(畢業(yè)論文)鍋爐上煤機自動控制

1、電氣控制課程設(shè)計報告設(shè)計課題：鍋爐上煤機自動控制專業(yè)班級：10電氣工程及其自動化學(xué)生姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計時間：2012年12月25日 2前 言隨著社會的發(fā)展，人民生活水平的提高，使人們越來越注重生活質(zhì)量和工作環(huán)境。為了適應(yīng)各種生產(chǎn)生活的需要，減輕操作人員的勞動強度和減少人力物力的投入。鍋爐上煤機就是這樣一種減輕勞動強度改善生產(chǎn)勞動方式的一種自動化裝置。小型鍋爐上煤設(shè)備并不廣泛應(yīng)用于大型的工業(yè)生產(chǎn)，但在人們的生活作業(yè)中卻有重要的作用，例如小型供暖系統(tǒng)、食堂的生產(chǎn)過程等都跟人們的生活密切相關(guān)，應(yīng)用得比較多一些。工業(yè)生產(chǎn)中用的鍋爐上煤機要比這種小型上煤機先進(jìn)的多，但卻不是完全的取代了小型

2、鍋爐上煤設(shè)備。工業(yè)用上煤機系統(tǒng)較龐大，功能多、效率高。但是設(shè)備的選用也要因地制宜合理配合使用大型與小型的上煤裝置，小型的鍋爐上煤機是一種能適宜人們生活需要、結(jié)構(gòu)簡單、降低勞動強度、改善工作環(huán)境、提高生產(chǎn)效率的設(shè)備，在生活作業(yè)中已足以滿足要求。本設(shè)計主要在需求分析的基礎(chǔ)上設(shè)計一種能手動上煤和下煤，到達(dá)預(yù)定位置自動該停止運行，上煤故障能手動降下煤斗檢修的小型鍋爐上煤機。 1. 課程設(shè)計的目的和要求1.1 課程設(shè)計的目的通過電氣控制技術(shù)的課程設(shè)計實踐，掌握電氣控制的設(shè)計方法、電器元件的選用、電氣控制線路的安裝與調(diào)試，掌握可編程控制器硬件電路的設(shè)計方法，熟練使用小型可編程控制器的編程軟件，掌握可編程控

3、制器軟件程序的設(shè)計思路和梯形圖的設(shè)計方法，掌握可編程控制器程序的應(yīng)用及調(diào)試、監(jiān)控、運行方法，掌握設(shè)計資料整理和繪圖軟件的使用方法。在設(shè)計過程中，通過較為完整的工程實踐基本訓(xùn)練，為綜合素質(zhì)全面提高及增強工作適應(yīng)能力打下堅實的基礎(chǔ)。1.2 課程設(shè)計的要求（1）在接受設(shè)計任務(wù)并選課題后根據(jù)設(shè)計要求和內(nèi)容，擬定工作進(jìn)度計劃，合理安排時間。（2）在方案確定過程中主動提問，以取得指導(dǎo)老師的幫助，廣泛討論，做到思路開闊，依據(jù)充分，在設(shè)計過程中多思考，主要參數(shù)的確定要經(jīng)過計算論證。（3）根據(jù)要求設(shè)計電氣控制線路，計算并選擇電器元件。（4）按指導(dǎo)老師制定內(nèi)容部置并安裝電器元件與控制線路。（5）進(jìn)行電氣控制線路的

4、通電調(diào)試，排除故障。（6）設(shè)計相應(yīng)的plc控制程序?qū)崿F(xiàn)傳輸、調(diào)試和運行。 (7)制作電氣控制設(shè)計過程中的成套圖紙與設(shè)計說明書。2. 設(shè)計任務(wù)書2.1 設(shè)計課題：鍋爐上煤機控制設(shè)計工業(yè)鍋爐一般燃燒煤加熱，鍋爐上煤機是專門將煤運送到鍋爐加熱器中的設(shè)備，其工作過程如下：下煤時，空煤斗下降，達(dá)到下煤預(yù)定位置時，煤斗壓迫行程開關(guān)而停止運行。由人工或裝煤機械往煤斗中裝煤，裝煤完成后等待上煤。上煤時，煤斗上升，到預(yù)定位置時自動停止運行。煤斗通過機械作用自動翻斗，將煤卸入鍋爐加熱器中。2.2控制設(shè)計要求1.電機為三相異步電機，功率4kw；2.手動上煤和下煤，到達(dá)預(yù)定位置自動停止運行；3.下煤停車時要求制動停車

5、，減輕對下煤行程開關(guān)的沖擊力；4.上煤途中煤斗始終壓迫下煤行程開關(guān)，一旦煤斗中途翻到時，行程開關(guān)彈起，煤斗立即自動停車能手動降下煤斗檢修；5.有電源指示燈和上煤下煤指示燈，有電源電壓和電流指示，控制及指示電壓為380v；6有總停車控制和必要的短路、過載保護。3.設(shè)計過程3.1 設(shè)計方案的確定 根據(jù)課題要求實現(xiàn)上煤下煤過程需用電機正反轉(zhuǎn)控制；整個上煤和下煤過程是連續(xù)運行的，需加自鎖實現(xiàn)點常動控制；而為了上煤和下煤為兩個獨立的過程，因此在上煤的過程中下煤部分控制電路不能夠帶電，同樣的在下煤過程中上煤控制回路也不能夠帶電，因此兩個回路之間要通過電氣聯(lián)系形成互鎖。到預(yù)定位置自動停止運行需加行程開關(guān)；要

6、使在上煤過程一旦煤斗中途翻到，能手動降下煤斗檢修，則需上煤途中煤斗始終壓迫下煤行程開關(guān)；為了減輕對下煤行程開關(guān)的沖擊力，保護下煤行程開關(guān)，下煤停車需制動停車。3.2 單元電路設(shè)計 3.2.1 主電路設(shè)計主電路要求正反轉(zhuǎn)和能耗制動，電源電壓、電流指示和必要的短路過載保護，電路圖如圖3-1：圖 3-1 主電路圖電路說明：斷路器qf1用于接通和分?jǐn)嗑€路正常工作電流 ，也能在電路中流過故障電流時（短路、過載、欠電壓等）在一定時間內(nèi)斷開故障電路。電壓表v和電流表a分別指示電源電壓和電流。熱繼電器fr作過載保護。當(dāng)接觸器km1的線圈得電時，km1的主觸點閉合，電動機正轉(zhuǎn)，當(dāng)接觸器km2的線圈得電時，km2

7、的主觸點閉合，電動機反轉(zhuǎn)，當(dāng)接觸器km得電時，km3常開觸點閉合，啟動能耗制動。3.2.2 控制電路設(shè)計（1）上煤過程設(shè)計，電路圖如圖3-2：圖3-2 上煤控制電路圖電路說明：按下按鈕sb2，線圈km1得電，km1常開輔助觸點閉合，km1自鎖，（主電路）電動機正轉(zhuǎn)，開始上煤，當(dāng)?shù)竭_(dá)指定位置時，壓迫上煤行程開關(guān)sq1，電路斷開，上煤過程結(jié)束。上煤控制接觸器km1與下煤控制接觸器km2形成互鎖。（2）下煤過程設(shè)計，電路圖如圖3-3：圖3-3 下煤制圖回路圖電路說明：按下按鈕sb3，線圈km2得電，km2常開輔助觸點閉合，km2自鎖，（主電路）電動機反轉(zhuǎn)，開始下煤，當(dāng)?shù)竭_(dá)指定位置時，壓迫上煤行程開關(guān)

8、sq2，電路斷開，下煤過程結(jié)束。（3）能耗制動環(huán)節(jié)設(shè)計，電路如圖3-4：圖3-4 能耗控制圖電路說明： 下煤到達(dá)預(yù)定位置時，觸碰制動行程開關(guān)sq3，線圈km3得電，km3常開輔助觸點閉合，km3自鎖，與此同時，時間繼電器kt得電，啟動能耗制動，過了一定時間后，kt延時斷開常閉觸點斷開，實現(xiàn)制動。（4）指示燈設(shè)計，要求上煤、下煤和電源指示燈，電路如圖3-5:圖3-5 指示燈設(shè)計電路說明：當(dāng)電源接通時，電源指示燈l1亮。當(dāng)km1線圈得電上煤時，km1常開輔助觸點吸合，上煤指示燈l2亮，上煤結(jié)束時，km1常開輔助觸點斷開，l2燈滅。當(dāng)km2線圈得電下煤時，km2常開輔助觸點吸合，下煤指示燈l3亮，上

9、煤結(jié)束時，km2常開輔助觸點斷開，l3燈滅。3.3 電路原理說明總體電路原理圖如圖3-6： 圖3-6 電路總圖如原理圖所示：sb1為總停按鈕，sb2為上煤按鈕，sb3為下煤按鈕，sq1為上煤行程開關(guān)，sq2為下煤行程開關(guān)，sq3啟動能耗制動，hl1為電源指示燈，hl2、 hl3分別為上煤、下煤指示燈。接通電源，電源指示燈hl1亮。按下sb2，由于上煤過程始終壓迫下煤行程開關(guān)sq2，開始上煤，指示燈hl2亮，到達(dá)指定位置，壓迫上煤行程開關(guān)sq1，上煤結(jié)束，hl2滅。按下sb3，啟動下煤過程，下煤指示燈hl3亮，到達(dá)指定位置，觸碰下煤行程開關(guān)sq2和sq3啟動能耗制動，實現(xiàn)制動停車，hl3滅。fr

10、為過載保護元件，當(dāng)電流出現(xiàn)過大時，保護啟動其輔助觸點斷開保護整個回路的受損害，r為電位器，用來控制下煤時的下降速度。 4. 控制板安裝4.1 元器件選擇4.11 空氣開關(guān)的選擇低壓斷路器俗稱為自動開關(guān)、空氣開關(guān)，是一種既有手動開關(guān)作用，又能自動進(jìn)行短路、過載、欠壓保護的電器。作用：用于不頻繁地接通和分?jǐn)嗑€路正常工作電流，也能在電路中流過故障電流時（短路、過載、欠電壓等）在一定時間內(nèi)斷開故障電路。 空氣開關(guān)的額定電壓和額定電流應(yīng)不小于電路的正常工作電壓和電流。4.1.2 接觸器的選擇 接觸器是一種能頻繁地接通和斷開遠(yuǎn)距離用電設(shè)備主回路及其它大容量用電回路的自動控制電器。主要的控制對象是電動機。（

11、1）選擇接觸器的類型：接觸器的類型應(yīng)根據(jù)負(fù)載電流的類型和負(fù)載的輕重來選擇,即是交流負(fù)載還是直流負(fù)載,是輕負(fù)載、一般負(fù)載還是重負(fù)載. （2）額定電壓的選擇：接觸器的額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載回路的電壓。（3）額定電流的選擇：接觸器的額定電流應(yīng)大于或等于被控回路的電流。對于電動機負(fù)載可按下列經(jīng)驗公式計算：i=pku(i為接觸器主觸點電流，p為電動機額定功率，u為電動機額定電壓，k為經(jīng)驗系數(shù)，一般取11.4)。（4）吸引線圈的額定電壓選擇：吸引線圈的額定電壓應(yīng)與所接控制電路所接控制電路的電壓一致。（5）接觸器的觸點數(shù)量、種類的選擇：觸點數(shù)量和種類應(yīng)滿足主電路和控制線路的要求。4.1.3 熱繼電器的選擇

12、熱繼電器是一種保護電器，專門用來對電動機進(jìn)行過載保護和斷相保護,以防止電動機過熱損壞。 熱繼電器的選擇應(yīng)按電動機的工作環(huán)境、啟動情況、負(fù)載性質(zhì)等因素來考慮。 熱元件選好后，還需根據(jù)電動機的額定電流來調(diào)整它的整定值。4.1.4 時間繼電器的選擇時間繼電器是當(dāng)吸引線圈通電或斷電后其觸點經(jīng)過一定延時再動作的繼電器。用于將定時信號轉(zhuǎn)換為開關(guān)信號，能夠按設(shè)定時間開閉控制電路。時間繼電器的選擇應(yīng)考慮以下幾點：（1）根據(jù)控制電路的要求來選擇延時方式，即通電延時型和斷電延時型。（2）根據(jù)延時準(zhǔn)確度要求和延時長短要求來選擇。（3）根據(jù)使用場合、工作環(huán)境選擇4.1.5 行程開關(guān)的選擇 行程開關(guān)是一種依靠生產(chǎn)機械的

13、行程發(fā)出控制命令來控制生產(chǎn)機械的運動方向或行程長短的主令電器。 行程開關(guān)可按下列要求選擇：（1）根據(jù)應(yīng)用場合及控制對象選擇，有一般用途的行程開關(guān)和起重設(shè)備用行程開關(guān)。（2）根據(jù)安裝環(huán)境選擇防護形式，如開啟式或保護式。（3）根據(jù)控制回路的電壓和電流選擇行程開關(guān)系列。（4）根據(jù)機械與行程開關(guān)的傳動與位移關(guān)系選擇合適的頭部形式。4.1.6 按鈕的選擇 （1）根據(jù)使用場合選擇種類，如開啟式、保護式、防水式等。 （2）根據(jù)用途選擇型式，如手把旋鈕式、鑰匙式、緊急式等。 （3）按控制回路的需要，確定不同的按鈕數(shù)。4.2 元器件清單元器件型號數(shù)量空氣開關(guān)三極dz47-601單極dz47-601接觸器cjx2

14、-123熱繼電器jr36-201時間繼電器js14p1行程開關(guān)yblx-19/0013按鈕lay37(pbc)3指示燈ad16-22ds/-sac380 18ma343控制板安裝原則4.3.1 元器件安裝位置拖動、執(zhí)行、檢測器件等應(yīng)安裝在生產(chǎn)機械的相應(yīng)工作部位?？刂齐娖鳌⒈Ｗo電器等安裝在電器箱（柜）內(nèi)?？刂瓢粹o、操作開關(guān)、經(jīng)常調(diào)節(jié)的電位器、指示燈、指示儀表等安裝在控制臺面板上。4.3.3 元器件布置（1）功能相似的元件組合在一起，外形尺寸或重量相近的元件組合在一起，經(jīng)常調(diào)節(jié)的元件組合在一起，經(jīng)常更換的易損元件組合在一起。（2）強電與弱電要分開。有必要時，將弱電部分屏蔽起來。（3）體積大、重量重

15、的元件安裝在下面，發(fā)熱量較大的元件安裝在上面。（4）盡可能減少連線數(shù)量和長度，將接線關(guān)系密切的元件按順序組合在一起。（5）電器板、控制板的進(jìn)出線一般采用接線端子。接線端子接線時，主電路與控制電路要分開，電源進(jìn)線位于最邊上。接線端子按電路電流大小選用不同規(guī)格，按規(guī)格大小排列在一起，非必要時不要分開布置。當(dāng)電器箱小、進(jìn)出線少時，可以采用標(biāo)準(zhǔn)接插件，便于拆裝和搬運。根據(jù)以上要求，設(shè)計出了以下的屏面布置圖：設(shè)計總結(jié)通過本次的課程設(shè)計，加深了對電氣控制的認(rèn)識，在以前參加過的電工培訓(xùn)課程里面就有接觸過一些關(guān)于電機控制的基本原理，只是沒有深入的了解太多的關(guān)于電氣控制的知識，只是懂得了一些理論，知道一些基本的

16、電氣元件的動作過程和工作原理，經(jīng)過這次的課程設(shè)計，我更加深刻地了解電氣控制的一些知識，在實踐中才能得到更加深刻的屬于我自己的知識，這次設(shè)計最大的收獲是掌握了最基本的電氣元件的應(yīng)用，加深了對cad的掌握，還在就是在做設(shè)計時常常會遇到很多不懂的地方，我的解決方法是通過向同學(xué)討教，我不懂的總會有其他人會懂的，還有是通過網(wǎng)上查閱資料，這也是一個自我提升的一個過程，還有就是向老師請教一些更高深一些的問題?？傊谧鲈O(shè)計時總會遇到困難，但是，方法永遠(yuǎn)會比問題多，這是我始終堅信的一個信念，這也讓我在今后的日子里，更加有信心，更加有勇氣地面對各種問題，解決問題的過程也是一個人成長的一個過程，只有不斷地戰(zhàn)勝各種

17、的問題，我們的眼光閱歷都會得到提升，能力才會得到提高。在這里要感謝的是那些在做課程設(shè)計中幫助過我的同學(xué)和老師，是他們的幫助讓我有了學(xué)習(xí)成長的機會，通過這次的課程設(shè)計我學(xué)到的主要是電氣控制的理論，加深了對cad的掌握，還有就是形成了和同學(xué)之間的團結(jié)互助的精神，這些種種對我以后在工作上都會有很多的幫助，這次的設(shè)計不能說是做得非常好，相反，可能會存在這樣或才那樣的不足，希望能夠得到廣大讀者提出的寶貴建議和意見，讓我能更加完善這個設(shè)計。參考文獻(xiàn)1 電器控制與plc 熊幸明主編， 機械工業(yè)出版社2 電氣控制課程設(shè)計指導(dǎo)吳曉君、同志學(xué)編，中國建材工業(yè)出版社3 常用低壓電器應(yīng)用手冊閆和平主編，機械工業(yè)出版社4 工業(yè)電氣控制技術(shù)教程張鶴鳴主編，北京理工大學(xué)出版社5 現(xiàn)代工廠電氣控制張鳳池、曹榮敏主編，機械工業(yè)出版社電氣控制