(毕业论文)锅炉上煤机自动控制

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1、电气控制课程设计报告设计课题：锅炉上煤机自动控制专业班级：10电气工程及其自动化学生姓名： 学号： 指导教师： 设计时间：2012年12月25日 2前 言随着社会的发展，人民生活水平的提高，使人们越来越注重生活质量和工作环境。为了适应各种生产生活的需要，减轻操作人员的劳动强度和减少人力物力的投入。锅炉上煤机就是这样一种减轻劳动强度改善生产劳动方式的一种自动化装置。小型锅炉上煤设备并不广泛应用于大型的工业生产，但在人们的生活作业中却有重要的作用，例如小型供暖系统、食堂的生产过程等都跟人们的生活密切相关，应用得比较多一些。工业生产中用的锅炉上煤机要比这种小型上煤机先进的多，但却不是完全的取代了小型

2、锅炉上煤设备。工业用上煤机系统较庞大，功能多、效率高。但是设备的选用也要因地制宜合理配合使用大型与小型的上煤装置，小型的锅炉上煤机是一种能适宜人们生活需要、结构简单、降低劳动强度、改善工作环境、提高生产效率的设备，在生活作业中已足以满足要求。本设计主要在需求分析的基础上设计一种能手动上煤和下煤，到达预定位置自动该停止运行，上煤故障能手动降下煤斗检修的小型锅炉上煤机。 1. 课程设计的目的和要求1.1 课程设计的目的通过电气控制技术的课程设计实践，掌握电气控制的设计方法、电器元件的选用、电气控制线路的安装与调试，掌握可编程控制器硬件电路的设计方法，熟练使用小型可编程控制器的编程软件，掌握可编程控

3、制器软件程序的设计思路和梯形图的设计方法，掌握可编程控制器程序的应用及调试、监控、运行方法，掌握设计资料整理和绘图软件的使用方法。在设计过程中，通过较为完整的工程实践基本训练，为综合素质全面提高及增强工作适应能力打下坚实的基础。1.2 课程设计的要求（1）在接受设计任务并选课题后根据设计要求和内容，拟定工作进度计划，合理安排时间。（2）在方案确定过程中主动提问，以取得指导老师的帮助，广泛讨论，做到思路开阔，依据充分，在设计过程中多思考，主要参数的确定要经过计算论证。（3）根据要求设计电气控制线路，计算并选择电器元件。（4）按指导老师制定内容部置并安装电器元件与控制线路。（5）进行电气控制线路的

4、通电调试，排除故障。（6）设计相应的PLC控制程序实现传输、调试和运行。 (7)制作电气控制设计过程中的成套图纸与设计说明书。2. 设计任务书2.1 设计课题：锅炉上煤机控制设计工业锅炉一般燃烧煤加热，锅炉上煤机是专门将煤运送到锅炉加热器中的设备，其工作过程如下：下煤时，空煤斗下降，达到下煤预定位置时，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。2.2控制设计要求1.电机为三相异步电机，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

5、，减轻对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，一旦煤斗中途翻到时，行程开关弹起，煤斗立即自动停车能手动降下煤斗检修；5.有电源指示灯和上煤下煤指示灯，有电源电压和电流指示，控制及指示电压为380V；6有总停车控制和必要的短路、过载保护。3.设计过程3.1 设计方案的确定 根据课题要求实现上煤下煤过程需用电机正反转控制；整个上煤和下煤过程是连续运行的，需加自锁实现点常动控制；而为了上煤和下煤为两个独立的过程，因此在上煤的过程中下煤部分控制电路不能够带电，同样的在下煤过程中上煤控制回路也不能够带电，因此两个回路之间要通过电气联系形成互锁。到预定位置自动停止运行需加行程开关；要

6、使在上煤过程一旦煤斗中途翻到，能手动降下煤斗检修，则需上煤途中煤斗始终压迫下煤行程开关；为了减轻对下煤行程开关的冲击力，保护下煤行程开关，下煤停车需制动停车。3.2 单元电路设计 3.2.1 主电路设计主电路要求正反转和能耗制动，电源电压、电流指示和必要的短路过载保护，电路图如图3-1：图 3-1 主电路图电路说明：断路器QF1用于接通和分断线路正常工作电流 ，也能在电路中流过故障电流时（短路、过载、欠电压等）在一定时间内断开故障电路。电压表V和电流表A分别指示电源电压和电流。热继电器FR作过载保护。当接触器KM1的线圈得电时，KM1的主触点闭合，电动机正转，当接触器KM2的线圈得电时，KM2

7、的主触点闭合，电动机反转，当接触器KM得电时，KM3常开触点闭合，启动能耗制动。3.2.2 控制电路设计（1）上煤过程设计，电路图如图3-2：图3-2 上煤控制电路图电路说明：按下按钮SB2，线圈KM1得电，KM1常开辅助触点闭合，KM1自锁，（主电路）电动机正转，开始上煤，当到达指定位置时，压迫上煤行程开关SQ1，电路断开，上煤过程结束。上煤控制接触器KM1与下煤控制接触器KM2形成互锁。（2）下煤过程设计，电路图如图3-3：图3-3 下煤制图回路图电路说明：按下按钮SB3，线圈KM2得电，KM2常开辅助触点闭合，KM2自锁，（主电路）电动机反转，开始下煤，当到达指定位置时，压迫上煤行程开关

8、SQ2，电路断开，下煤过程结束。（3）能耗制动环节设计，电路如图3-4：图3-4 能耗控制图电路说明： 下煤到达预定位置时，触碰制动行程开关SQ3，线圈KM3得电，KM3常开辅助触点闭合，KM3自锁，与此同时，时间继电器KT得电，启动能耗制动，过了一定时间后，KT延时断开常闭触点断开，实现制动。（4）指示灯设计，要求上煤、下煤和电源指示灯，电路如图3-5:图3-5 指示灯设计电路说明：当电源接通时，电源指示灯L1亮。当KM1线圈得电上煤时，KM1常开辅助触点吸合，上煤指示灯L2亮，上煤结束时，KM1常开辅助触点断开，L2灯灭。当KM2线圈得电下煤时，KM2常开辅助触点吸合，下煤指示灯L3亮，上

9、煤结束时，KM2常开辅助触点断开，L3灯灭。3.3 电路原理说明总体电路原理图如图3-6： 图3-6 电路总图如原理图所示：SB1为总停按钮，SB2为上煤按钮，SB3为下煤按钮，SQ1为上煤行程开关，SQ2为下煤行程开关，SQ3启动能耗制动，HL1为电源指示灯，HL2、 HL3分别为上煤、下煤指示灯。接通电源，电源指示灯HL1亮。按下SB2，由于上煤过程始终压迫下煤行程开关SQ2，开始上煤，指示灯HL2亮，到达指定位置，压迫上煤行程开关SQ1，上煤结束，HL2灭。按下SB3，启动下煤过程，下煤指示灯HL3亮，到达指定位置，触碰下煤行程开关SQ2和SQ3启动能耗制动，实现制动停车，HL3灭。FR

10、为过载保护元件，当电流出现过大时，保护启动其辅助触点断开保护整个回路的受损害，R为电位器，用来控制下煤时的下降速度。 4. 控制板安装4.1 元器件选择4.11 空气开关的选择低压断路器俗称为自动开关、空气开关，是一种既有手动开关作用，又能自动进行短路、过载、欠压保护的电器。作用：用于不频繁地接通和分断线路正常工作电流，也能在电路中流过故障电流时（短路、过载、欠电压等）在一定时间内断开故障电路。 空气开关的额定电压和额定电流应不小于电路的正常工作电压和电流。4.1.2 接触器的选择 接触器是一种能频繁地接通和断开远距离用电设备主回路及其它大容量用电回路的自动控制电器。主要的控制对象是电动机。（

11、1）选择接触器的类型：接触器的类型应根据负载电流的类型和负载的轻重来选择,即是交流负载还是直流负载,是轻负载、一般负载还是重负载. （2）额定电压的选择：接触器的额定电压应大于或等于负载回路的电压。（3）额定电流的选择：接触器的额定电流应大于或等于被控回路的电流。对于电动机负载可按下列经验公式计算：I=PKU(I为接触器主触点电流，P为电动机额定功率，U为电动机额定电压，K为经验系数，一般取11.4)。（4）吸引线圈的额定电压选择：吸引线圈的额定电压应与所接控制电路所接控制电路的电压一致。（5）接触器的触点数量、种类的选择：触点数量和种类应满足主电路和控制线路的要求。4.1.3 热继电器的选择

12、热继电器是一种保护电器，专门用来对电动机进行过载保护和断相保护,以防止电动机过热损坏。 热继电器的选择应按电动机的工作环境、启动情况、负载性质等因素来考虑。 热元件选好后，还需根据电动机的额定电流来调整它的整定值。4.1.4 时间继电器的选择时间继电器是当吸引线圈通电或断电后其触点经过一定延时再动作的继电器。用于将定时信号转换为开关信号，能够按设定时间开闭控制电路。时间继电器的选择应考虑以下几点：（1）根据控制电路的要求来选择延时方式，即通电延时型和断电延时型。（2）根据延时准确度要求和延时长短要求来选择。（3）根据使用场合、工作环境选择4.1.5 行程开关的选择 行程开关是一种依靠生产机械的

13、行程发出控制命令来控制生产机械的运动方向或行程长短的主令电器。 行程开关可按下列要求选择：（1）根据应用场合及控制对象选择，有一般用途的行程开关和起重设备用行程开关。（2）根据安装环境选择防护形式，如开启式或保护式。（3）根据控制回路的电压和电流选择行程开关系列。（4）根据机械与行程开关的传动与位移关系选择合适的头部形式。4.1.6 按钮的选择 （1）根据使用场合选择种类，如开启式、保护式、防水式等。 （2）根据用途选择型式，如手把旋钮式、钥匙式、紧急式等。 （3）按控制回路的需要，确定不同的按钮数。4.2 元器件清单元器件型号数量空气开关三极DZ47-601单极DZ47-601接触器CJX2

14、-123热继电器JR36-201时间继电器JS14P1行程开关YBLX-19/0013按钮LAY37(PBC)3指示灯AD16-22DS/-SAC380 18MA343控制板安装原则4.3.1 元器件安装位置拖动、执行、检测器件等应安装在生产机械的相应工作部位。控制电器、保护电器等安装在电器箱（柜）内。控制按钮、操作开关、经常调节的电位器、指示灯、指示仪表等安装在控制台面板上。4.3.3 元器件布置（1）功能相似的元件组合在一起，外形尺寸或重量相近的元件组合在一起，经常调节的元件组合在一起，经常更换的易损元件组合在一起。（2）强电与弱电要分开。有必要时，将弱电部分屏蔽起来。（3）体积大、重量重

15、的元件安装在下面，发热量较大的元件安装在上面。（4）尽可能减少连线数量和长度，将接线关系密切的元件按顺序组合在一起。（5）电器板、控制板的进出线一般采用接线端子。接线端子接线时，主电路与控制电路要分开，电源进线位于最边上。接线端子按电路电流大小选用不同规格，按规格大小排列在一起，非必要时不要分开布置。当电器箱小、进出线少时，可以采用标准接插件，便于拆装和搬运。根据以上要求，设计出了以下的屏面布置图：设计总结通过本次的课程设计，加深了对电气控制的认识，在以前参加过的电工培训课程里面就有接触过一些关于电机控制的基本原理，只是没有深入的了解太多的关于电气控制的知识，只是懂得了一些理论，知道一些基本的

16、电气元件的动作过程和工作原理，经过这次的课程设计，我更加深刻地了解电气控制的一些知识，在实践中才能得到更加深刻的属于我自己的知识，这次设计最大的收获是掌握了最基本的电气元件的应用，加深了对CAD的掌握，还在就是在做设计时常常会遇到很多不懂的地方，我的解决方法是通过向同学讨教，我不懂的总会有其他人会懂的，还有是通过网上查阅资料，这也是一个自我提升的一个过程，还有就是向老师请教一些更高深一些的问题。总之，在做设计时总会遇到困难，但是，方法永远会比问题多，这是我始终坚信的一个信念，这也让我在今后的日子里，更加有信心，更加有勇气地面对各种问题，解决问题的过程也是一个人成长的一个过程，只有不断地战胜各种

17、的问题，我们的眼光阅历都会得到提升，能力才会得到提高。在这里要感谢的是那些在做课程设计中帮助过我的同学和老师，是他们的帮助让我有了学习成长的机会，通过这次的课程设计我学到的主要是电气控制的理论，加深了对CAD的掌握，还有就是形成了和同学之间的团结互助的精神，这些种种对我以后在工作上都会有很多的帮助，这次的设计不能说是做得非常好，相反，可能会存在这样或才那样的不足，希望能够得到广大读者提出的宝贵建议和意见，让我能更加完善这个设计。参考文献1 电器控制与PLC 熊幸明主编， 机械工业出版社2 电气控制课程设计指导吴晓君、同志学编，中国建材工业出版社3 常用低压电器应用手册闫和平主编，机械工业出版社

18、4 工业电气控制技术教程张鹤鸣主编，北京理工大学出版社5 现代工厂电气控制张凤池、曹荣敏主编，机械工业出版社电气控制课程设计成绩评定表专业：电气工程及其自动化班级：10电气 学号：1010617031 姓名：李品辉课题名称锅炉上煤机自动控制设计任务与要求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、有总停控制的必要的短路、过载保护。设计报告成绩电子作品成绩课程设计成绩指导教师：2013年12月07日13