1、包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書2002 級(jí) 自控 專業(yè) 205232 班設(shè)計(jì)題目 工程作業(yè)車電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓名 設(shè)計(jì)地點(diǎn) 包職院 指導(dǎo)教師 劉麗君 教學(xué)負(fù)責(zé)人 發(fā)任務(wù)書時(shí)間 畢業(yè)設(shè)計(jì)期限 自200 8年4月11日至200 8年6月19日一、 任務(wù)來源工程作業(yè)車是617廠根據(jù)市場特殊需求開發(fā)研制的特種作業(yè)車輛，該車由底盤、支腿、塔架、頂置設(shè)備、塔架豎起裝置、塔架升起裝置、頂置設(shè)備翻轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)、支腿展開鎖緊機(jī)構(gòu)、纖繩（電纜）卷收張緊機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)組成。其電氣控制系統(tǒng)中的控制對(duì)象及采用的控制方法比較簡單，與電機(jī)及拖動(dòng)課程內(nèi)容較為接近，可采用繼電器控制或PLC控制完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是學(xué)生畢業(yè)

2、設(shè)計(jì)較為理想的設(shè)計(jì)題目。二、 設(shè)計(jì)要求1. 設(shè)計(jì)內(nèi)容電氣控制系統(tǒng)主要控制該工程車輛支腿、塔架的動(dòng)作。車輛工作時(shí)要完成支腿的展開和收起、塔架的豎起和臥倒、塔架的升起和回收等過程，這些動(dòng)作都由相應(yīng)的邏輯關(guān)系相互約束，有些動(dòng)作是由電機(jī)直接拖動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，相應(yīng)的動(dòng)作過程可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)、全自動(dòng)控制。設(shè)計(jì)內(nèi)容除過程的自動(dòng)控制外，還應(yīng)考慮系統(tǒng)的電氣原理圖、電氣接線表、元器件選型，在電氣原理圖的設(shè)計(jì)中要有相應(yīng)的保護(hù)電路（短路保護(hù)、過載保護(hù)等）、故障報(bào)警。2控制程序及內(nèi)容2.1車輛工作過程：2.1.1啟動(dòng)主電源 2.1.2啟動(dòng)液壓站油泵電機(jī)(油路循環(huán))，延時(shí)一分鐘。2.1.3前、后支腿擺(伸)出控制(AC220V電磁

3、閥，壓力繼電器)。啟動(dòng)支腿展開按鈕-纖繩卷線器解鎖、啟動(dòng)(DC24V電機(jī))-前支腿擺出，到位后壓力繼電器發(fā)出信號(hào)-后支腿擺出-到位后壓力繼電器發(fā)出信號(hào)-支腿擺出停止-纖繩卷線器停止、閉鎖。2.1.4頂置設(shè)備展開啟動(dòng)頂置設(shè)備展開按鈕-纖繩卷線器解鎖、啟動(dòng)-鎖緊裝置解鎖，展開電機(jī)(DC24V)啟動(dòng)-到位后行程開關(guān)發(fā)出信號(hào)停止，鎖緊裝置閉鎖-纖繩卷線器停止、閉鎖。2.1.5塔架豎起 (AC220V電磁閥1)啟動(dòng)豎起按扭-纖繩卷線器解鎖、啟動(dòng)-塔架后移啟動(dòng)(AC220V電磁閥1)-到位后行程開關(guān)發(fā)出信號(hào)并停止-塔架豎起啟動(dòng)(AC220V電磁閥2)-到位后行程開關(guān)發(fā)出信號(hào)并停止-纖繩卷線器停止、閉鎖。

4、2.1.6塔架上升(AC220V電磁閥)啟動(dòng)塔架上升按扭-液壓馬達(dá)工作(AC220V電磁閥1)，鋼纜卷線器解鎖、啟動(dòng)-纖繩卷線器解鎖、啟動(dòng)-塔架上升-到位后行程開關(guān)發(fā)出信號(hào)-壓力繼電器發(fā)出信號(hào)-液壓馬達(dá)停止工作，鋼纜卷線器停止、閉鎖-纖繩卷線器停止、閉鎖。2.1.7纖繩張緊(DC24V減速電機(jī))啟動(dòng)纖繩張緊按鈕-纖繩張緊(DC24V電機(jī))-張緊到位后輸出信號(hào)（力矩傳感器）-纖繩張緊停止。2.1.8關(guān)閉液壓站油泵電機(jī)，全車停電。2.2車輛結(jié)束工作過程：2.2.1啟動(dòng)主電源 2.2.2啟動(dòng)液壓站油泵電機(jī)(油路循環(huán))，延時(shí)一分鐘。啟動(dòng)回收按鈕，鋼纜卷線器解鎖、啟動(dòng)（反向）-纖繩卷線器解鎖、啟動(dòng)-液壓

5、馬達(dá)工作(AC220V電磁閥2)，塔架下降-到位后行程開關(guān)發(fā)出信號(hào)-壓力繼電器發(fā)出信號(hào)-液壓馬達(dá)停止工作，鋼纜卷線器停止、閉鎖-纖繩卷線器停止、閉鎖。2.2.4塔架放倒 (AC220V電磁閥2)啟動(dòng)放倒按扭-纖繩卷線器解鎖、啟動(dòng)-塔架放倒啟動(dòng)(AC220V電磁閥2)-到位后行程開關(guān)發(fā)出信號(hào)并停止-塔架前移啟動(dòng)(AC220V電磁閥2)-到位后行程開關(guān)發(fā)出信號(hào)并停止-纖繩卷線器停止、閉鎖。2.2.5頂置設(shè)備收起啟動(dòng)頂置設(shè)備收起按鈕-纖繩卷線器解鎖、啟動(dòng)-鎖緊裝置解鎖，展開電機(jī)(DC24V)啟動(dòng)（反向）-到位后行程開關(guān)發(fā)出信號(hào)停止，鎖緊裝置閉鎖-纖繩卷線器停止、閉鎖。2.2.6前、后支腿收起控制(A

6、C220V電磁閥，壓力繼電器)。啟動(dòng)支腿收起按鈕-纖繩卷線器解鎖、啟動(dòng)(DC24V電機(jī))-后支腿收回，到位后壓力繼電器發(fā)出信號(hào)-前支腿收回-到位后壓力繼電器發(fā)出信號(hào)-支腿收回停止-纖繩卷線器停止、閉鎖。2.2.7關(guān)閉液壓站油泵電機(jī)，全車停電。3.技術(shù)要求3.1控制原理合理，邏輯關(guān)系清晰，無任何爭信號(hào)，缺信號(hào)，爭時(shí)序現(xiàn)象。3.2控制過程可由邏輯信號(hào)實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制。3.3完成電路選型的說明（繼電器控制電路）。3.4根據(jù)控制過程繪制流程圖。3.5根據(jù)電路選型、分析計(jì)算及控制流程圖，完成控制電路的設(shè)計(jì)和電路圖的繪制。3.6元器件可靠耐用，過載能力大，抗干擾能力強(qiáng)，盡可能小型化。3.7完成電器元器件的選型

7、說明，并有元器件匯總表。電源能源配置情況見下圖，為了在沒有市電或市電斷電的情況下，保證雷達(dá)正常工作，在車輛上安裝有1臺(tái)可自動(dòng)裝卸的12kw發(fā)電機(jī)。為了防止發(fā)電機(jī)組工作時(shí)的震動(dòng)對(duì)升降塔的影響，發(fā)電機(jī)組在工作時(shí)應(yīng)機(jī)械化卸下。序 號(hào)名 稱1交流發(fā)電機(jī)組2操作艙3鋼纜卷線器4塔架頂置裝置5塔架6液壓閥塊7前支腿8托盤總成9液壓站10油箱11纖繩卷線器12纖繩卷線器13頂置裝置翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14后支腿圖（一）停車工作時(shí)，首先前后支腿擺出到位，使車體保持水平狀態(tài)，同時(shí)啟動(dòng)纖繩保護(hù)系統(tǒng)：塔架鎖緊裝置解鎖，向后移，移動(dòng)距離為使塔架豎起。頂置裝置部分翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)由力矩電機(jī)與減速機(jī)構(gòu)完成。圖（二）塔架豎起由一套液壓裝置使

8、其成為垂直狀態(tài)，用轉(zhuǎn)軸把升降塔的底部基座與滑動(dòng)裝置連接在一起，當(dāng)液壓油缸工作時(shí)，塔架繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在塔的底部基座上安裝有行程限位開關(guān)。當(dāng)升降塔達(dá)到垂直要求后在升降塔的底部與托盤有四個(gè)快鎖裝置，迅速把升降塔與托盤鎖定，以免誤操作或支撐升降塔的油缸漏油或其他原因使升降塔倒塌。圖（三）塔架上升由液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，液壓馬達(dá)工作，鋼纜卷線器收緊鋼纜使塔架上升，工作原理如圖。 圖（五） 圖（六）保護(hù)系統(tǒng)為了防止突然斷電，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)了電磁截止閥，斷電時(shí)能保持系統(tǒng)管路中的油壓，使當(dāng)前工作保持現(xiàn)狀。機(jī)械鎖緊機(jī)構(gòu)均采用了斷電閉鎖方式，斷電時(shí)纖繩卷線及鋼纜卷線器由棘輪機(jī)構(gòu)閉鎖，防止塔架滑落。圖（四）升降塔由可以自由伸縮

9、的7節(jié)塔架組成，升降塔的每節(jié)與每節(jié)之間有鎖定裝置，在升降塔升起后自動(dòng)鎖定，以防止下滑，各升降塔的每節(jié)之間還應(yīng)有機(jī)械消除間隙機(jī)構(gòu)，以減少升降塔的晃動(dòng)量。為了塔架的晃動(dòng)進(jìn)行限制，塔架上升到設(shè)計(jì)高度后與千頂之間應(yīng)有四根纖繩做輔助保護(hù)。塔架升起后，每節(jié)與每節(jié)之間的鎖緊機(jī)構(gòu)與消除間隙機(jī)構(gòu)完成動(dòng)作，并且纖繩張緊機(jī)構(gòu)完成動(dòng)作，到位后所有系統(tǒng)斷電。前言可編程控制器（PLC）是以微處理器為核心的通用自動(dòng)控制裝置。它具有控制功能強(qiáng)、可靠性高、使用靈活方便、易于擴(kuò)展、通用性強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，不僅可以取代繼電器控制系統(tǒng)，還可以進(jìn)行復(fù)雜的生產(chǎn)過程控制和應(yīng)用于工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，被譽(yù)為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱之一。可編程控

10、制器是一種新型的通用自動(dòng)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)溶為一體。它的結(jié)構(gòu)簡明，組成生產(chǎn)控制系統(tǒng)方式靈活而嚴(yán)密；性能優(yōu)越，研制和裝配成生產(chǎn)系統(tǒng)的過程可以作到十分快捷：它還具有較強(qiáng)的工作環(huán)境適應(yīng)性，深受工業(yè)控制界廣大技術(shù)人員的歡迎。因此，國際上各大可編程控制器制造企業(yè)都傾全力開發(fā)研究滿足工業(yè)生產(chǎn)需要的產(chǎn)品，并形成系列，在不同的領(lǐng)域和地區(qū)形成各自的市場。對(duì)于應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員來說，熟悉和掌握各主要制造企業(yè)的可編程控制器的功能和特點(diǎn)很重要。元件名系表型號(hào)額定電壓（V）額定電流（A）功率（KW）代號(hào)數(shù)量油泵電機(jī)J02-52-8 AC380105.5M11纖繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)70LY*0

11、3DC2480.2M2M54纖繩張緊電機(jī)70LY*03DC2480.2M6M94翻轉(zhuǎn)電機(jī)70LY*03DC2480.2M101電磁閥AC220YVYV55行程開關(guān)DC24SQ0SQ67電源開關(guān)QS1電磁鐵YA1VA333熔斷器的選擇熔斷器是一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價(jià)格低廉，而有效的保護(hù)電器，使用時(shí)串接于被保護(hù)電路中。當(dāng)電路發(fā)生嚴(yán)重過載或短路時(shí)，熔斷器切斷電路，達(dá)到保護(hù)目的。（1） 主要根據(jù)線路要求，使用場合，安裝條件，負(fù)載要求的保護(hù)特性和短路電流的大小等來進(jìn)行。（2） 額定電壓因該大于或等于線路的工作電壓。對(duì)于油泵電機(jī)熔斷器熔體額定電壓：Ur=380V 對(duì)于纖繩拉緊和驅(qū)動(dòng)電機(jī)熔斷器熔體額定電壓

12、：Ur=24V （3）熔斷器額定電流的選擇大于或等于所裝熔體的額定電流。對(duì)于油泵電機(jī)來說熔斷器熔體額定電流：Ir=(1.52.5)Ied對(duì)纖繩拉緊和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，熔斷器熔體額定電流：Ir=(1.52.5)Iemax注釋：Ir熔體額定電流Ied電動(dòng)機(jī)額定電流Iemax容量最大的電動(dòng)機(jī)額定電流1、 主電路的選擇及工作原理降壓啟動(dòng)的方法：（1） 定子串電阻或電抗隆壓啟動(dòng)（2） 自偶變壓器降壓起動(dòng)（3） 星形三角形（Y-） 減壓起動(dòng)（4） 延邊三角形降壓起動(dòng) 在本次設(shè)計(jì)中，我們采用星形三角形起動(dòng)方法。原因：它操作方便，電流特性好，只用于正常工作時(shí)是三角形接法的電機(jī)U1/U1=1/、Tst/Tst=1/3、

13、Ist/Ist=1/3線路比較簡單投資少，耗能低，星形三角形起動(dòng)轉(zhuǎn)矩既小又不可調(diào)，只適用于空載或輕載起動(dòng)，在本次設(shè)計(jì)中正常運(yùn)行時(shí)為三角形接的電動(dòng)機(jī)，油泵電機(jī)的負(fù)載是油壓，而在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，油壓的壓力為零，所以不會(huì)給電機(jī)帶來問題。工作原理：電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，使KM1和KM2閉合，接成星形連接，轉(zhuǎn)速上升至穩(wěn)定時(shí)，將KM2斷開，KM3閉合，電機(jī)繞組接成三角形2.可編程控制器 （1）.選用三菱機(jī)型（FX2n系列） （2）.使用步進(jìn)梯形指令（STL指令）（3）.采用順序執(zhí)行控制方式五.電路器件的選型1.油泵電機(jī)的選擇在工程作業(yè)車設(shè)計(jì)中我們采用三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)，它和其他電動(dòng)機(jī)比較，它具有結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，運(yùn)行

14、可靠，維護(hù)方便，效率較高等優(yōu)點(diǎn)。選擇的星三角降壓啟動(dòng)，是因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)的全壓起動(dòng)電流一般可達(dá)額定電流的4到7倍，過大的起動(dòng)電流回降低電動(dòng)機(jī)的壽命，致使變壓器二次電壓大幅度下降，但是減少電動(dòng)機(jī)本身的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩致使電動(dòng)機(jī)根本無法啟動(dòng)，還要影響同一供電網(wǎng)絡(luò)中，其他設(shè)備的正常工作。所以在油泵的選擇中我們選擇功率5.5KW，額定電壓為380V的電機(jī)為油泵電機(jī)。2.電磁閥和電磁鐵的選擇電磁閥電壓是交流220V，電磁鐵是直流24V，本設(shè)計(jì)用YV來代表電磁閥，用YA來代表電磁鐵。豎起控制結(jié)束塔架豎起塔架上升塔架后移塔架翻轉(zhuǎn)前后支腿擺出電源啟動(dòng)油泵電機(jī)啟動(dòng)收回控制結(jié)束塔架前移前后支腿收回塔架放倒塔架下降油泵電機(jī)啟動(dòng)電源啟動(dòng)系統(tǒng)控制流程圖1、開始工作流程圖：S0啟動(dòng)液壓油泵電機(jī)纖繩卷線器解鎖電機(jī)啟動(dòng)前支腿擺出后支腿擺出鎖緊裝置解鎖展開電機(jī)（正向）鎖緊裝置閉鎖鎖緊裝置解鎖塔架后移等待KMYA1KMYV1YV2YA2KM2YA2YA2YV3塔架豎起鎖緊裝置閉鎖鋼纜解鎖馬達(dá)啟動(dòng)（上升）纖繩閉鎖電機(jī)停止張緊電機(jī)液壓油泵電機(jī)停電KM1KM3YV4KMYA1YV5YA5YA2SBT0=60ST1=2SKA1KA2SQ1T2=2ST3=2S