電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的要求和步驟.doc

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的要求和步驟 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)計的工作，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。 本章主要討論課程設(shè)計應(yīng)達(dá)到的目的、要求、內(nèi)容、深度及工作量。并通過實例介紹，進(jìn)一步說明課程設(shè)計的設(shè)計步驟。 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。電氣控制系統(tǒng)課程設(shè)計屬于練習(xí)性質(zhì)，不強(qiáng)調(diào)設(shè)計結(jié)果直接用于生產(chǎn)。設(shè)計的目的、要求、任務(wù)及方法一、設(shè)計目的 電氣設(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(dá)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。 電氣設(shè)計應(yīng)強(qiáng)調(diào)能力培養(yǎng)為主，在獨(dú)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(dú)立工作能力與創(chuàng)造力；綜合運(yùn)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 為保證順利完成設(shè)計任務(wù)還應(yīng)做到以下幾點(diǎn)： (1)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，擬定設(shè)計任務(wù)書和工作進(jìn)度計劃，確定各階段應(yīng)完成的工作量，妥善安排時間。 (2)在方案確定過程中應(yīng)主動提出問題，以取得指導(dǎo)教師的幫助，同時要廣泛討論意見，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。 (3)所有電氣圖紙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、元件明細(xì)表以及圖紙的折疊和裝訂。 (4)說明書要求文字通順、簡練，字跡端正、整潔。 (5)應(yīng)在規(guī)定的時間內(nèi)完成所有的設(shè)計任務(wù)。(6)如果條件允許，應(yīng)對自已的設(shè)計線路進(jìn)行試驗論證，考慮進(jìn)一步改進(jìn)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(dá)，設(shè)計任務(wù)書應(yīng)包括以下內(nèi)容： (1)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。 (2)拖動方式、運(yùn)動部件的動作順序、各動作要求和控制要求。 (3)聯(lián)鎖、保護(hù)要求。 (4)照明、指示、報警等輔助要求。 (5)應(yīng)繪制的圖樣。 (6)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、電器板元件布置圖、接線圖、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。原理圈及工藝圖樣均應(yīng)按要求繪制，元件布置圖應(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(jìn)出線編號、配線規(guī)格、進(jìn)出線的連接方式(采用端子板或接插板)。四、設(shè)計方法及步驟 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(jìn)行。 1原理圖設(shè)計的步驟 (1)根據(jù)要求擬定設(shè)計任務(wù)。 (2)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(jī)的控制方式，應(yīng)根據(jù)其容量及拖動負(fù)載性質(zhì)考慮其啟動要求，選擇適當(dāng)?shù)膯泳€路。對于容量小(7.5kw以下)、啟動負(fù)載不大的電動機(jī)，可采用直接啟動對于大容量電動機(jī)應(yīng)采用降壓啟動。 根據(jù)運(yùn)動要求決定轉(zhuǎn)向控制。 根據(jù)每臺電動機(jī)的工作制，決定是否需要設(shè)置過載保護(hù)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(hù)及其他必要的電氣保護(hù)。 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。 (3)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(jī)的啟動、運(yùn)行、調(diào)速、制動及保護(hù)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(jī)各動作之間以及各臺電動機(jī)之間的動作聯(lián)鎖)。 設(shè)置短路保護(hù)以及設(shè)計任務(wù)書中要求的位置保護(hù)(如極限位、越位、相對位置保護(hù))、電壓保護(hù)、電流保護(hù)和各種物理量保護(hù)(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、報警等要求設(shè)計輔助電路。 (5)總體檢查、修改、補(bǔ)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(diǎn)使用是否合理，是否超過電器元件允許的數(shù)量。 檢查聯(lián)鎖要求能否實現(xiàn)。 檢查各種保護(hù)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(jìn)行必要的參數(shù)計算。 (7)正確、合理地選擇各電器元件，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GB/T 6988電氣制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制電氣原理線路圖，并按GB/T 5094-1985電氣技術(shù)中的項目代號要求標(biāo)注器件的項目代號，按GB 4884-1985絕緣導(dǎo)線的標(biāo)記的要求對線路進(jìn)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)元件布置圖及電氣原理編號繪制組件接線圖，統(tǒng)計組件進(jìn)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，便可按機(jī)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。畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書專業(yè)：機(jī)電工程題目： 單 片 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 設(shè) 計 （一）機(jī)械手自動分揀工件要求：1。機(jī)械手將傳送帶A上的大號物品傳送到傳送帶B上，其他小號的物品讓其流走.機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和各部分動作過程的示意如圖1所示。 機(jī)械手所有的動作均由液壓驅(qū)動，上升，下降，左移，右移均由(雙線圈)三位四通電磁閥控制，夾緊，放松用一個(單線圈)二位四通電磁閥控制，通電夾緊，斷電放松。 所有電磁線圈驅(qū)動電源：直流， 電壓24V，電流1A,位置檢測用：行程開關(guān)，光電開關(guān)，壓力繼電器。 2系統(tǒng)操作可實現(xiàn)單循環(huán)，自動循環(huán)功能。 3設(shè)計單片機(jī)的控制系統(tǒng)和輸入/輸出信號調(diào)理電路及功率驅(qū)動電路原理圖。 4設(shè)計控制系統(tǒng)程序流程圖并用匯編語言編寫其中的某一段程序。 5設(shè)計操作臺面板布置示意圖。 6編寫設(shè)計說明書和使用說明書。 7在滿足控制要求的前提下，力求控制系統(tǒng)簡單，經(jīng)濟(jì)。進(jìn)程安排: (共 周) 動員,查找資料分析控制對象,擬定設(shè)計方案設(shè)計I/O信號調(diào)理電路功放電路圖設(shè)計控制系統(tǒng)電路圖及操作面板設(shè)計控制程序編寫設(shè)計說明書和使用說明書答 辯天天天天天天天學(xué)生班級:_ 姓名:_指導(dǎo)教師:_ 日期:_畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書專業(yè)：機(jī)電工程題目： 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計（二）機(jī)械手自動搬運(yùn)工件要求：1工件在左工作臺上加工完第一道工序后機(jī)械手將其搬到右工作臺上進(jìn)行第二道工序加工.請設(shè)計機(jī)械手將左工作臺上的工件搬到右工作臺上的控制系統(tǒng)。機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和各部分動作過程如示意圖1所示。機(jī)械手所有的動作均由液壓驅(qū)動，上升，下降，左移，右移均由(雙線圈)三位四通電磁閥控制，夾緊，放松用一個(單線圈)二位四通電磁閥控制，通電夾緊，斷電放松。 所有電磁線圈驅(qū)動電源：直流， 電壓24V，電流1A,位置檢測用：行程開關(guān)，光電開關(guān)，壓力繼電器。 2系統(tǒng)操作可實現(xiàn)單循環(huán)，自動循環(huán)功能。 3設(shè)計單片機(jī)的控制系統(tǒng)和輸入/輸出信號調(diào)理電路及功率驅(qū)動電路原理圖。 4設(shè)計控制系統(tǒng)程序流程圖并用匯編語言編寫其中的某一段程序。 5設(shè)計操作臺面板布置示意圖。 6編寫設(shè)計說明書和使用說明書。 7在滿足控制要求的前提下，力求控制系統(tǒng)簡單，經(jīng)濟(jì)。進(jìn)程安排: (共 周) ,查找資料分析控制對象,擬定設(shè)計方案設(shè)計I/O信號調(diào)理電路功放電路圖設(shè)計控制系統(tǒng)電路圖及操作面板設(shè)計控制程序編寫設(shè)計說明書和使用說明書答 辯天天天天天天天學(xué)生班級:_ 姓名:_指導(dǎo)教師:_ 日期:_畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書專業(yè)：機(jī)電工程題目： 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計（三）上料小車自動往返定位加料要求: 1. 小車結(jié)構(gòu)及工作示意圖如圖1所示:小車左右行駛及車門開關(guān)操作均由三相交流異步電動機(jī)驅(qū)動，功率為3KW.電動機(jī)的主控制電器為接觸器，其接觸器的電磁線圈驅(qū)動電壓：交流220V，電流0.5A加料呼叫由按鈕發(fā)出,加料定位由行程開關(guān)檢測。2工作要求：（1）按下停止按鈕后小車行駛到LS1原位停止.（2）當(dāng)呼叫的按鈕PB按下時，小車運(yùn)行至呼叫的PB位置后停止，打開車門，下料10S后關(guān)車門,難后返回到LS1原位停止,并關(guān)門上料8S.3系統(tǒng)操作可實現(xiàn)單步，自動行駛功能。 4設(shè)計單片機(jī)的控制系統(tǒng)和輸入/輸出信號調(diào)理電路及功率驅(qū)動電路原理圖。 5設(shè)計控制系統(tǒng)程序流程圖并用匯編語言編寫其中的某一段程序。 6設(shè)計操作臺面板布置示意圖。 7編寫設(shè)計說明書和使用說明書。 8在滿足控制要求的前提下，力求控制系統(tǒng)簡單，經(jīng)濟(jì)。進(jìn)程安排: (共 周) 查找資料分析控制對象,擬定設(shè)計方案設(shè)計I/O信號調(diào)理電路功放電路圖設(shè)計控制系統(tǒng)電路圖及操作面板設(shè)計控制程序編寫設(shè)計說明書和使用說明書答 辯天天天天天天天學(xué)生班級:_ 姓名:_指導(dǎo)教師:_ 日期:_畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書專業(yè)：機(jī)電工程題目： 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計（四）金屬板自動剪切設(shè)備要求：1。按照設(shè)定的長度自動剪切金屬板。其設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作過程見示意圖1。（1） 金屬板前端通過光電開關(guān)時，開始記錄接近開關(guān)發(fā)出的脈沖信號，多齒凸輪與電機(jī)同軸轉(zhuǎn)動，由接近開關(guān)檢測凸齒產(chǎn)生的脈沖信號。（2） 電機(jī)轉(zhuǎn)至脈沖數(shù)為4900時減速，5000時停止。（3） 當(dāng)脈沖信號達(dá)5000個時，切刀下降將金屬板切斷，切刀下到位后切刀返回，當(dāng)切刀返回到位后再啟動電動機(jī)（高速），傳送金屬板。（4） 傳送帶, 切刀均由三相交流異步電動機(jī)驅(qū)動，功率為5.5KW.電動機(jī)的主控電器為接觸器，其接觸器的電磁線圈驅(qū)動電壓：交流220V，電流0.5A，（5） 位置檢測由接近開關(guān)檢測，信號輸出形式：集電極開路。 2系統(tǒng)操作可實現(xiàn)單循環(huán)，自動循環(huán)功能。3設(shè)計單片機(jī)的控制系統(tǒng)和輸入/輸出信號調(diào)理電路及功率驅(qū)動電路原理圖。 4設(shè)計控制系統(tǒng)程序流程圖并用匯編語言編寫其中的某一段程序。 5設(shè)計操作臺面板布置示意圖。 6編寫設(shè)計說明書和使用說明書。 7在滿足控制要求的前提下，力求控制系統(tǒng)簡單，經(jīng)濟(jì)。進(jìn)程安排: (共 周) 查找資料分析控制對象,擬定設(shè)計方案設(shè)計I/O信號調(diào)理電路功放電路圖設(shè)計控制系統(tǒng)電路圖及操作面板設(shè)計控制程序編寫設(shè)計說明書和使用說明書答 辯天天天天天天天學(xué)生班級:_ 姓名:_指導(dǎo)教師:_ 日期:_ 畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書專業(yè)：機(jī)電工程題目： 單 片 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 設(shè) 計 （五）傳送帶電機(jī)控制示要求：1.下圖為一傳送帶電機(jī)控制示意圖，控制要求如下：（1） 按動啟動按鈕后，電動機(jī)3啟動，金屬板在傳送帶上向圖中所示方向輸送，其位置由接近開關(guān)檢測；（2） 當(dāng)金屬板到達(dá)兩傳送帶鄰接處時傳感器3接受到信號，啟動電動機(jī)2；（3） 當(dāng)傳感器2接受到信號時，啟動電動機(jī)1；（4） 當(dāng)金屬板離開電動機(jī)2拖動的傳送帶進(jìn)入電動機(jī)1拖動的傳送帶時，傳感器2的信號消失，此時啟動定時器T1，定時2s后控制電動機(jī)2停止；（5） 傳感器1接受到信號，指揮下一級的 機(jī)構(gòu)動作（可不考慮）； (6) 當(dāng)金屬板離開電動機(jī)1拖動的傳送帶后，傳感器1的信號消失，此時啟動定時器T2，定時2s后控制電動機(jī)1停止。 2系統(tǒng)操作可實現(xiàn)單循環(huán)，自動循環(huán)功能。 3設(shè)計單片機(jī)的控制系統(tǒng)和輸入/輸出信號調(diào)理電路及功率驅(qū)動電路原理圖。 4設(shè)計控制系統(tǒng)程序流程圖并用匯編語言編寫程序。 5設(shè)計操作臺面板布置示意圖。 6編寫設(shè)計說明書和使用說明書。 7在滿足控制要求的前提下，力求控制系統(tǒng)簡單，經(jīng)濟(jì)。進(jìn)程安排: (共 周) 動員,查找資料分析控制對象,擬定設(shè)計方案設(shè)計I/O信號調(diào)理電路功放電路圖設(shè)計控制系統(tǒng)電路圖及操作面板設(shè)計控制程序編寫設(shè)計說明書和使用說明書答 辯天天天天天天天學(xué)生班級:_ 姓名:_指導(dǎo)教師:_ 日期:_畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書專業(yè)：機(jī)電工程題目： 小型廢水處理系統(tǒng)中的單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計（6）1SBR廢水處理工藝的技術(shù)要求 SBR廢水處理技術(shù)是一種高效廢水回用的處理技術(shù)。本設(shè)計采用優(yōu)勢菌技術(shù)對校園生活污水進(jìn)行處理，經(jīng)過處理后的中水可以用來澆灌綠地、花術(shù)、沖洗廁所及車輛等，從而達(dá)到節(jié)約水資源的目的。 在設(shè)計SBR廢水處理系統(tǒng)方案時，充分考慮到現(xiàn)實生活中校園生活區(qū)較為狹小的特點(diǎn)，設(shè)計中力求達(dá)到設(shè)備體積小，性能穩(wěn)定、工程投資少的目的。由于在廢水處理過程中環(huán)境溫度對菌群代謝產(chǎn)生的作用直接影響了廢水處理效果，故設(shè)計中采用地埋式磚混結(jié)構(gòu)處理池以降低溫度對處理效果的影響。同時由于SBR廢水處理技術(shù)具有工藝參數(shù)變化大、硬件設(shè)計選型與設(shè)備調(diào)試比較復(fù)雜的特點(diǎn)，因此在處理系統(tǒng)中采用了先進(jìn)的PLC控制技術(shù)作為系統(tǒng)控制核心，以提高SBR廢水處理的效率，方便操作和使用。 SBR廢水處理系統(tǒng)分別由污水處理池、清水池、中水水箱、電氣控制箱以及水泵、羅茨風(fēng)機(jī)、電動閥門和電磁閥等部分組成。在污水處理池、清水池、中水水箱中分別設(shè)置了液位開關(guān)，用以檢測水池與水箱中的水位。 在污水處理的第一階段，當(dāng)污水池中的水位處于低水位或無水狀態(tài)(叉稱待納水狀態(tài))時，電動閣會自動開啟納入污水。當(dāng)污水池納入的污水至正常水位(高水位)時，電動閥自動關(guān)閉，污水池中污水呈微氧和厭氧狀態(tài)。 在污水處理的第二階段，采用了能降解大分子污染物的曝氣法，可使污水脫色、除臭、平衡菌群的pH值并對污染物進(jìn)行高效除污，即好氧處理過程。整個好氧時間一般需要68h(曝氣時間)。在曝氣管路上設(shè)計安裝了排空電磁閥，當(dāng)電動閥閥門自動關(guān)閉后，排空電磁閥開啟，羅茨風(fēng)機(jī)延時啟動(空載)，排空電磁閥關(guān)閉，污水池開始曝氣。當(dāng)曝氣處理結(jié)束后，排空電磁閥再次開啟，羅茨風(fēng)機(jī)停機(jī)(空載)，排空電磁閥延時關(guān)閉。曝氣風(fēng)機(jī)須在無負(fù)荷條件下的啟動和停止，能起到保護(hù)電機(jī)和風(fēng)機(jī)的作用。一般經(jīng)過0.5h的水質(zhì)沉淀，PLC下達(dá)啟動清水泵(1#泵)指令，將沉淀后的水泵人到清水池。當(dāng)清水池中的水位升至正常液面(高水位)時，1#清水泵自動停止運(yùn)行。這時2#清水泵自行啟動向中水箱泵水，當(dāng)水箱內(nèi)達(dá)到高水位時(正常液面)，2#清水泵自動停止運(yùn)行，這時中水箱內(nèi)的水全部完成處理過程。如上所述，當(dāng)中水箱內(nèi)水位降至低水位時(正常液面)，2#清水泵又自動啟動向中水精泵水。當(dāng)污水池中的水位降至低水位時(正常液面)，電動閥門會自動打開繼續(xù)向污水池納入污水。如此循環(huán)往復(fù)。SBR廢水處理系統(tǒng)示意圖見圖11-1。 由于SBR廢水處理技術(shù)針對污水的水質(zhì)不同而選用的生物菌群不同，工藝要求也有所不同，因此要求電氣控制系統(tǒng)應(yīng)具有參數(shù)可修正功能，以滿足廢水處理的要求。 2選用動力設(shè)備的要求 在SBR廢水處理系統(tǒng)中所使用的動力設(shè)備(水泵、羅菠風(fēng)機(jī)、電動閥)，均采用三相交流異步電動機(jī)。電動機(jī)應(yīng)選配Y系列防水防潮型，電磁閥(220VAC)的選配也應(yīng)符合防水防潮要求。 (1)1#