物品輸送系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目 錄引言11 課程設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明11.1 課題簡(jiǎn)介1 1.2 課程設(shè)計(jì)的目的12 課程設(shè)計(jì)任務(wù)分析22.1 設(shè)備機(jī)構(gòu)組成分析22.2 設(shè)備工作過(guò)程分析23 控制方案設(shè)計(jì)4 3.1 任務(wù)分析63.2 設(shè)計(jì)主電路73.3 PLC選型設(shè)計(jì)83.4 I/O分配表93.5 I/O端子接線(xiàn)圖114 控制流程分析 114.1 流程圖124.2 梯形圖134.3 指令表145 課程設(shè)計(jì)總結(jié)156 參考文獻(xiàn)16 引言可編程序控制器是近年來(lái)發(fā)展極為迅速的新型工業(yè)控制裝置。它將計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，專(zhuān)門(mén)為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)，已廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、化工、輕工、電力

2、、建筑、交通等行業(yè)。1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明11課題簡(jiǎn)介自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，物品輸送系統(tǒng)是連接各個(gè)生產(chǎn)單元的關(guān)鍵設(shè)備，系統(tǒng)通常由傳送帶機(jī)構(gòu)、物品移動(dòng)機(jī)構(gòu)和物品輸送小車(chē)等組成。傳送帶一般采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，物品移動(dòng)機(jī)構(gòu)可以采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，頁(yè)可以采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，運(yùn)送小車(chē)為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。1.2課程設(shè)計(jì)的目的機(jī)電傳動(dòng)控制課程設(shè)計(jì)為該課程的愛(ài)你環(huán)節(jié)，在本課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)鞏固和加強(qiáng)機(jī)電傳動(dòng)控制課程所學(xué)的知識(shí)，掌握課程知識(shí)實(shí)際應(yīng)用的能力。學(xué)會(huì)運(yùn)用機(jī)電傳動(dòng)控制的原理和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法。同時(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，綜合已學(xué)的知識(shí)，完成簡(jiǎn)單完整的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以增加控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力；并在聯(lián)機(jī)程序調(diào)試過(guò)程

3、中，增加實(shí)際操作能力。2課程設(shè)計(jì)任務(wù)分析2.1設(shè)備機(jī)構(gòu)組成分析本題目針對(duì)上圖所示運(yùn)送系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計(jì)相應(yīng)的電氣控制系統(tǒng)。圖示輸送系統(tǒng)有成直角分布的2條傳送帶、附屬帶的物品移動(dòng)機(jī)構(gòu)和1輛物品運(yùn)送小車(chē)組成。物品運(yùn)送系統(tǒng)將位于傳送帶1始端的物品送至尾端，然后通過(guò)物品移動(dòng)機(jī)構(gòu)將物品移送到傳送帶2始端，傳送帶2傳送物品到帶尾端，并通過(guò)物品移動(dòng)機(jī)構(gòu)將物品推入運(yùn)送小車(chē)，運(yùn)送小車(chē)運(yùn)送物品到其他指定地點(diǎn)。系統(tǒng)中傳送帶和運(yùn)送小車(chē)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，物品移動(dòng)機(jī)構(gòu)采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)行程開(kāi)關(guān)檢測(cè)各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件是否到達(dá)預(yù)定位置。系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)部件工作循環(huán)如圖3-1所示。 圖3-1輸送系統(tǒng)設(shè)備機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)部件工作循環(huán)圖2.2設(shè)備

4、工作過(guò)程分析 物品運(yùn)送系統(tǒng)的工作過(guò)程如圖3-2所示，當(dāng)傳送帶1始端由工件時(shí)啟動(dòng)自動(dòng)輸送過(guò)程。經(jīng)過(guò)輸送帶1到達(dá)尾端，在檢測(cè)工件?？康轿坏那闆r下，移動(dòng)機(jī)構(gòu)工件入輸送帶2始端。在測(cè)工件停靠到位的情況下，輸送帶啟動(dòng)。經(jīng)過(guò)輸送帶2到達(dá)尾端，在檢測(cè)小車(chē)停靠到位的情況下，移動(dòng)機(jī)構(gòu)推工件入小車(chē)，小車(chē)啟動(dòng)離開(kāi)，卸空后返回，結(jié)束一次輸送循環(huán)過(guò)程。圖3-2物品輸送系統(tǒng)工作過(guò)程3 控制方案設(shè)計(jì)3.1 任務(wù)分析物品運(yùn)送系統(tǒng)控制要求（1） 物品運(yùn)送系統(tǒng)工作過(guò)程物品物品輸送系統(tǒng)的工作過(guò)程如圖3-2所示，當(dāng)傳送帶1始端由工件時(shí)啟動(dòng)自動(dòng)輸送過(guò)程。經(jīng)過(guò)輸送小車(chē)到達(dá)輸送帶2尾端，在檢測(cè)小車(chē)?？康轿坏那闆r下，推工件入小車(chē)，小車(chē)啟動(dòng)離

5、開(kāi)，卸空后返回，結(jié)束一次輸送循環(huán)過(guò)程。（2） 物品輸送系統(tǒng)的控制要求物品輸送系統(tǒng)的控制要求是通過(guò)滿(mǎn)足物品輸送系統(tǒng)工作要求形成的，控制系統(tǒng)的功能必須滿(mǎn)足物品的輸送系統(tǒng)所有的工作要求。物品輸送系統(tǒng)的工作要求包含三個(gè)方面，工作方式要求、工作過(guò)程要求、安全穩(wěn)定工作要求。1） 物品輸送系統(tǒng)工作方式要求為保證物品輸送系統(tǒng)能夠處于正常工作，要求其具備兩種工作方式： 整機(jī)全自動(dòng)循環(huán)工作 運(yùn)動(dòng)部件能夠點(diǎn)動(dòng)向前調(diào)整，以及不在原位時(shí)能夠快速?gòu)?fù)位2） 物品運(yùn)送系統(tǒng)自動(dòng)工作過(guò)程要求物品輸送系統(tǒng)工作過(guò)程是正常輸送工件時(shí)整機(jī)全自動(dòng)循環(huán)的工作過(guò)程，物品輸送系統(tǒng)輸送過(guò)程需要滿(mǎn)足如下要求： 當(dāng)輸送帶1始端檢測(cè)有工件，其他位置無(wú)工

6、件，?？康轿粫r(shí)，啟動(dòng)自動(dòng)輸送過(guò)程； 檢測(cè)輸送工件到達(dá)輸送帶2尾端，停止輸送帶1,1秒鐘后，移動(dòng)機(jī)構(gòu)將工件推入輸送帶2； 檢測(cè)輸送帶2始端有工件，輸送帶2啟動(dòng)輸送工件； 檢測(cè)輸送工件到達(dá)輸送帶2尾端，在檢測(cè)小車(chē)空車(chē)?？康轿坏那闆r下，推工件入小車(chē)； 確認(rèn)工件到達(dá)小車(chē)內(nèi)，小車(chē)啟動(dòng)離開(kāi)，卸空后返回到位，結(jié)束一次輸送循環(huán)過(guò)程；3） 物品輸送系統(tǒng)控制元件配置與工作要求物品輸送系統(tǒng)輸送帶電動(dòng)機(jī)為1.2kw，小車(chē)電機(jī)為2.2kw，移動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作方向通過(guò)電磁閥控制。自動(dòng)循環(huán)工作時(shí)，所有工作狀態(tài)切換由行程開(kāi)關(guān)控制。電器元件工作關(guān)系表如表3-1。電器元件工作關(guān)系表如表3-1工作狀態(tài)（工步）移動(dòng)機(jī)構(gòu)方向閥電磁鐵輸送帶電

7、機(jī)小車(chē)電機(jī)主令電器閥1閥2YV1YV2YV3YV4M1M2M3輸送帶1運(yùn)行+SQ1輸送帶1停，延時(shí)1秒SQ2移動(dòng)機(jī)構(gòu)1推工件+SQ5、KT1移動(dòng)機(jī)構(gòu)1返回+SQ6輸送帶2運(yùn)行+SQ3輸送帶2停，延時(shí)1秒SQ4移動(dòng)機(jī)構(gòu)2推工件+SQ7、KT2移動(dòng)機(jī)構(gòu)2返回+SQ8小車(chē)運(yùn)送工件+SQ9、SQ10小車(chē)返回+SQ104） 物品輸送系統(tǒng)安全穩(wěn)定工作要求 具有運(yùn)動(dòng)部件間安全工作的聯(lián)鎖功能 具有位置保護(hù)功能（如極限位、越位、相對(duì)位置保護(hù)）； 電氣控制系統(tǒng)具有短路，電動(dòng)機(jī)過(guò)載等保護(hù)功能； 具有應(yīng)急操作功能； 具有照明、指示燈輔助功能。 任務(wù)分析階段是設(shè)計(jì)的初步階段，有此階段通過(guò)對(duì)設(shè)備的工作要求分析、工作環(huán)境和

8、條件分析、操作和安全要求分析、電氣控制裝置技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性分析，確定電氣控制系統(tǒng)裝置的技術(shù)性能、基本構(gòu)建形式及主要技術(shù)參數(shù)。（1）物品輸送系統(tǒng)控制要求分析依據(jù)物品輸送系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)分析，確定設(shè)備條件個(gè)控制要求如下：1） 電氣控制系統(tǒng)的控制對(duì)象為自動(dòng)循環(huán)運(yùn)輸零件的機(jī)械設(shè)備，采用電氣-液壓-機(jī)械組合的傳動(dòng)方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制。設(shè)備位于溫帶室內(nèi)空間，工作環(huán)境較好，對(duì)控制系統(tǒng)無(wú)特殊要求；2） 設(shè)備安裝在生產(chǎn)線(xiàn)上，由車(chē)間低壓電網(wǎng)供電，設(shè)備驅(qū)動(dòng)電壓380V，供電頻率50赫茲；3） 設(shè)備電氣控制為普通開(kāi)關(guān)量控制，要求自動(dòng)完成零件運(yùn)輸過(guò)程，單個(gè)輸送帶或小車(chē)能夠獨(dú)立調(diào)整操作，同時(shí)設(shè)備具有電氣保護(hù)及聯(lián)鎖

9、保護(hù)等功能；4） 設(shè)備驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)由設(shè)計(jì)人員選定，設(shè)備配置有三臺(tái)異步交流電動(dòng)機(jī)，2臺(tái)輸送帶電動(dòng)機(jī)功率為1.2kw，小車(chē)電動(dòng)機(jī)功率為2.2kw，電源要求交流電源電壓380V，電動(dòng)機(jī)無(wú)制動(dòng)要求，電動(dòng)機(jī)功率不大，可采用直接啟動(dòng)方式啟動(dòng)；液壓系統(tǒng)使用電磁換向閥，閥電磁鐵工作電壓為直流24V；（2）物品輸送系統(tǒng)控制要求分析結(jié)果可確定控制方案如下：1）物品輸送系統(tǒng)控制采用開(kāi)關(guān)量控制；2）基于設(shè)備自動(dòng)工作的要求，選擇PLC為主要控制器件構(gòu)成控制系統(tǒng)，由于控制對(duì)象為單機(jī)設(shè)備，控制系統(tǒng)屬于小型系統(tǒng)，因此選用三菱公司型號(hào)為FX2N的PLC產(chǎn)品；3）由于工作要求確定，控制系統(tǒng)可運(yùn)行在2種模式下，即全自動(dòng)工作循環(huán)和手動(dòng)

10、調(diào)整工作。4）3臺(tái)電動(dòng)機(jī)均為直接啟動(dòng)控制，M1、M2單方向轉(zhuǎn)動(dòng)M3可正反轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)無(wú)制動(dòng)控制；5）電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路三相電源供電，線(xiàn)電壓380V；6）PLC主機(jī)工作電源為交流電源，電壓220V，交流接觸器線(xiàn)圈使用交流電源，電壓220V；電磁閥的電磁鐵使用24V直流電源，主令控制電器及行程開(kāi)關(guān)等使用24V直流電源。7）控制系統(tǒng)具有短路和過(guò)載保護(hù)功能，機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件之間具有聯(lián)鎖保護(hù)功能；8）使用信號(hào)燈顯示機(jī)床工作狀態(tài)。3.2 設(shè)計(jì)主電路主電路設(shè)計(jì)見(jiàn)下圖物品輸送系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)主要由兩部分組成，即電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（主電路）和由PLC設(shè)備構(gòu)成的控制部分，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)交流接觸器主觸點(diǎn)控制電動(dòng)機(jī)電路的接通與斷開(kāi)

11、，采用熔斷器和熱繼電器進(jìn)行短路過(guò)載保護(hù)，同時(shí)通過(guò)控制變壓器，提供滿(mǎn)足系統(tǒng)工作以及PLC設(shè)備需要的電源電壓，系統(tǒng)電路圖如圖3所示，系統(tǒng)使用電器元件明細(xì)表如表2所示。表2電器元件明細(xì)表符號(hào)名稱(chēng)及用途符號(hào)名稱(chēng)及用途M1輸送帶1電動(dòng)機(jī)FR1、FR2、FR3電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)熱繼電器M2輸送帶2電動(dòng)機(jī)VC整流器M3小車(chē)電動(dòng)機(jī)FU1、FU2、FU3、FU4、FU5、FU6短路保護(hù)熔斷器KM1輸送帶1起動(dòng)接觸器HL1輸送帶工作指示燈KM2輸送帶2起動(dòng)接觸器HL2自動(dòng)工作指示燈KM3小車(chē)電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器HL3手動(dòng)調(diào)整工作指示燈KM4小車(chē)電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器SB0急停按鈕SQ1、SQ2輸送帶1行程開(kāi)關(guān)SB1總停按鈕SQ3、

12、SQ4輸送帶2行程開(kāi)關(guān)SB2輸送帶1點(diǎn)動(dòng)按鈕SQ5、SQ6移動(dòng)機(jī)構(gòu)1行程開(kāi)關(guān)SB3、 SB4YV1、 YV2的點(diǎn)動(dòng)按鈕SQ7、SQ8移動(dòng)機(jī)構(gòu)2行程開(kāi)關(guān)SB5輸送帶2點(diǎn)動(dòng)按鈕SQ9小車(chē)返回原位行程開(kāi)關(guān)SB6、SB7YV3、YV4點(diǎn)動(dòng)按鈕SQ10小車(chē)左行行程開(kāi)關(guān)SB8小車(chē)左行點(diǎn)動(dòng)按鈕SQ11小車(chē)左行終點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)SB9小車(chē)右行點(diǎn)動(dòng)按鈕QFPLC電源開(kāi)關(guān)YV1、YV2控制移動(dòng)機(jī)構(gòu)1電磁閥電磁鐵QS電源隔離開(kāi)關(guān)YV3、YV4控制移動(dòng)機(jī)構(gòu)2電磁閥電磁鐵TC控制變壓器SA自動(dòng)/手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)3.3PLC選型設(shè)計(jì) 由設(shè)備條件和控制要求分析，物品輸送系統(tǒng)信號(hào)分為輸入信號(hào)和輸出信號(hào)兩大類(lèi)，其中，輸入信號(hào)又包括主令控

13、制信號(hào)（按鈕及選擇開(kāi)關(guān)信號(hào)）和傳感器信號(hào)（現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢測(cè)信號(hào)），輸出信號(hào)包括控制交流接觸器工作線(xiàn)圈信號(hào)，控制電磁閥電磁鐵的信號(hào)和各種照明及指示燈信號(hào)。1） 輸入信號(hào)分析輸送系統(tǒng)工作要求，物品輸送系統(tǒng)有下列幾類(lèi)輸入開(kāi)關(guān)信號(hào)： 完成起、停控制的按鈕開(kāi)關(guān)信號(hào)，電器元件為：SB0、 SB1； 完成點(diǎn)動(dòng)調(diào)整的開(kāi)關(guān)按鈕開(kāi)關(guān)信號(hào)，電器元件為：SB2、SB3、SB4、SB5、SB6、SB7、SB8、SB9； 完成設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中獲得設(shè)備狀態(tài)信號(hào)的傳感器信號(hào)，電器元件為：SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6、SQ7、SQ8、SQ9、SQ10 、SQ11。2） 輸出信號(hào)分析輸送系統(tǒng)工作要求，物品輸送系統(tǒng)

14、有如下幾類(lèi)輸出驅(qū)動(dòng)電器元件： 控制電動(dòng)機(jī)電路接通與斷開(kāi)的交流接觸器工作線(xiàn)圈，電器元件為：KM1、KM2、KM3、KM4； 控制移動(dòng)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的電磁閥電磁鐵，電器元件為：YV1、YV2、YV3、YV4； 控制顯示物品輸送系統(tǒng)工作狀態(tài)的指示燈，電器元件為：HL1、HL2、HL3。 因此，根據(jù)輸入輸出端口數(shù)選擇FX2n-48MR-001型號(hào)。3.4I/O分配表見(jiàn)附圖輸入輸出元件通道地址說(shuō)明元件通道地址說(shuō)明SB1X000總停按鈕SQ6X017閥1到位行程開(kāi)關(guān)SB2X001輸送帶1起動(dòng)按鈕SQ7X020閥2原位行程開(kāi)關(guān)SB3X002閥1前進(jìn)按鈕SQ8X021閥2到位行程開(kāi)關(guān)SB4X003閥1后退按鈕S

15、Q9X022小車(chē)原位行程開(kāi)關(guān)SB5X004輸送帶2點(diǎn)動(dòng)按鈕SQ10X023工件到位行程開(kāi)關(guān)SB6X005閥2前進(jìn)按鈕SQ11X024小車(chē)到位行程開(kāi)關(guān)SB7X006閥2后退按鈕HL1Y021工作指示燈SB8X007小車(chē)左行點(diǎn)動(dòng)按鈕HL2Y022自動(dòng)循環(huán)指示的燈SB9X010小車(chē)右行點(diǎn)動(dòng)按鈕HL3Y023手動(dòng)調(diào)整工作指示燈SA X011自動(dòng)/手動(dòng)開(kāi)關(guān)KM1 Y001輸送帶1啟動(dòng)接觸器SQ1X012輸送帶1原位行程開(kāi)關(guān) KM2Y002輸送帶2啟動(dòng)接觸器SQ2X013輸送帶1到位行程開(kāi)關(guān) KM3 Y003小車(chē)正轉(zhuǎn)接觸器SQ3X014輸送帶2原位行程開(kāi)關(guān) KM4 Y004小車(chē)反轉(zhuǎn)接觸器SQ4X015輸送

16、帶2到位行程開(kāi)關(guān) YV1 Y011控制移動(dòng)機(jī)構(gòu)1電磁閥電磁鐵SQ5X016閥1原位行程開(kāi)關(guān) YV2 Y012控制移動(dòng)機(jī)構(gòu)1電磁閥電磁鐵 YV3 Y013控制移動(dòng)機(jī)構(gòu)2電磁閥電磁鐵 YV4Y014控制移動(dòng)機(jī)構(gòu)2電磁閥電磁鐵3.5I/O端子接線(xiàn)圖見(jiàn)附圖 主電路端子圖4 控制流程分析使用SB3選擇物品輸送系統(tǒng)自動(dòng)或手動(dòng)（點(diǎn)動(dòng)）調(diào)整工作，根據(jù)選擇不同，進(jìn)入不同的工作狀態(tài)。觸發(fā)狀態(tài)器S20進(jìn)入自動(dòng)工作狀態(tài)，觸發(fā)狀態(tài)器S30進(jìn)入手動(dòng)調(diào)整工作狀態(tài)。使用SB4選擇傳送帶2自動(dòng)或手動(dòng)（點(diǎn)動(dòng)）調(diào)整工作。行程開(kāi)關(guān)SQ的觸點(diǎn)，時(shí)間繼電器觸點(diǎn)T0、T1等信號(hào)為各狀態(tài)器觸發(fā)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。功能流程圖4.2：

17、梯形圖梯形圖 4.3 指令表 5 課程設(shè)計(jì)總結(jié)這次課程設(shè)計(jì)雖然只有短短的五天時(shí)間，也不知道是否我門(mén)設(shè)計(jì)的最終是否正確，整個(gè)過(guò)程感覺(jué)挺實(shí)在的，也許過(guò)程中有體驗(yàn)平時(shí)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，夾雜著一些我們自己的東西，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，綜合了已學(xué)知識(shí)，學(xué)會(huì)用幾點(diǎn)傳動(dòng)控制技術(shù)解決一些小的問(wèn)題，增強(qiáng)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力：在調(diào)試過(guò)程中增強(qiáng)了實(shí)際操作能力。在這次課程設(shè)計(jì)中，我們雖然設(shè)計(jì)出來(lái)了但是還是有一些問(wèn)題遺留下來(lái)。比如，PLC應(yīng)用軟件的應(yīng)用當(dāng)然最重要的是PLC的選擇、接口如何接線(xiàn)除了簡(jiǎn)單的機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題還可以在那些生活中常見(jiàn)的地方應(yīng)用。所有的這些問(wèn)題都必須建立在我們對(duì)PLC深刻理解和與之相關(guān)的軟件的熟悉?，F(xiàn)在我們所了解的不過(guò)是皮毛，如管中窺豹只見(jiàn)一斑。如果時(shí)間允許可以對(duì)步進(jìn)指令進(jìn)一步的了解，那是非常有用、簡(jiǎn)潔方便的程序語(yǔ)言。能把復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化。6 參考文獻(xiàn)a) 海心、趙華主編，機(jī)電傳動(dòng)控制。高等教育出版社出版，2008年。b) 周軍、海心，電氣控制及PLC。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001,6。c) 海心、馬銀忠、劉樹(shù)青主編，西