《電氣控制技術》
課程設計指導書
廣東科技學院
電氣控制技術課程設計指導書
課程設計的目的、要求、任務及方法
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，還必須經過反覆實踐，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，了解一般電氣控制系統的設計要求、設計內容和設計方法。
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，對於應用型人才更應重視工藝設計。課程設計屬於練習性質，不強調設計結果直接用於生產。
一、 設計目的
1．知識目標
（1）理解電氣線路的工作原理；
（2）掌握電機與常用電器元件的選用；
（3）掌握根據工藝要求設計電氣控制線路；
（4）掌握電氣控制裝置的圖紙資料整理；
（5）掌握計算機電氣繪圖軟體使用。
2．能力目標
（1）掌握查閱圖書資料、產品手冊和工具書的能力；
（2）掌握綜合運用專業及基礎知識，解決實際工程技術問題的能力；
（3）具有自學能力、獨立工作能力和團結協作能力。
課程設計的主要目的是通過某一生產裝置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。通過設計也有助於複習、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裝置和生產工藝的要求，因此，設計之前必須了解裝置的用途、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。
課程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
在課程設計中，學生是主體，應充分發揮他們的主動性和創造性。教師的主導作用是引導其掌握完成設計內容的方法。
為保證順利完成設計任務還應做到以下幾點：
1) 在接受設計任務後，應根據設計要求和應完成的設計內容進度計畫，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，以取得指導老師的幫助，同時要廣泛討論，依據充分。在具體設計過程中要多思考，尤其是主要引數，要經過計算論證。
3) 所有電氣圖樣的繪製必須符合國家有關規定的標準，包括線條、圖型符號、專案代號、迴路標號、技術要求、標題欄、元器件明細表以及圖樣的摺疊和裝訂。
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，應對自己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) 裝置的名稱、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) 應繪製的圖樣。
6) 說明書要求。
原理設計的中心任務是繪製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裝置製造過程中需要的施工圖樣。圖樣的型別、數量較多，設計中主要以電氣裝置總體配置圖、電器板元器件布置圖、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）為練習物件。
對於每位設計者只需完成其中一部分。原理圖及工藝圖樣均應按要求繪製，元器件布置圖應標註總體尺寸、安裝尺寸和相對位置尺寸。接線圖的編號應與原理圖一致，要標註元件所有進出線編號、配線規格、進出線的連線方式（採用端子板或接插板）。
四、設計方法
在接到設計任務書後，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。在繪製主電路時，可考慮以下幾個方面：
① 每台電動機的控制方式，應根據其容量及拖動負載性質考慮其起動要求，選擇適當的起動線路。對於容量小（7.5kw以下）、起動負載不大的電動機，可採用直接起動；對於大容量電動機應採用降壓起動。
② 根據運動要求決定轉向控制。
③ 根據每台電動機的工作制，決定是否需要設定過載保護或過電流控制措施。
④ 根據拖動負載及工藝要求決定停車時是否需要制動控制，並決定採用何種控制方式。
⑤ 設定短路保護及其他必要的電氣保護。
⑥ 考慮其他特殊要求：調速要求、主電路引數測量、訊號檢測等。
3) 根據主電路的控制要求設計控制迴路，其設計方法是：
① 正確選擇控制電路電壓種類及大小。
② 根據每台電動機的起動、執行、調速、制動及保護要求依次繪製各控制環節（基本單元控制線路）。
③ 設定必要的聯鎖（包括同一臺電動機各動作之間以及各台電動機之間的動作聯鎖）。
④ 設定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）。
⑤ 根據拖動要求，設計特殊要求控制環節，如自動抬刀、變速與自動迴圈、工藝引數測量等控制。
⑥ 按需要設定應急操作。
4) 根據照明、指示、報警等要求沒計輔助電路。
5) 總體檢查、修改、補充及完善。主要內容包括：
① 校核各種動作控制是否滿足要求，是否有矛盾或遺漏。
② 檢查接觸器、繼電器、主令電器的觸點使用是否合理，是否超過電器元器件允許的數量。
③ 檢查聯鎖要求能否實現。
④ 檢查各種保護能否實現。
⑤ 檢查發生誤操作所引起的後果與防範措施。
6) 進行必要的引數計算。
7) 正確、合理地選擇各電器元器件，按規定格式編制元件目錄表。
8) 根據完善後的設計草圖，按電氣製圖標準繪製電氣原理線路圖，按《電氣技術中的專案代號》要求標註器件的專案代號，按《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) 根據電氣裝置的總體配置及電器元件的分布狀況和操作要求劃分電器元件，繪製電氣控制系統的**配圖和接線圖。
2) 根據電器元器件的型號、外形尺寸、安裝尺寸繪製每一元件的元件布置圖（如電器安裝板、控制面板、電源、放大器等）。
3) 根據元器件布置圖及電氣原理編號繪製元件接線圖，統計元件進出線的數量、編號以及各元件之間的連線方式。
4) 繪製並修改工藝設計草圖後，使可按機械、電氣製圖要求繪製工程圖。最後按設計過程和設計結果編寫設計說明書及使用說明書。
五、電氣設計內容
1．根據設計任務書制定控制方案。
2．設計電氣控制原理圖，說明工作原理。
3．計算選擇電器元件，列出元器件明細表。
4．設計安裝圖（布置圖、接線圖、互連圖等）。
5．編寫設計說明書。
六、時間安排
七、電氣設計一般原則
在電氣控制系統的設計過程中，通常應遵循以下幾個原則：
1．最大限度滿足生產機械和生產工藝對電氣控制的要求。生產機械和生產工藝對電氣控制系統的要求是電氣設計的依據，這些要求常常以工作迴圈圖、執行元件動作節拍表、檢測元件狀態表等形式提供。對於有調速要求的場合，還應給出調速技術指標。
其他如起動、轉向、制動、照明、保護等要求，應根據生產需要充分考慮。
2．在滿足控制要求的前提下，設計方案應力求簡單、經濟合理，不要盲目追求高指標，造成不必要的高投資。
3．妥善處理機械與電氣關係。很多生產機械是採用機電結合控制方式來實現控制要求的，要從工藝要求、製造成本、結構複雜性、使用和維護等方面協調處理好二者關係。
4．正確合理地選用電器元件，以實用為原則。選用新型號電器可以提高可靠性，減小體積，盡可能不要選用舊型號電器。
5．確保電氣裝置安全性、可靠性高，兼顧裝置使用和維護方便。
八、電氣原理設計
電氣設計分為原理設計和工藝設計兩部分。首先進行原理設計，畫出電氣控制原理圖，滿足裝置的控制要求。然後再從安裝工藝角度加以說明，即工藝設計，滿足裝置的製造和使用要求。
（1）電氣原理設計又分為分析設計法和邏輯設計法：
1．分析設計法
分析設計法是根據生產工藝要求，選擇適當的基本環節（典型控制電路）或經過考驗的成熟電路，按各部分的連鎖條件組合起來，加以補充和修改，綜合成滿足控制要求的完整電路。由於這種設計方法是以熟練掌握各種電氣控制典型電路和具備一定的閱讀分析各種電氣控制電路的經驗為基礎，所以又稱為經驗設計法。這種方法為一般工程技術人員所常用。
2．邏輯設計法
邏輯設計法是利用邏輯代數這個數學工具來進行電路設計。根據裝置的工藝要求，將執行元件需要的工作訊號以及主令電器的接通與斷開看成邏輯變數，並根據控制要求將它們之間的關係用邏輯函式來表達，然後再運用邏輯函式基本公式和運算規律進行簡化，使之成為需要的最簡「與、或」關係式。根據最簡關係式畫出相應的電路結構圖，最後再作進一步的檢查和完善，獲得需要的控制電路。
（2）原理設計中應注意以下幾個問題：
1．控制電壓按控制要求選擇，符合標準等級。在控制線路簡單，不需經常操作，安全性要求不高時，可以直接採用電網電壓，即交流380v或220v。當考慮安全要求時，應採用控制變壓器將控制電路與主電路電氣上隔離開。
照明電路採用36v安全電壓。帶指示燈的按鈕採用6.3v電壓。
電晶體無觸點開關一般需要直流24v電壓。對於微機控制系統應注意弱電電源與強電電源之間的隔離，不能共用零線，以免引起電源干擾。
2．盡可能減少電氣元件品種、規格與數量。便於維修和更換，降低成本。
3．正常情況下，盡可能減少通電電氣數量，以利於節約能源，延長電氣元件壽命，減少故障。
4．合理使用電器觸點。接觸器、時間繼電器往往觸點不夠用，可以增加中間繼電器來解決。
5．合理安排電器觸點。避免因電器動作時間有差別，造成「觸點競爭」。避免因操作不當，造成「誤動作」。避免因某個元器件損壞，造成「短路」。避免出現「寄生迴路」。
6．設定必要的短路、過載保護，防止故障進一步擴大。
電氣控制實驗指導書
附圖 m7130故障點圖 磨床故障說明 1 故障現象 故障 1 控制迴路失效，充去磁電路正常。故障 2 液壓幫浦電動機只能點動，不能保持。故障 3 砂輪電動機只能點動，不能保持。故障 4 控制變壓器缺一相，控制迴路及充去磁電路均失效。故障 5 砂輪電動機及冷卻幫浦電動機不能啟動，液壓幫浦電機正常。故...
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課題系別 電氣與電子工程系 專業 自動化 姓名學號 指導教師 孫炳海董燕飛王整風 葛廣軍任琦梅 河南城建學院 2012年 6月 14日 成績評定 一 指導教師評語 根據學生設計報告質量 答辯情況及其平時表現綜合評定 二 評分 課程設計成績評定 參考格式 目錄1 引言 主要寫課題設計的目的 設計內容及...
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