小车自动往返系统设计.docx

课程设计 题 目： 小车自动往返系统设计学生姓名： 学 号： 所在学院：专业班级：级 别：指导教师： 目 录 1 概述21.1 继电器-接触器控制系统的概况21.2继电器与接触器的定义与概念21.3继电器-接触器控制系统的优缺点31.4继电器-接触器控制系统的发展形势3 2方案设计32.1控制系统描述32.3继电器-接触器控制系统设计分析43元器件的选型43.1三相异步电动机的选择53.2开关的选择53.3熔断器的选择63.4时间继电器的选择73.5热继电器的选择73.6接触器的选择84 电路图设计104.1主电路图104.2工作原理11设计小结12感谢13参考文献14附录一 接线图15附录二 实物连接图16 1概述1.1继电器-接触器控制系统的概况 电气控制课程是材料成型与控制工程专业的专业基础课，是由继电接触器控制系统来实现的。它包含控制线路、主电路、照明电路及辅助线路组成。该系统是由接触器、继电器、主令电器和保护电器等元件组成，按照一定的控制逻辑接线组成的控制系统。其工作原理就是采用硬接线逻辑，利用继电器触点的串联或并联，及延时继电器的滞后动作等组成控制逻辑，从而实现对电动机或其他机械设备的起动、停止、反向、调速及对多台设备的顺序控制和自动保护功能。1.2继电器与接触器的定义与概念接触器： 由于接触器具有可控叫大容量，自身活动性质稳定，功能可靠，工作效率高及给够经久耐用等特性不仅被广泛应用在远距离操控高频度接断电路，一级容量较大甚至兼具负荷的各种系统物质中，比如各种电热机械装置、电焊机、电动机等，而且由于接触器可以进行自动控制一级齐纳电压情况下的释放作业保护型调节，所以，在各种进行远距离自动操控中也被作为一种电磁式自动调控开关进行使用。如果我们将接触器一句自身结构的主触头所通电流进行划分可以得到：甲流接触器和直流接触器两种类别，其中前者种类较为多，而且就我国而言现有常用的租住设计并以进行投产的交流接触器组要有CJ10以及CJ20等系列型号。继电器： 与接触器工作原理基本相同，但是也有不同点。因为接触器的主触头是可以通过大电流的，但是继电器的却只允许通过小电流。所以，继电器一般在控制系统中只能应用于控制电路里面进行延时，隔离，遥控检测电路从而实现自动转换调节线路，以此保证安全性甚至以小电流控制大电流等功能。根据工作原理或结构特征可分为：电磁式、固体式、时间继电器、热继电器等。1.3继电器-接触器控制系统的优缺点继电接触器控制法作为一种传统的控制方法，具有可靠性高、价格便宜、设计简单等特点。此外，继电器控制线路成本低廉，控制方式直观，操作简单，调整方便，现场人员容易掌握使用，一直被运用于工业控制的各个领域，大大节约了人力物力资源，使得自动化控制变为可能。但它体积较大，控制速度较慢，改变控制功能必须通过改变接线来完成，比较麻烦和困难，适合简单控制。1.4继电器-接触器控制系统的发展形势一直以来，自动化控制系统都是由继电器-接触器来控制。20世纪60年代PLC诞生，它是一种新型的自动化控制装置，所以PLC控制是由继电器接触器控制发展而来的。目前随着PLC技术的发展和应用，PLC控制系统逐渐取代继电器-接触器控制系统。在实际工作中，如何选择使用哪种方法？我们就要弄清这个产品要实现的功能，另外还有价格成本的问题，如果是功能相对简单的就没必要使用PLC了，继电器-接触器控制系统已经足够。 2方案设计2.1控制系统描述本设计的控制对象是塑料制品输送小车的电动机，其目的是通过控制电动机的正反转来控制输送小车在A、B两地自动往复运动，从而实现小车的运动过程。 1.按下启动按钮SB1，小车前进，到SQ1处停止，并返回； 2.至SQ2处停止，延时5S，返回，往复运动； 3.按下SB2立即后退； 4.按下SB3小车立即停止；2.3继电器-接触器控制系统设计分析根据系统要求，控制系统为自动控制。同时，考虑到自动控制时，在SQ2需要延时，所以控制系统还应该具有延时功能。综合以上考虑，下面给出一种可以实现上述功能的控制系统工作过程。（1）小车在初始位置处，按下启动按钮SB1，电动机正转，小车前进；（2）小车运行至右限位开关SQ1，电动机反转，小车后退；（3）小车运行至左限位开关SQ2，电动机停转，小车停止；（4）时间继电器延时5s，完成一个工作周期。若不按急停按钮，则此过程循环工作。 3元器件的选型根据系统的控制要求，选择设计所需要的电气元器件：3.1三相异步电动机的选择通过对控制要求的分析，控制系统选择一台三相异步电动机M。根据电动机的最大扭矩为1000(Nm)，工作电压380V，额定功率370W,计算电动机的参数。综合工艺要求，选取电动机的额定功率370W，型号：Y112-M-4，额定电压：380V，额定电流为1.68A,额定频率：50Hz,电动机定子三相绕组采用Y行连接，封闭式防护安装。三相笼型异步电动机的结构如图3-1所示： 图3-1 三相异步电动机结构图3.2开关的选择在该系统的主电路中，采用三级的组合开关。电动机的额定功率为370W，额定电流为1.68A。用于电动机电路时，组合开关的额定电流一般取电动机额定电流的1.5-2.5倍。即开关的额定电流范围为2.52-4.2A，则可选择型号为HZ5-10型的空气开关。外观图如图3-2所示。 图3-3 空气开关外观图3.3熔断器的选择 在本系统中，需要熔断器保护三相异步电动机。熔体的额定电流一般为电动机额定电流的1.5-2.5倍，而电动机的额定电流为1.68A.所以熔体的最大额定电流为4.2A,熔断器的额定电压为交流380V，则可选择型号为RC1A-10的熔断器。 其外观如图3-3所示。 图3-3 熔断器外观图 这种熔断器具有结构简单，价格低廉，更换方便等特点。使用时将瓷盖插入瓷座，拔下瓷盖便可更换熔丝。3.4时间继电器的选择 在本系统中，时间继电器需要延时1分钟，延时精度要求不是很高。并考虑到价格费用成本因素，应选择空气阻尼式时间继电器（得电延时），可选用型号为JS-23A的空气阻尼式时间继电器，其触点的额定电压为380V，延时范围为0.4-180s，精度范围为10%,符合系统要求。 图3-4 时间继电器外观图 3.5热继电器的选择 热继电器的主要用作过载保护，最常用于交流电动机的过载保护，应根据电动机的工作环境、启动情况及负载性质来选用。 本系统中电动机长期工作，应按照电动机的额定电流来选择。热继电器的整定电流应为电动机额定电流的0.95-1.05倍。 本电动机的额定电流为1.68A，可以用整定电流范围为1.5-2.4A,热元件整定电流的中间值要等于或稍大于电动机的额定电流值，符合要求。则可选用热继电器的型号为JR36-20 1.5-2.4A。 图3-5热继电器的外观图。 热继电器由薄长方形的热元件和双金属片组合而成的热动元件一级对电路进行操作的触点部分构成。热继电器一般与电磁接触器组合使用，电动机一旦有过负载或者堵转状态等异常电流通过时，热继电器的电热器就被加热，双金属片就产生一定弯曲，与此联动的触点机构就产生动作，例如切断电磁接触器的操作线圈，防止因异常电流而引起电动机烧损。3.6接触器的选择 我国生产的交流接触器常用的有CJl0，CJl2，CJX1，CJ20等系列及其派生系列产品，CJ0系列及其改型产品已逐步被CJ20、CJX系列产品取代。上述系列产品一般具有三对常开主触点，常开、常闭辅助触点各两对。系统选用的接触器要与继电器相配合，电动机的额定电流为1.68A，则可选择通用的CJ20J-10A系列永磁式交流接触器。图3-6为接触器工作原理简图。 图3-6 接触器内部结构 接触器的工作原理是：当接触器线圈通电后，线圈电流会产生磁场，产生的磁场使静铁芯产生电磁吸力吸引动铁芯，并带动交流接触器点动作，常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原，常开触点断开，常闭触点闭合。主要电气元件如列表3-7所示。序号代号名称型号数量1M三相异步电动机Y112-M-412QS空气开关HZ5-1013FU熔断器RC1A-1034KT时间继电器JS-23A25FR热继电器JR36-2016KM接触器CJ20J-10A2 图3-7 电气元件列表 4电路图设计4.1主电路图 对于小车的循环运动控制系统上的设计，我们通常都是通过采用控制电机的正反转再又经过设备与小车的连接，来控制小车的左右运动。在本设计中就是通过控制三相异步电动机的正反转来控制小车的左右循环运动。当三相异步电机正传时，小车向右运动；当三相异步电动机反转时，小车向左运动。在主电路中采用两个接触器的动作来控制三相异步电动机的正反转进而来控制小车的循环作用运动。主电路图的设计如图4-1所示： 图4-1 小车循环控制的主电路图 4.2工作原理 按下按钮SB1，线圈KM1通电，KM1常开主触点闭合，常闭主触点断开，实现自锁和与KM2的互锁，电动机正转，小车向SQ1处前进。到达SQ1处后，行程开关SQ1被触发，SQ1对应常开闭合，常闭断开。线圈KM2通电，同样实现自锁和与KM1的互锁，电动机反转，小车向SQ2处后退，到达SQ2处后，触发行程开关SQ1，SQ1对应常开闭合，常闭断开。小车停车的同时，时间继电器KT1开始工作，延时5S后，时间继电器的延时闭合开关KT1闭合，线圈KM1通电，小车向SQ1处运行，如此循环。在整个工作过程中，不管小车状态如何，如果按下SB3，控制电路断电，小车都会停车。 设计小结为期两个星期的课程设计，已经结束了。两个星期里，为了准时完成设计要求，每天都对着一大堆的数据和资料。在计算手册上找了又找，反反复复，不断的推进确认，虽然依旧还可能有很多我所不知道的错漏，但是我已经全身心的把心思放进去了。终于在最后时间，把元器件选型和电路图设计，以及说明书都一一弄妥。 感谢老师的耐心的指导，同学的帮助。虽然过程挺艰难，不过在老师和同学的帮助下，我还是完成了本次设计。这次的课程设计让我看到了团队的力量，我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。而这份精神也将成为我以后工作时的动力。总之，在这次设计中让我对这门课有了更深入的了解，让我不仅学到了以前从未接触过的新知识，而且也学会了独立的去发现、面对、分析、解决问题的能力。让我知道理论要运用于实践有多重要，使我受益匪浅。在此，再次的对老师和同学说声谢谢！ 感谢为期两周的电机与拖动基础课程设计已经结束，通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关控制电路方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过老师指导和修改终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。可能在这份课程设计中有很多的不足之处，或者是漏洞，还请老师能够指导并予以纠正。 在本设计论文即将完成之际，我想对所有曾经给过我帮助和支持的人们表示衷心的感谢