電氣控制系統設計的要求和步驟 要完成好電氣控制系統的設計任務，除掌握必要的電氣設計基礎知識外，還必須經過反復實踐，深入生產現場，將不斷積累的經驗應用到設計中來。課程設計正是為這一目的而安排的實踐性教學環節，它是一項初步的工程訓練。通過課程設計的工作，了解一般電氣控制系統的設計要求、設計內容和設計方法。 本章主要討論課程設計應達到的目的、要求、內容、深度及工作量。并通過實例介紹，進一步說明課程設計的設計步驟。 電氣設計包含原理設計和工藝設計兩個方面，不能忽視任何一面，對于應用型人才更應重視工藝設計。電氣控制系統課程設計屬于練習性質，不強調設計結果直接用于生產。設計的目的、要求、任務及方法一、設計目的 電氣設計的主要目的是通過某一生產設備的電氣控制裝置的設計實踐，了解一般電氣控制系統設計過程、設計要求、應完成的工作內容和具體設計方法。通過設計也有助于復習、鞏固以往所學的知識，達到靈活應用的目的。電氣設計必須滿足生產設備和生產工藝的要求，因此，設計之前必須了解設備的用途、結構、操作要求和工藝過程，在此過程中培養從事設計工作的整體觀念。 電氣設計應強調能力培養為主，在獨立完成設計任務的同時，還要注意其他幾方面能力的培養與提高，如獨立工作能力與創造力；綜合運用專業及基礎知識的能力，解決實際工程技術問題的能力；查閱圖書資料、產品手冊和各種工具書的能力；工程繪圖的能力；書寫技術報告和編制技術資料的能力。 二、設計要求 為保證順利完成設計任務還應做到以下幾點： (1)在接受設計任務后，應根據設計要求和應完成的設計內容，擬定設計任務書和工作進度計劃，確定各階段應完成的工作量，妥善安排時間。 (2)在方案確定過程中應主動提出問題，以取得指導教師的幫助，同時要廣泛討論意見，依據充分。在具體設計過程中要多思考，尤其是主要參數，要經過計算論證。 (3)所有電氣圖紙的繪制必須符合國家有關規定的標準，包括線條、圖型符號、項目代號、回路標號、技術要求、標題欄、元件明細表以及圖紙的折疊和裝訂。 (4)說明書要求文字通順、簡練，字跡端正、整潔。 (5)應在規定的時間內完成所有的設計任務。(6)如果條件允許，應對自已的設計線路進行試驗論證，考慮進一步改進的可能性。三、設計任務 課程設計要求是以設計任務書的形式表達，設計任務書應包括以下內容： (1)設備的名稱、用途、基本結構、動作原理以及工藝過程的簡要介紹。 (2)拖動方式、運動部件的動作順序、各動作要求和控制要求。 (3)聯鎖、保護要求。 (4)照明、指示、報警等輔助要求。 (5)應繪制的圖樣。 (6)說明書要求。原理設計的中心任務是繪制電氣原理圖和選用電器元件。工藝設計的目的是為了得到電氣設備制造過程中需要的施工圖樣。圖樣的類型、數量較多，設計中主要以電氣設備總體配置圖、電器板元件布置圖、接線圖、控制面板布置圖、接線圖、電氣箱以及主要加工零件(電器安裝底板、控制面板等)為練習對象。對于每位設計者只需完成其中一部分。原理圈及工藝圖樣均應按要求繪制，元件布置圖應標注總體尺寸、安裝尺寸和相對位置尺寸。接線圖的編號應與原理圖一致，要標注組件所有進出線編號、配線規格、進出線的連接方式(采用端子板或接插板)。四、設計方法及步驟 在接到設計任務書后，按原理設計和工藝設計兩方面進行。 1原理圖設計的步驟 (1)根據要求擬定設計任務。 (2)根據拖動要求設計主電路。在繪制主電路時，可考慮以下幾個方面： 每臺電動機的控制方式，應根據其容量及拖動負載性質考慮其啟動要求，選擇適當的啟動線路。對于容量小(7.5kw以下)、啟動負載不大的電動機，可采用直接啟動對于大容量電動機應采用降壓啟動。 根據運動要求決定轉向控制。 根據每臺電動機的工作制，決定是否需要設置過載保護或過電流控制措施。 根據拖動負載及工藝要求決定停車時是否需要制動控制，并決定采用何種控制方式。 設置短路保護及其他必要的電氣保護。 考慮其他特殊要求：調速要求、主電路參數測量、信號檢測等。 (3)根據主電路的控制要求設計控制回路，其設計方法是： 正確選擇控制電路電壓種類及大小。 根據每臺電動機的啟動、運行、調速、制動及保護要求，依次繪制各控制環節(基本單元控制線路)。 設置必要的聯鎖(包括同一臺電動機各動作之間以及各臺電動機之間的動作聯鎖)。 設置短路保護以及設計任務書中要求的位置保護(如極限位、越位、相對位置保護)、電壓保護、電流保護和各種物理量保護(溫度、壓力、流量等)。 根據拖動要求，設計特殊要求控制環節，如自動抬刀、變速與自動循環、工藝參數測量等控制。 按需要設置應急操作。 (4)根據照明、指示、報警等要求設計輔助電路。 (5)總體檢查、修改、補充及完善。主要內容包括： 校核各種動作控制是否滿足要求，是否有矛盾或遺漏。 檢查接觸器、繼電器、主令電器的觸點使用是否合理，是否超過電器元件允許的數量。 檢查聯鎖要求能否實現。 檢查各種保護能否實現。 檢查發生誤操作所引起的后果與防范措施。 (6)進行必要的參數計算。 (7)正確、合理地選擇各電器元件，按規定格式編制元件目錄表。(8)根據完善后的設計草圖，按GB/T 6988電氣制圖標準繪制電氣原理線路圖，并按GB/T 5094-1985電氣技術中的項目代號要求標注器件的項目代號，按GB 4884-1985絕緣導線的標記的要求對線路進行統一編號。 2工藝設計步驟 (1)根據電氣設備的總體配置及電器元件的分布狀況和操作要求劃分電器組件，繪制電氣控制系統的總裝配圖和接線圖。 (2)根據電器元件的型號、外形尺寸、安裝尺寸繪制每一組件的元件布置圖(如電器安裝板、控制面板、電源、放大器等)。 (3)根據元件布置圖及電氣原理編號繪制組件接線圖，統計組件進出線的數量、編號以及各組件之間的連接方式。 (4)繪制并修改工藝設計草圖后，便可按機械、電氣制圖要求繪制工程圖。最后按設計過程和設計結果編寫設計說明書及使用說明書。畢 業 設 計 任 務 書專業：機電工程題目： 單 片 機 應 用 系 統 設 計 （一）機械手自動分揀工件要求：1。機械手將傳送帶A上的大號物品傳送到傳送帶B上，其他小號的物品讓其流走.機械手的結構和各部分動作過程的示意如圖1所示。 機械手所有的動作均由液壓驅動，上升，下降，左移，右移均由(雙線圈)三位四通電磁閥控制，夾緊，放松用一個(單線圈)二位四通電磁閥控制，通電夾緊，斷電放松。 所有電磁線圈驅動電源：直流， 電壓24V，電流1A,位置檢測用：行程開關，光電開關，壓力繼電器。 2系統操作可實現單循環，自動循環功能。 3設計單片機的控制系統和輸入/輸出信號調理電路及功率驅動電路原理圖。 4設計控制系統程序流程圖并用匯編語言編寫其中的某一段程序。 5設計操作臺面板布置示意圖。 6編寫設計說明書和使用說明書。 7在滿足控制要求的前提下，力求控制系統簡單，經濟。進程安排: (共 周) 動員,查找資料分析控制對象,擬定設計方案設計I/O信號調理電路功放電路圖設計控制系統電路圖及操作面板設計控制程序編寫設計說明書和使用說明書答 辯天天天天天天天學生班級:_ 姓名:_指導教師:_ 日期:_畢 業 設 計 任 務 書專業：機電工程題目： 單片機應用系統設計（二）機械手自動搬運工件要求：1工件在左工作臺上加工完第一道工序后機械手將其搬到右工作臺上進行第二道工序加工.請設計機械手將左工作臺上的工件搬到右工作臺上的控制系統。機械手的結構和各部分動作過程如示意圖1所示。機械手所有的動作均由液壓驅動，上升，下降，左移，右移均由(雙線圈)三位四通電磁閥控制，夾緊，放松用一個(單線圈)二位四通電磁閥控制，通電夾緊，斷電放松。 所有電磁線圈驅動電源：直流， 電壓24V，電流1A,位置檢測用：行程開關，光電開關，壓力繼電器。 2系統操作可實現單循環，自動循環功能。 3設計單片機的控制系統和輸入/輸出信號調理電路及功率驅動電路原理圖。 4設計控制系統程序流程圖并用匯編語言編寫其中的某一段程序。 5設計操作臺面板布置示意圖。 6編寫設計說明書和使用說明書。 7在滿足控制要求的前提下，力求控制系統簡單，經濟。進程安排: (共 周) ,查找資料分析控制對象,擬定設計方案設計I/O信號調理電路功放電路圖設計控制系統電路圖及操作面板設計控制程序編寫設計說明書和使用說明書答 辯天天天天天天天學生班級:_ 姓名:_指導教師:_ 日期:_畢 業 設 計 任 務 書專業：機電工程題目： 單片機應用系統設計（三）上料小車自動往返定位加料要求: 1. 小車結構及工作示意圖如圖1所示:小車左右行駛及車門開關操作均由三相交流異步電動機驅動，功率為3KW.電動機的主控制電器為接觸器，其接觸器的電磁線圈驅動電壓：交流220V，電流0.5A加料呼叫由按鈕發出,加料定位由行程開關檢測。2工作要求：（1）按下停止按鈕后小車行駛到LS1原位停止.（2）當呼叫的按鈕PB按下時，小車運行至呼叫的PB位置后停止，打開車門，下料10S后關車門,難后返回到LS1原位停止,并關門上料8S.3系統操作可實現單步，自動行駛功能。 4設計單片機的控制系統和輸入/輸出信號調理電路及功率驅動電路原理圖。 5設計控制系統程序流程圖并用匯編語言編寫其中的某一段程序。 6設計操作臺面板布置示意圖。 7編寫設計說明書和使用說明書。 8在滿足控制要求的前提下，力求控制系統簡單，經濟。進程安排: (共 周) 查找資料分析控制對象,擬定設計方案設計I/O信號調理電路功放電路圖設計控制系統電路圖及操作面板設計控制程序編寫設計說明書和使用說明書答 辯天天天天天天天學生班級:_ 姓名:_指導教師:_ 日期:_畢 業 設 計 任 務 書專業：機電工程題目： 單片機應用系統設計（四）金屬板自動剪切設備要求：1。按照設定的長度自動剪切金屬板。其設備的結構及工作過程見示意圖1。（1） 金屬板前端通過光電開關時，開始記錄接近開關發出的脈沖信號，多齒凸輪與電機同軸轉動，由接近開關檢測凸齒產生的脈沖信號。（2） 電機轉至脈沖數為4900時減速，5000時停止。（3） 當脈沖信號達5000個時，切刀下降將金屬板切斷，切刀下到位后切刀返回，當切刀返回到位后再啟動電動機（高速），傳送金屬板。（4） 傳送帶, 切刀均由三相交流異步電動機驅動，功率為5.5KW.電動機的主控電器為接觸器，其接觸器的電磁線圈驅動電壓：交流220V，電流0.5A，（5） 位置檢測由接近開關檢測，信號輸出形式：集電極開路。 2系統操作可實現單循環，自動循環功能。3設計單片機的控制系統和輸入/輸出信號調理電路及功率驅動電路原理圖。 4設計控制系統程序流程圖并用匯編語言編寫其中的某一段程序。 5設計操作臺面板布置示意圖。 6編寫設計說明書和使用說明書。 7在滿足控制要求的前提下，力求控制系統簡單，經濟。進程安排: (共 周) 查找資料分析控制對象,擬定設計方案設計I/O信號調理電路功放電路圖設計控制系統電路圖及操作面板設計控制程序編寫設計說明書和使用說明書答 辯天天天天天天天學生班級:_ 姓名:_指導教師:_ 日期:_ 畢 業 設 計 任 務 書專業：機電工程題目： 單 片 機 應 用 系 統 設 計 （五）傳送帶電機控制示要求：1.下圖為一傳送帶電機控制示意圖，控制要求如下：（1） 按動啟動按鈕后，電動機3啟動，金屬板在傳送帶上向圖中所示方向輸送，其位置由接近開關檢測；（2） 當金屬板到達兩傳送帶鄰接處時傳感器3接受到信號，啟動電動機2；（3） 當傳感器2接受到信號時，啟動電動機1；（4） 當金屬板離開電動機2拖動的傳送帶進入電動機1拖動的傳送帶時，傳感器2的信號消失，此時啟動定時器T1，定時2s后控制電動機2停止；（5） 傳感器1接受到信號，指揮下一級的 機構動作（可不考慮）； (6) 當金屬板離開電動機1拖動的傳送帶后，傳感器1的信號消失，此時啟動定時器T2，定時2s后控制電動機1停止。 2系統操作可實現單循環，自動循環功能。 3設計單片機的控制系統和輸入/輸出信號調理電路及功率驅動電路原理圖。 4設計控制系統程序流程圖并用匯編語言編寫程序。 5設計操作臺面板布置示意圖。 6編寫設計說明書和使用說明書。 7在滿足控制要求的前提下，力求控制系統簡單，經濟。進程安排: (共 周) 動員,查找資料分析控制對象,擬定設計方案設計I/O信號調理電路功放電路圖設計控制系統電路圖及操作面板設計控制程序編寫設計說明書和使用說明書答 辯天天天天天天天學生班級:_ 姓名:_指導教師:_ 日期:_畢 業 設 計 任 務 書專業：機電工程題目： 小型廢水處理系統中的單片機控制系統設計（6）1SBR廢水處理工藝的技術要求 SBR廢水處理技術是一種高效廢水回用的處理技術。本設計采用優勢菌技術對校園生活污水進行處理，經過處理后的中水可以用來澆灌綠地、花術、沖洗廁所及車輛等，從而達到節約水資源的目的。 在設計SBR廢水處理系統方案時，充分考慮到現實生活中校園生活區較為狹小的特點，設計中力求達到設備體積小，性能穩定、工程投資少的目的。由于在廢水處理過程中環境溫度對菌群代謝產生的作用直接影響了廢水處理效果，故設計中采用地埋式磚混結構處理池以降低溫度對處理效果的影響。同時由于SBR廢水處理技術具有工藝參數變化大、硬件設計選型與設備調試比較復雜的特點，因此在處理系統中采用了先進的PLC控制技術作為系統控制核心，以提高SBR廢水處理的效率，方便操作和使用。 SBR廢水處理系統分別由污水處理池、清水池、中水水箱、電氣控制箱以及水泵、羅茨風機、電動閥門和電磁閥等部分組成。在污水處理池、清水池、中水水箱中分別設置了液位開關，用以檢測水池與水箱中的水位。 在污水處理的第一階段，當污水池中的水位處于低水位或無水狀態(叉稱待納水狀態)時，電動閣會自動開啟納入污水。當污水池納入的污水至正常水位(高水位)時，電動閥自動關閉，污水池中污水呈微氧和厭氧狀態。 在污水處理的第二階段，采用了能降解大分子污染物的曝氣法，可使污水脫色、除臭、平衡菌群的pH值并對污染物進行高效除污，即好氧處理過程。整個好氧時間一般需要68h(曝氣時間)。在曝氣管路上設計安裝了排空電磁閥，當電動閥閥門自動關閉后，排空電磁閥開啟，羅茨風機延時啟動(空載)，排空電磁閥關閉，污水池開始曝氣。當曝氣處理結束后，排空電磁閥再次開啟，羅茨風機停機(空載)，排空電磁閥延時關閉。曝氣風機須在無負荷條件下的啟動和停止，能起到保護電機和風機的作用。一般經過0.5h的水質沉淀，PLC下達啟動清水泵(1#泵)指令，將沉淀后的水泵人到清水池。當清水池中的水位升至正常液面(高水位)時，1#清水泵自動停止運行。這時2#清水泵自行啟動向中水箱泵水，當水箱內達到高水位時(正常液面)，2#清水泵自動停止運行，這時中水箱內的水全部完成處理過程。如上所述，當中水箱內水位降至低水位時(正常液面)，2#清水泵又自動啟動向中水精泵水。當污水池中的水位降至低水位時(正常液面)，電動閥門會自動打開繼續向污水池納入污水。如此循環往復。SBR廢水處理系統示意圖見圖11-1。 由于SBR廢水處理技術針對污水的水質不同而選用的生物菌群不同，工藝要求也有所不同，因此要求電氣控制系統應具有參數可修正功能，以滿足廢水處理的要求。 2選用動力設備的要求 在SBR廢水處理系統中所使用的動力設備(水泵、羅菠風機、電動閥)，均采用三相交流異步電動機。電動機應選配Y系列防水防潮型，電磁閥(220VAC)的選配也應符合防水防潮要求。 (1)1#