(完整版)物品輸送系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、引言1TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 1課程設(shè)計(jì)任務(wù)說明1課題簡(jiǎn)介11.2課程設(shè)計(jì)的目的1 HYPERLINK l bookmark4 2課程設(shè)計(jì)任務(wù)分析2設(shè)備機(jī)構(gòu)組成分析22.2設(shè)備工作過程分析2 HYPERLINK l bookmark6 3控制方案設(shè)計(jì)4任務(wù)分析63.2設(shè)計(jì)主電路7PLC選型設(shè)計(jì)8I/O分配表9 HYPERLINK l bookmark18 I/O端子接線圖11 HYPERLINK l bookmark24 4控制流程分析114.1流程圖124.2梯形圖134.3指令表14 HYPERLINK l bookmark30 5課程設(shè)計(jì)總

2、結(jié)156參考文獻(xiàn)16引言可編程序控制器是近年來發(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，專門為工業(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、建筑、交通等行業(yè)。1課程設(shè)計(jì)任務(wù)說明11課題簡(jiǎn)介自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，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)送小車為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。沖I5EIE二打12課程設(shè)計(jì)的目的機(jī)電傳動(dòng)控制課程設(shè)計(jì)為該課程的愛你環(huán)節(jié)，在本課程設(shè)計(jì)的過程中，通過課程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)鞏固和加強(qiáng)機(jī)電傳動(dòng)

3、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題、解決問題的方法。同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中，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)試過程中，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，并通過物品移動(dòng)機(jī)構(gòu)將物品推入運(yùn)送小車，運(yùn)送小車運(yùn)送物品到其他指定地點(diǎn)。系統(tǒng)中

4、傳送帶和運(yùn)送小車由電動(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)，通過行程開關(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)備工作過程分析物品運(yùn)送系統(tǒng)的工作過程如圖3-2所示，當(dāng)傳送帶1始端由工件時(shí)啟動(dòng)自動(dòng)輸送過程。經(jīng)過輸送帶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?？康轿坏那闆r下，輸送帶啟動(dòng)。經(jīng)過輸送帶2到達(dá)尾端，在檢測(cè)小車?？康轿坏那闆r下，移動(dòng)機(jī)構(gòu)推工件入小車，小車啟動(dòng)離開，卸空后返回，結(jié)束一次輸送循環(huán)過程。逅回等待下一次輸醫(yī)X.工件到達(dá)輪送帶1始端果統(tǒng)啟功;*廠1輸注帯1運(yùn)

5、行f輸止移動(dòng)機(jī)構(gòu)摧出工件到位后返回一次輸醫(yī)fli開站書圖3-2物品輸送系統(tǒng)工作過程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)工作過程物品物品輸送系統(tǒng)的工作過程如圖3-2所示，當(dāng)傳送帶1始端由工件時(shí)啟動(dòng)自動(dòng)輸送過程。經(jīng)過輸送小車到達(dá)輸送帶2尾端，在檢測(cè)小車?？康轿坏那闆r下，推工件入小車，小車啟動(dòng)離開，卸空后返回，結(jié)束一次輸送循環(huán)過程。(2)物品輸送系統(tǒng)的控制要求物品輸送系統(tǒng)的控制要求是通過滿足物品輸送系統(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、工作過程要求、安全穩(wěn)定工作要求。物品輸送系統(tǒng)工作方式

6、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)位物品運(yùn)送系統(tǒng)自動(dòng)工作過程要求物品輸送系統(tǒng)工作過程是正常輸送工件時(shí)整機(jī)全自動(dòng)循環(huán)的工作過程，物品輸送系統(tǒng)輸送過程需要滿足如下要求：當(dāng)輸送帶1始端檢測(cè)有工件，其他位置無工件，?？康轿粫r(shí)，啟動(dòng)自動(dòng)輸送過程；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)小車空車?？康轿坏那闆r下，推工件入小車；確認(rèn)工件到達(dá)小車內(nèi)，小車啟動(dòng)離開，卸空后返回到位，結(jié)束一次輸送

7、循環(huán)過程；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12kw，小車電機(jī)為2.2kw，移動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作方向通過電磁閥控制。自動(dòng)循環(huán)工作時(shí)，所有工作狀態(tài)切換由行程開關(guān)控制。電器元件工作關(guān)系表如表3-1o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機(jī)小車主令電器閥1閥2YV1YV2YV3YV4M1M2M3輸送帶1運(yùn)+SQ1輸送帶1停，SQ2移動(dòng)機(jī)構(gòu)1+SQ5、KT1移動(dòng)機(jī)構(gòu)1+SQ6輸送帶2運(yùn)+SQ3輸送帶2停，SQ4移動(dòng)機(jī)構(gòu)2+SQ7、KT2移動(dòng)機(jī)構(gòu)2+SQ8小車運(yùn)送工+SQ9、SQ10小車返回+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

8、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，有此階段通過對(duì)設(shè)備的工作要求分析、工作環(huán)境和條件分析、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：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)無特

9、殊要求；設(shè)備安裝在生產(chǎn)線上，由車間低壓電網(wǎng)供電，設(shè)備驅(qū)動(dòng)電壓380V,供電頻率50赫茲；設(shè)備電氣控制為普通開關(guān)量控制，要求自動(dòng)完成零件運(yùn)輸過程，單個(gè)輸送帶或小車能夠獨(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)控制采用開關(guān)量控制；2）基于設(shè)備自動(dòng)工作的要求

10、，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)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)無制動(dòng)控制；5）電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路三相電源供電，線電壓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關(guān)等使用24V直流電源。7）控制系統(tǒng)具有短路和過載保護(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

11、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)見下圖躺前帶1電觀膽電機(jī)卜車電呻樹物品輸送系統(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)通過交流接觸器主觸點(diǎn)控制電動(dòng)機(jī)電路的接通與斷開，采用熔斷器和熱繼電器進(jìn)行短路過載保護(hù)，同時(shí)通過控制變壓器，提供滿足系統(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)表付號(hào)名稱及用途符號(hào)名稱及用途Ml輸送帶1電動(dòng)機(jī)FR1、FR2、FR3電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)熱繼電器M2輸送帶2電動(dòng)機(jī)VC整流器M3小車電動(dòng)機(jī)FU1、FU2FU3FU4s短路保護(hù)熔斷器FU5、FU6KM

12、1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小車電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器HL3手動(dòng)調(diào)整工作指示燈KM4小車電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器SBO急停按鈕SQ1、SQ2輸送帶1行程開關(guān)SB1總停按鈕SQ3、SQ4輸送帶2行程開關(guān)SB2輸送帶1點(diǎn)動(dòng)按鈕SQ5、SQ6移動(dòng)機(jī)構(gòu)1仃程開關(guān)SB3、SB4YV1、YV2的點(diǎn)動(dòng)按鈕SQ7、SQ8移動(dòng)機(jī)構(gòu)2仃程開關(guān)SB5輸送帶2點(diǎn)動(dòng)按鈕SQ9小車返回原位行程開關(guān)SB6、SB7YV3、YV4點(diǎn)動(dòng)按鈕SQ10小車左行行程開關(guān)SB8小車左行點(diǎn)動(dòng)按鈕SQ11小車左仃終點(diǎn)仃程開關(guān)SB9小車右行點(diǎn)動(dòng)按鈕QFPLC電源開關(guān)YV1、YV2控制移動(dòng)機(jī)構(gòu)1電磁

13、閥電磁鐵QS電源隔離開關(guān)YV3YV4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,其中，輸入信號(hào)又包括主令控制信號(hào)（按鈕及選擇開關(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)有下列幾類輸入開關(guān)信號(hào)：完成起、停控制的按鈕開關(guān)信號(hào)，電器元件為：SBO、SB1；完成點(diǎn)動(dòng)調(diào)整的開關(guān)按鈕開關(guān)信號(hào)，電器元件為：SB2、SB3、SB4、SB5、SB6、SB7、SB8、SB9；

14、完成設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行過程中獲得設(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)有如下幾類輸出驅(qū)動(dòng)電器元件：控制電動(dòng)機(jī)電路接通與斷開的交流接觸器工作線圈，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)。34I/O分配表見附圖輸入輸出元件通道地址說明元件通道地址說明SB

15、1X000總停按鈕SQ6X017閥1到位行程開關(guān)SB2X001輸送帶1起動(dòng)按鈕SQ7X020閥2原位行程開關(guān)SB3X002閥1前進(jìn)按鈕SQ8X021閥2到位行程開關(guān)SB4X003閥1后退按鈕SQ9X022小車原位仃程開關(guān)SB5X004輸送帶2點(diǎn)動(dòng)按鈕SQ10X023工件到位行程開關(guān)SB6X005閥2前進(jìn)按鈕SQ11X024小車到位行程開關(guān)SB7X006閥2后退按鈕HL1Y021工作指示燈SB8X007小車左行點(diǎn)動(dòng)按鈕HL2Y022自動(dòng)循環(huán)指示的燈SB9X010小車右行點(diǎn)動(dòng)按鈕HL3Y023手動(dòng)調(diào)整工作指示燈SAX011自動(dòng)/手動(dòng)開關(guān)KM1Y001輸送帶1啟動(dòng)接觸器SQ1X012輸送帶1原位仃程

16、開關(guān)KM2Y002輸送帶2啟動(dòng)接觸器SQ2X013輸送帶1到位行程開關(guān)KM3Y003小車正轉(zhuǎn)接觸器SQ3X014輸送帶2原位行程開關(guān)KM4Y004小車反轉(zhuǎn)接觸器SQ4X015輸送帶2到位行程開關(guān)YV1Y011控制移動(dòng)機(jī)構(gòu)1電磁閥電磁鐵SQ5X016閥1原位行程開關(guān)YV2Y012控制移動(dòng)機(jī)構(gòu)1電磁閥電磁鐵YV3Y013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端子接線圖見附圖3帶1酬DC24VKmFF1X/I&S1昶迂SESSB4S6SV7SfSSIS茁曲1I刪SG3304SC5SQ7sea3G9SOltl瓢11-E_-尸尸尸丁才丁尸丁3y右尸尸尸尸片滬xOO

17、oYMxqlYMEX002YM3XQP3Y004X004XOOfSXOQCOMX007YOIDrmtXQ1KOI3MM4FLCYS13K0i5CQMX016FXn-4aMRQ0110+KN1KM2KM2kH4S34YVV叩賞YX0i7nostixoaWE2XCKX024Y02LYOGSY025CC恨D(zhuǎn)C&4VCOM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。行程開關(guān)SQ的觸點(diǎn)，時(shí)間繼電器觸點(diǎn)TO、T1等信

18、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:梯形圖EIt惜15IBWR2?上4?41fc1757?Ina制;4.331QJ1L：n；卜xqo-I卜inn?-IIf5ET80JC籾工IJETT和由JSEI駅*JcwasjfXTPS*JW&f.1HCyrn5:V1Q12JTO02jYOISJW14JC轉(zhuǎn)側(cè)1ynr4JIY0O1tSCTrninrI:b1$YU11CSCT32=1EFTXTwrni(.rangW14RFFJEN?1梯形圖指令表YOULD8S2TSE781377QusOuAo321LDSESTOUTLDOu+tzn1200sYV碼23aI220ssI4JtnSTouLDSESTouln_bMl31&6122200ssYX7YuSESTnuSFSTOJLD67W0U2790.33444464748912945i54878LR-55s15601BTr7285B717TJ-770J7LDTDUDLOL0UTTLD町5GUTLDGIJTLOLIUILD血血的134668911建1314151710212?2S23器2S272#2933134355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，也不知道是否我門設(shè)計(jì)的最終是否正確，整個(gè)過程感覺挺實(shí)在的，也許過程中有體驗(yàn)平時(shí)所學(xué)知