对撞式超细粉磨分级系统电气设计

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1、毕业设计任务书课题：对撞式超细粉磨分级系统电气设计 系别： 指导老师：姓名：日期：目录1.设计思想和方案2.主电路图3.PLC硬件连接图及梯形图4.电路分析和工作原理5.主要参数计算6.元件选择过程7.I/O分配表8.元件明细表9.心得体会设计思想 此系统是闭环控制反馈调节系统， 根据设计要求，可以将设计任务分为三部分：过载检测、比较传输、反馈。检测到研磨电机过载信号后与额定运行状态进行比较，将比较结果加载到变频器上，通过变频器调节给料电机的速度，使其达到期望的额定转速。设计方案通过检测研磨电机电流，将检测到的电流值与一个标定量进行比对，获知电动机是否存在过载情况，若过载，把过载信息传递到变频

2、器，通过变频器输出来降低给料电机的转速，从而使研磨电机转速提升至额定状态，让整个研磨系统处于可控调速状态，达到整个粉磨系统的稳定运行状态，实现整个粉磨机效率最大化。I/O分配表IO启动停止软启动输出线圈卸料器SB1I0.0SB13I2.0KM15Q0.0空压机SB2I0.1SB14I2.1KM18Q0.1除尘器SB3I0.2SB15I2.2KM17Q0.2主风机SB4I0.3SB16I2.3KAQ0.3KM1Q0.4KM2Q0.5返料阀SB5I0.4SB17I2.4KM14Q0.6分级机SB6I0.5SB18I2.5KM13Q0.7三室电机SB7I0.6SB19I2.6KAQ0.3KM7Q1.

3、0KM8Q1.1一室排渣SB8I0.7SB20I2.7KM11Q2.0二室排渣KM12Q3.0一室电机SB9I1.0SB21I3.0KAQ0.3KM3Q2.1KM4Q2.2二室电机SB10I1.1SB22I3.1KM5Q2.3KM6Q2.4一室给料SB11I1.2SB23I3.2KM9Q2.5二室给料KM10Q2.6斗式提升机SB12I1.3SB24I3.3KM16Q2.7名称型号数量备注电动机风机、研磨电机Y315S-4 110W4n=1446r/min给料、排渣电机Y802-4 0.75KW6n=1390r/min分级机Y225S-4 37KW1n=1440 r/min斗式提升机Y100L

4、1-4 2.2KW1I=13.9A袋式除尘器（脉冲电磁阀）1/210220V热继电器T3704整定电流310500AJR15-10/22热元件I=11A熔断器RAM10-10003熔管 I=1000ARL2-253熔管 I=25A空气断路器DZ10-2509额定电流250A 电流整定倍数310交流接触器CJ12-4008可控电机最大功率200KWDZ-6F2A8380V 交流7.5A2220V 交流3A按钮LAY1-01 5A12动断（常闭）LAY1-10 5A12动合（常开）可编程控制器CUP224 带扩展模块EM221 EM22 EM2231空压机1.35m3/min 0.8Mpa 7.5

5、KW1导线0.75mm若干原件明细表主电路图-1 主电路图-2 比较器PLC硬件连接图主要参数计算和原件选择过程1、断路器（1）断路器功能 断路器是一种手动通断电器。是集控制保护功能于一身的低压电器，它除能完成接通和分断电路外，还可以在发生短路，严重过载及欠电压等情况下对电路或电气设备进行保护。其内设有过电流脱扣机构，欠电压脱扣机构和过载脱扣机构，当线路严重过电流，电压低落和较长时间过载，会自动跳闸，切断电源。 断路器在变频器电路中主要起隔离作用，控制总电路的通断。而不用于变频器的启动或停止。 （2）断路器的选择：选择断路器时应满足以下条件。 1断路器的额定电压和额定电流不低于电路的额定电压和

6、计算电流（计算电流是指在同一供电电路中有多台设备时，根据设备的台数和工作时间再乘以相关系数得出的电流值） 2热脱扣机构的整定电流与所控制电动机的额定电流或负载的额定电流一致。 3断路器瞬时或短延时脱扣器整定电流应大于负载的尖峰电流。对于电动机的保护电路2、接触器 接触器是一种应用广泛的自动切换电器，它通过电磁力作用下吸合，反向弹簧力作用下释放来使触点闭合或分断，从而控制电路的接通与断开。（1）结构和工作原理 接触器主要由电磁机构、触点系统、灭弧装置和其他部分组成。电磁机构主要包括铁心、吸引线圈和衔铁等，铁心和吸引线圈固定不动衔铁可以移动。 工作原理：当电磁线圈通电，铁心吸引衔铁向下移动，将动合

7、触点接通；当电磁线圈断电，铁心失去磁力，衔铁在反向弹簧的作用下复位，将动断触点闭合。（2）接触器的选择：接触器的国内常用型号有CJ20，CJ24，CJX1，CJX2等。CJ20系列主要用于三相异步电动机的启动，停止等：CJ24系列主要用于冶金，矿山及启动设备上的绕线转子电动机启动，停止和转子电阻电路的切换。在变频器电路中接触器容量的选择一般按变频器的容量选择即可。主触头的额定电流可根据下面的经验公式计算。I 如果由接触器控制的电动机制动或者反转频繁，一般将接触器主触头的额定电流降一级使用。粉磨系统中接触器选择I 3、继电器1. 热继电器选择选择热继电器作为电动机的过载保护时，应使选择的热继电器

8、的安秒特性位于电动机的过载特性之下，并尽可能地接近，甚至重合，以充分发挥电动机的能力，同时应使电动机在短时过载和启动瞬间时不受影响。 热继电器的类型选择 一般轻载启动、长期工作的电动机或间断长期工作的电动机，应选择二相结构的热继电器；当电源电压的均衡性和工作环境较差或较少有人照管的电动机，应选择带断相保护装置的热继电器。热继电器的额定电流及型号的选择根据热继电器的额定电流应大于电动机的额定电流，查表确定热继电器的型号 热元件的额定电流的选择 热继电器的热元件的额定电流应略大于电动机的额定电流。 热元件的整定电流的选择 根据热继电器的型号和热元件额定电流，查表得出热元件整定电流的调节范围。一般将

9、热继电器的整定电流调整到等于电动机的额定电流；对过载能力差电动机，可将热元件整定值调整到电动机额定电流的0.60.8倍；对启动时间较长，拖动冲击性负载或不允许停车的电动机，热元件的整定电流应调整到电动机额定电流的1.11.15倍 2.中间继电器的选择中间继电器的结构和工作原理与接触器基本相同。与接触器比较，其体积小，动作灵敏，不需要灭弧装置。中间继电器的触点数量多，在电路中主要用作触点对数和容量的放大及转换。4. 变频器（1）变频器的结构通用变频器由主电路和控制电路组成。主电路包括整流器、中间直流环节和逆变器，控制电路由运算电路、检测电路、控制信号的输入输出电路和驱动电路组成。1整流电路：整流

10、电路的主要作用是把三相或单相交流电转变成直流电为逆变电路提供所需的直流电源，按使用的器件不同整流电路可分为不可控整流和可控整流电路。2逆变电路：逆变电路是变频器最主要的部分之一、它的功能是在控制电路的控制下将直流中间电路输出的直流电压转换为电压频率均可调的交流电压，实现对异步电动机的变频调速控制，变频中应用最多的是三相桥式逆变电路。3变频器控制电路：为变频器的的主电路提供通断控制信号的电路称为控制电路，其主要任务是完成对逆变器开关器件的开关控制和提供多种保护功能，控制电路主要有以下部分组成;1.运算电路2信号模拟电路3驱动电路4保护电路。4变频器容量的选择 确定变频器的容量 ，除了参考原有设备

11、的电动机功率之外，还要考虑负载的一些特殊情况。变频器容量的确定分两个方面：一方面是原有设备电动机的功率是按额定转速运行设计的，变频器在调速中的输出功率是否还能满足功率要求，如果再低速时不能满足功率要求，就要增加变频器和电动机的容量；二是三相异步电动机有很强的过载和耐冲击能力，但变频器的过载能力很差，在大惯性负载的启动中，负载的瞬间冲击会造成变频器比额定输出电流大得多的过载电流。这种情况下就要考虑只增加变频器的容量。根据课题的要求可选择 惠丰 F1000-G0007S2B变频器参数如下： 适配电动机容量：0.75KW 额定输出电流： 4.5A 结构形式： B2(B1) 冷却方式： 风冷5.软启动

12、器(1)软启动器工作原理:软起动器(软启动器)是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。软启器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。这种电路如三相全控桥式整流电路。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额 定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，

13、又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。 (2)软启动器保护功能：1过载保护功能：软起动器引进了电流控制环，因而随时跟踪检测电机电流的变化状况。通过增加过载电流的设定和反时限控制模式，实现了过载保护功能，使电机过载时 ，关断晶闸管并发出报警信号。 2缺相保护功能：工作时，软起动器随时检测三相线电流的变化，一旦发生断流，即可作出缺相保护反应。 3过热保护功能：通过软起动器内部热继电器检测晶闸管散热器的温度，一旦散热器温度超过允许值后自动关断晶闸管，并发出报警信号。 4其它功能：通过电子电路的组合，还

14、可在系统中实现其它种种联锁保护。 低压软启动器主要品牌介绍：西门子、施耐德、ABB、雷诺尔、西普、和平、西驰、佛朗克、山宇(3)软启动器相关区别软启动器和变频器是两种完全不同用途的产品。变频器是用于需要调速的地方，其输出不但改变电压而且同时改变频率；软启动器实际上是个调压器，用于电机起动时，输出只改变电压并没有改变频率。变频器具备所有软起动器功能，但它的价格比软启动器贵得多，结构也复杂得多。 软启动器只是改变电源电压，相当于降压起动器。 变频器要比软启动器复杂得多，价格也贵得多。 变频器也有软启动功能，是通过改变电源频率实现。由于西安西普软起动器性能优良、体积小、重量轻，并具有智能型控制及多种

15、保护功能，而且各项起动参数可根据不同的负载进行调整，其负载适应能力很强。因此，其逐步取代落后的Y/，自藕降压及磁控式等传统的减压起动设备将成为必然。西安西普软起动器是世界知名的软起动器之一，由西安西普公司生产，安西普公司多年来一直致力于软起动器的开发、生产，是国内最早推出并批量生产软起动器的企业。公司生产的STR系列软起动器经过多年的推广应用及不断改进，无论在性能及可靠性上均显示出卓越的优越性。目前适合各种场合使用的电动机软起动器，功率范围从7.5800KW。 主要用于三相异步交流电机，用于控制和调节电机速度。西普软起动器又叫：西普软起动，西普软启动，STR软起动器，西安西普软起动器，西安西普

16、软启动器，西普STR系列软起动器。(4)STR软起动器具有以下特点：1. 由于STR软起动器采用功率器件无级调压，所以电动机起动过程可实现平滑调节，与传统起动装置相比，没有Y/起动切换冲击和自藕减压及磁控式起动器相比，STR软起动器的初始力矩可视负载调整，因此负载适应性更强。更适用重载及大型负载的起动。2. STR软起动器的控制电路采用单片机技术，使硬件控制电路结构简单、可靠，依靠强大的软件功能，实现了装置的全数字化，受电源电压波动的影响很小，数字触发的工作稳定，6路触发脉冲信号保持着严格的同步关系，从而使输出电压稳定对称，同时电路中采用了一系列抗干扰措施，即使在恶劣的电磁噪音环境也可正常工作

17、。在控制系统中，还运用了模糊控制理论，对起动过程进行限流或斜坡控制，避免了起动过程可能产生的共振现象。3. 装置在起动完成后，自动由旁路接触器将电机投入电网，使得可控硅的寿命大大延长，装置的可靠性也大大提高，由于旁路接触器均不带电流进行切换，所以其寿命几乎取决于其机械寿命，大大减少了设备的维护成本。4. 全数字开放式用户操作键盘，使操作编成简单方便。STRC软起动器系列产品直接采用汉显方式，操作更为直观，同时还可以通过RS485通讯接口，采用PC机进行监控。5. STR软起动器还拥有无源远程控制接口，便于用户远距离控制或连锁控制。6. STR软起动器具有软起及软停功能外，还相当于一个电机综合保

18、护器，所具有的过流、过载、缺相等保护功能，可以有效地防止电机的损害。6、熔断器的选择（1）熔体额定电流的选择 在电动机回路中用作短路保护时，应考虑电动机的启动条件，应接电动机启动时间的长短来选择熔体的额定电流，。对启动时间不长的电动机可按下式决定熔体的额定电流。I=式中，I=电动机的启动电流（A） 对启动时间较长或者启动较频繁的场合，按下式决定熔体的额定电流 I=（2）熔断器的选择 U U II7、导线选择 （1）、变频器输出导线线径选择 变频器工作时频率下降，输出电压也下降，但电流不下降。在输出电流相等的条件下，若输出导线较长（L20m）,低压输出时电路的电压降U在输出电压中所占比例将上升，

19、加到电动机上的电压将减小，因此低速时可能引起电动机发热和无力。所以决定输出导线线径时主要考虑U的影响，一般要求为 U=(0.020.03)U式中 U电动机的最高工作电压（V）; I电动机额定电流（A）; R单位长度导线电阻（m/m）;（2）、控制电路导线线径选择小信号控制电路通过的电流很小，一般不进行线径计算。考虑到导线的强度和连接要求，选用0.75mm及以下的屏蔽线或绞和一起的屏蔽聚乙烯线。截面积/mm1.01.52.54.06.010.0R/(M/m)17.811.96.924.402.921.74电路分析和工作原理课题要求根据一室电机、二室电机、三室电机的转速来判断电动机的过载情况，进而

20、调节一、二室给料电机的转速来调节给料的速度，从而保证整个粉磨机工作效率最大化。在检测一、二、三室电机的转速时，因其技术要求不能用同轴的速度继电器或者编码器进行检测，考虑检测其电流值的大小来判断研磨机是否过载及过载情况。设电机过载产生的过电流为I，通过电流检测计检测后将过载的大电流变换缩小为I，设定一室电机在稳定运行状态时的电流为I,变换缩小后为I,过载电流检测按比例缩小后为I，将过载电流与额定运行时的电流I进行比较。若一室电机实时电流小于额定电流，即II，则一室电机过载。工程要求在一室电机过载时，一室给料机降速，从而实现粉磨系统的要求。二室电机分析情况与一室电机同理。 三室电机过载检测与一二室

21、电机相同，在比较时异于一二室电机，三室电机检测电流I需要与一二室电机电流进行比较。三室电机实时电流为I。同理，变换为I，若I小于或者等于一二室电机电流I、I时，则粉磨系统运转正常；当I大于I、I时，证明三室电机超负荷运转，则需一二室给料机同时降速，直到三者相等，整个粉磨系统达到稳定运行状态，实现整个粉磨机效率最大化。心得体会 随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次

22、毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。在此要感谢我的指导老师对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。