电气控制课程设计说明书

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目录引言 (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1 (15)附录2 (16)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。