电气控制课程设计指导书.docx

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电气控制课程设计指导书

电

气

控

制

课

程

设

计

指

导

书

班级：

电气1-3班

地点：

PLC实验室

电气控制课程设计指导书

课程设计的目的、要求、任务及方法

要完成好电气控制系统的设计任务，除掌握必要的电气设计基础知识外，还必须经过反复实践，深入生产现场，将不断积累的经验应用到设计中来。

课程设计正是为这一目的而安排的实践性教学环节，它是一项初步的工程训练。

通过课程设计，了解一般电气控制系统的设计要求、设计内容和设计方法。

电气设计包含原理设计和工艺设计两个方面，不能忽视任何一面，对于应用型人才更应重视工艺设计。

课程设计属于练习性质，不强调设计结果直接用于生产。

一、设计目的

课程设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。

通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。

电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。

课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。

二、设计要求

在课程设计中，学生是主体，应充分发挥他们的主动性和创造性。

教师的主导作用是引导其掌握完成设计内容的方法。

为保证顺利完成设计任务还应做到以下几点：

1）在接受设计任务后，应根据设计要求和应完成的设计内容进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间。

2）在方案确定过程中应主动提出问题，以取得指导数师的帮助，同时要广泛讨论，依据充分。

在具体设计过程中要多思考，尤其是主要参数，要经过计算论证。

3）所有电气图样的绘制必须符合国家有关规定的标准，包括线条、图型符号、项目代号、回路标号、技术要求、标题栏、元器件明细表以及图样的折叠和装订。

4）说明书要求文字通顺、简练，字迹端正、整洁。

5）应在规定的时间内完成所有的设计任务。

6）如果条件允许，应对自己的设计线路进行试验论证，考虑进一步改进的可能性。

三、设计任务

课程设计要求是以设计任务书的形式表达，设计任务书应包括以下内容：

1）设备的名称、用途、基本结构、动作原理以及工艺过程的简要介绍。

2）拖动方式、运动部件的动作顺序、各动作要求和控制要求。

3）联锁、保护要求。

4）照明、指示、报警等辅助要求。

5）应绘制的图样。

6）说明书要求。

原理设计的中心任务是绘制电气原理图和选用电器元件。

工艺设计的目的是为了得到电气设备制造过程中需要的施工图样。

图样的类型、数量较多，设计中主要以电气设备总体配置图、电器板元器件布置图、控制面板布置图、接线图、电气箱以及主要加工零件（电器安装底板、控制面板等）为练习对象。

对于每位设计者只需完成其中一部分。

原理图及工艺图样均应按要求绘制，元器件布置图应标注总体尺寸、安装尺寸和相对位置尺寸。

接线图的编号应与原理图一致，要标注组件所有进出线编号、配线规格、进出线的连接方式（采用端子板或接插板）。

四、设计方法

在接到设计任务书后，按原理设计和工艺设计两方面进行。

1．原理图设计的步骤

1）根据要求拟定设计任务。

2）根据拖动要求设计主电路。

在绘制主电路时，可考虑以下几个方面：

①每台电动机的控制方式，应根据其容量及拖动负载性质考虑其起动要求，选择适当的起动线路。

对于容量小（7.5kW以下）、起动负载不大的电动机，可采用直接起动；对于大容量电动机应采用降压起动。

②根据运动要求决定转向控制。

③根据每台电动机的工作制，决定是否需要设置过载保护或过电流控制措施。

④根据拖动负载及工艺要求决定停车时是否需要制动控制，并决定采用何种控制方式。

⑤设置短路保护及其他必要的电气保护。

⑥考虑其他特殊要求：

调速要求、主电路参数测量、信号检测等。

3）根据主电路的控制要求设计控制回路，其设计方法是：

①正确选择控制电路电压种类及大小。

②根据每台电动机的起动、运行、调速、制动及保护要求依次绘制各控制环节（基本单元控制线路）。

③设置必要的联锁（包括同一台电动机各动作之间以及各台电动机之间的动作联锁）。

④设置短路保护以及设计任务书中要求的位置保护（如极限位、越位、相对位置保护）、电压保护、电流保护和各种物理量保护（温度、压力、流量等）。

⑤根据拖动要求，设计特殊要求控制环节，如自动抬刀、变速与自动循环、工艺参数测量等控制。

⑥按需要设置应急操作。

4）根据照明、指示、报警等要求没计辅助电路。

5）总体检查、修改、补充及完善。

主要内容包括：

①校核各种动作控制是否满足要求，是否有矛盾或遗漏。

②检查接触器、继电器、主令电器的触点使用是否合理，是否超过电器元器件允许的数量。

③检查联锁要求能否实现。

④检查各种保护能否实现。

⑤检查发生误操作所引起的后果与防范措施。

6）进行必要的参数计算。

7）正确、合理地选择各电器元器件，按规定格式编制元件目录表。

8）根据完善后的设计草图，按电气制图标准绘制电气原理线路图，按《电气技术中的项目代号》要求标注器件的项目代号，按《绝缘导线的标记》的要求对线路进行统一编号。

2．工艺设计步骤

1）根据电气设备的总体配置及电器元件的分布状况和操作要求划分电器组件，绘制电气控制系统的总装配图和接线图。

2）根据电器元器件的型号、外形尺寸、安装尺寸绘制每一组件的元件布置图（如电器安装板、控制面板、电源、放大器等）。

3）根据元器件布置图及电气原理编号绘制组件接线图，统计组件进出线的数量、编号以及各组件之间的连接方式。

4）绘制并修改工艺设计草图后，使可按机械、电气制图要求绘制工程图。

最后按设计过程和设计结果编写设计说明书及使用说明书。

五参考选题

课题一：

自动玩具车控制电路

小车由两个3伏直流电动机分别控制前进和后退,左右转向,系统完全自动即碰到障碍物自动换向.

要求一，根据设计任务确定控制方案

二、设计电路原理图

三、完成实物制作并调试

四，编写说明书

课题二：

洗衣机控制器

1.设计任务

设计制作一个洗衣机的正反转定时控制线路。

2．具体要求

1）控制洗衣机的电机作如下运转

定时开始――正转10S――暂停5S――反转10S――暂停5S――定时到停止

↑←——定时未到———————←↓

2）用2位七段数码管显示定时时间（S）。

3.报告要求

1.）说明整个系统的工作原理并画出各部分电路图。

2．）总结在调试中出现的问题及解决方法。

课题三抢答器控制电路的设计

控制要求

1设计供10组参赛进行抢答的控制系统，有数字显示和声音提示。

并设有答题时间控制。

2参赛者只有在主持人按下开始抢答按钮后再开始抢答才有效，否则按抢答器按钮或一直按住抢答器按钮不放，均不起作用。

3每道答题在规定的时间内完成，超时则自动取消答题资格，显示器数字显示00并报警一声。

4在抢答时显示最先抢到的一组的组号，扬声器响一声，其他组均被封锁。

5答题完成后自动复位，显示器数字回到00.

课题四、气动机械手

控制要求

气动机械手的动作示意图如图1所示，气动机械手的功能是将工件从A处移送到B处。

控制要求为：

1、气动机械手的升降和左右移行分别由不同的双线圈电磁阀来实现，电磁阀线圈失电时能保持原来的状态，必须驱动反向的线圈才能反向运动；

2、上升、下降的电磁阀线圈分别为YV2、YV1；右行、左行的电磁阀线圈为YV3、YV4；

3、机械手的夹钳由单线圈电磁阀YV5来实现，线圈通电时夹紧工件，线圈断电时松开工件；

4、机械手的夹钳的松开、夹紧通过延时1.7S实现；

5、机械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4来实现；

课题五、千斤顶液压缸加工机床电气控制

1．机床概况

本机床用于千斤顶液压缸两个端面的加工，采用装在动力滑台上的左、右两个动力头同时进行切削。

动力头的快进、工进及快退由液压缸驱动。

液压系统采用两位四通电磁阀控制，并用调整死挡铁的方法实现位置控制。

机床的工作程序是：

（1）工件定位人工将零件装入夹具后，定位液压缸动作，工件定位。

（2）工件夹紧零件定位后，延时15s，夹紧液压缸动作使零件固定在夹具内，同时定位液压缸退出以保证滑台入位。

（3）滑台入位滑台带动动力头一起快速进入加工位置。

（4）加工零件左右动力头进行两端面切削加工，动力头到达加工终点位置即停止工进，延时30s后停转，快速退回原位。

（5）滑台复位左右动力头退回原位后，滑台复位。

（6）夹具松开当滑台复位后夹具松开，取出零件。

以上各种动作由电磁阀控制，电磁阀动作要求见表11-7。

表11-7电磁阀动作要求

YV1

YV2

YV3

YV4

YV5

定位

＋

夹紧

＋

入位

＋

＋

工进

＋

退位

＋

复位放松

注：

“+”号表示电磁阀得电。

2．控制要求

（1）左右动力头旋转切削由电动机M1集中传动，切削时冷却泵电动机同时运转。

（2）只有在液压泵电动机M3工作，油压达到一定压力（压力继电器检测）后，才能进行其他的控制。

（3）机床即能半自动循环工作，又能对各个动作单独进行调整。

（4）要求有必要的电气连锁与保护，还有显示与安全照明。

（5）控制信号说明如表11-8所示。

表11-8控制信号说明

输入

输出

文字符号

说明

文字符号

说明

SA1-1

机床半自动循环控制转换开关

KM1

动力头M1、冷却泵M2接触器

SA2-1

手动定位控制转换开关

KM2

液压泵M3接触器

SA3-1

手动入位控制转换开关

YV1

1#电磁阀

SA3-2

手动工进控制转换开关

YV2

2#电磁阀

SA3-3

手动退位控制转换开关

YV3

3#电磁阀

SB1

动力头M1、冷却泵M2起动按钮

YV4

4#电磁阀

SB2

动力头M1、冷却泵M2停止按钮

YV5

5#电磁阀

SB3

液压泵M3起动按钮

HL1

动力头M1、冷却泵M2运行指示

SB4

液压泵M3停止按钮

HL2

液压泵M3运行指示

KM1

动力头M1、冷却泵M2运行信号

HL3

半自动循环工作指示

KM2

液压泵M3运行信号

HL4

定位指示

FR1

动力头M1、冷却泵M2过载信号

HL5

入位指示

KP

压力继电器油压检测信号

HL6

工进指示

SQ

动力头工进终点位置检测信号

HL7

退位指示

HL8

故障指示

6）相关参数：

①动力头电动机M1：

Y100L-6，1.5kW，AC380V，4.0A。

②冷却泵电动机M2：

JCB-22，0.15kW，AC380V，0.43A。

③液压泵电动机M3：

Y801-4，0.55kW，AC380V，1.6A。

④电磁阀YV1～YV5：

100mA，AC220V。

⑤指示灯HL1～HL8：

10mA，DC24V；安全照明：

10W，6.3V。

3．设计任务

1）根据控制要求，进行机床电气控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。

2）根据控制要求，编制机床控制PLC应用程序，有条件可以利用模拟开关板调试程序，模拟运