电源档时，当按下启动按钮SB12,接通KM1微线圈并自锁，此时接触主触点闭合，油泵电机M1运转；当按下停止按钮SB13时停止运动；当按下另一个启动按钮SB14时，接通KM2线圈并自锁，此时将接触触点闭合，油泵电机M2启动运行；当按下停止按钮SB15时，停止运动。

将万能开关K2拨到左边即手动档时，六个主中间电器线圈吸合，常开触点闭合，常闭触点断开，当SA1～SA212个主令开关拨向左端时，小型中间继电器ZJ1、ZJ3…………ZJ23等12个线圈吸合，触点闭合，指示灯亮，同时相应的电磁阀吸合；本设计中只用了前5个电磁阀。

当12个主令开关拨向右端时，另外12个小型中间继电器ZJ2、ZJ4……ZJ24等线圈吸合，触点闭合，另外12个指示灯亮，同时电磁阀吸合；实现了手动控制。

若将万能转换开关K2拨到右端，接通PLC，通过六个主中间继电器KA1～KA6的12对常开触点接通24个小型中间继电器，其触点闭合，24盏指示灯亮，同时由24V直流电源供电的电磁阀吸合。

完成对液压装置电气系统的自动控制。

参考文献：

【1】沈杰在PLC中实现多任务控制的原理及方法电气自动化2000

【2】崔正军可编程控制器原理及程序设计电子工业出版社1998

【3】汪晓光可编程控制器原理及应用机械工业出版社2002

【4】马振幅液压与电气传动北京机械工业出版社2000

【5】张运波工厂电器控制技术高等出版社2001

【6】王兆义小型可编程器的使用技术北京机械工业出版社2000

【7】章文浩可编程控制器原理及试验北京国防工业出版社2003

【8】刘光源机床电气设备的维修机械工业出版社1998

毕业设计（论文）题目审批表

系别：

电气工程系专业：

电气自动化技术班级：

电气063

学生姓名

赵蕊蕊

学号

6530601347

指导教师

秦立芳杨利

职称

高级

所选题目名称：

液压传动装置电气控制系统的设计

题目来源：

1.科学技术□2生产实践□3社会经济□4自拟□5其它

选题理由：

学生经过三年的学习，掌握了一定的理论知识和基本技能，不久的将来将走上各自的工作岗位。

为了提高综合利用自动化专业知识，分析解决实际工程问题的能力，也为了参加工作以后能尽快的进入角色，我们选择了由几个典型电机控制电路组成的一个控制柜。

因为生产中大量使用的各种各样的生产机械，都广泛采用电力拖动。

学生通过对一台控制柜的设计：

包括确定电机规格型号后，从低压元器件的选型、设计电气原理图、电器布置图、配线图以及控制柜的设计、内部配线、通电调试等过程，使学生对这一方面的知识和技能有进一步的加深理解和提高，以适应不断发展的现代化企业的需要。

系部专业教学指导委员会意见：

签字：

年月日

系（部）领导小组意见：

签字：

年月日

备注：

天津渤海职业技术学院

毕业设计任务书

题目：

液压传动装置电气控制系统的设计

完成期限：

自2008年12月8日至2009年3月16日

学生姓名：

赵蕊蕊

专业及班级：

电气063班

指导老师：

秦立芳杨利

电气工程系

2008年12月8日

一、简表

课题名称

液压传动装置电气控制系统的设计

同组人员

赵蕊蕊、孙建青、刘静华、卢俊华等

承担主要任务

论文内容的编写

主

要

研

究

内

容

和

意

义

（摘要）

1、根据控制要求，设计电动机的继电接触控制线路，画出相应的电气原理图

2、根据所给电动机的规格、容量及控制要求，选择电气元件，给