毕业设计资料

1、包头职业技术学院电子工程系毕业设计任务书2002 级 自控 专业 205232 班设计题目 工程作业车电气控制系统设计 姓名 设计地点 包职院 指导教师 刘丽君 教学负责人 发任务书时间 毕业设计期限 自200 8年4月11日至200 8年6月19日一、 任务来源工程作业车是617厂根据市场特殊需求开发研制的特种作业车辆，该车由底盘、支腿、塔架、顶置设备、塔架竖起装置、塔架升起装置、顶置设备翻转锁紧机构、支腿展开锁紧机构、纤绳（电缆）卷收张紧机构和液压系统组成。其电气控制系统中的控制对象及采用的控制方法比较简单，与电机及拖动课程内容较为接近，可采用继电器控制或PLC控制完成系统设计，是学生毕业

2、设计较为理想的设计题目。二、 设计要求1. 设计内容电气控制系统主要控制该工程车辆支腿、塔架的动作。车辆工作时要完成支腿的展开和收起、塔架的竖起和卧倒、塔架的升起和回收等过程，这些动作都由相应的逻辑关系相互约束，有些动作是由电机直接拖动实现的，相应的动作过程可实现半自动、全自动控制。设计内容除过程的自动控制外，还应考虑系统的电气原理图、电气接线表、元器件选型，在电气原理图的设计中要有相应的保护电路（短路保护、过载保护等）、故障报警。2控制程序及内容2.1车辆工作过程：2.1.1启动主电源 2.1.2启动液压站油泵电机(油路循环)，延时一分钟。2.1.3前、后支腿摆(伸)出控制(AC220V电磁

3、阀，压力继电器)。启动支腿展开按钮-纤绳卷线器解锁、启动(DC24V电机)-前支腿摆出，到位后压力继电器发出信号-后支腿摆出-到位后压力继电器发出信号-支腿摆出停止-纤绳卷线器停止、闭锁。2.1.4顶置设备展开启动顶置设备展开按钮-纤绳卷线器解锁、启动-锁紧装置解锁，展开电机(DC24V)启动-到位后行程开关发出信号停止，锁紧装置闭锁-纤绳卷线器停止、闭锁。2.1.5塔架竖起 (AC220V电磁阀1)启动竖起按扭-纤绳卷线器解锁、启动-塔架后移启动(AC220V电磁阀1)-到位后行程开关发出信号并停止-塔架竖起启动(AC220V电磁阀2)-到位后行程开关发出信号并停止-纤绳卷线器停止、闭锁。

4、2.1.6塔架上升(AC220V电磁阀)启动塔架上升按扭-液压马达工作(AC220V电磁阀1)，钢缆卷线器解锁、启动-纤绳卷线器解锁、启动-塔架上升-到位后行程开关发出信号-压力继电器发出信号-液压马达停止工作，钢缆卷线器停止、闭锁-纤绳卷线器停止、闭锁。2.1.7纤绳张紧(DC24V减速电机)启动纤绳张紧按钮-纤绳张紧(DC24V电机)-张紧到位后输出信号（力矩传感器）-纤绳张紧停止。2.1.8关闭液压站油泵电机，全车停电。2.2车辆结束工作过程：2.2.1启动主电源 2.2.2启动液压站油泵电机(油路循环)，延时一分钟。启动回收按钮，钢缆卷线器解锁、启动（反向）-纤绳卷线器解锁、启动-液压

5、马达工作(AC220V电磁阀2)，塔架下降-到位后行程开关发出信号-压力继电器发出信号-液压马达停止工作，钢缆卷线器停止、闭锁-纤绳卷线器停止、闭锁。2.2.4塔架放倒 (AC220V电磁阀2)启动放倒按扭-纤绳卷线器解锁、启动-塔架放倒启动(AC220V电磁阀2)-到位后行程开关发出信号并停止-塔架前移启动(AC220V电磁阀2)-到位后行程开关发出信号并停止-纤绳卷线器停止、闭锁。2.2.5顶置设备收起启动顶置设备收起按钮-纤绳卷线器解锁、启动-锁紧装置解锁，展开电机(DC24V)启动（反向）-到位后行程开关发出信号停止，锁紧装置闭锁-纤绳卷线器停止、闭锁。2.2.6前、后支腿收起控制(A

6、C220V电磁阀，压力继电器)。启动支腿收起按钮-纤绳卷线器解锁、启动(DC24V电机)-后支腿收回，到位后压力继电器发出信号-前支腿收回-到位后压力继电器发出信号-支腿收回停止-纤绳卷线器停止、闭锁。2.2.7关闭液压站油泵电机，全车停电。3.技术要求3.1控制原理合理，逻辑关系清晰，无任何争信号，缺信号，争时序现象。3.2控制过程可由逻辑信号实现连续控制。3.3完成电路选型的说明（继电器控制电路）。3.4根据控制过程绘制流程图。3.5根据电路选型、分析计算及控制流程图，完成控制电路的设计和电路图的绘制。3.6元器件可靠耐用，过载能力大，抗干扰能力强，尽可能小型化。3.7完成电器元器件的选型

7、说明，并有元器件汇总表。电源能源配置情况见下图，为了在没有市电或市电断电的情况下，保证雷达正常工作，在车辆上安装有1台可自动装卸的12kw发电机。为了防止发电机组工作时的震动对升降塔的影响，发电机组在工作时应机械化卸下。序 号名 称1交流发电机组2操作舱3钢缆卷线器4塔架顶置装置5塔架6液压阀块7前支腿8托盘总成9液压站10油箱11纤绳卷线器12纤绳卷线器13顶置装置翻转机构14后支腿图（一）停车工作时，首先前后支腿摆出到位，使车体保持水平状态，同时启动纤绳保护系统：塔架锁紧装置解锁，向后移，移动距离为使塔架竖起。顶置装置部分翻转，翻转由力矩电机与减速机构完成。图（二）塔架竖起由一套液压装置使

8、其成为垂直状态，用转轴把升降塔的底部基座与滑动装置连接在一起，当液压油缸工作时，塔架绕转轴转动，在塔的底部基座上安装有行程限位开关。当升降塔达到垂直要求后在升降塔的底部与托盘有四个快锁装置，迅速把升降塔与托盘锁定，以免误操作或支撑升降塔的油缸漏油或其他原因使升降塔倒塌。图（三）塔架上升由液压系统实现，液压马达工作，钢缆卷线器收紧钢缆使塔架上升，工作原理如图。 图（五） 图（六）保护系统为了防止突然断电，液压系统设计了电磁截止阀，断电时能保持系统管路中的油压，使当前工作保持现状。机械锁紧机构均采用了断电闭锁方式，断电时纤绳卷线及钢缆卷线器由棘轮机构闭锁，防止塔架滑落。图（四）升降塔由可以自由伸缩

9、的7节塔架组成，升降塔的每节与每节之间有锁定装置，在升降塔升起后自动锁定，以防止下滑，各升降塔的每节之间还应有机械消除间隙机构，以减少升降塔的晃动量。为了塔架的晃动进行限制，塔架上升到设计高度后与千顶之间应有四根纤绳做辅助保护。塔架升起后，每节与每节之间的锁紧机构与消除间隙机构完成动作，并且纤绳张紧机构完成动作，到位后所有系统断电。前言可编程控制器（PLC）是以微处理器为核心的通用自动控制装置。它具有控制功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于扩展、通用性强等一系列优点，不仅可以取代继电器控制系统，还可以进行复杂的生产过程控制和应用于工厂自动化网络，被誉为现代工业生产自动化的三大支柱之一。可编程控

10、制器是一种新型的通用自动控制装置，它将传统的继电接触控制技术、计算机技术和通信技术溶为一体。它的结构简明，组成生产控制系统方式灵活而严密；性能优越，研制和装配成生产系统的过程可以作到十分快捷：它还具有较强的工作环境适应性，深受工业控制界广大技术人员的欢迎。因此，国际上各大可编程控制器制造企业都倾全力开发研究满足工业生产需要的产品，并形成系列，在不同的领域和地区形成各自的市场。对于应用系统设计人员来说，熟悉和掌握各主要制造企业的可编程控制器的功能和特点很重要。元件名系表型号额定电压（V）额定电流（A）功率（KW）代号数量油泵电机J02-52-8 AC380105.5M11纤绳驱动电机70LY*0

11、3DC2480.2M2M54纤绳张紧电机70LY*03DC2480.2M6M94翻转电机70LY*03DC2480.2M101电磁阀AC220YVYV55行程开关DC24SQ0SQ67电源开关QS1电磁铁YA1VA333熔断器的选择熔断器是一种结构简单，使用方便，价格低廉，而有效的保护电器，使用时串接于被保护电路中。当电路发生严重过载或短路时，熔断器切断电路，达到保护目的。（1） 主要根据线路要求，使用场合，安装条件，负载要求的保护特性和短路电流的大小等来进行。（2） 额定电压因该大于或等于线路的工作电压。对于油泵电机熔断器熔体额定电压：Ur=380V 对于纤绳拉紧和驱动电机熔断器熔体额定电压

12、：Ur=24V （3）熔断器额定电流的选择大于或等于所装熔体的额定电流。对于油泵电机来说熔断器熔体额定电流：Ir=(1.52.5)Ied对纤绳拉紧和驱动电机，熔断器熔体额定电流：Ir=(1.52.5)Iemax注释：Ir熔体额定电流Ied电动机额定电流Iemax容量最大的电动机额定电流1、 主电路的选择及工作原理降压启动的方法：（1） 定子串电阻或电抗隆压启动（2） 自偶变压器降压起动（3） 星形三角形（Y-） 减压起动（4） 延边三角形降压起动 在本次设计中，我们采用星形三角形起动方法。原因：它操作方便，电流特性好，只用于正常工作时是三角形接法的电机U1/U1=1/、Tst/Tst=1/3、

13、Ist/Ist=1/3线路比较简单投资少，耗能低，星形三角形起动转矩既小又不可调，只适用于空载或轻载起动，在本次设计中正常运行时为三角形接的电动机，油泵电机的负载是油压，而在电机启动时，油压的压力为零，所以不会给电机带来问题。工作原理：电机启动时，使KM1和KM2闭合，接成星形连接，转速上升至稳定时，将KM2断开，KM3闭合，电机绕组接成三角形2.可编程控制器 （1）.选用三菱机型（FX2n系列） （2）.使用步进梯形指令（STL指令）（3）.采用顺序执行控制方式五.电路器件的选型1.油泵电机的选择在工程作业车设计中我们采用三相鼠笼异步电动机，它和其他电动机比较，它具有结构简单，价格低廉，运行

14、可靠，维护方便，效率较高等优点。选择的星三角降压启动，是因为异步电动机的全压起动电流一般可达额定电流的4到7倍，过大的起动电流回降低电动机的寿命，致使变压器二次电压大幅度下降，但是减少电动机本身的起动转矩致使电动机根本无法启动，还要影响同一供电网络中，其他设备的正常工作。所以在油泵的选择中我们选择功率5.5KW，额定电压为380V的电机为油泵电机。2.电磁阀和电磁铁的选择电磁阀电压是交流220V，电磁铁是直流24V，本设计用YV来代表电磁阀，用YA来代表电磁铁。竖起控制结束塔架竖起塔架上升塔架后移塔架翻转前后支腿摆出电源启动油泵电机启动收回控制结束塔架前移前后支腿收回塔架放倒塔架下降油泵电机启动电源启动系统控制流程图1、开始工作流程图：S0启动液压油泵电机纤绳卷线器解锁电机启动前支腿摆出后支腿摆出锁紧装置解锁展开电机（正向）锁紧装置闭锁锁紧装置解锁塔架后移等待KMYA1KMYV1YV2YA2KM2YA2YA2YV3塔架竖起锁紧装置闭锁钢缆解锁马达启动（上升）纤绳闭锁电机停止张紧电机液压油泵电机停电KM1KM3YV4KMYA1YV5YA5YA2SBT0=60ST1=2SKA1KA2SQ1T2=2ST3=2S