电气控制课程设计电气行车.docx
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电气控制课程设计电气行车
《电气控制技术》课程设计
电镀车间专用行车电气控制系统设计
课
程
设
计
书
指导老师：
邓桂芳
姓名：
江锦炎
班级：
11电气一班
学号：
111203115
实训时间：
2012.12.17——2012.12.21
《电气控制技术》课程设计
课题：
电镀车间专用行车电气控制系统设计
目录
第一章：
前言
1.1电镀行车控制系统种类,发展及现状
1.2电镀车间专用行车电气控制系统介绍
第2章：
电镀行车控制系统的总体方案
2.1总体方案说明及思路
2.2专用行车装置的主要控制及原理
2.3专用行车主电路设计
2.4专用行车控制电路设计
第3章：
控行车制系统各器件的选择
3.1各器件的作用
3.2电器元件明细表
第四章：
课程设计总结
4.1参考文献
4.2自我总结
前言
1.1电镀行车控制系统种类,发展及现状
电镀行车控制系统的种类分为三种：
继电接触器控制系统，单片机控制系统，可编程序控制器控制系统。
行车是用来在短距离内提升和移动物件的机械，是现代化工厂中用于物料输送的重要设备，电镀行车由于他的高危险性，应用它的场合更是频繁，行车对减轻工人体力劳动，提高劳动生产率起着重要的作用。
本设计中的行车要实现左右，前后及上下的三维运动，并且要准确定位，具有远距离控制，能够按照预定顺序和控制要求，自动完成一序列的工作。
在设计中采用低压电器的控制方式，控制线路的设计方面力图做到布局合理,排列均匀,原理图上有极限位置保护和必要的电气保护措施。
1.2电镀车间专用行车电气控制系统介绍
行车采用远距离控制，起吊重量在500KG以下，起吊物品是待进行电镀及表面处理的各种产品零件。
电镀生产时，工人将待加工零件装入吊篮，并发出信号，专用行车便提升并自动逐段前进。
按工艺要求在需要停留的槽位停止（共5个槽位），并自动下降，停留一定时间（各槽位停留时间预先按工艺调定）后自动提升，如此完成电镀工艺规定的每一道工序，自至生产线的末端自动返回原位，工人卸下处理好的零件，重新装料进入下一加工循环。
设备机械结构与普通小型行车结构类似，跨度较小，但要求准确停位，以便吊篮能准确进入电镀槽内。
工作时，除具有自动控制的大车移动（前/后）与吊物（上/下）运动外，还有调整吊篮位置的小车运动（左/右）。
电镀行车控制系统的总体方案
2.1总体方案说明及思路
设计思路：
2.1.1本台设备共设计了5个电镀槽，当待加工零件放入吊篮中，操作人员便按下起动按钮，吊篮上升；当碰到上限位开关时，停止上升并且向前运行，当碰到第一槽的行程开关，停止前行并且将吊篮下放，碰到下限位开关时，停止下放并延时一定的时间；延时时间到后吊篮上升。
如此这样进行以下4个槽的电镀加工。
当加工完后，向前行到最前面的行程开关，使吊篮后退到原位并进入下一个加工循环。
2.1.2行车是一种既能垂直提升又能水平移动重物的机械组。
本文介绍的行车控制系统应用于工业生产的电镀车间，此行车控制系统能够完成左/右、前/后及上/下运动，它们分别由3个三相交流电动机拖动，通过正/反转控制实现相反方向的移动。
这种行车的主要任务是把负载吊起并移动到预定的位置。
为了确保负载能准确快速的到达目标位置，控制携负载的平台使负载在预定的位置无振荡地停下来，需要电机控制使其能够平稳的加速和减速。
方案说明：
2.2.1对工作方式的设计要求
（1）为了适应电镀行车控制系统的调试、检查和操作方便的需要，应使电镀行车控制系统具备手动、单周和连续三种工作方式。
（2）应具有对上述三种工作方式的自由选择功能。
（3）为了避免程序混乱，应能避免在同一时间内电镀行车按两种或两种以上的工作方式运行。
2.2.2对单机控制的设计要求
在电镀产品零件的过程中，要求能按下某一步就运行某一步，即当遇到电镀特殊工艺要求时能实现人工单步操作。
2.2.3对全机控制的设计要求
（1）在单周和连续工作方式下，当下述初始条件中的任何一个不具备时，应避免电镀行车启动运行：
①行车大车在初始位置；
②行车小车在初始位置；
③吊钩在初始位置。
（2）在单周和连续工作方式下，应能使电镀行车按照预先规定的工艺流程运行。
（3）在电镀产品零件的过程中，如遇到任何一步不能正常完成，应能使电镀行车立即自动停车。
（4）在连续工作方式下，应能对电镀行车工作循环次数和一个循环完成时间进行累计，具备计数和计时功能。
（5）应能保证操作人员随时都能使电镀行车紧急停车。
2.2.4对控制系统保护的要求
为了能够保障电镀行车及其控制系统的安全，应使控制系统具备以下保护功能：
（1）短路保护；
（2）过载保护；
（3）失压保护；
（4）吊钩紧急制动。
2.2.5
（1）在任何工作方式下，信号显示系统都能显示电镀行车及其传送带运行的全过程。
（2）信号显示系统应能显示控制系统的电源的工作状态，电动机的工作状态，控制系统的工作方式。
（3）当任何一台电动机的过载保护动作时，信号显示系统应能显示发生过载故障
电动机，故障报警系统应能发出音响故障信号。
专用行车装置的主要控制及原理
2.3.1电机的正反转控制
本设计中，要求电机根据指令改变运动方向，即保证行车能够前/后、上/下、左/右移动，实际上也就是要求电动机能够实现正反转。
由三相异步电动机转动原理[23]可知，若要电机逆向运行，只要将接于电动机定子的三相电源线中的任意两相对调一下即可，可通过两个接触器来改变电动机定子绕组的电源相序来实现[9]。
电机的正反转控制线路如图3.11所示。
其中接触器KM1为正向接触器，控制电机的正转；KM2为反向接触器，控制电机M的反转。
电机的正反转控制
该正反转控制原理为:
正转:
合上刀开关→按下复合开关SB3→反转线路断开,线圈KM1通电→KM1常开开关吸合,常闭开关打开→电机正转；
反转:
合上刀开关→按下复合开关SB2→正转线路断开,线圈KM2通电→KM2常开开关吸合,常闭开关打开→电机反转；
停止:
直接按下SB1，线路断开。
2.3.2能耗制动的控制
原理：
制动时，切除定子绕组三相电源的同时接通直流电源，产生静止磁场，使惯性转动的转子在静止磁场的作用下产生制动转矩。
特点：
能耗小，需直流电源，设备费用高。
（制动准确度较高，制动转矩平滑，但制动力较弱，制动转矩与转速成比例减小）
适用场合：
要求平稳制动，停位准确。
（如铣床、龙门刨床及组合机床的主轴定位
等）。
说明：
1）主电路中的R用于调节制动电流的大小。
2）能耗制动结束，应及时切除直流电源。
△T
SB2↓——→KM1+起动
SB1↓——→KM1—KM2+KT+——→KM2—KT—自由停车制动
补充：
KM2常开触点上方应串接KT瞬动常开触点。
防止KT出故障时其通电延时常闭触点无法断开，致使KM2不能失电而导致电动机定子绕组长期通入直流电。
专用行车主电路设计
1、由接触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5和KM6分别控制电动机M1、M2、M3的正反转；
2、M2、M3由热继电器FR1、FR2实现过载保护，M1为点动短时工作，故不设过载保护；
3、FU1实现短路保护，并由隔离开关QS作为电源控制；
4、为保证准确定位，并考虑到进退与升降运动由同一信号电动机拖动，且不会同时工作（联锁）。
所以停车时，可采用同一个直流电源实现能耗制动。
直流电源可采用低压交流电源经单相桥式整流得到。
能耗制动回路中设有单独的短路保护，由FU2、FU4实现；
5、考虑到升降运动中吊有一定的重量，在行车平移中，需设置电磁抱闸制动控制。
三相电磁铁YA与M3并联，当M3得电时，YA工作，松开刹车允许升降运动。
M3失电时，YA释放，抱闸刹车，使吊篮稳定停留在空中，能安全的前后平移。
主控制电路如附图
专用行车控制电路设计
1）M1正转左移，反转右移，采用点动控制，两地操作（控制操作台或现场操作）。
在吊篮进退与升降运动中，不允许左右移动，故串联KA1～KA4常闭触点，以实现联锁。
左右极限位保护，由固定于左右两端的限位开关SQ6、SQ7实现。
2）根据电镀工艺要求，行车前进运动与升降运动为自动控制，其控制过程是：
按下SB11（见图），KM3及KA1吸合，行车前进，当运行到需要停留的槽位，例如到1槽清洗，由运动挡铁压下固定于道轨一侧的行程开关SQ1，SQ1常闭触点串在M2控制回路中。
使KM3、KA1失电，M2停止旋转，同时由KA1常闭及SQ1常开触点接通前进制动回路。
KM7、KT1得电，使M2制动行车准确停在1槽。
制动时间由KT1调定，停留时间由KT4调定。
若工艺要求1槽无需停留，则可扳动开关SA1，使其常开触点闭合，常闭触点打开，则行车继续前进。
在M2制动的同时，由KM7常开触点接通KM6与KA4，使M3的正转，吊篮下降，至下限位，限位开关SQ11受压，使KM6失电。
同时SQ11常开触点接通下降制动回路，而使其迅速停车。
零件在槽内停留时间由时间继电器KT4自动控制，由KT4延时闭合触点接通KM5，KA3，使M3反转，吊篮上升。
到上极限位压下限位开关SQ10，使M3停转。
同时SQ10常开触点接通上升制动回路，KM8和KT2得电，在制动的同时，由KM8常开触点接通行车前进控制回路。
如此循环，直至按工艺要求完成零件的过程，行车到达绺，压SQ8自动停止前进，同时由SQ8常开触点接通KM4、KA2使行车自动回到原位。
进退与升降之间，由KA1、KA2及KA3、KA4常闭触点串于对方控制回路，实现联锁。
过载保护由FR1、FR2常闭触点串在M2、M3各自的控制回路中实现。
3）根据控制要求，KM3～KM6的副触点数量不够，因而采用KA1～KA4中间继电器办法来解决。
4）因设备调整需要，进退及升降控制应有连续运转控制，也有点动控制。
5）由FU5对控制电路进行短路保护。
6）为节省控制变压器，控制电压直接采用电网电压。
辅助电路设计
根据设计要求，设计下图所示的辅助电路。
HL0为电源指示，HL1～HL10为行车运行状态显示。
控制行车制系统各器件的选择
3.1各器件的作用
元件
代号
功能定义
元件
代号
功能定义
SB1
左移点动调整按钮
KM1
左移控制交流接触器
SB2
右移点动调整按钮
KM2
右移控制交流接触器
SB3
前进移动点动调整按钮
KM3
前进控制交流接触器
SB4
后退移动点动调整按钮
KM4
后退控制交流接触器
SB5
上升移动点动调整按钮
KM5
上升控制交流接触器
SB6
下降移动点动调整按钮
KM6
下
下降控制交流接触器
SB7
紧急停止按钮
KM7
前进制动交流接触器
SB10
前进起动按钮
KM8
后退制动交流接触器
SQ1
第1槽槽位行程开关
HL1
停1槽位指示灯
SQ2
第2槽槽位行程开关
HL2
停2槽位指示灯
SQ3
第3槽槽位行程开关
HL3
停3槽位指示灯
SQ4
第4槽槽位行程开关
HL4
停4槽位指示灯
SQ5
第5槽槽位行程开关
HL5
停5槽位指示灯
SQ6
左移退位保护开关
HL6
左移指示灯
SQ7
右移退位保护开关
HL7
右移指示灯
SQ8
前进退位保护开关
HL8
前进指示灯
SQ9
后退退位保护开关
HL9
后退指示灯
SQ10
上升退位保护开关
HL10
上升指示灯
SQ11
下降退位保护开关
HL11
下降指示灯
HL12
原位指示灯
HL13
电源指示灯
3.2电器元件明细表
序号
代号
名称
数量
规格型号
备注
1
M1—M3
电动机
3
JO2-12-4
2
FR1、FR2
热继电器
2
JR10-20/3
整定值2A
3
YA
三相制动电磁铁
1
JC2～380V
4
FU1、FU2、FU4、FU5
熔断器
4
RL1-15
FU1熔体额定电流6A,其余2A
5
FU3
熔断器
1
BHC型
熔点2A
6
VC
整流器
1
QL5A,100V
7
TC
变压器
1
BK-100
8
QS
电源开关
1
HZ10-10/3
9
SB1～SB8
点动按钮
8
LA19-11
10
SB9～SB10
停止按钮
2
LA19-11D
红色指示灯6.3V
11
SB10～SB14
起动按钮
4
LA19-11D
绿色指示灯6.3V
12
KM1～KM9
接触器
9
CJ10-1010A/380
线圈额定电压为220V
13
SQ1～SQ5
行程开关
5
LXK2-131
14
SQ6～SQ11
限位开关
6
JLXK1-411
15
SA1～SA5
转换开关
5
HZ10-10/13型
16
HL0～HL5
指示灯
6
XD1
6.3V,0.05A
17
KA1～KA4
中间继电器
4
JZ7-44,380V
18
KT1～KT3
时间继电器
3
JS7-2A.380V
19
KT4～KT8
时间继电器
5
JS11-5,38OV
课程设计总结
4.1参考文献
《工厂电气控制技术》（第2版）张运波刘淑荣编高等教育出版社
《电机及拖动》（第2版）许晓峰主编高等教育出版社
《电机与电气控制》谭维瑜主编机械工业出版社
《常用低压电器原理及其控制技术》王仁祥主编机械工业出版社
《现代电气控制技术》顾德英,罗长杰主编北京邮电大学出版社
4.2自我总结
电镀行车的电气设计主要的难处在于行车的运动他是个三维的运动，有左右，前后，升降运动，而在前后，升降又要考虑到他的制动过程，电镀的槽数不同他自动运行的次数也不同，同时在电镀的行车运动到各个槽位和位置又要相应的指示灯能显示，各个灯的显示能指示行车运动状态，这几个就是设计的难点，在设计中已经有所体现。
而在撰写设计书本身的时候可能在画的低压电气的控制回路中的电路时还存在一些问题，对软件的运用不熟悉，画出来的图还不是那么尽善尽美，这是今后在工作中应该重点加强的。
通过这次的课程设计我深切体会到，自己平时对知识的学习不够深入透彻，也让我明白，实践是理论运用的最好检验。
本次设计是对我这学期所学知识的一次综合性检测和回顾，提高了我的动手能力和对理论知识的综合运用能力，并且加强了我对各种资料的检索能力，大大提高了查阅资料的效率，使我们有充足的时间投入到装置设计当中，其次把这学期里学的知识有了一个很好的总结结和概括，特别是在低压电气，自动控制方面的理论知识有了个很好整理和应用。
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