小車自動(dòng)往返系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 課程設(shè)計(jì) 題 目： 小車自動(dòng)往返系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 所在學(xué)院：專業(yè)班級(jí)：級(jí) 別：指導(dǎo)教師： 目 錄 1 概述21.1 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的概況21.2繼電器與接觸器的定義與概念21.3繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)31.4繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的發(fā)展形勢(shì)3 2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(dòng)機(jī)的選擇53.2開(kāi)關(guān)的選擇53.3熔斷器的選擇63.4時(shí)間繼電器的選擇73.5熱繼電器的選擇73.6接觸器的選擇84 電路圖設(shè)計(jì)104.1主電路圖104.2工作原理11設(shè)計(jì)小結(jié)12感謝13參考文獻(xiàn)14附錄一 接線圖15附錄

2、二 實(shí)物連接圖16 1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(lái)實(shí)現(xiàn)的。它包含控制線路、主電路、照明電路及輔助線路組成。該系統(tǒng)是由接觸器、繼電器、主令電器和保護(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(shí)繼電器的滯后動(dòng)作等組成控制邏輯，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)或其他機(jī)械設(shè)備的起動(dòng)、停止、反向、調(diào)速及對(duì)多臺(tái)設(shè)備的順序控制和自動(dòng)保護(hù)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(dòng)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

3、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(jí)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(dòng)機(jī)等，而且由于接觸器可以進(jìn)行自動(dòng)控制一級(jí)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(dòng)操控中也被作為一種電磁式自動(dòng)調(diào)控開(kāi)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(guó)而言現(xiàn)有常用的租住設(shè)計(jì)并以進(jìn)行投產(chǎn)的交流接觸器組要有CJ10以及CJ20等系列型號(hào)。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(guò)大電流的，但是繼電器的卻只允許通過(guò)小電流。所

4、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(shí)，隔離，遙控檢測(cè)電路從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(shí)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(jiǎn)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(jiǎn)單，調(diào)整方便，現(xiàn)場(chǎng)人員容易掌握使用，一直被運(yùn)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，大大節(jié)約了人力物力資源，使得自動(dòng)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(guò)改變接線來(lái)完成，比較麻煩和困難，適合簡(jiǎn)單控制。1.4繼

5、電器-接觸器控制系統(tǒng)的發(fā)展形勢(shì)一直以來(lái)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)都是由繼電器-接觸器來(lái)控制。20世紀(jì)60年代PLC誕生，它是一種新型的自動(dòng)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(lái)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(gè)產(chǎn)品要實(shí)現(xiàn)的功能，另外還有價(jià)格成本的問(wèn)題，如果是功能相對(duì)簡(jiǎn)單的就沒(méi)必要使用PLC了，繼電器-接觸器控制系統(tǒng)已經(jīng)足夠。 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(duì)象是塑料制品輸送小車的電動(dòng)機(jī)，其目的是通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)控制輸送小車在A、B兩地自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)小車的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。

6、 1.按下啟動(dòng)按鈕SB1，小車前進(jìn)，到SQ1處停止，并返回； 2.至SQ2處停止，延時(shí)5S，返回，往復(fù)運(yùn)動(dòng)； 3.按下SB2立即后退； 4.按下SB3小車立即停止；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，控制系統(tǒng)為自動(dòng)控制。同時(shí)，考慮到自動(dòng)控制時(shí)，在SQ2需要延時(shí)，所以控制系統(tǒng)還應(yīng)該具有延時(shí)功能。綜合以上考慮，下面給出一種可以實(shí)現(xiàn)上述功能的控制系統(tǒng)工作過(guò)程。（1）小車在初始位置處，按下啟動(dòng)按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，小車前進(jìn)；（2）小車運(yùn)行至右限位開(kāi)關(guān)SQ1，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，小車后退；（3）小車運(yùn)行至左限位開(kāi)關(guān)SQ2，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，小車停止；（4）時(shí)間繼電器延時(shí)5s，完成一個(gè)工作周期。若不按急

7、停按鈕，則此過(guò)程循環(huán)工作。 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(dòng)機(jī)的選擇通過(guò)對(duì)控制要求的分析，控制系統(tǒng)選擇一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)M。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的最大扭矩為1000(Nm)，工作電壓380V，額定功率370W,計(jì)算電動(dòng)機(jī)的參數(shù)。綜合工藝要求，選取電動(dòng)機(jī)的額定功率370W，型號(hào)：Y112-M-4，額定電壓：380V，額定電流為1.68A,額定頻率：50Hz,電動(dòng)機(jī)定子三相繞組采用Y行連接，封閉式防護(hù)安裝。三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖3-1所示： 圖3-1 三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖3.2開(kāi)關(guān)的選擇在該系統(tǒng)的主電路中，采用三級(jí)的組合開(kāi)關(guān)。電動(dòng)機(jī)的額定功率為370W，

8、額定電流為1.68A。用于電動(dòng)機(jī)電路時(shí)，組合開(kāi)關(guān)的額定電流一般取電動(dòng)機(jī)額定電流的1.5-2.5倍。即開(kāi)關(guān)的額定電流范圍為2.52-4.2A，則可選擇型號(hào)為HZ5-10型的空氣開(kāi)關(guān)。外觀圖如圖3-2所示。 圖3-3 空氣開(kāi)關(guān)外觀圖3.3熔斷器的選擇 在本系統(tǒng)中，需要熔斷器保護(hù)三相異步電動(dòng)機(jī)。熔體的額定電流一般為電動(dòng)機(jī)額定電流的1.5-2.5倍，而電動(dòng)機(jī)的額定電流為1.68A.所以熔體的最大額定電流為4.2A,熔斷器的額定電壓為交流380V，則可選擇型號(hào)為RC1A-10的熔斷器。 其外觀如圖3-3所示。 圖3-3 熔斷器外觀圖 這種熔斷器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，更換方便等特點(diǎn)。使用時(shí)將瓷蓋插入瓷座

9、，拔下瓷蓋便可更換熔絲。3.4時(shí)間繼電器的選擇 在本系統(tǒng)中，時(shí)間繼電器需要延時(shí)1分鐘，延時(shí)精度要求不是很高。并考慮到價(jià)格費(fèi)用成本因素，應(yīng)選擇空氣阻尼式時(shí)間繼電器（得電延時(shí)），可選用型號(hào)為JS-23A的空氣阻尼式時(shí)間繼電器，其觸點(diǎn)的額定電壓為380V，延時(shí)范圍為0.4-180s，精度范圍為10%,符合系統(tǒng)要求。 圖3-4 時(shí)間繼電器外觀圖 3.5熱繼電器的選擇 熱繼電器的主要用作過(guò)載保護(hù)，最常用于交流電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)，應(yīng)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境、啟動(dòng)情況及負(fù)載性質(zhì)來(lái)選用。 本系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期工作，應(yīng)按照電動(dòng)機(jī)的額定電流來(lái)選擇。熱繼電器的整定電流應(yīng)為電動(dòng)機(jī)額定電流的0.95-1.05倍。 本電動(dòng)機(jī)的額

10、定電流為1.68A，可以用整定電流范圍為1.5-2.4A,熱元件整定電流的中間值要等于或稍大于電動(dòng)機(jī)的額定電流值，符合要求。則可選用熱繼電器的型號(hào)為JR36-20 1.5-2.4A。 圖3-5熱繼電器的外觀圖。 熱繼電器由薄長(zhǎng)方形的熱元件和雙金屬片組合而成的熱動(dòng)元件一級(jí)對(duì)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(dòng)機(jī)一旦有過(guò)負(fù)載或者堵轉(zhuǎn)狀態(tài)等異常電流通過(guò)時(shí)，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(dòng)的觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)就產(chǎn)生動(dòng)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(dòng)機(jī)燒損。3.6接觸器的選擇 我國(guó)生產(chǎn)的交流接觸器常用的有CJl0，CJl2，CJX1

11、，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(duì)常開(kāi)主觸點(diǎn)，常開(kāi)、常閉輔助觸點(diǎn)各兩對(duì)。系統(tǒng)選用的接觸器要與繼電器相配合，電動(dòng)機(jī)的額定電流為1.68A，則可選擇通用的CJ20J-10A系列永磁式交流接觸器。圖3-6為接觸器工作原理簡(jiǎn)圖。 圖3-6 接觸器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 接觸器的工作原理是：當(dāng)接觸器線圈通電后，線圈電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)使靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力吸引動(dòng)鐵芯，并帶動(dòng)交流接觸器點(diǎn)動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，兩者是聯(lián)動(dòng)的。當(dāng)線圈斷電時(shí)，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(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)閉合。主要

12、電氣元件如列表3-7所示。序號(hào)代號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量1M三相異步電動(dòng)機(jī)Y112-M-412QS空氣開(kāi)關(guān)HZ5-1013FU熔斷器RC1A-1034KT時(shí)間繼電器JS-23A25FR熱繼電器JR36-2016KM接觸器CJ20J-10A2 圖3-7 電氣元件列表 4電路圖設(shè)計(jì)4.1主電路圖 對(duì)于小車的循環(huán)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)上的設(shè)計(jì)，我們通常都是通過(guò)采用控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)再又經(jīng)過(guò)設(shè)備與小車的連接，來(lái)控制小車的左右運(yùn)動(dòng)。在本設(shè)計(jì)中就是通過(guò)控制三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)控制小車的左右循環(huán)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)三相異步電機(jī)正傳時(shí)，小車向右運(yùn)動(dòng)；當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，小車向左運(yùn)動(dòng)。在主電路中采用兩個(gè)接觸器的動(dòng)作來(lái)控制三相異步電動(dòng)機(jī)的

13、正反轉(zhuǎn)進(jìn)而來(lái)控制小車的循環(huán)作用運(yùn)動(dòng)。主電路圖的設(shè)計(jì)如圖4-1所示： 圖4-1 小車循環(huán)控制的主電路圖 4.2工作原理 按下按鈕SB1，線圈KM1通電，KM1常開(kāi)主觸點(diǎn)閉合，常閉主觸點(diǎn)斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)自鎖和與KM2的互鎖，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，小車向SQ1處前進(jìn)。到達(dá)SQ1處后，行程開(kāi)關(guān)SQ1被觸發(fā)，SQ1對(duì)應(yīng)常開(kāi)閉合，常閉斷開(kāi)。線圈KM2通電，同樣實(shí)現(xiàn)自鎖和與KM1的互鎖，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，小車向SQ2處后退，到達(dá)SQ2處后，觸發(fā)行程開(kāi)關(guān)SQ1，SQ1對(duì)應(yīng)常開(kāi)閉合，常閉斷開(kāi)。小車停車的同時(shí)，時(shí)間繼電器KT1開(kāi)始工作，延時(shí)5S后，時(shí)間繼電器的延時(shí)閉合開(kāi)關(guān)KT1閉合，線圈KM1通電，小車向SQ1處運(yùn)行，如此循環(huán)。在整個(gè)

14、工作過(guò)程中，不管小車狀態(tài)如何，如果按下SB3，控制電路斷電，小車都會(huì)停車。 設(shè)計(jì)小結(jié)為期兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)，已經(jīng)結(jié)束了。兩個(gè)星期里，為了準(zhǔn)時(shí)完成設(shè)計(jì)要求，每天都對(duì)著一大堆的數(shù)據(jù)和資料。在計(jì)算手冊(cè)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(cuò)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(shí)間，把元器件選型和電路圖設(shè)計(jì)，以及說(shuō)明書都一一弄妥。 感謝老師的耐心的指導(dǎo)，同學(xué)的幫助。雖然過(guò)程挺艱難，不過(guò)在老師和同學(xué)的幫助下，我還是完成了本次設(shè)計(jì)。這次的課程設(shè)計(jì)讓我看到了團(tuán)隊(duì)的力量，我認(rèn)為我們的工作是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作，團(tuán)隊(duì)需要個(gè)人，個(gè)人也離不開(kāi)團(tuán)隊(duì)，必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。而這份

15、精神也將成為我以后工作時(shí)的動(dòng)力?？傊?，在這次設(shè)計(jì)中讓我對(duì)這門課有了更深入的了解，讓我不僅學(xué)到了以前從未接觸過(guò)的新知識(shí)，而且也學(xué)會(huì)了獨(dú)立的去發(fā)現(xiàn)、面對(duì)、分析、解決問(wèn)題的能力。讓我知道理論要運(yùn)用于實(shí)踐有多重要，使我受益匪淺。在此，再次的對(duì)老師和同學(xué)說(shuō)聲謝謝！ 感謝為期兩周的電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)控制電路方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然遇到了一些問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)老師指導(dǎo)和修改終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過(guò)親自動(dòng)手制作，使我們掌握的知識(shí)不再是紙上談兵。在設(shè)計(jì)中遇到了很多問(wèn)題，最后在老師的指導(dǎo)下，終于游逆而解?？赡茉谶@份課程設(shè)計(jì)中有很多的不足之處，或者是漏洞，還請(qǐng)老師能夠指導(dǎo)并予以糾正。 在本設(shè)計(jì)論文即將完成之際，我想對(duì)所有曾經(jīng)給過(guò)我?guī)椭椭С值娜藗儽硎局孕牡母兄x