生產(chǎn)線自動裝箱的PLC控制的課程設計

1、揚 州 大 學本科生課程設計報告題 目 生產(chǎn)線自動裝箱的PLC控制 課 程 電氣控制及可編程控制器 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班 級 電氣1002 學 號 姓 名 指導老師 李新兵 王永華 蔣步軍 完成日期 2013 年 12 月 目 錄1 緒論.11.1 課程題目11.2 設計目的及要求11.3 原始資料21.4 課題要求21.5 日程安排31.6 主要參考書32 器件選擇.42.1 總體結構42.2 具體器件的選擇4 2.2.1熔斷器的選擇. 4 2.2.2電源開關的選擇.5 2.2.3 交流接觸器的選擇.6 2.2.4 熱繼電器的選擇.72.2.5 時間繼電器的選擇.82.2.6 行程

2、開關的選擇.83 程序設計.93.1 總體設計思路.93.2 PLC輸入輸出口分配.93.3 主電路設計.93.4輸入輸出接線圖.103.5梯形圖.113.6指令圖.134 安裝、接線及系統(tǒng)聯(lián)合測試145 總結156 參考文獻161、緒論1.1、設計課題：生產(chǎn)線自動裝箱的PLC控制。1.2、設計目的及要求：課程設計的主要目的是通過某一生產(chǎn)設備的電氣控制裝置的設計實踐，了解一般電氣控制系統(tǒng)設計過程、設計要求、應完成的工作內(nèi)容和具體設計方法。通過設計也有助于復習、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(chǎn)設備和生產(chǎn)工藝的要求，因此，設計之前必須了解設備的用途、結構、操作要求和工藝

3、過程，在此過程中培養(yǎng)從事設計工作的整體觀念。課程設計應強調(diào)能力培養(yǎng)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(yǎng)與提高，如獨立工作能力與創(chuàng)造力；綜合運用專業(yè)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(chǎn)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。在課程設計中，學生是主體，應充分發(fā)揮他們的主動性和創(chuàng)造性。教師的主導作用是引導其掌握完成設計內(nèi)容的方法。為保證順利完成設計任務還應做到以下幾點：1) 在接受設計任務后，應根據(jù)設計要求和應完成的設計內(nèi)容進度計劃，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

4、得指導數(shù)師的幫助，同時要廣泛討論，依據(jù)充分。在具體設計過程中要多思考，尤其是主要參數(shù)，要經(jīng)過計算論證。3) 所有電氣圖樣的繪制必須符合國家有關規(guī)定的標準，包括線條、圖型符號、項目代號、回路標號、技術要求、標題欄、元器件明細表以及圖樣的折疊和裝訂。4) 說明書要求文字通順、簡練，字跡端正、整潔。5) 應在規(guī)定的時間內(nèi)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。1.3 、原始資料：對生產(chǎn)線上某種產(chǎn)品自動按指定數(shù)量(如12個)裝箱，產(chǎn)品裝箱前及裝箱后都由傳送帶傳送。生產(chǎn)線自動裝箱控制裝置示意圖如圖所示。生產(chǎn)產(chǎn)品由傳送帶A傳送，裝入由B傳送的空箱中。

5、每12個產(chǎn)品裝入一箱，當傳送帶 (1KW)傳送了12個產(chǎn)品裝入一箱后，傳送帶B (2KW)將該箱產(chǎn)品移走，并傳送下一個空箱到指定位置等待傳送帶A傳送來的產(chǎn)品。1.4、課題要求：用PLC控制整個控制裝置要達到以下要求：1按下控制裝置啟動按鈕后，傳送帶B先啟動運行，拖動空箱前移至指定位置，達到指定位置后，由SQ2發(fā)出信號，使傳送帶B制動停止。2傳送帶B停車后，傳送帶A啟動運行，產(chǎn)品逐一落人箱內(nèi)，由傳感器檢測產(chǎn)品數(shù)量，當累計產(chǎn)品數(shù)量達12個時，傳送帶A制動停車，傳送帶B啟動運行。3上述過程周而復始地進行，直到按下停止按鈕，傳送帶A和傳送帶B同時停止。其工作流程圖如圖所示。4應有必要的信號指示，如電源

6、有電、傳送帶A工作和傳送帶B工作等。5傳送帶A和傳送帶B應有獨立點動控制，以便于調(diào)試和維修。1.4、日程安排：序號具 體 內(nèi) 容時間(天)11課題介紹、布置設計任務（講課）2熟悉要求及對電氣要求1.52設計并繪制系統(tǒng)原理圖 （含：I / O連接圖及其他外部硬件圖）1.53設計PLC控制程序（含：系統(tǒng)功能表圖、梯形圖）1.54模擬調(diào)試1.55編寫設計報告（含：設計說明書、使用說明書、設計總結）1.06答辯0.51.5、設計參考書：1教材電氣控制與PLC應用2可編程序控制器原理及應用3S7-200使用手冊2、器件選擇2.1、總體結構：生產(chǎn)線自動裝箱控制裝置如圖所示。生產(chǎn)產(chǎn)品由傳送帶A傳送，裝入由B

7、傳送的空箱中。每12個產(chǎn)品裝入一箱，當傳送帶 (1KW)傳送了12個產(chǎn)品裝入一箱后，傳送帶B (2KW)將該箱產(chǎn)品移走，并傳送下一個空箱到指定位置等待傳送帶A傳送來的產(chǎn)品。2.2、具體器件的選擇：2.2.1熔斷器的選擇熔斷器是低壓配電系統(tǒng)和電力拖動系統(tǒng)中的保護電器，在使用時串接在所保護的電路中。當電路出現(xiàn)短路或嚴重過載是，其內(nèi)部低熔點的熔絲或熔片將自動熔斷，將電路切斷。熔斷器由熔體、安裝熔體的熔管和熔座三部分組成。那么，如何在電路中選擇熔斷器的大小呢？規(guī)格的選擇：（1）熔體額定電流的選擇1.對于變壓器、電爐和照明等負載，熔體的額定電流應略大于或等于負載電流；2.對于輸配電線路，熔體的額定電流應

8、略大于或等于線路的安全電流；3.在電動機回路用作短路保護時，應考慮電動機的啟動條件，按電動機啟動時間的長短來選擇熔體的額定電流。電動機末端回路保護，選用aM型熔斷器，熔斷體的額定電流In稍大于電動機的額定電流；4.電容補償柜回路的保護，選用gG型熔斷器，熔斷體的額定電流In約等于線路計算電流1.82.5倍；如選用aM型熔斷器，熔斷體的額定電流In約等于線路電流的12.5倍。5.線路上下級間的選擇保護，上級熔斷器與下級熔斷器的額定電流In的比等于或大于1.6，就能滿足防止發(fā)生越級動作而擴大故障停電范圍的需要。6.保護半導體器件用熔斷器，熔斷器與半導體器件串聯(lián)，而熔斷器熔體的額定電流用有效值表示，

9、半導體器件的額定電流用正向平均電流表示，因此，應按下式計算熔體的額定電流：INR1.57 INR1.6 INR 式中 INR 表示半導體器件的正向平均電流。7.降容使用在20 的環(huán)境下，我們推薦熔斷體的實際工作電流不應超過額定電流值。選用熔斷體時應考慮到環(huán)境及工作條件，如封閉程度、空氣流動連接電纜尺寸（長度及截面）瞬時峰值等方面的變化；熔斷體的電流承載能力實驗是在20 環(huán)境溫度下進行的，實際使用時受環(huán)境溫度變化影響。環(huán)境溫度越高，熔斷體的工作溫度就越高，其壽命也就越短。相反，在較低的溫度下運行將延長熔斷體的壽命。來源：輸配電設備網(wǎng)8.在配電線路中，一般要求前一級熔體比后一級熔體的額定電流大23

10、倍，以防止發(fā)生越級動作而擴大故障停電范圍。（2）熔斷器的選擇1、UN熔斷器UN線路。2、IN熔斷器IN線路3、熔斷器最大分斷能力應大于被保護線路上的最大短路電流類型的選擇：應根據(jù)使用場合選擇熔斷器。電網(wǎng)配電一般用刀型觸頭熔斷器（如HDLRT0 RT36系列）；電動機保護一般用螺旋式熔斷器；照明電路一般用圓筒帽形熔斷器；保護可控硅元件則應選擇半導體保護用快速式熔斷器。常用的熔斷器有：1、RC1A系列瓷插式熔斷器、2、RL1 系列螺旋式熔斷器3、RM10系列無填料封閉式熔斷器。次外，還有RT0系列有填料封閉管式熔斷器、RLS、RS0系列快速熔斷器、自復式熔斷器等。本設計采用RL1系列螺旋式熔斷器。

11、2.2.2電源開關的選擇開關是用于接通和斷開電路的電器。常用的開關有刀開關、鐵殼開關、組合開關和自動空氣開關。刀開關分單級、雙級和三級。適用于接通和斷開有電壓而無負載電流的電路。因而結構簡單、操作方便、價格便宜，在一般的照明電路小于5.5KW電動機的控制電路中常被采用。用于照明電路是可選用額定電壓220V或250V，額定電流等于或大于電路最大工作電流的兩極開關；用于電動機的直接啟動時，可選用額定電壓280V或500V，額定電流等于或大于電動機額定電流3倍的三級開關。在安裝刀開關時刀口應朝上，防止熱空氣拉弧或重力閘。鐵殼開關又叫封閉式負荷開關。是帶有熔斷器的刀開關放在用鑄鐵或薄鋼板沖壓而成的鐵殼

12、中。鐵殼開關配用的熔斷器，額定電流為60A及以下者，配用瓷插式熔斷器；額定電流為100A以下者，配用無填料封閉管式熔斷器。組合開關也稱轉(zhuǎn)換開關，多用于機床控制線中作為電源的引入開關，也可以用作不頻繁地接通和斷開電路接線電源和負載以及控制5KW及一下的小容量異步電動機正反轉(zhuǎn)、星三角啟動。自動空氣開關又叫自動空氣斷路器，它能對電路進行短路 、欠壓、嚴重過載保護，同時也可作不頻繁地啟動電動機。本設計采用,梅蘭日空氣開關梅蘭日蘭斷路器C654P16A2.2.3交流接觸器的選擇交流接觸器是一種自動控制電器可頻繁接通和切斷電路。它主要由電磁部分、觸頭部分及滅弧罩組成。滅弧罩用陶瓷制成的，蓋在三個主觸頭上，

13、使產(chǎn)生的電弧迅速熄滅，不外濺。當線圈通電時，靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力，將鐵芯吸合，由于觸頭系統(tǒng)是于動鐵芯聯(lián)動的，因此動鐵芯帶動三條動觸片同時運行，觸點閉合，從而接通電源。當線圈失電時，吸力消失，動鐵芯聯(lián)動部分依靠彈簧的反作用力而分離，使主觸頭斷開，切斷電源。同時交流接觸器具有欠壓保護。選擇接觸器1選擇接觸器主觸頭的額定電壓：應等于或大于負載的餓額定電壓。2選擇接觸器觸頭的額定電流：被選用接觸器觸頭的額定電流應不小于負載電路的額定電流。也可根據(jù)所控制的電動機最大功率進行選擇。如果接觸器是用來控制電動機的頻繁啟動、正反或反接制動等場合，應將接觸器的主初頭額定電流降低使用，一般可降低一個等級。3根據(jù)控制電

14、路要求確定吸引線圈工作電壓和輔助觸點 容量：如果控制線路比較簡單，所用接觸器的數(shù)量較少，則交流接觸器線圈的額定電壓一般直接選用380V或220V。如果控制線路比較復雜，使用的電器又比較多，為了安全起見，線圈的額定電壓選低一些，這時需要加一個控制變壓器本設計采用,CJ10系列交流接觸器2.2.4熱繼電器的選擇熱繼電器常用來對電動機進行過載保護。電動機在運行過程中，由于種種原因，如長期過載、頻繁啟動、欠壓運行、斷相運行等均會使流過電動機的電流超過額定值。若過電流的數(shù)值不足以使電路中的熔斷器熔斷，電動機繞組就會因過電流而導致發(fā)熱，影響電動機的壽命，甚至燒毀電動機。這時就需要熱繼電器進行過載保護。通常

15、熱繼電器的動作電流應等于電動機的額定電流熱繼電器的選擇1.類型的選擇：類型的選擇：一般情況下，可選用兩相結構的熱繼電器，但當三相電壓的均衡性較差，工作環(huán)境惡劣或無人看管的電動機，宜選用三相結構的熱繼電器。對于三角形接線的電動機，應選用帶斷保護裝置的熱繼電器。2.熱繼電器額定電流的選擇：熱繼電器的額定電流應大于電動機額定電流。然后根據(jù)該額定電流來選擇熱繼電器的型號。3.熱元件額定電流的選擇和整定：熱元件的額定電流應略大于電動機額定電流。當電動機啟動電流為其額定電流的6倍及啟動時間不超過5S時，熱元件的整定電流調(diào)節(jié)到等于電動機額定電流；當電動機的啟動時間較長、拖動沖擊性負載不允許停止時。熱元件整定

16、電流調(diào)節(jié)到電動機額定電流的101105倍, 本設計采用,JR10系列熱繼電器。2.2.5時間繼電器的選擇時間繼電器是一種呢感延時動作的控制電器，其特點是電磁線圈通電后其觸頭經(jīng)過一定時間間隔動作。選用時間繼電器應注意：其線圈（電源）的電流種類和電壓等級應與控制電路相同，按控制要求選擇延時方式和觸點形式；校核觸點容量和數(shù)量，若不夠時，可用中間繼電器擴展。常用的時間繼電器有JS7系列空氣阻尼式、JS17系列電動式、JSJ系列晶體管式、JS20系列單結晶體管式。本設計采用,JS7系列空氣阻尼式時間繼電器2.2.6行程開關的選擇行程開關(限位開關)的工作原理及符號表示行程開關又稱限位開關，用于控制機械設

17、備的行程及限位保護。在實際生產(chǎn)中，將行程開關安裝在預先安排的位置，當裝于生產(chǎn)機械運動部件上的模塊撞擊行程開關時，行程開關的觸點動作，實現(xiàn)電路的切換。因此，行程開關是一種根據(jù)運動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。行程開關廣泛用于各類機床和起重機械，用以控制其行程、進行終端限位保護。在電梯的控制電路中，還利用行程開關來控制開關轎門的速度、自動開關門的限位，轎廂的上、下限位保護。 行程開關按其結構可分為直動式、滾輪式、微動式和組合式。 2、程序設計3.1、總體設計思路：電源一旦接通，當按下啟動按鈕SB0時，傳送帶B開始啟動運行，一直到被開關SQ2檢測到才將傳送帶B停止，等傳送帶

18、B停止后，傳送帶A才開始啟動，同時傳送出物品，產(chǎn)品經(jīng)過開關SQ1檢測，計數(shù)器開始計數(shù)，每傳送出一個部件，計數(shù)器便加1，直到傳送出12個產(chǎn)品，計數(shù)器便開始動作，計數(shù)器常開觸點閉合，這時如果沒有按下停止按鈕，則開始循環(huán)工作，傳送帶A停止，傳送帶B開始又一輪的啟動同時計數(shù)器清零使下面的循環(huán)能夠準確的進行下去。當一旦按下停止按鈕SB1，此時等計數(shù)器完成計數(shù)任務，傳送帶A和傳送帶B同時停止。 此程序還可以對傳送帶A和B分別進行點動，這樣程序很容易實現(xiàn)對設備的運行前檢測和故障維修。3.2、PLC輸入輸出口分配：I/O端子電路器件元件作用輸入X0SB1啟動按鈕SB1X1SB2停止按鈕SB2X2SB3傳送帶B

19、點動按鈕X3SB4傳送帶A點動按鈕X4SQ1限位開關1X5SQ2限位開關2X6FR1熱繼電器1X7FR2熱繼電器2X9KS1速度繼電器1X10KS2速度繼電器2輸出Y0KM1控制傳送帶A運動Y1KM2傳送帶A制動Y2KM3控制傳送帶A運動Y3KM4傳送帶B制動Y4L1裝箱指示Y5L2PLC通電信號3.3、主電路設計：3.4、輸入輸出接線圖：COM COMX0 Y0X1 Y1X2 Y2X3 Y3X4 Y4X5 Y5X6X7X9X103.5、梯形圖：3.6、指令圖：4、 安裝、接線及系統(tǒng)聯(lián)合測試在計算機上進行編程，打開自動裝箱控制程序。斷電情況下連接好PLC電纜，按照I/O分配表，用實驗連線導線將

20、PLC主機模塊輸入、輸出接口與實驗板接口一一對應連接，并將PLC主機模塊的電源端與實驗模塊的電源端相連接。下載程序文件到PLC,監(jiān)控后運行，使PLC進入運行方式。1、當PLC從“STOP”切換至“RUN”時，L2指示燈亮。2、按下自動控制按鈕SB1后，同時傳送帶B啟動運行（L1指示燈亮）。3、當SQ2空箱到位檢測信號到（SQ2按鈕輸入），傳送帶B停止運行。同時傳送帶A啟動運行。4、當SQ1送入12個計數(shù)脈沖時（SQ1按鈕12次輸入）及累計產(chǎn)品數(shù)量達12個時，傳送帶A停止，同時傳送帶B啟動運行。5、當SQ2到位信號到（SQ2按鈕輸入），系統(tǒng)循環(huán)工作。6、當按下停止按鈕SB2后，傳送停止（L1指示燈滅）。7、當按下點動SB3或SB4時，傳送帶A或B電