接觸器繼電器控制輸送小車系統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)

1、摘 要本設(shè)計(jì)主要是介紹工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域常用的運(yùn)料往返小車的控制系統(tǒng),課題主要采用基于繼電器-接觸器控制來完成本方案的設(shè)計(jì),控制電路圖的繪制。系統(tǒng)中主要介紹了控制電路的方案選定，電氣無件的選型，以及電路原理圖的設(shè)計(jì)，后面介紹其工作過程和主要參考文獻(xiàn)。關(guān)鍵詞：繼電器-接觸器控制 正反轉(zhuǎn)控制目 錄1 概述11.1 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的概況11.2 繼電器與接觸器的定義與概念11.3 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)21.4 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的發(fā)展形勢22 方案設(shè)計(jì)32.1 控制系統(tǒng)描述32.3 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析43 元器件的選型43.1 三相異步電動機(jī)的選擇43.2 開關(guān)的選擇53

2、.3 熔斷器的選擇63.4 熱繼電器的選擇63.6 接觸器的選擇84電路圖設(shè)計(jì)104.1 電路圖的繪制104.2工作原理 135 設(shè)計(jì)小結(jié)14參考文獻(xiàn)15附錄 電氣原理圖161 概述1.1 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的概況電氣控制課程是材料成型與控制工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是由繼電接觸器控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。它包含控制線路、主電路、照明電路指示燈電路以及輔助線路等組成。該系統(tǒng)是由接觸器、繼電器、保護(hù)電器等元件組成，按照一定的控制邏輯接線組成的控制系統(tǒng)。其工作原理就是采用硬接線邏輯，利用繼電器觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)，及延時繼電器的滯后動作等組成控制邏輯，從而實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)或其他機(jī)械設(shè)備的起動、停止、正反向、以及課

3、題中所涉及的信號次數(shù)決定停哪個站點(diǎn)的功能。1.2 繼電器與接觸器的定義與概念接觸器：由于接觸器具有可控叫大容量，自身活動性質(zhì)穩(wěn)定，功能可靠，工作效率高及給夠經(jīng)久耐用等特性不僅被廣泛應(yīng)用在遠(yuǎn)距離操控高頻度接斷電路，一級容量較大甚至兼具負(fù)荷的各種系統(tǒng)物質(zhì)中，比如各種電熱機(jī)械裝置、電焊機(jī)、電動機(jī)等，而且由于接觸器可以進(jìn)行自動控制一級齊納電壓情況下的釋放作業(yè)保護(hù)型調(diào)節(jié)，所以，在各種進(jìn)行遠(yuǎn)距離自動操控中也被作為一種電磁式自動調(diào)控開關(guān)進(jìn)行使用。如果我們將接觸器一句自身結(jié)構(gòu)的主觸頭所通電流進(jìn)行劃分可以得到：甲流接觸器和直流接觸器兩種類別，其中前者種類較為多，而且就我國而言現(xiàn)有常用的租住設(shè)計(jì)并以進(jìn)行投產(chǎn)的交流

4、接觸器組要有CJ10以及CJ20等系列型號。繼電器：與接觸器工作原理基本相同，但是也有不同點(diǎn)。因?yàn)榻佑|器的主觸頭是可以通過大電流的，但是繼電器的卻只允許通過小電流。所以，繼電器一般在控制系統(tǒng)中只能應(yīng)用于控制電路里面進(jìn)行延時，隔離，遙控檢測電路從而實(shí)現(xiàn)自動轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)線路，以此保證安全性甚至以小電流控制大電流等功能。根據(jù)工作原理或結(jié)構(gòu)特征可分為：電磁式、固體式、時間繼電器、熱繼電器等。1.3 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)繼電接觸器控制法作為一種傳統(tǒng)的控制方法，具有可靠性高、價(jià)格便宜、設(shè)計(jì)簡單等特點(diǎn)。此外，繼電器控制線路成本低廉，控制方式直觀，操作簡單，調(diào)整方便，現(xiàn)場人員容易掌握使用，一直被運(yùn)用于工

5、業(yè)控制的各個領(lǐng)域，大大節(jié)約了人力物力資源，使得自動化控制變?yōu)榭赡?。但它體積較大，控制速度較慢，改變控制功能必須通過改變接線來完成，比較麻煩和困難，適合簡單控制。1.4 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的發(fā)展形勢一直以來，自動化控制系統(tǒng)都是由繼電器-接觸器來控制。20世紀(jì)60年代PLC誕生，它是一種新型的自動化控制裝置，所以PLC控制是由繼電器接觸器控制發(fā)展而來的。目前隨著PLC技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，PLC控制系統(tǒng)逐漸取代繼電器-接觸器控制系統(tǒng)。在實(shí)際工作中，如何選擇使用哪種方法？我們就要弄清這個產(chǎn)品要實(shí)現(xiàn)的功能，另外還有價(jià)格成本的問題，如果是功能相對簡單的就沒必要使用PLC了，繼電器-接觸器控制系統(tǒng)已經(jīng)足夠

6、。2 方案設(shè)計(jì)2.1 控制系統(tǒng)描述本設(shè)計(jì)的控制對象是自動生產(chǎn)線上的輸送小車的電動機(jī)，其目的是通過控制電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)來控制輸送小車在第一次給信號后小車前進(jìn)，到達(dá)限位A點(diǎn)后退后，退到O點(diǎn)就停止；小車在獲得第二次信號后小車前進(jìn)，到達(dá)限位B點(diǎn)后退后，退到O點(diǎn)就停止；小車在獲得第三次信號后小車前進(jìn)，到達(dá)限位C點(diǎn)后退后，退到O點(diǎn)就停止；小車在獲得第四次信號后小車前進(jìn)，到達(dá)限位D點(diǎn)后退后，退到O點(diǎn)就停止，第五次信號來時回到第一次狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)小車的運(yùn)動過程。 圖2-1 輸送小車運(yùn)行示意圖2.3 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析根據(jù)系統(tǒng)要求，本系統(tǒng)要求具有記憶功能，即每個限位在第一次接通后，本循環(huán)沒完前不能重復(fù)

7、停，這對我們的設(shè)計(jì)提出了很高要求，這里我們采用繼電器和行程開關(guān)配合來實(shí)現(xiàn)本功能。3 元器件的選型根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，選擇設(shè)計(jì)所需要的電氣元器件：3.1 三相異步電動機(jī)的選擇通過對控制要求的分析，控制系統(tǒng)選擇一臺三相異步電動機(jī)M。題意規(guī)定，本小車電機(jī)為3KW,工作電壓380V，故電機(jī)型號為：Y100L2-4,電動機(jī)的參數(shù)查書得：額定轉(zhuǎn)速為1450r/min，額定電流為6.6A。額定頻率：50Hz,電動機(jī)定子三相繞組采用Y星連接，封閉式防護(hù)安裝。三相籠型異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖3-1所示： 圖3-1 三相籠型異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)3.2 開關(guān)的選擇在該系統(tǒng)的主電路中，采用小型斷路器作為主開關(guān)。電動機(jī)的額定功

8、率為3KW，額定電流為6.6A。用于電動機(jī)電路時，小型斷路器的額定電流一般取電動機(jī)額定電流的1.5-2.5倍。即小型斷路器的額定電流范圍為9.9-16.5A，則可選擇型號為3P C20型小型斷路器。外觀圖如圖3-2所示，但其額定電流是C20。圖3-2 三級組合開關(guān)3.3 熔斷器的選擇在本系統(tǒng)中，需要熔斷器保護(hù)主要是保護(hù)控制電路，防止控制電路中線圈短路現(xiàn)象發(fā)生，其中電流值不大，所以取額定電流為5A的熔體。其外觀圖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。圖3-3 熔斷器外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)這種熔斷器具有結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，更換方便等特點(diǎn)。使用時將瓷蓋插入瓷座，拔下瓷蓋便可更換熔絲。3.4 熱繼電器的選擇熱繼電器的主要

9、用作過載保護(hù)，最常用于交流電動機(jī)的過載保護(hù)，應(yīng)根據(jù)電動機(jī)的工作環(huán)境、啟動情況及負(fù)載性質(zhì)來選用。本系統(tǒng)中電動機(jī)長期工作，應(yīng)按照電動機(jī)的額定電流來選擇。熱繼電器的整定電流應(yīng)為電動機(jī)額定電流的0.95-1.05倍。本電動機(jī)的額定電流為6.6A，可以用整定電流范圍為6.27-15.84A,熱元件整定電流的中間值要等于或稍大于電動機(jī)的額定電流值，符合要求。則可選用熱繼電器的型號為JR36-20 7-15A。圖3-5為熱繼電器的外觀圖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。圖3-5 熱繼電器外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)熱繼電器由薄長方形的熱元件和雙金屬片組合而成的熱動元件一級對電路進(jìn)行操作的觸點(diǎn)部分構(gòu)成。熱繼電器一般與電磁接觸器組合使用，電動機(jī)

10、一旦有過負(fù)載或者堵轉(zhuǎn)狀態(tài)等異常電流通過時，熱繼電器的電熱器就被加熱，雙金屬片就產(chǎn)生一定彎曲，與此聯(lián)動的觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)就產(chǎn)生動作，例如切斷電磁接觸器的操作線圈，防止因異常電流而引起電動機(jī)燒損。3.6 接觸器的選擇我國生產(chǎn)的交流接觸器常用的有CJl0，CJl2，CJX1，CJ20等系列及其派生系列產(chǎn)品，CJ0系列及其改型產(chǎn)品已逐步被CJ20、CJX系列產(chǎn)品取代。上述系列產(chǎn)品一般具有三對常開主觸點(diǎn)，常開、常閉輔助觸點(diǎn)各兩對。系統(tǒng)選用的接觸器要與繼電器相配合，電動機(jī)的額定電流為6.6A，則可選擇通用的CJ20J-10A系列交流接觸器。圖3-6為接觸器工作原理簡圖。圖3-6 接觸器內(nèi)部結(jié)構(gòu)接觸器的工作原理是：

11、當(dāng)接觸器線圈通電后，線圈電流會產(chǎn)生磁場，產(chǎn)生的磁場使靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力吸引動鐵芯，并帶動交流接觸器點(diǎn)動作，常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，兩者是聯(lián)動的。當(dāng)線圈斷電時，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸點(diǎn)復(fù)原，常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合。主要電氣元件如列表3-1所示。表3-1 主要電氣元件序號代號名稱型號規(guī)格數(shù)量1M三相異步電動機(jī)Y100L2-43KW 380V 1460r/min12QS空氣開關(guān)HZ5-203P 630V 20A13FU熔斷器RC1A-5 500V 熔體5A14SB2 SB3啟動控制按鈕LAY37綠色25SB1停止按鈕LAY37紅色16FR熱繼電器JR36-20 7-1

12、5A額定電流15A整定電流8A17KM接觸器CJ20-10A10A線圈電壓110V28TR控制變壓器BK-100100VA 220V/ 110V 36V19HL信號燈AD16-22DS36V 紅4電路圖設(shè)計(jì)4.1 電路圖的繪制根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，繪制出控制系統(tǒng)的電路圖： 主電路圖和控制電路圖如圖4.1所示：由三相交流電源A、B、C，斷路器QF0，接觸器KM1的主觸點(diǎn)，接觸器KM2的主觸點(diǎn)，熱繼電器FR的熱元件，電動機(jī)M等組成；控制電路由熱繼電器FR的常閉觸點(diǎn)，停止控制按鈕SB0，啟動控制按鈕SB1，啟動控制按鈕SB2，接觸器KM1和KM2的自鎖觸點(diǎn)、互鎖觸點(diǎn)及線圈，限位開關(guān)等組成。4.1.1主電路的設(shè)計(jì)

13、 圖4.1.1 小車控制系統(tǒng)主電路4.1.2控制電路的設(shè)計(jì)圖4.1.2 小車控制系統(tǒng)控制電路4.2工作原理 下面對控制電路進(jìn)行分析，閉合總電源開關(guān)QF0后，按一下啟動按鈕SB2，這時由于小車停在原位，所以行程開關(guān)ST0是閉合的，故通過動斷觸點(diǎn)STA、STB、STC、STD、KM2等，使接觸器KM1接通，于是電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車前進(jìn)，當(dāng)壓下行程開關(guān)STA時，其動斷點(diǎn)斷開，于是KM1失電，同時其動合觸點(diǎn)使KM2線圈和繼電器得電并自鎖，于是電機(jī)反轉(zhuǎn)退回，當(dāng)退回到原點(diǎn)時，壓下行程開關(guān)STO，于是KM2斷開,電機(jī)停止。第二次按下按鈕SB2，這時由于小車停在原位，所以行程開關(guān)ST0是閉合的，故通過KAa動合觸點(diǎn)

14、，通過動斷觸點(diǎn)STB、STC、STD、KM2等，使接觸器KM1接通，于是電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車前進(jìn)，當(dāng)壓下行程開關(guān)STA時由于動斷點(diǎn)被KAa動合觸點(diǎn)短接，所以KM1不停，直到壓下行程開關(guān)STB時其動斷點(diǎn)斷開，于是KM1失電，同時其動合觸點(diǎn)使KM2線圈和繼電器KAb得電并自鎖，于是電機(jī)反轉(zhuǎn)退回，當(dāng)退回到原點(diǎn)時，壓下行程開關(guān)STO，于是KM2斷開,電機(jī)停止。其它幾步同理,相同方法可分析。第四次按下按鈕SB2，這時由于小車停在原位，所以行程開關(guān)ST0是閉合的，故通過KAa、KAb、KAc動合觸點(diǎn)，通過動斷觸點(diǎn)STD、KM2等，使接觸器KM1接通，于是電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車前進(jìn)，前幾個行程開關(guān)均被相應(yīng)繼電器短接，所以

15、KM1不停，直到壓下行程開關(guān)STD時其動斷點(diǎn)斷開，于是KM1失電，同時其動合觸點(diǎn)使KM2線圈和繼電器KAb得電并自鎖，于是電機(jī)反轉(zhuǎn)退回，當(dāng)退回到原點(diǎn)時，壓下行程開關(guān)STO，于是KM2斷開,電機(jī)停止。在壓下STD時，KAc繼電器失電復(fù)位，于是電路又回到初始狀態(tài)，再按SB2時，回到原始位。5 設(shè)計(jì)小結(jié)為期兩個星期的課程設(shè)計(jì)，已經(jīng)接近尾聲了了。兩個星期里，為了準(zhǔn)時完成設(shè)計(jì)要求，每天都對著一大堆的數(shù)據(jù)和資料。在計(jì)算手冊上找了又找，反反復(fù)復(fù)，不斷的推進(jìn)確認(rèn)，雖然依舊還可能有很多我所不知道的錯漏，但是我已經(jīng)全身心的把心思放進(jìn)去了。終于在最后時間，把元器件選型和電路圖設(shè)計(jì)，以及說明書都一一弄妥。這次的課程設(shè)計(jì)，讓我體會到：課程設(shè)計(jì)是學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會，也讓我收獲良多。通過這次比較完整的一個控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)知識，解決實(shí)際問題的能力，同時也提高我查閱和運(yùn)用文獻(xiàn)資料的能力水平。本論文內(nèi)容只是對繼電