接觸器-繼電器控制輸送小車(chē)系統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)主要是介紹工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域常用的運(yùn)料往返小車(chē)的控制系統(tǒng),課題主要采用基于繼電器-接觸器控制來(lái)完成本方案的設(shè)計(jì),控制電路圖的繪制。系統(tǒng)中主要介紹了控制電路的方案選定，電氣無(wú)件的選型，以及電路原理圖的設(shè)計(jì)，后面介紹其工作過(guò)程和主要參考文獻(xiàn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：繼電器-接觸器控制 正反轉(zhuǎn)控制<

2、;/p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 概述1</b></p><p>　　1.1 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的概況1</p><p>　　1.2 繼電器與接觸器的定義與概念1</p><p>　　1.3 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)2&

3、lt;/p><p>　　1.4 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的發(fā)展形勢(shì)2</p><p><b>　　2 方案設(shè)計(jì)3</b></p><p>　　2.1 控制系統(tǒng)描述3</p><p>　　2.3 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析4</p><p>　　3 元器件的選型4</p>&l

4、t;p>　　3.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇4</p><p>　　3.2 開(kāi)關(guān)的選擇5</p><p>　　3.3 熔斷器的選擇6</p><p>　　3.4 熱繼電器的選擇6</p><p>　　3.6 接觸器的選擇8</p><p><b>　　4電路圖設(shè)計(jì)10</b><

5、/p><p>　　4.1 電路圖的繪制10</p><p>　　4.2工作原理 13</p><p><b>　　5 設(shè)計(jì)小結(jié)14</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)15</b></p><p>　　附錄 電氣原理圖16</p><p&g

6、t;<b>　　1 概述</b></p><p>　　1.1 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的概況</p><p>　　電氣控制課程是材料成型與控制工程專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，是由繼電接觸器控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它包含控制線路、主電路、照明電路指示燈電路以及輔助線路等組成。該系統(tǒng)是由接觸器、繼電器、保護(hù)電器等元件組成，按照一定的控制邏輯接線組成的控制系統(tǒng)。其工作原理就是采用硬接線邏輯，

7、利用繼電器觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)，及延時(shí)繼電器的滯后動(dòng)作等組成控制邏輯，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)或其他機(jī)械設(shè)備的起動(dòng)、停止、正反向、以及課題中所涉及的信號(hào)次數(shù)決定停哪個(gè)站點(diǎn)的功能。</p><p>　　1.2 繼電器與接觸器的定義與概念</p><p><b>　　接觸器：</b></p><p>　　由于接觸器具有可控叫大容量，自身活動(dòng)性質(zhì)穩(wěn)定，功能可靠，

8、工作效率高及給夠經(jīng)久耐用等特性不僅被廣泛應(yīng)用在遠(yuǎn)距離操控高頻度接斷電路，一級(jí)容量較大甚至兼具負(fù)荷的各種系統(tǒng)物質(zhì)中，比如各種電熱機(jī)械裝置、電焊機(jī)、電動(dòng)機(jī)等，而且由于接觸器可以進(jìn)行自動(dòng)控制一級(jí)齊納電壓情況下的釋放作業(yè)保護(hù)型調(diào)節(jié)，所以，在各種進(jìn)行遠(yuǎn)距離自動(dòng)操控中也被作為一種電磁式自動(dòng)調(diào)控開(kāi)關(guān)進(jìn)行使用。如果我們將接觸器一句自身結(jié)構(gòu)的主觸頭所通電流進(jìn)行劃分可以得到：甲流接觸器和直流接觸器兩種類(lèi)別，其中前者種類(lèi)較為多，而且就我國(guó)而言現(xiàn)有常用的租住設(shè)

9、計(jì)并以進(jìn)行投產(chǎn)的交流接觸器組要有CJ10以及CJ20等系列型號(hào)。</p><p><b>　　繼電器：</b></p><p>　　與接觸器工作原理基本相同，但是也有不同點(diǎn)。因?yàn)榻佑|器的主觸頭是可以</p><p>　　通過(guò)大電流的，但是繼電器的卻只允許通過(guò)小電流。所以，繼電器一般在控制系統(tǒng)中只能應(yīng)用于控制電路里面進(jìn)行延時(shí)，隔離，遙控檢測(cè)電路從

10、而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)線路，以此保證安全性甚至以小電流控制大電流等功能。根據(jù)工作原理或結(jié)構(gòu)特征可分為：電磁式、固體式、時(shí)間繼電器、熱繼電器等。</p><p>　　1.3 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　繼電接觸器控制法作為一種傳統(tǒng)的控制方法，具有可靠性高、價(jià)格便宜、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。此外，繼電器控制線路成本低廉，控制方式直觀，操作簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，現(xiàn)場(chǎng)人員容易掌握使用，一直被

11、運(yùn)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，大大節(jié)約了人力物力資源，使得自動(dòng)化控制變?yōu)榭赡堋?lt;/p><p>　　但它體積較大，控制速度較慢，改變控制功能必須通過(guò)改變接線來(lái)完成，比較麻煩和困難，適合簡(jiǎn)單控制。</p><p>　　1.4 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的發(fā)展形勢(shì)</p><p>　　一直以來(lái)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)都是由繼電器-接觸器來(lái)控制。20世紀(jì)60年代PLC誕生，它是一種新型的

12、自動(dòng)化控制裝置，所以PLC控制是由繼電器接觸器控制發(fā)展而來(lái)的。目前隨著PLC技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，PLC控制系統(tǒng)逐漸取代繼電器-接觸器控制系統(tǒng)。在實(shí)際工作中，如何選擇使用哪種方法？我們就要弄清這個(gè)產(chǎn)品要實(shí)現(xiàn)的功能，另外還有價(jià)格成本的問(wèn)題，如果是功能相對(duì)簡(jiǎn)單的就沒(méi)必要使用PLC了，繼電器-接觸器控制系統(tǒng)已經(jīng)足夠。</p><p><b>　　2 方案設(shè)計(jì)</b></p><p&

13、gt;　　2.1 控制系統(tǒng)描述</p><p>　　本設(shè)計(jì)的控制對(duì)象是自動(dòng)生產(chǎn)線上的輸送小車(chē)的電動(dòng)機(jī)，其目的是通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)控制輸送小車(chē)在第一次給信號(hào)后小車(chē)前進(jìn)，到達(dá)限位A點(diǎn)后退后，退到O點(diǎn)就停止；小車(chē)在獲得第二次信號(hào)后小車(chē)前進(jìn)，到達(dá)限位B點(diǎn)后退后，退到O點(diǎn)就停止；小車(chē)在獲得第三次信號(hào)后小車(chē)前進(jìn)，到達(dá)限位C點(diǎn)后退后，退到O點(diǎn)就停止；小車(chē)在獲得第四次信號(hào)后小車(chē)前進(jìn)，到達(dá)限位D點(diǎn)后退后，退到O點(diǎn)就停止，第五

14、次信號(hào)來(lái)時(shí)回到第一次狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)小車(chē)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。</p><p>　　圖2-1 輸送小車(chē)運(yùn)行示意圖</p><p>　　2.3 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)要求，本系統(tǒng)要求具有記憶功能，即每個(gè)限位在第一次接通后，本循環(huán)沒(méi)完前不能重復(fù)停，這對(duì)我們的設(shè)計(jì)提出了很高要求，這里我們采用繼電器和行程開(kāi)關(guān)配合來(lái)實(shí)現(xiàn)本功能。</p>

15、<p><b>　　3 元器件的選型</b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，選擇設(shè)計(jì)所需要的電氣元器件：</p><p>　　3.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　通過(guò)對(duì)控制要求的分析，控制系統(tǒng)選擇一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)M。題意規(guī)定，本小車(chē)電機(jī)為3KW,工作電壓380V，故電機(jī)型號(hào)為：Y100L2-4,電動(dòng)機(jī)的參數(shù)

16、查書(shū)得：額定轉(zhuǎn)速為1450r/min，額定電流為6.6A。額定頻率：50Hz,電動(dòng)機(jī)定子三相繞組采用Y星連接，封閉式防護(hù)安裝。</p><p>　　三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　3.2 開(kāi)關(guān)的選擇</b></p><p>　　

17、在該系統(tǒng)的主電路中，采用小型斷路器作為主開(kāi)關(guān)。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)的額定功率為3KW，額定電流為6.6A。用于電動(dòng)機(jī)電路時(shí)，小型斷路器的額定電流一般取電動(dòng)機(jī)額定電流的1.5-2.5倍。即小型斷路器的額定電流范圍為</p><p>　　9.9-16.5A，則可選擇型號(hào)為3P C20型小型斷路器。</p><p>　　外觀圖如圖3-2所示，但其額定電流是C20。

18、</p><p>　　圖3-2 三級(jí)組合開(kāi)關(guān)</p><p>　　3.3 熔斷器的選擇</p><p>　　在本系統(tǒng)中，需要熔斷器保護(hù)主要是保護(hù)控制電路，防止控制電路中線圈短路現(xiàn)象發(fā)生，其中電流值不大，所以取額定電流為5A的熔體。</p><p>　　其外觀圖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 熔

19、斷器外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　這種熔斷器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，更換方便等特點(diǎn)。使用時(shí)將瓷蓋插入瓷座，拔下瓷蓋便可更換熔絲。</p><p>　　3.4 熱繼電器的選擇</p><p>　　熱繼電器的主要用作過(guò)載保護(hù)，最常用于交流電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)，應(yīng)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境、啟動(dòng)情況及負(fù)載性質(zhì)來(lái)選用。</p><p>　　本系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)

20、長(zhǎng)期工作，應(yīng)按照電動(dòng)機(jī)的額定電流來(lái)選擇。熱繼電器的整定電流應(yīng)為電動(dòng)機(jī)額定電流的0.95-1.05倍。</p><p>　　本電動(dòng)機(jī)的額定電流為6.6A，可以用整定電流范圍為6.27-15.84A,熱元件整定電流的中間值要等于或稍大于電動(dòng)機(jī)的額定電流值，符合要求。則可選用熱繼電器的型號(hào)為JR36-20 7-15A。</p><p>　　圖3-5為熱繼電器的外觀圖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。</p&g

21、t;<p>　　圖3-5 熱繼電器外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　熱繼電器由薄長(zhǎng)方形的熱元件和雙金屬片組合而成的熱動(dòng)元件一級(jí)對(duì)電路進(jìn)行操作的觸點(diǎn)部分構(gòu)成。熱繼電器一般與電磁接觸器組合使用，電動(dòng)機(jī)一旦有過(guò)負(fù)載或者堵轉(zhuǎn)狀態(tài)等異常電流通過(guò)時(shí)，熱繼電器的電熱器就被加熱，雙金屬片就產(chǎn)生一定彎曲，與此聯(lián)動(dòng)的觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)就產(chǎn)生動(dòng)作，例如切斷電磁接觸器的操作線圈，防止因異常電流而引起電動(dòng)機(jī)燒損。</p>

22、<p>　　3.6 接觸器的選擇</p><p>　　我國(guó)生產(chǎn)的交流接觸器常用的有CJl0，CJl2，CJX1，CJ20等系列及其派生系列產(chǎn)品，CJ0系列及其改型產(chǎn)品已逐步被CJ20、CJX系列產(chǎn)品取代。上述系列產(chǎn)品一般具有三對(duì)常開(kāi)主觸點(diǎn)，常開(kāi)、常閉輔助觸點(diǎn)各兩對(duì)。</p><p>　　系統(tǒng)選用的接觸器要與繼電器相配合，電動(dòng)機(jī)的額定電流為6.6A，則可選擇通用的CJ20J-1

23、0A系列交流接觸器。</p><p>　　圖3-6為接觸器工作原理簡(jiǎn)圖。</p><p>　　圖3-6 接觸器內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　接觸器的工作原理是：當(dāng)接觸器線圈通電后，線圈電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)使靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力吸引動(dòng)鐵芯，并帶動(dòng)交流接觸器點(diǎn)動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，兩者是聯(lián)動(dòng)的。當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸

24、點(diǎn)復(fù)原，常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)閉合。</p><p>　　主要電氣元件如列表3-1所示。</p><p>　　表3-1 主要電氣元件</p><p><b>　　4電路圖設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 電路圖的繪制</p><p>　　根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，繪制出控制系統(tǒng)的電路圖： </p&g

25、t;<p>　　主電路圖和控制電路圖如圖4.1所示：由三相交流電源A、B、C，斷路器QF0，接觸器KM1的主觸點(diǎn)，接觸器KM2的主觸點(diǎn)，熱繼電器FR的熱元件，電動(dòng)機(jī)M等組成；控制電路由熱繼電器FR的常閉觸點(diǎn)，停止控制按鈕SB0，啟動(dòng)控制按鈕SB1，啟動(dòng)控制按鈕SB2，接觸器KM1和KM2的自鎖觸點(diǎn)、互鎖觸點(diǎn)及線圈，限位開(kāi)關(guān)等組成。</p><p>　　4.1.1主電路的設(shè)計(jì)</p>&

26、lt;p>　　圖4.1.1 小車(chē)控制系統(tǒng)主電路</p><p>　　4.1.2控制電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖4.1.2 小車(chē)控制系統(tǒng)控制電路</p><p><b>　　4.2工作原理 </b></p><p>　　下面對(duì)控制電路進(jìn)行分析，閉合總電源開(kāi)關(guān)QF0后，按一下啟動(dòng)按鈕SB2，這時(shí)由于小車(chē)停在原位，

27、所以行程開(kāi)關(guān)ST0是閉合的，故通過(guò)動(dòng)斷觸點(diǎn)STA、STB、STC、STD、KM2等，使接觸器KM1接通，于是電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車(chē)前進(jìn)，當(dāng)壓下行程開(kāi)關(guān)STA時(shí)，其動(dòng)斷點(diǎn)斷開(kāi)，于是KM1失電，同時(shí)其動(dòng)合觸點(diǎn)使KM2線圈和繼電器得電并自鎖，于是電機(jī)反轉(zhuǎn)退回，當(dāng)退回到原點(diǎn)時(shí)，壓下行程開(kāi)關(guān)STO，于是KM2斷開(kāi),電機(jī)停止。</p><p>　　第二次按下按鈕SB2，這時(shí)由于小車(chē)停在原位，所以行程開(kāi)關(guān)ST0是閉合的，故通過(guò)KAa動(dòng)

28、合觸點(diǎn)，通過(guò)動(dòng)斷觸點(diǎn)STB、STC、STD、KM2等，使接觸器KM1接通，于是電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車(chē)前進(jìn)，當(dāng)壓下行程開(kāi)關(guān)STA時(shí)由于動(dòng)斷點(diǎn)被KAa動(dòng)合觸點(diǎn)短接，所以KM1不停，直到壓下行程開(kāi)關(guān)STB時(shí)其動(dòng)斷點(diǎn)斷開(kāi)，于是KM1失電，同時(shí)其動(dòng)合觸點(diǎn)使KM2線圈和繼電器KAb得電并自鎖，于是電機(jī)反轉(zhuǎn)退回，當(dāng)退回到原點(diǎn)時(shí)，壓下行程開(kāi)關(guān)STO，于是KM2斷開(kāi),電機(jī)停止。其它幾步同理,相同方法可分析。</p><p>　　第四次按下

29、按鈕SB2，這時(shí)由于小車(chē)停在原位，所以行程開(kāi)關(guān)ST0是閉合的，故通過(guò)KAa、KAb、KAc動(dòng)合觸點(diǎn)，通過(guò)動(dòng)斷觸點(diǎn)STD、KM2等，使接觸器KM1接通，于是電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車(chē)前進(jìn)，前幾個(gè)行程開(kāi)關(guān)均被相應(yīng)繼電器短接，所以KM1不停，直到壓下行程開(kāi)關(guān)STD時(shí)其動(dòng)斷點(diǎn)斷開(kāi)，于是KM1失電，同時(shí)其動(dòng)合觸點(diǎn)使KM2線圈和繼電器KAb得電并自鎖，于是電機(jī)反轉(zhuǎn)退回，當(dāng)退回到原點(diǎn)時(shí)，壓下行程開(kāi)關(guān)STO，于是KM2斷開(kāi),電機(jī)停止。在壓下STD時(shí)，KAc繼電器失

30、電復(fù)位，于是電路又回到初始狀態(tài)，再按SB2時(shí)，回到原始位。</p><p><b>　　5 設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p>　　為期兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)，已經(jīng)接近尾聲了了。兩個(gè)星期里，為了準(zhǔn)時(shí)完成設(shè)計(jì)要求，每天都對(duì)著一大堆的數(shù)據(jù)和資料。在計(jì)算手冊(cè)上找了又找，反反復(fù)復(fù)，不斷的推進(jìn)確認(rèn)，雖然依舊還可能有很多我所不知道的錯(cuò)漏，但是我已經(jīng)全身心的把心思放進(jìn)去了。終于在最后時(shí)間

31、，把元器件選型和電路圖設(shè)計(jì)，以及說(shuō)明書(shū)都一一弄妥。這次的課程設(shè)計(jì)，讓我體會(huì)到：</p><p>　　課程設(shè)計(jì)是學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，也讓我收獲良多。通過(guò)這次比較完整的一個(gè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高我查閱和運(yùn)用文獻(xiàn)資料的能力水平。</p><p>　　本論文內(nèi)容只是對(duì)

32、繼電器-接觸器控制系統(tǒng)在注射機(jī)上料輸送的運(yùn)用上做了一些簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。由于水平有限，在理論的描述、資料的運(yùn)用和手冊(cè)的查找等方面難免有不當(dāng)、理解不深入和周全之處，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 馬如宏.機(jī)電傳動(dòng)控制.西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2009</p><p>　　[2] 汪

33、明添，謝忠福.電子元器件(中職版）.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2012</p><p>　　[3]方大千.高低壓電器速查推算手冊(cè).北京：中國(guó)水利水電出版社，2004</p><p>　　[4]伍宏，聶建飛，劉顯芳.電器元件與電工基本技能.廣州：廣東科技出版社，2007</p><p><b>　　附錄 電氣原理圖</b></p>