1、机电控制技术课程设计4机电控制技术课程设计设 计 者： 设计单位： 设计部门： 指导教师： 时 间： 河南郑州目录1引言 32设计任务 32.1课程设计指导思想 32.2课程设计的目的 32.3课程设计的基本要求 42.4课程设计任务 43设计说明内容 53.1控制方案设计 53.2控制线路设计 53.3元件选取 94柜壳设计 104.1设计注意事项 104.2组件划分 114.3柜体总体布置设计 115结束语 136参考文献 13机电控制技术课程设计说明书1引言机电传动控制系统是由相互制约的五大要素组成的具有一定功能的整体，不但要求每个要素具有高性能和高功能，更强调它们之间的协调与配合，以便
2、更好地实现预期的功能。特别是在机电一体化传动系统设计中，存在着机电有机结合如何实现，机、电、液传动如何匹配，机电一体化系统如何进行整体优化等问题，以达到系统整体最佳的目标。由于现代科学和计算机技术的迅速发展，控制理论应用于机械工程的重要性日益明显。将理论联系实际，展开设计的课程设计实践，可以激发我们对该课程的学习兴趣而且能够让我们初步掌握系统性能分析及系统设计的基本方法，为专业课学习和参加控制工程实践打下必要的基础。由此可见，本次课程设计势在必行！2设计任务2.1课程设计指导思想课程设计在整个教学过程中，是一个非常重要的实践性教学环节，尤其在掌握机电传动控制技术时，仅仅了解工作原理和控制的指令
3、系统是远远不够的。为最大限度的满足生产工艺和机械设备的要求，就需要结合机电传动控制和应用技术的特点，进行初步的工程训练。2.2课程设计的目的机电传动控制得课程设计的主要目的，是通过对某个简单的自动化生产设备、某条简单的自动化生产线、某些简单的工艺过程的调查研究，使学生明确生产工艺对电气控制提出的各项要求。根据这些要求，进行基本的原理设计、工艺设计设计，使学生在课程设计的全过程中，明确设计任务中的各项要求，建立工程设计的整体概念，从工程环境、实现手段和操作方式的各个环节入手来设计控制系统，最终能够满足这些要求。课程设计以培养工程应用能力为主，在独立完成设计任务的同时，还要进行多方面能力的培养和提
4、高，为毕业设计以及毕业后的工作能力打下良好的基础。2.3课程设计的基本要求课程设计以学生独立工作为主，教师的辅导为辅。要充分调动学生得积极性，培养学生得自主性和创新意识。学生要独立完成的工作：（1） 明确设计任务，详细了解各种设计要求和设计指标；（2） 确定设计方案，明确设计内容；（3） 拟定工作进度计划；（4） 规定时间内完成课程设计任务；（5） 完成课程设计说明书。2.4课程设计任务1. 设计内容本次课程设计要求完成电机基本控制的设计，包括控制原理设计，元器件选型，控制柜设计等内容。2. 设计要求 完成控制原理图、元件选型、元件布置图、柜体设计（选作）及设计说明书等。3. 课题要求及主要参
5、数 表一序号电机控制控制对象（单位：kw）柜体型式备注13路220+22+5.5立柜或卧柜23路185+30+433路160+37+7.543路132+45+1155路75+75+30+7.5+1.5注：任务序号和学号相同。3设计说明内容3.1控制方案设计根据电机功率大小选择不同的启动方法（通常55kw及以上采用自耦变压器启动，11kw及以下采用直接启动，之间采用星-三角）。绘制主电路及控制电路原理图、安装接线图（用CAD绘制），列出元件清单。由设计任务书所给定的已知控制电机的功率可以确定五个电机的启动方式：功率75KW的电机M1、M2采用自藕变压器启动，功率30KW的电机M3采用星-三角形启
6、动，功率7.5KW、1.5KM采用直接启动。采用自藕变压器降压启动，电动机的启动电流及启动转矩与其端电压的平方成比例降低，相同的启动电流的情况下能获得较大的启动转矩。可以直接人工操作控制，也可以用交流接触器自动控制，经久耐用，维护成本低，适合所有的空载、轻载启动异步电动机使用，在实践中得到广泛的应用。Y-降压启动，定子绕组为连接的电动机，启动时接成Y，不需要添置启动设备，有启动开关或交流接触器等控制设备就可以实现，缺点是只能用于连接的电动机，大型异步电动机不能重载启动。直接启动的优点是所需设备少，启动方式简单，成本低。电动机直接启动的电流是正常运行的5倍左右，从理论上说，只要电动机提供电源的线
7、路和变压器容量大于电动机容量的5倍以上，都可以直接启动。但大容量的电动机，一方面是提供电源的线路和变压器容量很难满足电动机直接启动的条件，另一方面强大的启动电流冲击电网和电动机，影响电动机的使用寿命，对电网不利，所以大容量的电动机和不能直接启动的电动机都要采用降压启动。3.2控制线路设计1、功率75KW电机的电路图如图所示 图3.1自藕变压器启动原理接线图启动工作原理：启动时闭合SB2，线圈KM2、KM3、KT1得电，KM2常开闭合，形成自锁。KM2、KM3主触点闭合，KM1断开，三相自藕变压器1QZB的三个绕组接成星形接于三相电源，使接于自藕变压器副边的电动机降压启动，当经过一定延时后，KT
8、1动合触点闭合，KA1常开闭合，常闭断开，KM2、KM3主触点断开，自藕变压器被切除，同时KM1闭合，电动机接上全电压运行。制动时按下SB1。2、功率30KW电机的电路图如图所示 图3.2 Y-启动原理接线图启动工作原理：启动时，按下SB2，接触器的触点KM4和KM6闭合，KM5断开，将定子绕组接成星形;待经过一定时间转速上升到一定程度后，KT2动断触点断开，动合触点闭合，KM6主触点断开，同时KM5闭合，将定子绕组接成三角形，电动机启动过程完成而转入正常运行。制动时按下SB3。3、功率5.5KW电机电路图如图所示图3.3直接启动的原理接线图启动原理：按下SB6，线圈KM7得电，KM7主触点闭
9、合，常开闭合，将电动机的定子绕组接入电源，在额定电压下启动。制动时，按下SB5。4、功率1.5KW电机电路图如图所示启动原理：按下SB7，线圈KM8得电，KM8主触点闭合，常开闭合，将电动机的定子绕组接入电源，在额定电压下启动。制动时，按下SB6。 图3.4直接启动的原理接线图3.3元件选取根据各电机功率要求近似求出额定电流，然后根据电流及在电路中实际应用情况查相关资料选取元件： 表二电机功率P（KW）75KM30KM7.5KM1.5KM电流I=2P（A）15060153选取元件如下表： 表三元件选取元件名称元件代号元件型号数 量断路器QFNM1-400S/315A 33001QF1NM1-2
10、25S/180A 33001QF2NM1-100S/100A 33001QF3D16A1QF4D16A1接触器KM1、KM2NC2-185NS/32KM3NC2-150NS/31KM4、KM6CJX2-95 112KM5CJX2-80 111KM7CJX2-18 111KM8CJX2-18 111继电器1JDJD-5/2001KT1JS14P-99/380V1KA1JZC4-221FR1JR36-160A1FR2JS14P-99/380V1FR3、FR4JR36-20A2电源电器1QZBQZB-J-1001 熔断器FU2RT28-32/3P 6A1按钮SB1、SB3、SB5NP4-10GN/4
11、3 SB2、SB4、SB6、SB7NP4-01GN/34显示灯HL1、HL2、HL3、HL4ND16-22B/2 AC220V44柜壳设计4.1设计注意事项在设计柜体时，必须充分考虑柜体运输和使用的环境和条件：1、柜体的密封需要满足运输和使用环境的要求；2、设计柜体时必须有效防止灰尘和有机溶液的进入，防止对设备造成伤害；3、需保证柜体内的温度上升时和柜外的温度差不超过一定的温度；4、还必须考虑到尽量降低噪声，并且要将元件合理的布局，尽量减少元件间的相互干扰情况等4.2组件划分由于各种电器元件安装位置不同，在构成一个完整的电器控制系统时，就必须划分组件。划分组件的原则是：1、把功能类似的元件组合
12、在一起；2、尽可能减少组件之间的连线数量，同时把接线关系密切的控制电器置于同一组件中；3、让强弱电控制器分离以减少感染；4、为力求整齐美观，可把外形尺寸重量相近的电器组合在一起；5、为了控制系统便于检查与调试，把需经常调节、维护和易损元件组合在一起。4.3柜体总体布置设计控制柜体配置设计任务是根据电气原理图的工作原理与控制要求，先将控制系统划分为几个组成部分，再根据控制柜的复杂程度，把每一部件划成若干组件，然后再根据电气原理图的接线关系整理出各部分的进出线号，并调整它们之间的连接方式。图4.1 总装配图图4.2 内部分布图5结束语通过此次设计使我学会了怎么去分析认务和任何确定方案，加深了机电传
13、动控制系统和PLC控制电路以及继电器接触器的认识，使本身具备了一定的控制电路分析能力与设计能力，更深入的掌握了I/O端子分配图和外部接线图、顺序功能图和PLC控制梯形图。并且还联系了任何选择电气元件。由于本次课程设计的时间为七天，虽然老师把我们的任务有所减少，但对于我们机械专业的学生来说，特别是刚开始的时候还是不知道从何下手。经过两位老师的讲解、答疑以及让我们看的一些柜体实物，让我们对所要设计的内容有了更深一步的认识，这样我们才慢慢的步入正题。毕竟第一次对机电控制系统进行设计，本次课程设计的内容还是存在一些不足，比如无法找到所用元件的插件，没办法精确的绘制出各个元件的形状和尺寸，只能够较准确的
14、确定各个元件在柜体中的安装位置，留有足够的空间供其布线。设计的柜体没有实际生产的产品那么美观、经济，这些都是需要改进的地方。如果我们在接受理论知识的过程中有更多的机会去接触实际运用中的柜体，并对其做一定的观察、研究，应该能够更好的激发我们自己动手设计的兴趣，并且对机电传动控制系统的基本知识有所掌握，更能促进本次课程设计的进行和质量的提高。它不仅是对所学知识的一种检验，同时也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识太理论化了，面对单独的课题的是感觉很茫然。这就需要我们在今后的学习、生活中，处处留心、多多留意，抓住每一个学习、提高的机会，培养我们善于观察、善于动手的好品质，为参加控制工程实践打下坚实的基础。最后感谢邓老师和靳老师不辞辛苦为我们指导帮助，谢谢你们！6参考文献1. 邓星钟，等.机电传动控制，4版.武汉：华中科技大学出版社，2007.2陈百宁、段智敏 【机电传动控制】 沈阳 东北大学出版社 203郝用兴，苗满香，罗小燕.机电传动控制.武汉：华中科技大学出版社，2010.4. 袁任光 【可编程控制器应用技术与实例】 华南理工大学出版社5. 3.大连理工大学工程图学教研室.机械制图，6版.北京：高等教育出版 社，2007.
