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電氣控制設計論文精品(七篇)

時間:2022-12-02 12:12:08

序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇電氣控制設計論文范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。

電氣控制設計論文

篇(1)

在對電器的設計中,要等到客戶對電器的線路的控制要求下達以后,再根據要求,結合當前的資金限制,以及現有的操作條件,選擇合適的,同時具備經濟性、合理性、安全性等多個方面的設備配置。在控制線路的設計操作中,首先應該對主電路進行優化設計。因為主電路是控制線路的設計基礎,它是整個設計線路的總領,在運行過程中,起到絕對的領到地位,和支配地位。因此,主電路設計的優劣狀況將會直接影響到電器的正常運行和控制線路的設計和控制器編程工作的復雜、難易程度。所以,我們首先要做的就是通過對主電路的設計和優化把設備的設計問題進行轉化,在這個過程中,我們要注意一些基本的問題。當我們了解電氣的控制線路的設計之后,就需要根據現行的控制任務進行認真的,具體的,謹慎的分析,具體問題具體分析,實事求是的解決問題,提出可行的操作方案。比如,在對發動機的電氣的控制線路的設計時,首先要了解的就是,所需要的電動機的控制是點動控制、連續控制還是正反轉控制等。只有全面的對電器的設備需求有所了解后,才能正確的處理問題,實現主電路的優化。在對電氣的主電路的優化設計中,我們可以借用,或者說參考已經熟悉的電路設計。這樣,既可以提高工作的效率,也能在一定程度上,幫助我們更完善的設計其它線路的優化。還有一個非常重要點,就是要注意及時利用工作原理來進行分析。當在操作過程中,遇到挫折或是瓶頸時,我們應該查看電氣控制圖。比如,我們在上文中提及到的電氣原理圖,以及電氣接線圖。這些圖畫的功能,可以幫助更好的了解問題,排查麻煩。也就是當你不知道怎么辦時,首先應該想到的是查看工作原理圖,然后再考慮把它轉化為控制電路圖。這樣,有助于我們更好地對電氣控制線路的優化設計

2控制電路的優化

我們知道,一件電器的運行,需要各個零件的集體配合。正如我們所熟知的木桶效應一樣,如果在設計中,存在一些短板,那么,電氣線路的整體優化效果就會不如人意。因此,在對電氣的主電路進行優化設計之后,我們也應該對其它部分進行整合與優化。比如,對控制電路的優化。當電氣線路的主電路設計出來后,我們應該認真的,具體的對其探討和分析,把對電器的控制轉化為對接觸器和繼電器的控制,也就是提出更為適合的控制要求,然后進行控制電路設計和優化。對電氣的控制電路的控制要求,是我們進行控制電路設計的基礎和重要依據。只有認真分析主電路的設計,并且結合實際,完備的選擇合適的控制方法和控制手段,才能得到具體的控制線路。當然,就像對主電路的優化設計一樣,我們同樣可以用已知的或熟悉的控制電路來對電器設備進行控制。因為在很多種情況下,我們會發現,雖然設備的運行不同,但實際上,其中的控制電路是完全一樣的。因此,我們可以借鑒已知的電路來幫助我們更好更快的解決當前的問題。這樣,可以簡化我們的設計工作,節約操作用時,提高工作效率。

3控制方法的優化

俗話說,只有對癥下藥,才能徹底解除病癥。在對電氣的控制電路的優化中也同樣如此。選擇對一個正確的控制方法,對于我們的工作來說,簡直就是事半功倍。因此,我們要謹慎的選擇控制方法。當然,在這個過程中,是一定要符合要求進行選擇的。比如,如果選擇的控制方法和控制手段不合適則會使控制電路的設計工作復雜或難以進行。舉個例子,在對一件電器的設計中,選擇手動控制,還是自動控制,就需要結合當前的情況,來進行選擇。如果是設計走廊的聲控燈那么,燈亮以后的熄滅,就需要線路的自動控制來進行。如何選擇手動控制,就會加大人們的操作,那么顯然,這樣的設計,就是不合理的。再比如,一件電器的手動控制和時間控制,同樣也需要根據實際來正確選擇。在煲飯的電壓鍋中,人們所需要的,就是食物烹飪結束之后,能夠自行關閉電源,這樣,既可以便捷的通知我們食物的烹飪狀況,又可以節約電能。由此可知,電氣的控制方法的選擇,對于電氣控制線路的優化的重要性。

4接觸器控制系統的優化

在電氣的控制線路的優化中,接觸器控制系統的優化,也具有非常重要的作用。繼電器接觸器控制系統中,主要是通過觸點之間的接觸運作,進而控制電氣設備而運行的。也就是通過常開觸點以及常閉觸點二者組合而成的。通過一些物理知識,我們可以了解到一些對接觸器的控制系統的優化。比如,當幾個條件中,只要具備一個其中任何一個條件,所控制的電器線圈就能通電,這時可以使幾個常開觸點采用并聯的方法來實現。而當幾個條件同時具備,使電器線圈通電,可以使這幾個常開觸點串聯,進而能夠正常運行。復合按鈕的使用,也可以促進控制線路的優化。也就是說,當控制要求中,有一次動作要求連續進行幾個動作指令才能完全進行時,就可以采用復合按鈕。比如,在日常的家居電器中,很對按鈕都可以采用復合按鈕。最常見的就是電源的開啟與關閉功能,時間預約與時間增減等等一系列情況。

5結語

篇(2)

關鍵詞:課程設計;職業標準;實踐技能;考核方式;職業素質

0引言

《電氣控制與機床電路檢修技術》是電氣自動化技術、機電設備維修與管理專業的一門專業必修課,也是中級維修電工、高級維修電工職業技能鑒定的崗位能力課程之一,重點培養學生對機電設備控制系統故障分析與處理的能力。以真實工作任務為教學項目,從低壓電器的認識到低壓電器的使用;從復雜電路的故障分析到電氣控制線路設計,使教學內容與職業標準相對接,教學過程與生產過程對接,通過模塊化、項目化教學手段,強化教學的系統性和拓展性。充分體現現代職業教育的職業性、實用性、可操作性的要求。激發學生學習興趣,提高自主學習能力,實現崗位職業能力的培養目標。

1課程設計理念

以“學中干,干中學”作為課程設計的理念,將“職業崗位能力”培養作為課程設計的核心,以電氣技術員、電氣施工員、設備管理員崗位職責及工作任務為依據,將職業教育的特征融入到整個教學過程之中,使其貼近工作實際,貼近職業崗位要求,為企業培養“下得去,留得住、用得上”,具有良好職業道德的高技能人才[1]。更好地為企業的生產、建設和管理服務。

2課程設計思路

2.1采用“點、線、面”的邏輯思維設計教學內容

在工業生產中,電氣控制技術應用十分廣泛,特別是在機械設備的控制方面使用更為普遍。因此,企業需要大批從事機電設備運行、維護、檢修與管理的技術人員,如何培養滿足企業對技術人才要求,正是課程設計思路的主線。(1)所謂“點”:是指以熟悉低壓電器的結構、原理、作用、參數、使用、維修等作為從事機電設備運行、維護、檢修與管理工作的“點”;圖2(2)所謂“線”:是指掌握單向控制、可逆控制、異地控制、順序控制、降壓啟動、制動控制等典型電路的原理、安裝配線、線路檢查等作為從設備運行、維護、檢修工作的“線”;(3)所謂“面”:是指掌握車床、磨床、鉆床、銑床、鏜床、橋式起重機等機床控制系統結構、原理、控制特點、故障分析、檢修方法等作為系統維護、故障處理工作的“面”。從典型工作任務對照職業能力標準,強調教學內容是由不同的學習情境的整合,在每個學習情景構建中包含不同的知識點[2]、技能點,為提高學生職業能力、創新能力和素質能力培養開拓新的有效途徑。

2.2采用“教、學、做一體化”方式開展教學

《電氣控制與機床電路檢修技術》是一門崗位能力課程,實踐性很強,適合采用理實一體化教學方式。有功能齊全、設備先進的電氣技術實訓基地來支撐。建有標準多媒體教室,在硬件方面為實現“教學做一體”方式的教學創造良好條件。選取真實工作任務做為實訓教學項目,使教學內容與職業標準相對接,教學過程與生產過程工藝要求相一致[3],充分體現了教師“做中教”、學生“做中學”,將“教、學、做”融為一體,突出職業教育的特點,極大地提高了學生學習的積極性,提高了人才培養質量。

2.3采用“遞進式”設置教學內容,提升教學質量

提高教學質量,教學必須是從職業需求入手。集中體現“以職業活動為導向,以職業技能為核心”的指導思想,突出職業培訓特色[4]。《電氣控制與機床電路檢修技術》課程有五模塊,分別是低壓電器模塊、單元電路模塊機、機床線路模塊、起重機控制模塊、電路設計模塊,每個模塊包含不同的教學項目,內容的安排通過由點到線、由線到面、由簡單到復雜、由局部到整體、由內到外的“遞進式”內容設置,根據教學內容的特點,靈活采用講授法、示范法、討論法、案例法等多種教學方法,使學生對職業教育有一個更深的理解,從而幫助學生掌握知識、形成技能、提高能力。建立設備安裝、調試、運行維護和檢修所必需的基礎理論和基本技能,為企業培養高素質的、具有電氣維護與管理能力的勞動者和高級專門人才[5]。

2.4改變評價體系,采用過程考核方式,促進學生學習的興趣

《電氣控制與機床電路檢修技術》作為一門崗位能力課程,不僅要掌握電氣控制技術的基本理論知識,更要有較強的實踐能力。傳統的筆試方式,注重理論知識的掌握,輕視學生的技能,已不適應現代職業教育的要求。為提高教學效果,推行有效課堂,教學團隊經過深入調研,認真分析,對《電氣控制與機床電路檢修技術》課程考試進行改革,考試不再局限于理論考核,更要注重能力和技能的考核;考試內容不再局限在教材上,而以靈活多樣方式,考察學生分析問題、解決問題的實際操作能力;考試方式不再僅局限于閉卷一種方式,有機試、有開卷、有論文、有實際操作、有、作業、有產品等形式。實踐表明,通過全面考核的評價體系,激發了學生的創新思維和獨立思考能力,使學生的學習方式發生了重大轉變,將實踐環節提升到新的高度,注重技能與知識、結果與過程、學習成績與能力評價的有效結合,學生的學習態度有了根本性的改變,積極性得到了大幅提高。

3結束語

為了落實人才培養方案和建設優質共享課,探索制定培養具有良好職業道德、專業知識和職業能力的技術與技能型人才[6],尋找提高實訓教學效果的新思路、新方法,就必須把職業崗位能力培養作為課程設計的核心。通過低壓電器的結構與工作原理、低壓電器安裝與使用方法、各類典型機床控制系統原理與檢修技術、大型起重設備的電氣控制系統分析及綜合電氣控制系統的設計等內容。使教學內容與職業標準相對接,使學生熟練掌握常用低壓電器的使用方法、安裝與維護技術、電動機基本控制線路檢查,典型機床控制線路的分析與故障檢修,培養學生應用電氣控制技術解決機電設備控制問題的能力。

參考文獻

[1]吳雪萍.國際職業技術教育研究[M].杭州:浙江大學出版社,2010.

[2]趙志群.工學結合課程開發的研究與實踐[C].全國高職高專教育教學改革論壇,2010.

[3]胡愛娟.以工學結合為取向改革高職課程教學[J].中國高等教育,2010,(22).

[4]周建松.努力建設與校企合作協調的高等職業院校運行新機制[J].中國職業技術教育,2011,(27).

[5]程江平.高職學院校企聯合辦學模式的探索[J].職業技術教育,2012,(19).

篇(3)

【關鍵詞】澆注機;機器視覺;圖像處理;ARM

【Abstract】Along with the rapid development of image sensor and embedded technology, machine vision is more and more widely used, It is possible to locate sand pouring cup position through the machine eye . Therefore, this paper adopts ARM embedded platform and PLC electric control system, using CMOS image sensor, image acquisition of casting machine, and image processing, feature extraction, and then achieve the intelligent automatic pouring.

【Key words】Casting machine; Machine vision; Image processing; ARM

0 前言

鑄造是獲得機械鑄件的主要工藝和重要基礎環節。提高澆注的智能化程度,是實現高精度、高品質鑄件生產的保障,還是工人從繁重的從事澆注工作的體力勞動和惡劣的生產環境中解放出來的重要手段。

1 系統整體方案設計

本論文通過工業可編程序控制器(PLC)和嵌入式技術(ARM)的數字化平臺,采用機器視覺[1]液位定位技術、伺服控制技術,實現了自動瞄準澆口杯,自動檢測鐵水液面變化,模擬人工示教的方法自動完成澆注過程。實時補償澆注包,因金屬液體長時間高溫浸蝕掛渣所導致的澆注狀態的惡化,進一步提高了自動澆注機的精確度,改善了自動澆注機的性能。

2 電氣控制系統的軟硬件設計

2.1 電氣控制系統的硬件設計及選型

電氣控制系統整體結構:PLC變頻器控制柜、伺服驅動控制柜、人機界面及按鈕、澆注機。

PLC選型:根據項目任務需要,該項目選擇S7-300 315-2 DP作為該系統電氣控制系統主控單元。

變頻器選型:變頻器選擇高精度、高性能的SINAMICS S120 變頻器。

伺服電氣選型:選擇德國SEW伺服電機及其驅動器。

該澆注機主要由孕育劑給料機、卷揚機、倒鐵水槽、澆包、上行車、下行車、底座、電控系統等幾個重要部分組成。

(1)孕育劑給料機

孕育劑經過減速電機驅動的螺旋體進入孕育劑接管,通過氣流帶動與鐵水同時流入砂型內,即隨流孕育。孕育劑接管可手動調節其角度。

(2)卷揚機

卷揚機由帶有制動器的減速電機驅動,帶動鋼絲繩連接的澆包蓋,使其掀起。

(3)倒鐵水槽

倒鐵水槽內也需要搪耐火材料,當澆包內鐵水溫度達不到澆注工藝要求或由于機器故障等原因需要長時間停機時,需將澆包內鐵水通過此槽倒出。

(4)澆包及澆包模

澆包是整臺澆注機的核心部分。本機澆包為扇形澆包,鐵水出口在扇形圓心附近。澆包內放入澆包模并定位后,將混合好的耐火材料倒入,待凝固后可形成約140mm厚的耐火層。澆包由伺服電機帶動鏈條驅動繞扇形中心旋轉,控制精度高。

(5)上行車

上行車控制澆包X方向移動(與造型線垂直方向),此運動由減速電機變頻驅動,并設有機械限位和電氣限位。上行車也是澆注系統的架體,其上放有澆包平輪支架以及澆包小V型輪支架,此二支架支撐并導向澆包的旋轉運動,此外倒鐵水槽、孕育給料機也固定在上行車上。

(6)下行車

下行車控制澆包沿Y方向移動(與造型線平行方向),此運動由減速電機變頻驅動,并設有機械限位和電氣限位。

(7)底座

底座為下行車車軌,并設有機械限位和電氣限位,以保證下行車運動順暢。

2.2 電氣控制系統的軟件流程圖

3 電子控制系統的軟硬件設計

3.1 電子控制系統的硬件設計及選型

電子控制系統的結構主要為ARM和圖像傳感器。ARM選擇四核1.6Ghz的ARM cortex-A9,圖像傳感器選擇功耗低、價格便宜、像素高的CMOS傳感器OV5640,500萬像素。

3.2 電子控制系統的軟件結構

ARM的軟件部分,完成了圖像的采集,圖像的預處理,圖像的特征提取[2] ,模具的定位以及部分圖像信息的存儲。

4 實施效果及性能檢測

澆注機加滿鐵水后,在自動澆注生產線上配合砂型成型機,連續澆注50個鑄件,澆注完后檢測澆注的準確度、鑄件的合格率,以及澆注機的澆注效率,這三個指標與該廠普通的澆注機的檢測值進行比較計算,測試的數據如下所示:

從以上結果可看出,澆注鑄件的合格率達98%,澆注機效率相對于扇形澆注機提高了1倍,相對于傳統的人工操作提高了2倍多 ,澆注的準確度高達98%。經檢驗,控制系統達到的指標與設計性能指標一致。

【參考文獻】

篇(4)

關鍵詞:航空發動機;低渦軸;清洗

中圖分類號:V267 文獻標識碼:A

現代的航空發動機是一個典型的復雜工程技術系統,包含了眾多的相關子系統,其工作過程是極其復雜的氣動熱力傳動的過程。在眾多的部件中,發動機低渦軸是航空發動機傳動系統中的關鍵部件之一。發動機低渦軸在工作時,其表面會吸附很多雜質,影響其工作性能。在發動機修理過程中,需要對低渦軸進行超聲清洗,除去其表面附著的雜質。如果這些雜質不能被徹底的清除,那么航空發動機的安全性能得不到保證。所以,對航空發動機低渦軸進行超聲清洗是發動機大修過程中至關重要的一個環節。

低渦軸超聲清洗機就是專門由于清洗低渦軸的設備,本文詳細介紹了發動機低渦軸超聲清洗機控制系統的設計過程及功能。

1 低渦軸超聲清洗機總體設計

基于低渦軸超聲清洗的工藝要求及超聲清洗機機械設計對電氣控制系統的要求,低渦軸超聲清洗機電氣控制系統應具備以下功能:

(1)電氣系統應具有漏電保護功能。

(2)清洗機具有對清洗槽及儲液槽中清洗液測溫、加熱及自動控溫的功能。

(3)清洗機具有清洗槽中清洗液低位控制功能。

(4)清洗機能夠自動設定及控制超聲清洗時間。

2 清洗液測溫及控溫系統設計

2.1 清洗機測溫功能設計

工藝要求在進行低渦軸超聲清洗時,超聲清洗試機清洗槽內的清洗液要一直保持在特定的溫度區間內,因此設備要對清洗槽內的清洗液進行溫度測量。而且由于儲液槽內的清洗液根據需要會向清洗槽內補液,為防止在工作中達不到溫度要求的清洗液被補進清洗槽中,影響清洗效果,所以對儲液槽內的清洗液進行溫度測量也是十分必要的。

鉑電阻作為一種精密的溫度檢測元件被廣泛應用于智能儀表和自動控制系統。鉑電阻溫度傳感器是利用其電阻和溫度成一定函數關系而制成的溫度傳感器,由于其測量準確度高、測量范圍大、穩定性和復現性好等特點,被廣泛用于中溫(-200℃~650℃)范圍的溫度測量中。本試驗器采用鉑電阻測溫方式來測量清洗槽及儲液槽內清洗液的溫度。

2.2 清洗機控溫功能設計

由于低渦軸清洗時需要清洗液溫度保持在一定范圍內,而在工作過程中,清洗液的溫度必然會降低,所以設備需要一套能夠自動加熱控溫的系統。本設備采用溫控表來實現溫度的顯示及自動控制。

現就清洗槽為例,對清洗液的加溫,控溫過程進行說明。工作前,將溫度表的溫度上下限設定好。工作時,由于清洗液的溫度低于溫控表的溫度下限,所以溫度下限報警觸點閉合,加熱管開始工作,清洗槽開始加溫;當清洗液的溫度超過溫控表設定的溫度下限,溫度下限報警觸點斷開,加熱管繼續工作,清洗液的溫度繼續升高;當清洗液的溫度超過溫控表設定的溫度上限,溫度上限報警觸點斷開,加熱管停止工作,隨著超聲清洗工作的進行,清洗液的溫度將會降低;當清洗液的溫度低于溫控表設定的溫度下限,溫度下限報警觸點再次閉合,加熱管開始工作,清洗液溫度升高,直到清洗液的溫度超過溫控表設定的溫度上限,加熱管停止工作。以此往復,清洗槽內的清洗液的溫度將一直保持在設定的工作溫度范圍內。

3 超聲控制系統設計

由于低渦軸為空心軸,為了能夠使清洗的效果更好,所以超聲系統振源分為兩部分:超聲振板――主要功能是使清洗槽內清洗液超聲振動,清洗軸的外表面;超聲振動棒――主要功能是使低渦軸內部的清洗液超聲振動,清洗軸的內表面。

低渦軸的清洗工藝還要求超聲清洗的時間,所以在本設備超聲控制系統中采用定時器來設定超聲振板及振動棒的工作時間,并且在到達工作時間后,設備自動停止超聲振板及振動棒工作,達到精確控制的目的。

4 其它系統設計

4.1 漏電保護系統設計

用于清洗低渦軸的清洗液是導電的液體,加熱管、超聲振板及振動棒出現漏電現象,那么直接威脅著操作者的生命安全,所以設備在設計中增加漏電保護的功能。設備帶有漏電保護功能的空氣斷路器,加熱管、超聲振板及振動棒出現漏電現象,漏電保護器將動作,切斷該用電器主回路電源,使設備處于安全狀態中,保護操作者的人身安全。

4.2 清洗液液位保護系統設計

清洗機工作時,可能出現兩種清洗槽“干燒”現象。第一,工作前忘記向清洗槽中添加清洗液時就開始加熱,由于清洗槽內沒有清洗液造成“干燒”現象;第二,超聲清洗工作時間過長,清洗液揮發嚴重,操作者沒有及時發現造成“干燒”現象。這兩種情況都會對設備造成嚴重的損壞,甚至發生火災等安全事故。為避免這種情況的發生,在清洗槽中增加了液位傳感器。當清洗槽中的清洗液超過液位傳感器設定的下限值時,液位傳感器的常開觸點閉合,將這個觸點串聯在控制回路中,只有這個觸電閉合的情況下才可以進行加熱的工作。

結語

低渦軸是航空發動機的重要部件,其在發動機修理過程中超聲清洗的結果,直接影響著發動機的性能及安全。所以低渦軸超聲清洗機是修理航空發動機必不可缺的試驗設備。通過對低渦軸的技術資料及工藝文件要求的消化理解,確定設計電氣控制系統所需的技術參數,完成試驗器的電氣控制系統設計。設備具有自動控溫、超聲計時控制、清洗液液位低位控制、漏電保護等功能。超聲清洗機的電氣性能完全可以滿足低渦軸的超聲清洗工藝要求,而且系統還具有性能穩定、操作簡單、維護方便、安全性高等特點。

參考文獻

[1]楊帆.某型航空發動機滑油系統試驗臺計算機控制系統設計與實現[D].西安:西北工業大學碩士學位論文,2009.

[2]李博.航空發動機燃滑油散熱器熱動力性能研究[D].沈陽:東北大學碩士學位論文,2008.

篇(5)

關鍵詞:西門子;S7-300PLC;提升機;測控系統

中圖分類號:TN77文獻標識碼:A

1引言

提升機在礦井生產中素有咽喉設備之稱,提升機對于礦井的安全生產有著至關重要的作用。提升機電力傳動系統復雜,控制系統要實現的控制功能較多,因此對于提升機的控制系統的設計,需要能夠滿足提升機頻繁制動和不同工作狀態相互轉換的功能需求。針對提升機如此復雜的控制要求,傳統的電氣控制難以實現,因此,必須借助于PLC自動控制實現。

本論文主要結合西門子S7-300在副井提升機自動控制系統上的應用,對提升機自動控制系統進行詳細的分析設計研究,以期從中能夠找到合理可靠的提升機控制系統設計應用方法,并以此和廣大同行分享。

2礦井提升機控制系統應用現狀分析

(1) 我國提升機控制技術應用現狀

我國礦井提升機一直承擔著井下與地面之間輸送人員或者貨物的重任,因此一直素有礦井咽喉設備之稱。我國礦井提升機控制技術相較于國外處于落后階段,國外已經發展到智能實時監控提升機并實現故障智能診斷技術,而目前我國提升機控制系統的技術,還普遍停留在原始的電氣控制階段,對于數字化控制技術、計算機智能控制技術目前還處于研究探索階段。縱觀我國的提升機電控系統控制技術的應用,發展緩慢,多數是借鑒或者仿制國外的電控系統,并且電控系統在實際應用中也存在一定的問題。

(2) 我國提升機控制系統應用中存在的問題

① 我國提升機電控系統沒有專業的生產廠家。這是我國目前提升機控制系統和控制技術發展的最大瓶頸。我國的提升機電控系統,要么直接從國外公司進口,這樣成本十分高昂,且后期設備維護維修十分不便;國內現有的提升機電控系統均是高校科研院所自發研制的電控系統,多數并不具備通用性。

② 我國提升機電控技術落后。目前僅僅在一些大型煤礦上的先進提升機才采用了計算機、PLC或者數字控制技術,傳統的提升機電控系統都是采用電氣化控制系統,繼電器、接觸器控制廣泛使用,導致能耗過高,控制不可靠,嚴重制約了我國提升機電控系統的發展應用。

③ 我國提升機控制系統安全性和可靠性較差。目前我國礦井提升機僅僅在上下井口端采用切除電阻的方法實現提升機運行速度的制動,制動能耗過高,造成提升機電控系統負荷太大,由此導致我國提升機控制系統安全性和可靠性較差。對于提升機運行過程中的關鍵工作參數、狀態參數及運行參數根本沒有實現實時監控,經常發生過卷或者超速等安全事故。

鑒于以上問題,我國必須要大力發展提升機在運行過程中的電控系統的自動化、智能化控制,逐步形成具有自主知識產權的提升機電控系統。

3西門子S7-300在副井提升機上的應用分析

3.1 基于PLC的控制系統設計

利用西門子S7-300構建提升機電控系統,根據提升機的工作模塊,將PLC電控以網絡化模式進行布控,分為主控PLC、監控PLC和信號PLC三個主從式控制PLC,其具體結構原理圖如圖1所示。

如圖1所示,信號PLC作為整個電控系統的信號管理站,負責對提升機工作過程中的狀態參數、環境參數及其必要參數做信號管理,統一發送至控制主站;監控PLC主要對提升機的關鍵控制參數,如井深、進口提升速度等指標進行實時監控,并受主控PLC統一調度管理;主控PLC一方面實現對監控PLC和信號PLC的控制管理,并對由監控PLC和信號PLC發送過來的數據信號進行整合管理,并發送至上位機進行集中管理、顯示、數據存儲等功能,以提高提升機工作過程的管理效率;另一方面主控PLC通過交流變頻調速裝置實現對同步電機的控制,進而實現提升機速度的電氣化控制,同時將提升機的工作參數再反饋回信號PLC和監控PLC,從而實現了PLC網絡控制系統對提升機的閉環控制。

3.2 基于PLC實現的提升機速度控制應用

提升機控制系統最為關鍵、也是最難實現的技術要點,就是對提升機運行速度的控制。借助于西門子S7-300的PLC,能夠很方便的實現對提升機速度的控制。

基于PLC實現的提升機運行速度的具體控制方案設計如下:

(1)(1)在井口與井底分別放置接近傳感器,一旦提升機到達接近傳感器,即可認定提升機即將到達井口或者井底,從而進入預定的制動階段。

(2)(2)利用光電傳感器和深度指示器配合使用,實時監控提升機當前所處巷道中的位置,并將位置轉化為數字量傳送至監控PLC,利用監控PLC與主控PLC的通信實現對提升機位置的實時監控。

(3)(3)一旦提升機觸發接近傳感器,由主控PLC發出調速指令給交流變頻調速裝置,由交流變頻調速裝置實現對電機轉速的調節,進而實現對提升機運行速度的調節與控制。

(4)(4)主控PLC利用監控PLC監測到的提升機當前運行速度與深度指示器的位置信號進行交叉運算,得出調速幅度,并將調速幅度指令傳輸給交流變頻調速裝置,從而實現無極調速;另一方面,監控PLC通過實時監測提升機的運行速度并反饋回主控PLC,主控PLC根據反饋回來的運行速度和程序中的預設值進行對比,結合PID調節算法實現對提升機運行速度的閉環調節與控制。

結語

提升機作為礦井安全生產的樞紐設備,其安全性對于整個礦山生產的安全起著舉足輕重的作用。我國目前提升機電控系統理論研究較為深入,但是實際技術應用還有待進一步提高和挖掘。本論文結合西門子PLC對提升機控制系統進行了設計分析,對于提升機電控系統及其控制技術的應用研究,不論是在理論研究方面,還是在實際技術應用方面,都具有一定的指導意義。當然,關于提升機電控系統方面的更多技術,還有賴于廣大礦井科技工作人員的共同努力,才能夠最終實現我國提升機電控系統及其控制技術的提高應用。

參考文獻

[1]姚書波.淺議我國礦井提升機電氣傳動系統的發展[J].科技信息,2007,(19):227.

[2]任雪振.礦井提升機電控設備的現狀及發展[J].礦山機械,2001,(9):26-27.

篇(6)

關鍵詞:無觸點開關;固態開關;電動機綜合保護器

中圖分類號:TM564 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9599 (2012) 08-0000-01

我國是產煤用煤的大國,煤炭是支持我國國民經濟生活的主要能源,同時,煤炭行業本身用煤需求較大,因而,環保、安全產煤用煤,加快煤礦現代化進程,提高井下的安全生產,提高工作效率非常重要。

煤礦井下工作復雜,環境惡劣。現有的常規可控開關都是由交流接觸器、真空開關、或者油開關與繼電器或電源操作機構構成,由于自身物理結構的限制,在機械動作時,其開斷容量很難在此基礎上進行大幅度的提高和技術更新。并且,其動、靜觸頭分開時,引起的電弧會延長電氣開關的動作時間以及速度。

因此,研究新型無觸點電氣開關來取代傳統“線圈—簧片觸點式”繼電器,以實現容量更大、性能更優的開關技術來迅速投切電氣設備變得迫不及待。

一、煤礦井下電氣開關發展及特點

根據井下的電氣控制開關的發展和使用情況,介紹幾種典型電氣控制開關,結合目前煤礦井下生產發展所需要求,分析比較其技術特點。

(一)QC83-80型磁力啟動器。QC83-80型磁力啟動器為傳統的啟動器。在我國井下使用時間較長。其控制特點是主回路電源電壓是660V或380V,控制回路的電壓是36V,屬于低電壓控制高電壓,小電流控制大電流。

由于井下含有的有害氣體的濃度較高,且電機的啟動會伴有電磁火花,易引起瓦斯爆炸。因此逐漸淘汰QC83-80型磁力啟動器,而采用真空開關替代傳統的“線圈—簧片觸點式”接觸器,來避免電弧火花引起的危害,加強煤礦井下系統運行的可靠性。

(二)QC83-120(225)Z型真空磁力啟動器。QC83-120(225)Z型真空隔爆型電磁啟動器是一種組合電器,主要由隔離開關、接觸器、熔斷器、繼電保護裝置、按鈕等元件組成,并將其裝在隔爆外殼中,用來控制和保護電動機。

傳統QC系列啟動器使用真空接觸器其分斷能力大小、觸點易燒損和熔焊,且開關維修量大,所以逐漸不能適應生產的需要。為此,《煤礦安全規程》規定:井下40KW及以下的電動機,應采用真空電磁啟動器控制。

1.真空接觸器原理。QC83-120(225) Z型真空磁力啟動器與QC83 -80型磁力啟動器主要區別,用了真空接觸器來替代傳統的接觸器。這是由于利用真空滅弧的原理,用來頻繁接通和斷開正常工作電流,其熄弧能力強,耐壓性能好,操作頻率較高,觸頭壽命長,無電弧外噴的優點,適合在防爆場合使用。

2.真空磁力啟動器的局限性。由于真空接觸器的真空滅弧室在制造過程中,對工藝的要求較高,若工藝不良,則造成真空磁力啟動器的失效,會導致失去防爆性能而引發的瓦斯爆炸。因此,想從根本上解決無電氣火花產生的可能性上來說,真空磁力啟動器作為電氣開關控制元件,對電路的控制中還是存在一定的局限性。

二、基于PLC的礦用無觸點電氣開關的研究

(一)系統設計框圖。本設計從系統控制運行的安全穩定性出發,旨在能從根源上切斷電弧產生的可能,采用固態開關作為控制開關,結合PLC控制,以及必要的電路,設計出適合煤礦井下無觸點電氣開關控制電路。

(二)固態開關。本設計的創新部分在于,利用固態開關較好的解決電氣開關機械動作時引起電弧火花的問題。

固態開關優越性表現在:沒有拉弧現象,不會因電弧短路引起的短路問題產生火災事故;不采用觸點電器的電磁線圈,能極大程度地降低電能的損耗;即使頻繁的起動,也不會發生由于開關故障引起造成的損失;由于沒有任何可動的機械部件和機械動作,固態開關由電路狀態來變換實現通、斷功能;壽命長、噪聲小、靈敏度高、控制方便、受電磁干擾小;交流型SSR采用過零觸發的技術,使得固態繼電器能直接作用在計算機輸出接口上。對于節約金屬類資源具有一定積極性。

(三)JDB電機綜合保護器。其工作原理是將電動機綜合保護器串接于電動機電源回路中,通過采集電源回路的電流、電壓等到信號來反映電動機的運行狀態、工況。通過微型計算機的應用使其功能非常強大。裝設電動機保護器,能保證在大型電動機出現斷相和過流運行時及時切斷工作電源,保護電動機免受損壞。

(四)雙向可控硅控制固態開關。本設計選用雙向可控硅控制固態開關。雙向可控硅是適用于遠距離頻繁操作場合的理想半導體開關,具有通、斷負載電流的能力,能有效的消除接點顫動的問題。此外,由于雙向可控硅總是在電流過零時關斷,因此具有元件數量少,電弧不易產生的優點。

三、PLC與固態開關的應用

Plc與 固態開關結合使用,能直接與計算機接口相連驅動負載,簡化了外部接線。動作過程為,合上開關,給液晶觸摸屏一個啟動的命令,Plc控制雙向可控硅固態開關,固態開關得到觸發信號導通,從而帶動負載運行。同時,相應的繼電保護模塊檢測電路運行,伴有漏電閉鎖、斷相、過載、短路等保護。

四、結束語

本文提出了,采用無觸點電氣開關來替代傳統交流接觸器、真空接觸器等有觸頭的電氣開關作為煤礦井下系統的控制開關部分,旨在實現對礦井現代化的控制與管理,能實現從根源上解決煤礦井下電氣火花、粉塵所帶來的安全隱患問題。同時無觸點電氣控制更加符合當今煤礦工業的發展趨勢,因此,研究礦用無觸點電氣開關具備可行性研究價值。

參考文獻:

[1]孫元山.PLC在礦用防爆變頻調速裝置中的應用,2010

[2]何永平,吳旭,劉廣田,張麗曉,薛建東.淺議礦用隔爆按鈕(開關)現狀及展望,2004.

[3] D?K?米特拉,S?K?洛易,新型煤電鉆控制箱—雙向可控硅固態開關,1981

[4]穆永保,張建成.IGBT型固態開關技術的研究,2006

[5]邢金嶺.煤礦新型煤電鉆綜合保護開關的研究:[碩士學位論文],2010

[6]煤礦安全規程2001年版

[7]GB 3836-2000,爆炸性氣體環境用電氣設備[S]

[8]王兆義,楊新志.小型可編程控制器實用技術,第二版,2006

篇(7)

針對上述人才培養目標,在電氣自動化專業教學體系設置和教學模式上應充分體現其特點。為此,我們通過多門基礎、專業課程建設,對電氣專業課程體系、課程設置,特別是課程教學改革、實踐與創新教學的改革進行了探究和實踐,形成了以專業課程群為教學背景,基于“項目導向,任務驅動”的教學組織形式,結合專業技能競賽的教學新模式,體現了電氣專業創新性和實踐性人才培養的特點。

1 構建具有創新性的專業課程群體系

電氣工程及其自動化專業是一個工程性很強的專業,其專業范圍主要包括電工基礎理論、電氣裝備制造和應用、電力系統運行和控制3個部分。因此專業課涵蓋的范圍比較廣,涉及學科較多。在我院,該專業課程體系按照綜合教育模塊—學科教育模塊—專業教育模塊—專業實踐實訓模塊的體系設置。其中,綜合教育模塊和學科教育模塊是公共基礎課,進行通識性教育;專業教育模塊包括專業基礎課、專業方向選修課和專業相關選修課,是培養電氣專業本科人才的核心課程教育模塊;專業實踐實訓模塊包括課程綜合實驗和專業實踐實訓兩部分,是培養學生實踐能力和創新精神的重要部分。專業教育課程設置見表1。

表1 電氣工程及其自動化專業課程體系

以往各門課程的講授都是各位教師孤立授課,授課內容、案例、實驗都是各自為政,學生學習結束后無法建立整體觀,理論知識無法融會貫通和靈活應用。為了克服這一現象,并適應社會對電氣專業人才的需求,培養具有電氣專業素養、實踐能力強和富于創新的電氣人才,需要對專業課程體系結構功能進行進一步的改革和調整。我們根據課程性質以及課程間的聯系,將專業課程劃分為3個課程群:

(1)電氣傳動類課程群:由電力系統基礎、電機與拖動基礎、運動控制系統、電氣控制及PLC技術、傳感器與現代檢測技術和單片機原理及接口技術6門課程組成,是電氣自動化的主干課程群,主要教學目的是利用計算機技術和電子技術實現對電力電子電路的控制和電機參數的檢測,從而實現交直流電機的調速和控制[1]。

(2)控制類課程群:由自動控制原理、現代控制理論、計算機控制技術、現場總線技術、控制系統仿真5門課程組成。其主要教學目的是培養學生對控制系統中控制理論與方法的掌握。

(3)信號處理類課程群:由信號分析與處理、DSP原理與應用、嵌入式系統3門課程組成。其主要教學目的是培養學生對信息處理和分析方法與實踐應用的掌握。

綜上可見,每個課程群由多門基于教學內容相互貫通、相互融合的課程構成。課程群中各門課程的理論知識具有較強的銜接性和連貫性,并存在知識點覆蓋、重復的現象。因此在進行課程教學過程中,對課程內容的設計應充分考慮課程群教學內容的優化與整合,在教學內容、形式、實踐、考核等方面需要體現課程群內部課程的相關性和綜合性,充分利用課程內容上的關聯性相互支撐和強化,培養學生以工程項目為驅動的學習模式。我們基于電氣傳動類課程群進行教學新模式探討。

2 電氣傳動類課程群教學新模式

2.1 調整并優化課程內容

電氣傳動類課程群是專業課程體系中的重要組成部分,6門課程覆蓋二、三年級,既有專業基礎課,也有專業方向選修課和專業相關選修課。其中,電機與拖動技術是專業基礎課程,主要講授電機的基礎知識和原理,著重分析三相異步電動機和直流電動機的結構及基礎知識,如啟動、制動、調速性能及相關的計算;電力電子技術主要講授電力電子器件制造技術和變流技術,如整流、逆變、斬波、變頻、變相等;運動控制系統主要講授直流調速、交流調速和隨動系統;電氣控制及PLC技術涉及電氣基本控制方法及系統設計、可編程控制器原理及應用等知識,培養學生電氣控制分析與設計的能力;單片機技術主要講授基于微處理器的數據采集、顯示、驅動等內容;傳感器與現代檢測技術主要是對傳感器和常見檢測手段的介紹。

可見,基于課程群的教學必須具有整體觀和統一性,課程教學內容的設計,需要綜合考慮各課程內容之間的聯系,避免相同內容重復講授;同時需要注重基礎知識與專業知識之間的相互銜接,在教案、案例設計上統一規劃,強調知識體系的完整性與系統性。

在課程群課程教學過程中,可以將同一實際項目貫穿于整個課程群教學中,例如圍繞交流電機或直流電機的速度控制系統的設計與實現進行舉例,不同的課程對應系統實現的不同部分進行知識點講解:電機與拖動技術、運動控制系統主要圍繞電機結構、性能和調速方法設計教學內容;電力電子技術則可著眼于電器原件的選型、主電路的設計、參數的計算等進行講解;傳感器與現代檢測技術闡述了速度檢測的方法選擇、檢測電路和具體實現方法;電氣控制及PLC技術、單片機技術則解釋監控系統可以用兩種形式來實現。通過一個實際項目貫穿于多門課程,即實現了從理論分析到具體實現的整個過程。當完成該課程群教學后,學生將建立起一個完整而生動的知識結構,具有較好的教學效果。

2.2 三層次實踐教學

課程群的實踐教學分成3個層次:基礎實驗教學、綜合實踐教學和競賽創新教學。

2.2.1 基礎實驗教學

該層次的實踐教學主要是對理論教學內容進行驗證,讓學生加深對課堂教學內容的理解。基礎性實驗教學除了在實驗室中進行外,還根據課程教學內容,在理論課程中引入多種仿真軟件,如Simulink,Protus,Multisim對相應控制系統和電路系統進行仿真。讓學生 深刻理解理論知識,并適當讓學生設計實驗,通過實際操作獲得實驗結果。

2.2.2 綜合實踐教學

為了體現課程群實踐教學的開放性、研究性和創新性[2]。我們在驗證性和設計性實驗的基礎上,針對課程體系特點開發了綜合性實驗。如在完成檢測技術和單片機兩門課程的學習后,需要完成大論文的實踐訓練和基于單片機環境監控系統設計的開放性論題。鼓勵學生利用所學知識,完成對某一環境參數的監控設計。

2.2.3 競賽創新教學

結合課程,鼓勵不同年級的學生參加各類學科競賽,形成課程學習—教學實踐—創新競賽相結合的教學模式,激發學生學習動力。例如:在完成電子技術、電子設計創新(1)學習后,組織學生參加全國電子設計與開發大賽;學習完單片機原理及接口技術、傳感器與現代檢測技術、電子設計創新(2)后,組織學生參加全國單片機設計與開發大賽;在完成電子設計創新(3)和專業綜合實踐后,組織學生參加物聯網全國創新類大賽。近幾年已有多名學生參加了競賽并獲得了佳績。這一與競賽相結合的創新實踐教學模式激發了學生的興趣,并加強了學生對本專業的認識,增強了學生創新能力的培養。

2.3 與技能認證相結合

在教學過程中,結合電氣工程師類認證考試設置教學知識點和重點,鼓勵學生參加各類電工電氣類工程師認證,加強學生的實踐能力,并且為學生的就業提供保障。

3 結束語

基于課程群的教學模式,可以讓學生通過學習將各門專業課程有機地聯系起來,增強學生對課程的整體把握、完整理解和綜合應用;多層次的實踐教學激發了學生學習的興趣,并鍛煉了實際動手能力;教學與技能認證的培養方式提高了學生就業競爭力。我們已經按照該方案在某些課程上進行了改革探索,并取得了一定的效果。但是在具體實施過程中仍存在較多的困難,如課件整體規劃存在難度,不同課程教師的配合度以及學生的接受能力和考核方式的具有局限。我們將在后續的課程建設中繼續努力,找到一條真正適合的教學之路。

參考文獻

[1] 梁永春,劉建業.電氣傳動課程群開放式課程設計體系研究[J].中國電力教育,2011,21:167-168.

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