电气控制系统设计论文
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电气控制系统设计论文范文第1篇
【关键词】 斗轮堆取料机 斗轮机构 电气控制
斗轮堆取料机是一种广泛应用于钢厂、电厂、港口、码头等地的大型散料连续输送机械，用于物料（矿石、煤、焦碳、砂石）的堆取[1]。斗轮机构是整个机器的核心部件，其稳定性直接影响机器的安全可靠性。本文分析了目前斗轮机构电气控制方法，发现其在使用的过程中的不足，对其进行了改进。
1 斗轮机构传统电气控制方法
斗轮机构驱动方式一般有两种：液压马达-斗轮轴，液压马达驱动成本高，应用较少，大部分斗轮机构采用电机驱动；电机驱动方式的组成为：电机液力耦合器减速器斗轮驱动轴斗轮机构。驱动的时候直接控制驱动电机，目前斗轮机构工作的时候只能一个方向转动，不能反转。斗轮堆取料机工作是依靠斗轮机构的旋转挖取堆放于料场的物料，物料通过前臂架皮带机运输到料斗系统，最终到达底面皮带输送系统，通过底面皮带输送系统到达物料处理系统。由于多方面的原因料场的料堆形状是不规则的，斗轮机构取料到形状不规则处时，斗轮机构的整个斗子会嵌入料堆里面。这时候操作是先停大车，前臂架水平运动将斗轮机构从料堆里面带出。由于斗轮机构的一个斗子完全嵌入料堆里面，由于斗子嵌入不规则形状物料太深，当斗子从料堆取出的时候，前臂架变形很大，前臂架振动厉害，影响机器的使用寿命，并且料堆可能塌陷。
2 斗轮机构新的电气控制方法
从上面的分析可以看出，目前斗轮堆取料机的的斗轮机构由于不能反转，对斗轮机构的正常使用和寿命造成影响。为此在电器控制系统设计的时候，在原有电路的基础上，增加一个交流接触器KM2，以实现斗轮电机的正反转，如图1所示。在斗子嵌入形状不规则的料堆的时候，先停大车，斗轮机构反转，前臂架水平运动将斗轮机构从料堆里面带出，这样降低前臂架的变形及振动，也可避免料堆的塌陷。
3 结语
对斗轮堆取料机的斗轮驱动电气控制部分进行了分析，使斗轮堆取料机得斗轮机构可以正反转，从而解决了取料时由于料堆形状不规则斗轮嵌入料堆而前臂架需要水平移动带来的振动及对机器结构件造成的损坏。
参考文献：
[1]万正喜.斗轮堆取料机行走机构力学性能分析及结构优化[D]中南大学硕士论文，2011.
电气控制系统设计论文范文第2篇
关键词：挖泥船；泥泵离合器；智能控制；诊断
中图分类号：U664.5 文献标识码：A
1 前言
随着国内经济的飞速发展，挖泥船的应用越来越广泛，挖泥船大量用于河道疏通、挖沙清淤、吹填造地、筑路等，且随着工程需要，通过泥泵离合器智能控制系统控制本地泥泵执行机构，实现挖泥、吹泥等不同的工况。现在大多数耙吸式挖泥船多采用主机“一拖三模式”，采用双速比齿轮箱驱动泥泵，然后通过泥泵离合器智能控制系统操作合排，使主机驱动泥泵，进而实现多工况操作，本文就是针对这种双速比齿轮箱离合器研究开发出的一套智能控制系统，该系统将获取的状态信号进行采点、运算、诊断后执行对泥泵的控制，该智能控制系统不但能很好的控制高低速档合排、脱排，而且对合排过程中出现的故障能进行识别，并自行在诊断界面弹出故障点，能对离合器状态实时监控，此外在合排前后能配合功率管理系统实施功率管理。
2 智能控制系统的设计研究
2.1 控制对象
泥泵离合器是耙吸式挖泥船泥泵传动的中间连接核心部件，其结构如图1所示。泥泵通过主机，以离合器为纽带，通过控制驱动离合器合排使得泥泵实现转速输出。本文把离合器作为控制对象设计开发出一套智能控制系统，实现泥泵高、低速不同转速切换输出。
2.2 系统构成
根据系统的结构和控制不同特点，离合器控制系统可分气压系统和电气系统两大部分构成。
2.2.1 气压系统
气压控制是对离合器上的进气通路进行控制以响应相应高速档或低速档气路通断的操作，系统由滤器、压力表、恒压器、蓄能器、压力开关、电磁阀组件、消音器等组成，如图2为气压控制系统的工作原理图。其中，压力表示气源压力，滤器是将空气中的杂质过滤掉，通过减压阀把压力调到工作值，有一个安全阀保证气源压力不要过高，同时通过一个压力检测装置监测低于工作压力值时报警，按下合排按钮后控制空气通过两位两通阀和两位三通阀和节流阀后进入蓄能器瓶，其中压力监测装置监测高速合排时压力，压力监测装置监测低速合排时压力，当满足高速合排压力或者低速合排压力后，分别操作高速合排按钮和低速合排按钮进行合排操作，当有应急情况时，按下应急停止按钮控制两位两通阀泄放控制空气，离合器自动脱排。
2.2.2 电气系统
该电气系统通过采集功率管理系统、PCU主机推进系统、主机系统、液压PLC系统、MIMIC系统、泥泵离合器系统、泥泵齿轮箱系统、泥泵系统、AMS全船报警系统等各系统发出的信号来获得整个离合器的工作状态，如图3为电气系统框图。在对各个状态做出判定后，可操作相应的离合器动作。电气控制系统设计为三处控制模式，即可在机舱-离合器箱机旁控制，又可在集控室控制，也可在驾驶室-疏浚台远程遥控控制。离合器电气系统为了确保可靠性，有DC24V及AC220V电路，控制系统的电源均为UPS电源，保障系统在主配电板失电情况下依然能保持工作及监视状态，离合器系统信号均被采集到泥泵控制系统PLC柜，供全船的监控系统使用，此外系统还具有各种信号的报警功能，包括离合器电源故障、离合器主空气压力低、离合器控制空气压力低、离合器堵塞、离合器滑差、离合器紧急停止、离合器装置故障等。
2.3 软件系统
系统控制软件是整个智能控制系统的控制神经中枢，是系统的重要组成部分，根据不同船型选用合适的PLC控制模块作为控制单元，并能与上位机构成复杂的控制系统，离合器的合排/脱排联锁由泥泵控制系统PLC执行，泥泵离合器智能控制系统服务器方将各个系统信号采集处理后传送到泥泵PLC柜控制中枢的客户方，客户可在SCADA界面监测到整个系统状态图，进而进行操作。
2.3.1 系统设计的安全性-诊断保护
为了确保整个“一拖三”泥泵离合器智能控制系统的安全性，避免误操作引起离合器及相关设备损坏，在实际设计中采用多信号互相联锁诊断控制，只有在满足条件情况下方能操作离合器高低速档合排，只要有脱排操作条件，离合器将合排不成功。
2.3.2 系统高低速合排操作执行
智能控制系统对离合器的控制过程就是采集各系统发出的信号进行逻辑运算与判断，再根据不同工况来控制各个电磁阀的得电与失电，实现高速档或低速档气路的通与断，从而充气泥泵气胎离合器，推动泥泵齿轮箱和主机连接共同运动，完成输出泥泵转速的过程。当离合器合排条件吻合后，按下“低速”合排按钮，低速比离合器将合上；按下“高速”合排按钮，离合器高速档将合上。
3 应用情况
广州文冲船厂为上海航道局建造的科技含量非常高的万方大型耙吸式挖泥船 “新海牛”、“新海马”，分别于2009年11月、2010年2月交付使用，而后同类型挖泥船“新海虎4”、“新海虎5”也分别于2011年9月、2011年12月交付使用。该4艘挖泥船参加了长江口深水航道治理、唐山曹妃甸、天津临港工业区等重点工程项目建设，并成功进入美洲等海外地区，4艘挖泥船均采用了本文所述的泥泵离合器智能控制系统，该系统性能安全稳定，施工可靠，操作和诊断方便，达到了国际同类产品的先进水平，船东对此智能控制系统及诊断流程十分满意。
该系统具有如下特点：模块化设计；采用PLC程序；控制箱采用可靠的UPS电源，保障断电情况下泥泵离合器不会脱排导致泥浆罐在泥管里；具有多处控制操作功能，可在本地机旁控制、集控室控制、驾驶室控制；系统具有简单友善的诊断界面，减少工作人员故障诊断反应和处理时间等，大大提高了设备使用的安全性，减少工作人员劳动强度。
4 结论
随着船舶自动化程度越来越高和设备的增加，原有的控制系统设计已满足不了设备的兼容性和存在安全漏洞，为有效的减少设备操作流程，减轻施工人员工作量及提高系统安全性，我们研制了本文所述的离合器智能控制系统，它很好的适应了目前耙吸式挖泥船双速泥泵齿轮箱的特点，既具有高、低速合排诊断功能，又有泥泵在单泵高档、单泵低档、双泵高低档串并联控制诊断功能，并给疏浚台操作人员提供简洁的可视化信息界面和故障处理信息界面，由于简化了施工和故障诊断操作，劳动效率大大提高，进而缩短了施工项目完成时间，为船东产生了巨大效益，同时也产生了巨大的社会效益。
参考文献
[1] 于再红， 刘厚恕.国内外中小型耙吸式挖泥船动力配置综述[J]. 上海造船， 2010， （5）.
[2] 刘厚恕. 耙吸挖泥船在我国的发展及大型化展望[J]. 上海造船， 2003，（1）.
[3] 王永华. 现代电气控制及PLC应用技术（第2版）[M]. 北京： 北京航天航空大学出版社， 2008.
[4] 高伟. 国内外疏浚挖泥设备的对比与分析[J]. 中国港湾建设， 2009， （2）.
[5] 田俊峰， 丁树友. 软件与计算机辅助疏浚系统[A]. 中国土木工程学会第十届年会论文集[C]， 2002.
[6] 张贻飞，王晓明. LT型高弹性摩擦离合器在挖泥船泥泵传动中的应用[J]. 船舶工程， 1997， （02）.
[7] 董鹏. 应用于泥泵双速齿轮箱的智能控制系统的研究与开发[J]. 机械设计与研究， 2012， （02）.
电气控制系统设计论文范文第3篇
【关键词】电量监控 智能控制 温度传感器 震动传感器
高等教育是我国教育系统的重要组成，高校则是我国提高科研水平的重要场所。随着我国高等教育事业的快速发展，我国高校的占地面积增长迅速。目前，高校是区域内电力资源的占有和消耗大户，电费支出在办公成本支出中一直占较大的比例，随着全国各个高校规模的不断扩大，在校生人数大幅度增加，图书馆、教学楼、办公楼和学生宿舍等与学生学习、生活密切相关的配套设施也迅速扩张。对于这些关键建筑，采用传统的电气控制系统不仅造成资源的大量消耗，也致使高校的管理运营成本大幅度增加，高校的财政不堪重负。本论文旨在高校普遍采用的电气系统上，初步建立一套适合高校的电气智能控制系统，为校园节能管理和绿色校园的建设提供一种新途径。
1 高校楼宇电气智能控制系统原理
电力是高校校园内的主要能源种类，用于各类功能建筑的照明、动力、教学、生活等设施。高校电气智能控制系统的核心是能源自动化监控和管理，由能源监管中心、远程传输网络、现场控制网络、三相/单相电力监控终端、网关、传感器、定时器、智能化计量仪表、能源监管系统软件等组成。
2 高校楼宇电气智能控制系统设计
在校园里，图书馆、实验室、教学楼和学生宿舍是电力供应的重点区域。目前数字化校园已在全国的高校推广。利用数字化校园网络建立校园能源自动化监管系统，既可以省去网络的拓扑费用，也可以使能源监管和数字化校园结合起来，统一管理。
校园能源自动化监管系统的核心是能源监管中心，通过数字化校园的局域网系统将现场控制器、传感器、监视器、三相/单相电力智能终端等设备整合起来。
2.1 系统结构设计
系统结构示意图见图1，系统结构特点为：
（1）图书馆、教室等公共区域的照明控制系统与监管中心联动，通过红外线感应系统，实现无人时自动关闭，也可切换成监管中心或现场手动控制，每个控制器的开闭情况都能在监管中心的数字化管理平台上显示出来。
（2）分体、中央空调系统通过温度感应和红外感应系统与监管中心连接，实现每个房间、每个封口的单独控制和无人关断，每个房间的温度、空调的运转情况都能够通过监管软件查询。
（3）校园供水系统增加变频控制设备，并通过数字化校园网络连接至监管中心。
（4）对学生宿舍区更换成智能计量电表，并连接至监管中心，实现分室供电计量、负载限制、定时断电、短路、过流保护、故障报警、数据分析、数据保护计费等功能。
2.2 控制器的设计
控制器中采用DDSI1129型单相或三相智能控制器，可完成用电系统的电压和电流采集、智能调节、数据实时返回、数据同步等控制；监测器采用红外线人员检测器，可完成有人员动作时可手动控制，无人员动作时自动关断。为增强系统运行的可靠性和安全性，系统中的控制器和监测器都具备数据实时回传功能，保证系统运行参数不会因断电而丢失。
对于室外照明系统，设置室外照度计，能源监管中心自动读取室外照度计的照度值，当照度低于系统设定的照度值时，系统自动开启外场照明等，而不管定时开启时间是否到。这种控制方式适用于天气突变时，监控工作站检测到照度低于设定值时，自动发出照明开启命令至照明监控终端，开启照明设备。
3 智能控制系统应用效果
某高校针对图书馆、教学楼和公共照明系统进行了电气智能控制系统改造，针对照明回路、空调回路增加控制器、监测器、温度传感器和室外照度计等，能源监测管理软件使用成熟产品，全部改造成本约为150万元与2013年底完成。
2013年该高校月平均总用电量为352万度，图书馆、教学楼和公共照明系统月平均用电量为212万度；改造完成后，经过三个月的试运行，月平均总用电量降低至331万度，图书馆、教学楼和公共照明系统月平均用电量降至175万度，节省电费33.3万元，节电效果明显。
4 结论
通过实测得到，该系统在保证正常用电需求的前提下，可节约能源17%，且该系统具有强大的网络监测功能，不仅能够实现监管中心对总体用电情况的全面掌握，提高用电质量，保证用电安全，又能够降低能源消耗。
通过高校楼宇电气智能控制系统帮助高校削减能源消费，避免能源浪费，提高能源利用效率，实现校园建筑设施的用能成本核算，完善用能收费体制和制度建设，是建设绿色校园的重要推手。
参考文献
[1]刘经伟.科技创新与应用[J].建筑科学，2013（28）：242.
[2]张丽，张利明，罗永红.科学之友[J].应用技术，2011（11）：15-18.
[3]原甲，龚敏，王云星.智能建筑与城市信息[J].技术与应用，2013（9）：82-83.
[4]付丹.民营科技[J].科技论坛，2013（09）： 75.
电气控制系统设计论文范文第4篇
关键词：药品包装机 袋成型 PLC FX2
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）07（b）-0063-02
1 研究背景
我国的经济在持续的发展，同样，人们对健康的要求也逐渐提高，药品的生产和制造为人们的健康做了很大贡献，我国已成为世界十大医药生产国和原料出口国之一。从实际情况上来说，对于医药相关类产品的包装，我国的水平还落后于发达国家，最早的药品的生产和包装是靠手工，手工业从劳动强度和速度上都有很大的缺陷，进而影响产品的质量，从而使效益也变差。后来，用一些设备代替了一部分手工业，这样也加快了效率。以前的设备控制主要是采用继电器系统，继电器中的时间继电器、速度继电器也使控制实现多样化。但是复杂的控制和适应产品的多样化控制再采用继电器系统会有很大的弊端，如接线复杂、改进小问题需要较大改进控制系统的逻辑，所以找到能实现继电器系统的控制，又能使接线简单，改进方便的系统成为各大领域急需解决的问题。可编程序控制器的出现使这一问题变得简单，用CPU、存储器、输入输出模块组成了一个控制器，向存储器编写程序，由CPU计算，进而实现控制，是这一控制机的最大特点。自动药品包装机的控制系统采用PLC控制，既可以控制整个生产线对药品进行包装，又能根据产品要求随时调整生产方式。
2 袋成型自动药品包装机的机械结构以及工作原理
袋成型自动药品包装机结构包括用于塑化材料的加热器、用于压制的卡盘、用于检测包装位置的传感器。传感器主要是采用光电传感器，当产品是满装的状态，光电传感器会根据发射光和反射光的数据判断包装是否填满。如反射率高，说明包装未填充满药品；如反射率低，则说明药品是满的。使包装进行密封是通过具有加热装置的夹盘，当传感器检测到药品盒装满以后，加热盘将加热，达到塑封温度，进行动作，通知包装机进行包装。整一个一套药品包装好后，用传送带将产品运走。12个组为一套，完成交工后，一套药品由拉膜机构塑封，打捆成型。在打捆中，涉及到速度的参数、时间的参数。由此，一整套系统完成生产线的操作涉及到个数、时间、速度的控制。针对以上要求，选用的三菱FX2N38M的PLC，对应输入输出接口上连接输入设备，如启动按钮、停止按钮、急停按钮等，在输出接口上连接制袋装置、计数装置、剪切装置、缝合装置等，实现一整套过程。一台设备上自动完成制袋成型、计量充填、封合剪切等全过程的自动包装设备。该机主要由计量装置、拉膜机构、纵封机构、横封机构、纠偏机构等组成。机构袋成型药品自动包装机整机运行时，拉膜电机启动，通过传动机构带动拉膜带恒速连续运行，拉膜带的速度可以按照包装速度设定值自动调整。整个设计总共分为两步，第一部按照要求，连接输入和输出设备，列出输入输出分配表，第二部根据要求设计程序。
3 PLC输入输出点分配
I/O点分配如表1所示。
控制系统的主程序如图1所示。
4 结语
此论文完成了电气控制系统硬件和软件的设计工作，可以实现手动、回原点、单步、单周期、连续各种工作方式的切换，能够按照预期的目标正常地运行。程序设计时结构清晰，易于检查和修改，而且为以后软件的维护和改进提供了方便。对系统的可靠性进行了充分考虑，加入了各种的保护措施，尽量消除了各种可能的事故隐患。
PLC非常有利于小型自动化系统的实现，用PLC作为下位机实现现场的信号输入和实时控制，是执行可靠，而且有效地实现了分散控制。
参考文献
电气控制系统设计论文范文第5篇
2016年6月2日，中国正式成为《华盛顿协议》成员国，这将对中国工程教育质量的提高发挥极大的督促作用，促进中国按照国际标准培养工程师，提高工程技术人才的培养质量[1]。国际上广泛应用的CDIO工程教育模式是在2004年由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学联合研究提出的[2]。它主要由构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)四部分组成，目的是通过产品研发到产品运行整个过程的锻炼培养学生理论联系实际的能力[3]。按照CDIO的培养模式，工程毕业生的能力被分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层次，并通过12条标准来衡量学生的培养质量，这与中国工程教育专业认证的12条标准有异曲同工之处。
我校机械电子工程专业目前虽然已经制定了较合理的专业培养目标和培养方案，培养了结构合理的师资队伍，形成了较好的理论和实践教学模式，但是与CDIO工程教育标准的要求相比，在培养方案、教学体系、教师队伍建设及教学效果评价机制等方面，仍然存在一定的差距。现有机电专业课程体系存在专业特色不明显、不同课程之间存在重复或相互冲突的地方等缺点，因此要依据CDIO工程教育理念，借助校企合作平台，全面地进行机电专业人才培养模式的探讨，建立符合CDIO工程教育标准的机械电子工程专业实践教学体系。
1.我校机械电子工程专业课程体系情况
目前的专业培养方案里包括的核心课程为：机械制图、理论力学、材料力学、模拟电子技术、数字电子技术、C语言程序设计、单片机原理及应用、自动控制原理、机电传动控制、传感技术、机械原理、机械设计、机械工程测试技术、机电一体化系统设计、互换性、工程材料等;主要实践环节为：社会实践调查、金工实习、电子电路实训、工程制图实践、创新实践、生产实习、毕业实习、毕业设计(论文)、PLC与组态技术综合实验、测试技术与传感器综合实验、单片机综合实验、自动化生产线认知实践、机械设计基础课程设计和机电专业综合课程设计等。
2.CDIO模式下的机电专业教学体系
根据CDIO工程教育标准的要求和我校办学特色，为适应煤炭行业和地方经济对机电专业高级技术人才的需求，结合重实践、重创新的培养目标设计新的课程体系。广泛吸取企业专家建议，深入探讨和修订机电专业课程体系，强化实践环节，构建国际化的课程体系和教学模式，从而保证面向工程的课程体系能够培养学生的实践能力与创新思维。依据CDIO工程教育理念，选择典型的工程实践项目，采取“做中学”的方式，通过在项目中反复训练锻炼学生自主学习的能力，这样不仅可以促进学生对基础知识的掌握，还可以提高学生解决工程实践问题的能力，从而使学生综合素质和能力能达到CDIO标准的要求，增强人才培养对企业的适应性[4]。近年来，主要通过以下措施进行教学体系的改革：
(1)基于CDIO的工程教育理念，构建了“一个核心、两个方向、四个阶段”的工程教学体系。
“一个核心”是以矿业领域的机电一体化系统设计、研发为主，覆盖了多学科交叉领域，主要涉及机械设计、机械传动、机械制造、机电传动控制、PLC、单片机、控制工程、机电一体化系统设计等多种技术;“两个方向”是指机械设计与制造、电气控制系统，选修课中增添“煤矿机电设备”、“工业控制网络与现场总线技术”等课程;“四个阶段”是指根据CDIO理念的构思、设计、实现、运行四阶段指导，学生要经历认知实习、基础课程实验、专业课程设计与综合实验及毕业设计、创新大赛等综合实训，才能更好地掌握本专业的工程应用技术。从第三学期开始，每学期均安排工程实践环节，按照核心知识点和要求来设定每个工程实践项目，在课程设计与毕业设计过程中企业参与。
(2)依托产学研合作背景，通过专业综合实训和企业顶岗实习等环节提高学生工程实践能力。
我校机械工程学院已经建立了电子创新设计实验室、慧鱼模型创新设计实验室、机电控制技术实验室、虚拟仪器综合实验室、动态测试技术实验室等实践创新平台，与淮南矿业集团、皖北煤电集团、淮南万泰电子股份有限公司、淮南润成科技股份有限公司、平安开诚智能安全装备有限责任公司、凯盛重工有限公司、淮南阶梯电子科技有限公司等开展了长期的产学研合作，从而可以保证给学生提供校内、外实践实习基地。通过单片机和PLC综合实验、课程设计、毕业设计、实训检验学生电工电路、单片机、PLC综合开发的能力，往往借助典型机电案例(如斜井跑车防护装置、皮带机集控系统、立井提升系统过卷过放保护系统等)，让学生经历“构思—设计—实现—运行”四阶段的完整实训。与此同时，让学生积极深入到到校企合作的实习基地中，在相关机电系统中顶岗锻炼，进一步提高学生的理论联系实践的能力，缩短学生个人能力与企业要求的差距。
(3)通过创新团队建设、学科竞赛和大学生科研项目培养学生工程实践创新能力。
为进一步拓展学生科技创新能力，借助学院设置的创新团队、学科竞赛活动、大学生科研项目的平台，在日常的教学管理中，融入紧密联系工程实际的大学生课外科技创新能力培养模式，鼓励学生积极参加“全国大学生机械创新大赛”、“全国大学生机器人大赛”、“全国大学生电子设计竞赛”、“全国大学生节能减排大赛”等各种赛事，鼓励学生撰写学术论文和申请专利。
3.结语
CDIO工程教育模式与中国工程教育专业认证的标准是高度统一的，只有坚持以CDIO工程教育模式为指导，依据校企合作背景，不断创新改革机电专业的课程教学模式，才能进一步提高学生的工程实践应用能力，为国家和企业培养出能在机电行业及相关领域从事机电一体化产品和系统的设计制造、研究开发、工程应用和运行管理工作的复合型工程技术人才，达到国际标准的要求。
