机电传动课程设计题目

机 电 传 动 课 程 设 计

题 目:污水净化处理系统的PLC控制

姓 名 刘念 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机自081 学 号 200800314105 指导教师 靳继勇

完成日期 2011-12-23

目 录

第一章 引言………………………………………………………………………… 1 1.1课题背景……………………………………………………………………… 1 1.2设计目的………………………………………………………………………… 1 1.3设计任务及分析………………………………………………………………… 1

1.3.1任务及要求………………………………………………………………… 1 1.3.2任务分析…………………………………………………………………… 1 第二章 污水净化处理系统设计方案选择…………………………………………… 3 2.1物理法处理技术方案选择…………………………………………

三、设计过程

（一）总体方案选择说明

1）动力头的快进、工进及快退均由液压油缸驱动，并用挡铁方法实现位置控制；

2）动力头电动机的停车采用能耗制动，以保证准确定位； 3）制动时间可根据工艺要求设定并由定时器自动控制；

4）M1为油泵电动机，并且只有当油泵工作一段时间后（即油压达到工作要求时），才能进行其它操作；

5）冷却泵单独由M2拖动；

6）采用带指示灯的控制按钮，以显示设备运行状态； 7）主电路及控制电路采用熔断器实现短路保护；

8）液压（电磁阀）控制电路可进行半自动循环，同时又可对各个工步单独点动控制；

9）电气控制箱置于专门的操作室，电器板与控制板之间，以及电控箱和执行系统之间的连接，采用接线板进出线方式。

（二）控制方式选择

继电器—接触器控制方式或PLC控制方式均适合本装置的控制需要，前者成本低，但硬件线路较复杂，控制箱体积大，程序选择不方便；后者线路简单，程序预选方便，但成本较高。

本设计对两种控制方式均进行尝试，以加强对两种控制方式的感性认识，提高自身的实践技能。

（三）设计电气控制原理图 1、主电路设计

1）由接触器KM1,KM2,KM3,KM4分别控制电动机M1,M2,M3,M4的运转； 2）M3,M4由热继电器FR1,F

《机电传动控制》

课程设计报告

题 目： 摇臂钻床电气控制设计 院 （系）： 机电与自动化学院 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师：

2013年12月29日至2014年1月4日

华中科技大学武昌分校

《机电传动控制》课程设计任务书

一、设计题目 摇臂钻床电气控制设计 二、设计主要内容 摇臂钻床由主轴电动机M1、升降电动机M2、夹紧油泵电动机M3、冷却泵电动机M4驱动相应机械部件实现工件钻削加工。 1、控制要求： （1）主轴电动机M1： ①正反转控制：手动控制； ②正反转停止制动。 （2）摇臂升降电动机M2和夹紧电动机M3： ①关联控制：按下摇臂升/降按钮，根据“立柱松开延时--松开到位—摇臂升降移动—移动到位（限位）—升降停止—立柱夹紧延时—夹紧到位—松紧停止”流程完成摇臂的升降点动控制。（M2正转，摇臂升，M2反转，摇臂降；M3正转，立

机电传动控制课程设计

一、 目录

引言 2

设计说明相关内容

（一）、课程设计题目 3 （二）、设计目的及要求 3 （三）、设计内容 4 一、控制方案设计 4 二、线路设计 4 三、控制电路的设计 6 四、元件的选取 6 五、柜体设计 8 六、结束语 11 七、参考文献 12

理工学院课程设计成绩评定表

课程名称 班级 项目 机电传动控制课程设计 学号 评 分 标 准 1、态度端正，设计认真，能积极动脑思考，学习纪律好。 平时2、态度较好，较认真，能积极动脑思考，学习纪律较好。成绩3、态度一般，较认真，能动脑思考，学习纪律尚可。 （占20％） 4、态度较差，不够认真，不善于动脑思考，纪律较差。 5、态度差，不认真，不动脑思考，纪律差。 1、绘图规范，标注准确，结构合理，图纸质量高。 专 业 机械设计制造及其自动化 姓名 评分等级 得分 折合分 优秀 良好 中等 及格 不及格 优秀 良好 中等 及格 不及格 优秀 良好 中等 及格 不及格 图纸2、绘图较规范、准确，结构基本合理，图纸质量较好。 质量 成绩3、绘图基本规范、准确，结构基本合理，图纸质量一般。（占 40％） 4、绘图不够规范、准确，结构不太合理，图纸质量较差。5、绘图不规范、准确，结构不合理，图纸质量差。 1、撰写规范，设计思路清晰，知识运用熟练，设计详尽细致，按要求完成设计。 设计报告3、撰写基本规范，设计思路基本清晰，知识运用尚可，成绩设计基本详尽细致，能按要求完成设计

理工学院课程设计成绩评定表

课程名称 班级 项目 机电传动控制课程设计 学号 评 分 标 准 1、态度端正，设计认真，能积极动脑思考，学习纪律好。 平时2、态度较好，较认真，能积极动脑思考，学习纪律较好。成绩3、态度一般，较认真，能动脑思考，学习纪律尚可。 （占20％） 4、态度较差，不够认真，不善于动脑思考，纪律较差。 5、态度差，不认真，不动脑思考，纪律差。 1、绘图规范，标注准确，结构合理，图纸质量高。 专 业 机械设计制造及其自动化 姓名 评分等级 得分 折合分 优秀 良好 中等 及格 不及格 优秀 良好 中等 及格 不及格 优秀 良好 中等 及格 不及格 图纸2、绘图较规范、准确，结构基本合理，图纸质量较好。 质量 成绩3、绘图基本规范、准确，结构基本合理，图纸质量一般。（占 40％） 4、绘图不够规范、准确，结构不太合理，图纸质量较差。5、绘图不规范、准确，结构不合理，图纸质量差。 1、撰写规范，设计思路清晰，知识运用熟练，设计详尽细致，按要求完成设计。 设计报告3、撰写基本规范，设计思路基本清晰，知识运用尚可，成绩设计基本详尽细致，能按要求完成设计

西南交通大学本科生课程设计

摘 要

整流器作为电力机车电源侧变流器，是整个交流牵引传动系统的重要组成部分。采用二极管不控整流或者半导体晶闸管相控阵整流都会对电网造成污染，而且整流出的直流脉动较大，谐波含量较多，对电机造成不良影响，而且不能实现能量的双向流动，制动时造成能量的浪费。但是采用以全控型器件组成的PWM脉冲整流器可以获得近似单位功率因数，低谐波污染并且能实现能量的双向流动，拥有更好的应用前景。

本课程设计回顾了我国铁路的发展史，论述了牵引传动技术发展和电力电子器件发展的关系；分析了以CRH1和CRH2为原型的两电平和三电平整流器的工作原理和和开关工作模式，构建了基于拓扑电路的数学模型；采用瞬态直接电流控制和预测直接电流控制两种不同的控制策略，分析比较了二者控制的区别和控制的性能。本文在MATLAB/Simulink仿真环境下建立了各种控制策略的双闭环仿真模型，进行了对比仿真实验，对仿真结果进行了分析，并得出相关结论。

关键词： 牵引传动；PWM整流器；控制策略；MATLAB仿真

西南交通大学本科生课程设计

II

目 录

第1章 牵引传动.............................

西南交通大学本科生课程设计

摘 要

整流器作为电力机车电源侧变流器，是整个交流牵引传动系统的重要组成部分。采用二极管不控整流或者半导体晶闸管相控阵整流都会对电网造成污染，而且整流出的直流脉动较大，谐波含量较多，对电机造成不良影响，而且不能实现能量的双向流动，制动时造成能量的浪费。但是采用以全控型器件组成的PWM脉冲整流器可以获得近似单位功率因数，低谐波污染并且能实现能量的双向流动，拥有更好的应用前景。

本课程设计回顾了我国铁路的发展史，论述了牵引传动技术发展和电力电子器件发展的关系；分析了以CRH1和CRH2为原型的两电平和三电平整流器的工作原理和和开关工作模式，构建了基于拓扑电路的数学模型；采用瞬态直接电流控制和预测直接电流控制两种不同的控制策略，分析比较了二者控制的区别和控制的性能。本文在MATLAB/Simulink仿真环境下建立了各种控制策略的双闭环仿真模型，进行了对比仿真实验，对仿真结果进行了分析，并得出相关结论。

关键词： 牵引传动；PWM整流器；控制策略；MATLAB仿真

西南交通大学本科生课程设计

II

目 录

第1章 牵引传动.............................

西南交通大学本科生课程设计

摘 要

整流器作为电力机车电源侧变流器，是整个交流牵引传动系统的重要组成部分。采用二极管不控整流或者半导体晶闸管相控阵整流都会对电网造成污染，而且整流出的直流脉动较大，谐波含量较多，对电机造成不良影响，而且不能实现能量的双向流动，制动时造成能量的浪费。但是采用以全控型器件组成的PWM脉冲整流器可以获得近似单位功率因数，低谐波污染并且能实现能量的双向流动，拥有更好的应用前景。

本课程设计回顾了我国铁路的发展史，论述了牵引传动技术发展和电力电子器件发展的关系；分析了以CRH1和CRH2为原型的两电平和三电平整流器的工作原理和和开关工作模式，构建了基于拓扑电路的数学模型；采用瞬态直接电流控制和预测直接电流控制两种不同的控制策略，分析比较了二者控制的区别和控制的性能。本文在MATLAB/Simulink仿真环境下建立了各种控制策略的双闭环仿真模型，进行了对比仿真实验，对仿真结果进行了分析，并得出相关结论。

关键词： 牵引传动；PWM整流器；控制策略；MATLAB仿真

西南交通大学本科生课程设计

II

目 录

第1章 牵引传动.............................

问答题：

1、 机电传动系统稳定运行的充分必要条件是什么？ 2、直流他励电动机为什么要有失磁保护？

3、三相交流异步电动机的旋转磁场的方向是怎么决定的？如何改变其旋转方向？

4、教室内的吊扇不能启动，但用外力拨动一下又可以转动了，可能是什么故障？为什么？ 5、同步电动机为何没有启动能力？有什么启动方法？

6、何谓”自转”现象?交流伺服电动机怎样克服这一现象，使其在控制信号消失时能迅速停止？

7、试说明热继电器的工作原理？它是如何起保护作用的？ 8、拖动系统的稳定平衡点要满足什么条件？

9、 限制直流电动机的启动电流，一般有什么方法？

10、三相电机定子绕组的连接方式有哪两种？如何选择连接方式？ 11、异步电动机为何要异步？同步电动机又为何要同步？

12、行程开关用于行程极限保护时，若电源相序反了，会出现什么现象？为什么？ 13、交流异步测速发电机的主要优缺点是什么？

14、电动机中长期过载保护是怎么实现的？它能否作为短路保护使用？为什么？ 15、机电传动系统稳定运行的充分必要条件是什么？

16、试列出以下几种情况下（见题2.3图）系统的运动方程式，并说明系统的运动状态是加速，减速，还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向）

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