電動(dòng)葫蘆課程設(shè)計(jì)

1、 電動(dòng)葫蘆電氣控制設(shè)計(jì) 摘 要起重機(jī)械廣泛應(yīng)用于各種物料的起重、運(yùn)輸、裝卸等作業(yè)中，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，如在工廠、礦山、車站、港口、建筑工地、水電站、倉庫等生產(chǎn)部門中得到應(yīng)用。而在起重設(shè)備中電動(dòng)葫蘆的應(yīng)用最為廣泛，它具有自重輕、構(gòu)造緊湊、體積小、維修方便、經(jīng)久耐用等特點(diǎn)。本文主要是關(guān)于電動(dòng)葫蘆電氣控制的設(shè)計(jì)。通過對(duì)電動(dòng)葫蘆的電氣控制設(shè)計(jì)以及PLC控制系統(tǒng)的工作原理的分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程、及上機(jī)調(diào)試工作的實(shí)踐，了解電器控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)思路，熟悉和掌握外圍電路系統(tǒng)和軟件設(shè)計(jì)的方法，并掌握利用PC對(duì)PLC工作狀況進(jìn)行監(jiān)控的方法。 關(guān)鍵詞：電動(dòng)葫蘆、電氣控制、PLC 目 錄摘要. 1第1

2、章 設(shè)計(jì)內(nèi)容 4 1.1 設(shè)計(jì)目的. 4 1.2 設(shè)計(jì)要求. 41.2.1 基本要求. 41.2.2 提高. 4 1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)書. 51.3.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 51.3.2 時(shí)間安排 6第2章 電氣原理設(shè)計(jì) 6 2.1 設(shè)計(jì)原則62.2 設(shè)計(jì)過程. 72.2.1 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制. 72.2.2 Y/啟動(dòng)控制 82.2.3 能耗制動(dòng)控制 92.2.4 反接制動(dòng)控制 102.2.5 電氣原理圖 11第3章 電氣工藝安裝 12 3.1 安裝前準(zhǔn)備 12 3.2 元器件的布置及接線 123.2.1 元件的選擇 123.2.2 測(cè)試 133.2.3 控制板安裝原則 13第四章 PLC控制設(shè)計(jì). 134.

3、1 PLC選型及I/O分配.144.2 繪制梯形圖 144.3 PLC程序 144.4 繪制外圍接線圖 17參考文獻(xiàn).18 第1 章 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1.1 設(shè)計(jì)目的通過電氣控制技術(shù)的課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，使學(xué)生掌握電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jì)方法，熟練使用小型可編程控制器的編程軟件，掌握可編程控制器軟件程序的設(shè)計(jì)思路和梯形圖的設(shè)計(jì)方法，掌握可編程控制器程序的應(yīng)用及調(diào)試、監(jiān)控、運(yùn)行方法，掌握設(shè)計(jì)資料整理和繪圖軟件的使用方法。在設(shè)計(jì)過程中培養(yǎng)學(xué)生從事設(shè)計(jì)工作的整體觀念，通過較為完整的工程實(shí)踐基本訓(xùn)練，為綜合素質(zhì)全面提高及增強(qiáng)工作適應(yīng)能力打下堅(jiān)

4、實(shí)的基礎(chǔ)。 1.2 設(shè)計(jì)要求 1.2.1 基本要求 1.在接受設(shè)計(jì)任務(wù)并選定課題后，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和應(yīng)完成的設(shè)計(jì)內(nèi)容，擬定工作進(jìn)度計(jì)劃，確定各階段應(yīng)完成的工作量，妥善安排時(shí)間，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成所有的設(shè)計(jì)任務(wù)。 2.在方案確定過程中應(yīng)主動(dòng)提問題，以取得指導(dǎo)教師的幫助，在此階段要求多思考，提倡廣泛討論，做到思路開闊，依據(jù)充分。 3.根據(jù)工藝要求設(shè)計(jì)電氣控制線路并選擇電器元件。 4.按指導(dǎo)教師制定內(nèi)容布置并安裝電器元件與控制線路。 5.進(jìn)行電氣控制線路的通電調(diào)試，排除故障。 6.設(shè)計(jì)相應(yīng)的PLC控制程序?qū)崿F(xiàn)傳輸、調(diào)試和運(yùn)行。7.制作電氣控制設(shè)計(jì)過程的成套圖紙和設(shè)計(jì)說明書。所有電氣圖紙的繪制必須符合國(guó)

5、家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，包括線條、圖形符號(hào)、項(xiàng)目代號(hào)、回路標(biāo)號(hào)，技術(shù)要求、標(biāo)題欄、元件明細(xì)表以及圖紙的折疊和裝訂。說明書要求文字通順、簡(jiǎn)練、字跡端正、整潔，格式內(nèi)容符合要求。1.2.2 提高 1.能根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求的變化，更改施工。 2.能根據(jù)電路故障現(xiàn)象準(zhǔn)確判斷故障，并熟練排除。 3.能根據(jù)新工藝發(fā)展要求，使用新技術(shù)、新方法。 1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)書 課程設(shè)計(jì)題目：電動(dòng)葫蘆電氣控制設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容：電動(dòng)葫蘆主要由2臺(tái)電動(dòng)機(jī)組成，它們分別是：吊鉤升降電動(dòng)機(jī)M1、移動(dòng)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)M2。 控制設(shè)計(jì)要求： 1、M1可實(shí)現(xiàn)正/反轉(zhuǎn)的控制為Y/起動(dòng)； 2、M1只可點(diǎn)動(dòng)控制； 3、M1為能耗制動(dòng)，通過限位開關(guān)控制

6、行程； 4、M2可實(shí)現(xiàn)正/反轉(zhuǎn)控制，反接制動(dòng)； 5、M2通過復(fù)合按鈕和接觸器雙重連鎖； 6、M2通過限位開關(guān)控制行程； 7、具有信號(hào)燈，信號(hào)電路電壓為380V，由控制變壓器TC提 供； 8、具有照明燈，照明電路電壓為36V，由控制變壓器TC提 供。 指導(dǎo)老師：李海軍、劉宇 發(fā)出任務(wù)時(shí)間：2011年11月28日 1.3.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 1.繪制電氣控制原理圖（A2圖幅）、PLC外圍接線圖（A3圖幅），編寫PLC控制程序。2.制作電氣控制板：按照設(shè)計(jì)指導(dǎo)書要求的控制功能，制作安裝電動(dòng)機(jī)M2主回路及控制回路，取消M1電機(jī)控制、控制變壓器及照明。3.完成設(shè)計(jì)說明書。 1.3.2 時(shí)間安排 2011-11

7、-28：制定設(shè)計(jì)方案、繪制草圖； 2011-11-29：設(shè)計(jì)方案審核與修正、繪制電氣原理圖； 2011-11-30：領(lǐng)取工具及電器元件等材料； 2011-12-1：電控板安裝； 2011-12-2：檢查線路、通電調(diào)試、故障排除，繪圖； 2011-12-3：任務(wù)驗(yàn)收； 2011-12-4：PLC程序設(shè)計(jì)；2011-12-5：PLC程序調(diào)試、運(yùn)行與PLC外圍接線設(shè)計(jì)2011-12-6：任務(wù)驗(yàn)收； 2011-12-9：整理歸還工具； 2011-12-10：寫課程設(shè)計(jì)說明書。第2章 電氣原理設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)原則 在電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，通常應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：1最大限度滿足生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)工藝對(duì)電

8、氣控制的要求。生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)工藝對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求是電氣設(shè)計(jì)的依據(jù)，這些要求常常以工作循環(huán)圖、執(zhí)行元件動(dòng)作節(jié)拍表、檢測(cè)元件狀態(tài)表等形式提供。對(duì)于有調(diào)速要求的場(chǎng)合，還應(yīng)給出調(diào)速技術(shù)指標(biāo)。其他如起動(dòng)、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、照明、保護(hù)等要求，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)需要充分考慮。2在滿足控制要求的前提下，設(shè)計(jì)方案應(yīng)力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)合理，不要盲目追求高指標(biāo)，造成不必要的高投資。3妥善處理機(jī)械與電氣關(guān)系。很多生產(chǎn)機(jī)械是采用機(jī)電結(jié)合控制方式來實(shí)現(xiàn)控制要求的，要從工藝要求、制造成本、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、使用和維護(hù)等方面協(xié)調(diào)處理好二者關(guān)系。4正確合理地選用電器元件，以實(shí)用為原則。選用新型號(hào)電器可以提高可靠性，減小體積，盡可能不要選用舊型號(hào)電

9、器。5確保電氣設(shè)備安全性、可靠性高，兼顧設(shè)備使用和維護(hù)方便。 2.2 設(shè)計(jì)過程 2.2.1 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制 電機(jī)正反向工作的電器控制線路圖如下： 工作原理：按下SB1，常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，KM1線圈得電，常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，自鎖，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；按下SB2，常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，KM2線圈得電，常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，自鎖，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。KM1、KM2常閉觸點(diǎn)互相串于對(duì)方的線圈電路中，起到互鎖作用。 2.2.2 Y/啟動(dòng)控制 電機(jī)Y/啟動(dòng)控制電路圖如下： 2.2.3 能耗制動(dòng)控制 當(dāng)需要電動(dòng)機(jī)快速停止時(shí)，在切斷三相電源的同時(shí)，立即在定子繞組接入一直流電源，直流電流就會(huì)在電動(dòng)

10、機(jī)定子繞組中產(chǎn)生一個(gè)靜止的磁場(chǎng)，而轉(zhuǎn)子由于慣性作用在繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，并切割這個(gè)磁場(chǎng)，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，利用轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與靜止磁場(chǎng)的相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降低，達(dá)到迅速而準(zhǔn)確制動(dòng)的目的。能耗制動(dòng)控制電路如下圖所示：工作原理；按下SB1，KM1線圈得電，常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，KM1自鎖，其主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。按下SB2，KM2線圈及KT線圈均得電，KM2常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，交流電源經(jīng)變壓器和單向整流橋變?yōu)橹绷麟姴⑦M(jìn)入電動(dòng)機(jī)定子繞組，產(chǎn)生靜止磁場(chǎng)，與轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子相互切割產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，感應(yīng)電流與靜止磁場(chǎng)共同作用，產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)在能

11、耗制動(dòng)下迅速停止。KT1延時(shí)斷開的常閉觸點(diǎn)經(jīng)過一個(gè)時(shí)間段后斷開，使KM2失電釋放，直流電源被切除，制動(dòng)結(jié)束。 2.2.4 反接制動(dòng)控制反接制動(dòng)是通過改變電動(dòng)機(jī)電源相序，使定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子慣性旋轉(zhuǎn)的方向相反，因而產(chǎn)生制動(dòng)作用。使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降，直至停止。如果當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=0時(shí)仍未把反向電源斷開，則電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。反接制動(dòng)控制的任務(wù)就是恰到好處地把握n0的瞬間，及時(shí)切斷反向電源。電機(jī)反接制動(dòng)控制原理圖如下：工作原理：按下啟動(dòng)按鈕SB4，接觸器KM7得電吸合，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器KS1正向常閉觸點(diǎn)斷開，正向常開觸點(diǎn)閉合，為制動(dòng)做準(zhǔn)備。由于KM7互鎖觸點(diǎn)作用，KM8不會(huì)

12、通電 。欲使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，按下停止按鈕SB6，KM7停電釋放，反向接觸器KM8立即吸合，電動(dòng)機(jī)定子電源反相序，因而是反接制動(dòng)，轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，速度繼電器KS2的正向常開觸點(diǎn)斷開，KM8斷電釋放，反接制動(dòng)結(jié)束。 2.2.5 電氣原理圖 主電路圖如下： 控制電路圖如下： 第3章 電氣工藝安裝 3.1 安裝前準(zhǔn)備 1.根據(jù)電氣原理圖，查清所需元器件的種類、規(guī)格及數(shù)量，列完清單后，去器材室領(lǐng)取元器件。 2按照電路圖要求準(zhǔn)備主電路及控制回路的導(dǎo)線，準(zhǔn)備工具箱、萬用表等常用電工工具。3結(jié)合元器件仔細(xì)閱讀電器電路圖，搞清設(shè)備的工作原理及電氣控制環(huán)節(jié)之間的關(guān)系。 3.2 元器件的布置及接線3.2.

13、1 元件的選擇根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書上的要求，該設(shè)計(jì)控制電路的實(shí)現(xiàn)需用控制板一個(gè)，按鈕 2個(gè)，轉(zhuǎn)換開關(guān)2個(gè)，行程開關(guān)4個(gè)，空氣開關(guān)1個(gè)，熔斷器2個(gè)，熱繼電器1個(gè)，接觸器2個(gè)，工具箱1個(gè)，導(dǎo)線若干等。 3.2.2 測(cè)試在老師的指導(dǎo)與同學(xué)的幫助下，我們將該設(shè)計(jì)所要求完成的電氣控制電路部分安裝到了控制板上并進(jìn)行測(cè)試，通過反復(fù)調(diào)試，最終完成了此次設(shè)計(jì)任務(wù)。 3.2.3 控制板安裝原則1、根據(jù)電器元件的數(shù)量與設(shè)計(jì)要求，選擇大小適當(dāng)?shù)目刂瓢澹?、將按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)等固定在控制板特定的位置上；3、將接觸器、繼電器、熔斷器、空氣開關(guān)等盡可能按規(guī)定的順序固定在控制板的軌道上；4、接線時(shí)，主電路用紅色導(dǎo)線，控

14、制電路用黑色導(dǎo)線；5、連接電路的導(dǎo)線盡可能橫平豎直，并且避免交叉；6、控制電路的導(dǎo)線上，必要的地方需標(biāo)明線號(hào)；7、制作完成的控制板盡可能整齊、美觀。 第4章 PLC控制設(shè)計(jì) 4.1 PLC選型及I/O分配 1、確定輸入輸出元件： 輸入元件：按鈕SB1、SB2、SB3 行程開關(guān)QA1、QA2 輸出元件：接觸器線圈KM1、KM2、KM3、KM4、KM5 2、PLC選型 共有 5個(gè)輸入， 5個(gè)輸出，可選擇型號(hào)為CPMIA-20CDR-A的20點(diǎn)的PLC即可。 3、I/O分配 輸 入地 址 輸 出 地 址 SB1 00000 KM1 01000 SB2 00001 KM2 01001 QA1 0000

15、2 KM3 01002 SB3 00003 KM4 01003 QA2 00004 KM5 01004。 4.2 繪制梯形圖總梯形圖見附錄。 4.3 PLC程序根據(jù)梯形圖寫出的PLC程序如下： LDNOT 00000AND 00001OR 01000ANDNOT 00002ANDNOT 01001OUT 01000LDNOT 00000AND 01001OR 00003ANDNOT 00004ANDNOT 01000 OUT 01001LDNOT 00000 AND 01001 OR 01002ANDNOT 01003TIM 000 #0050LDNOT 00000AND 01000OR 01002ANDNOT 01003 ANDNOT TIM 000 OUT 01002LDNOT 00000AND 01000OR 01002 AND TIM 000 OR 01003ANDNOT 01002OUT 01003LD 00000LD 01004LD 00002 LD 00004ANDNOT 01001ANDNOT 01002ANDNOT TIM 001OUT 01004LD 00000LD 01004LD 00002LD 00