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1、电气控制技术课程设计指导书广东科技学院电气控制技术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1知识目标（1）理解电气线路的工作原理；（2）掌握电机与常用电器元件的选用；（3）掌
2、握根据工艺要求设计电气控制线路；（4）掌握电气控制设备的图纸资料整理；（5）掌握计算机电气绘图软件使用。2能力目标（1）掌握查阅图书资料、产品手册和工具书的能力；（2）掌握综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力；（3）具有自学能力、独立工作能力和团结协作能力。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
3、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，以取得指导老师的帮助，同时要
4、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、
5、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
6、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： 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。 根据运动要求决定转向控制。 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。 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。 设置短路保护及其他必要的电气保护。 考虑其他特殊要求：调速要求、主电路参数测量、信号检测
7、等。3) 根据主电路的控制要求设计控制回路，其设计方法是： 正确选择控制电路电压种类及大小。 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）。 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）。 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）。 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。 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： 校
8、核各种动作控制是否满足要求，是否有矛盾或遗漏。 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。 检查联锁要求能否实现。 检查各种保护能否实现。 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
9、、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、电气设计内容1根据设计任务书制定控制方案。2设计电气控制原理图，说明工作原理。3计算选择电器元件，列出元器件明细表。4设计安装图（布置图、接线图、互连图等）。5编写设计说明书。六、时间安排序号时间（天）内容安排10.5讲解设计目的、要求、方法，任务分工20.5讲解课题,借阅有关的电气
10、设计手册等参考资料30.5确定设计方案、电机与元器件选择40.5绘制电气原理图50.5绘制控制柜电气控制元件布置图60.5绘制控制柜电气元件安装接线图70.5编写元件明细表和课程设计报告80.5编写元件明细表和课程设计报告90.5任务验收100.5答辩总计5七、电气设计一般原则在电气控制系统的设计过程中，通常应遵循以下几个原则：1最大限度满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求。生产机械和生产工艺对电气控制系统的要求是电气设计的依据，这些要求常常以工作循环图、执行元件动作节拍表、检测元件状态表等形式提供。对于有调速要求的场合，还应给出调速技术指标。其他如起动、转向、制动、照明、保护等要求，应根据
11、生产需要充分考虑。2在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单、经济合理，不要盲目追求高指标，造成不必要的高投资。3妥善处理机械与电气关系。很多生产机械是采用机电结合控制方式来实现控制要求的，要从工艺要求、制造成本、结构复杂性、使用和维护等方面协调处理好二者关系。4正确合理地选用电器元件，以实用为原则。选用新型号电器可以提高可靠性，减小体积，尽可能不要选用旧型号电器。5确保电气设备安全性、可靠性高，兼顾设备使用和维护方便。八、电气原理设计电气设计分为原理设计和工艺设计两部分。首先进行原理设计，画出电气控制原理图，满足设备的控制要求。然后再从安装工艺角度加以说明，即工艺设计，满足设备的制造和使用
12、要求。（1）电气原理设计又分为分析设计法和逻辑设计法：1分析设计法分析设计法是根据生产工艺要求，选择适当的基本环节（典型控制电路）或经过考验的成熟电路，按各部分的连锁条件组合起来，加以补充和修改，综合成满足控制要求的完整电路。由于这种设计方法是以熟练掌握各种电气控制典型电路和具备一定的阅读分析各种电气控制电路的经验为基础，所以又称为经验设计法。这种方法为一般工程技术人员所常用。2逻辑设计法逻辑设计法是利用逻辑代数这个数学工具来进行电路设计。根据设备的工艺要求，将执行元件需要的工作信号以及主令电器的接通与断开看成逻辑变量，并根据控制要求将它们之间的关系用逻辑函数来表达，然后再运用逻辑函数基本公式
13、和运算规律进行简化，使之成为需要的最简“与、或”关系式。根据最简关系式画出相应的电路结构图，最后再作进一步的检查和完善，获得需要的控制电路。（2）原理设计中应注意以下几个问题：1控制电压按控制要求选择，符合标准等级。在控制线路简单，不需经常操作，安全性要求不高时，可以直接采用电网电压，即交流380V或220V。当考虑安全要求时，应采用控制变压器将控制电路与主电路电气上隔离开。照明电路采用36V安全电压。带指示灯的按钮采用6.3V电压。晶体管无触点开关一般需要直流24V电压。对于微机控制系统应注意弱电电源与强电电源之间的隔离，不能共用零线，以免引起电源干扰。2尽可能减少电气元件品种、规格与数量。
14、便于维修和更换，降低成本。3正常情况下，尽可能减少通电电气数量，以利于节约能源，延长电气元件寿命，减少故障。4合理使用电器触点。接触器、时间继电器往往触点不够用，可以增加中间继电器来解决。5合理安排电器触点。避免因电器动作时间有差别，造成“触点竞争”。避免因操作不当，造成“误动作”。避免因某个元器件损坏，造成“短路”。避免出现“寄生回路”。6设置必要的短路、过载保护，防止故障进一步扩大。7设置必须的急停或总停按钮，以防万一出现故障时，切断整个控制回路，进而切断主电源。8设置必要的手动控制线路，方便设备调试和维修。9设置必要的指示灯、电压表、电流表，随时反映系统运行状态，及时发现故障。九、设计课
15、题1基本环节设计n 设计课题1三相异步电动机接触器联锁正反转控制电路n 设计课题2三相异步电动机双重互锁正反转控制电路n 设计课题3两台电动机顺序起动、逆序停止控制电路n 设计课题4三相异步电动机 Y/降压起动控制线路n 设计课题5三相异步电动机的反接制动控制电路n 设计课题6三相异步电动机的能耗制动控制线路n 设计课题7三相电动机自动往复循环运动控制电路n 设计课题8三相异步电动机自动往复运动两地控制电路设计2机床电气控制电路设计设计课题1 CW6132型车床电气控制电路设计图3-9设计课题2 CA6140卧式车床电气控制电路设计要求：（1）主拖动电动机从经济性考虑一般选用笼型异步电动机，选
16、用机械调速，主拖电动机与主轴间使用齿轮变速箱连接。（2）在车削加工时，为防止因温度升高造成刀具的损坏，需要增加一台冷却泵。它与主电动机在起动顺序上分先后。应在主电动机起动后起动，并在冷却电动机不能提供冷却液时，不允许主电动机工作。冷却电动机为单方向旋转。（3）为了车削螺纹，主轴要求能正反转。（4）主电动机可采用直接起动或Y-起动，停车要求快速，以节省时间，一般可采用机械或电气制动。（5）为实现溜板箱的快速移动，由单独的快速移动电动机拖动，采用点动控制。（6）控制线路应有必要的保护措施与安全的局部照明电路。 主电动机M1主轴电机拖动主轴旋转并带动进给机构,功率7.5kw,不到10kw采用直接起动
17、.正反转由摩擦离合器控制。快速移动电机M3为实现溜板箱的快速移动，由单独的快速移动电动机拖动，采用点动控制。冷却泵电机M2在主电机启动后再启动。由SA1手动开关控制。设计课题3 M7130平面磨床的电气控制电路设计（1）砂轮电动机、液压泵电动机和冷却泵电动机都只要求单方向旋转。（2）冷却泵电动机随砂轮电动机运转而运转，但冷却泵电动机不需要时，可单独断开。（3）具有电磁吸盘吸持工件、松开工件，并使工件去磁的控制环节。（4）保证在使用电磁吸盘的正常工作时和不使用电磁吸盘在调整机床工作时都能开动机床各电动机。但在使用电磁吸盘的工作状态时，必须保证电磁吸盘吸力足够大时，才能开动机床各电动机。（5）设有
18、短路保护，过载保护，零压保护和电磁盘的欠流保护和过电压保护。（6）必要的照明与指示信号。设计课题4 C650卧式车床的电气控制电路设计M1：主电动机30KW KM1/KM2 正/反转控制 KM3 控制限流电阻R接入或切除 A 电流表通过TA监视M1绕组电流 KS 速度继电器串电阻R反接制动M2：冷却泵电动机 KM4控制M3：快速移动电动机 KM5控制（1） 主电动机点动调整（2） 主电动机正/反转控制（3） 正反向反接制动：（4） 刀架的快速移动（5） 冷却泵电动机单向起停控制（6） 带互感器TA的电流表要求起动时短接，正常运行时指示(KT为瞬时闭合延时断开触点） 3一般电气控制电路设计设计课
19、题1 全自动增压给水设备控制一、设备简介全自动增压给水设备通过水压罐压力表检测水箱压力。当水压不足时，自动向水箱加水。当水压足够时，自动停止加水，确保水压满足用户需要。不当水泵启动加水一段时间后，水压仍不正常时，发出故障报警信号。该设备用于住宅小区楼房供水时，可以放在楼下隐蔽处，既安全又不影响美观，取代了传统的专用水塔给水设备和放在楼顶的水箱式给水设备。二、设备工艺要求1、水泵电机为三相异步电动机，功率11kw；2、全压直接起动，单方向旋转；3、水压罐压力表为具有上限与下限的电接点压力表；4、水压不足时，自动加水，水压达到要求后，自动停止加水；5、加水3分钟后，水压仍未达标时，点亮故障报警指示
20、灯；6、压上、下限均有指示显示，加水时有水泵运行指示显示，有电源电压、电流指示；7、有全自动和手动两种控制方式；8、总停控制和必要的短路、过载保护。设计课题2 C630普通车床控制的改进一、设备简介普通车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，它能车外圆、内圆、端面、螺纹和定型表面，并可用钻头、铰刀、镗刀进行加工。普通车床一般有三种运动形式：主轴带动工件旋转的主运动，溜板带着刀架直线移动地进给运动、使刀架快速直线移动的辅助运动。C630普通车床主电机起动后，由操作手柄控制主轴的起动、停止、旋转方向，由变速箱控制主轴转速。主电机拖动主轴旋转，并通过进给机构实现进给运动，冷却泵电机拖动冷却泵供给冷却液
21、二、设备工艺要求1、主电机为三相异步电动机，功率10kw；2、冷却泵电机型号为DB-12，0.12kw；3、两台电机均为全压起动，单方向旋转；4、冷却泵电机由转换开关控制，有主电机起动后才允许起动，可单独停止运动；5、有总停控制和必要的短路，过载保护；6、36V安全电压照明。三、设备改进要求1、控制回路用控制变压器隔离，提高安全性；2、有电源指示，主电机指示灯，冷却泵指示灯，电源电压表、电流表，便于及时发现设备故障；3、当操作手柄回到零位，主电机空转数分钟后，主电机自动停止运动，达到空载节能控制目的。设计课题3 辗煤粉机控制的改进一、设备简介辗煤粉机用于铸造行业冲天炉设备原料的配制，由电动机带
22、动辗轮旋转，将原料辗碎。由于控制简单，一般用QX13型Y降压起动器来控制。二、设备工艺要求1、电动机为三相异步电动机，功率为30kw；2、要求Y降压起动，单方向旋转；3、有总停控制和必要的短路、过载保护；三、设备改进要求1、解决因交流接触器故障，使电动机再次起动时直接全压起动问题；允许手动进行Y切换；2、有电源指示灯，Y形接法指示灯，接法指示灯、电源电压和电流的指示仪表。设计课题4 分送物品控制系统一、设备简介 随着现代科技的发展，生产设备越来越机械化、自动化。在很多企业生产线都采用了输送机进行自动分拣物品，并传输到相应的生产工位。输送机的工作台上由人工或机械装置载入货物，当检测装置检测到此货
23、物为成品时，则输送机把此物品传到相应的装配工位，此货物在卸完后输送机应自动返回原点，等待传送下一货物；当检测装置检测到此货物为原料时，则输送机把此物品传到相应的加工工位，如此往复。二、设备设计要求1、输送机由电动机带动皮带链进行传动工作，此电动机功率为7.5kw；并为全压起动，单向运行；2、控制系统分手动和自动两种方式，自动方式时输送机必须在原点方可进行传送货物；3、电机在输送货物和返回时有相应指示；4、电机应有相应的保护措施及总停控制；5、系统应设有超行程保护，若超行程时应有报警指示；6、系统要求有电源指示，电流指示及电压指示。设计课题5 通风机监控系统一、设备简介 某一生产设备（如油漆涂装
24、生产线），在进行运行时要求有送风系统，通过风力把未喷到零件表面上的漆雾从空中带走或压入循环流动的水中而带走。此送风系统由三台电动机控制，每台电动机可单独工作也可同时工作。二、设备设计要求 1、每台电机均为10kw，要求全压起动，单方向旋转；2、每台电机应有相应的保护措施和总停控制；3、电动机工作时要求有运行指示。若只有一台电机在运行，则绿灯亮；若有两台电机在运行，则黄灯亮；若三台同时运行，则白灯亮；若三台电机均不工作，则红灯以亮一秒停一秒的方式不停地闪烁；4、系统要求有电源指示，电流指示及电压指示。提高课题设计课题6 锅炉上煤机自动控制一、设备简介工业锅炉通过燃烧加热，锅炉上煤机是专门将煤运送
25、到锅炉加热器中的设备，也可以设计成为锅炉设备的一部分。工作过程如下：下煤时，空煤斗下降，到达下煤预定位置时，煤斗压迫行程开关而停止运行，由人工或装煤机械往煤斗中装煤，装煤完成后等待上煤。上煤时，煤斗上升，到达预定位置时自动停止运行。煤斗通过机械作用自动翻斗。将煤卸入锅炉加热器中。二、设备工艺要求1、电机为三相异步电动机，功率4kw；2、手动上煤和下煤，到达预定位置自动停止运行；3、下煤停车时要求制动停车，减轻下煤行程开关的冲击力；4、上煤途中煤斗始终压迫下煤行程开关，一旦离开立即自动停车，当煤斗途中翻倒时，能及时降下煤斗检修；5、有电源指示灯和上煤、下煤指示灯，有电源电压、电流指示；6、有总停
26、控制的必要的短路、过载保护。设计课题7 水冷系统自动投切控制一、设备简介水冷系统用于大功率元器件如晶闸管的散热，其工作的可靠性非常重要。一旦出现故障停止运行，需散热的大功率元器件将很快烧毁，对生产影响极大，一般采用两面三刀台水泵一台运行，另一台备用，实现自动投切，工作过程如下：起动一台水泵电机，该水泵运行信号指示灯亮，另一台水泵备用信号指示灯亮，表示可以随时投入运行，当正在运转的水泵电机因过载、缺相、短路等原因停止运行时，备用水泵电机立即起动，自动投入运行（即自动投切）。二、设备工艺要求1、两台水泵电机型号为Y132S2-2，额定功率为7.5kw；2、两台电机均为全压起动，单方向旋转；3、一台
27、电机因过载、缺相、短路等原因停转时，另一台电机立即投入运行，两台电机任意互相备用；4、运行的电机有运行指示灯显示，备用的电机有备用指示灯显示，有电源电压、电流指示；5、有总停控制和必要的短路、过载保护。设计课题8 物流传输线自动控制系统一、设备简介现代企业在进行生产、装配及传输时大都数都采用物流自动传输线来代替这些繁重的、重复性的工作。能否设计一个比较合理、安全、方面及节能的物流传输控制系统是一个企业提高其生产效率、降低成本的关键所在。现以一个由三节皮带链组成的物流传输线为设计对象进行设计。二、设备设计要求1、每节传输线由一台电机控制，电机均为单向旋转。2、当第一节传输线检测到有货物时应相应的
28、往下节传输，当货物接近第二节传输线时，第二节传输线进行工作，准备传输快要到来的货物，当化物到第二节时，第一节传输线则停止运行；当货物接近第三节传输线时，第三节传输线进行工作，准备传输快要到来的货物，当化物到第三节时，第二节传输线则停止运行；然后货物在第三节传输线的传输下送到指定加工或装配地点；3、当第二节传输线上有物品正在传输时，第一节传输线则不能工作；若第三节的货物未取走时，第二节传输线则不能工作；4、要求每台电机有相应的保护措施及运行指示；5、系统要求有电源指示，电流指示及电压指示。设计课题9 恒压供水控制系统一、设备简介很多居民小区或很多高层建筑应远距离供水或同时用水大，导致水压不足，这
29、就使得很多居民用水困难。为了解决供水压力不足问题，现设计一恒压供水控制系统，要求此系统能正常、可靠地提供某一范围压力内的生活用水。二、设备设计要求1、正常工作时由一台电机带动水泵进行供水，电机功率为10kW左右，并为单向运行；2、若第一台电机工作5分钟后水压还未到达设置值，则第二台电机自动投入运行，当到达设置值后电机停止运行；3、若两台电机同时工作20分钟后还未能到达设置值，则发出报警指示并自动停止供水工作；4、两台电机均要求有相应的保护措施及运行指示；5、系统要求有电源指示，电流指示及电压指示。设计课题10 搅动泵自动控制系统一、设备简介很多铁质零件在涂漆前其表面都涂有一层电泳漆，这样既能防止氧化生锈，又能牢固地吸附涂在其表面上的油漆。而在铁质零件涂电泳漆时，电泳槽内有一搅动泵时而运转时而停止，这样既经济又节能，还可以达到搅动电泳漆使之不沉淀的目的。二、设备设计要求1、电动机功率为7.5kw；电机为全压起动且为正反方向旋转；2、每次起动时先正转2分钟然后反转2分钟，连续工作20分钟后停止工作，停止搅动15分钟后再次起动电机进行搅动工作。3、电机应有相应的保护措施及总停控制；4、系统要求有电源指示、运行指示、电流指示及电压指示。