物料运输系统电气设计(一)

淮海工学院课程设计报告书题目：物料运输系统电气控制设计系（院）：电子工程学院专业：电气工程及其自动化班级：姓名：2015年7月9日评语：成绩：签名：日期：1引言课程设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统的设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活运用的目的。电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。课程设计的意义在于能力培养，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。本课题是物料运输系统电气控制设计，在中国，运料小车半自动化控制前景美好，在许多公司的装配车间得到广泛的运用。随着科技的发展，技术的不断更新，使得工业生产趋向于半自动化、自动化、无人工厂的方向发展，其中PLC技术的运用成为自动化技术的主流之一。PLC与普通微机在许多方面有相似之处,但其工作方式却与微机有很大的不同。微机一般采用等待命令的工作方式,如在常见的键盘扫描方式或I/O扫描方式下,有键按下或I/O动作则转入相应的子程序;无键按下或I/O不动作则继续扫描键盘和I/O口。PLC则采用循环扫描动作方式,在PLC中用户程序按先后顺序存放。自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。2常规电气控制2．1工艺流程图2-1物料运输系统示意图物料传输系统如图所示，工艺流程为：运料小车在初始位置A准备就绪，按下启动按钮，打开进料电磁阀，物料由料斗向运料小车上料，5S后关闭进料电磁阀，同时启动运料小车，运料小车从位置A向位置C运行，当其运行到位置B时，运料车开始减速，5S后启动1号传送带，在1号传送带运行20S后自动启动2号传送带。运料车到达位置C停车，打开卸料电磁阀，开始卸料，10S卸完料，小车从位置C自动返回位置A。小车返回时经过位置B开始减速，同时1号传送带停止运行，20S后2号传送带停止运行。运料小车回到位置A停车后等待装料进入下一个循环，执行两次循环后小车自动停止在位置A；如果在运行过程中操作工按下急停按钮，运料车和传送带立即停止；如果在运行过程中操作工按下停止按钮，则在当前周期完成之后，运料小车自动停止于位置A。2．2拖动要求1.运料小车由三相绕线式异步电动机拖动，采用转子回路串电阻（两级电阻）起动（间隔5S切除R）——调速（减速：间隔5S增加R）。2.1、2号传送带由三相笼型异步电动机拖动，为调试方便，能够实现单独的正、反向点动。3.进料及卸料电磁阀为220V直通式电磁阀。4.位置A、B、C三处各安装一只行程开关用于正常控制；在位置A、C还要设置超程保护。2．3设计任务1.绘制主电路，选择合适的元器件（名称、数量）。2.绘制常规电气控制回路。3.根据控制要求选择PLC，并安排PLC的I/O端口。4.绘制PLC接线图。5.根据控制要求设计PLC程序。6.上机调试程序。7.编写设计、使用说明书及设计小结，列出参考资料目录。2．4主电路本系统的工作过程主要是物料装车，小车启动采用电枢回路串二级电阻启动，到B点时减速，并依次启动传送带1、传送带2，到达C点卸料，之后反转再次到达A点装料，如此往复。电气主电路应由小车拖动电动机M1与传送带拖动电动机M2、M3组成，如图2-2所示。图中QF为空开，当KM1接通时，电动机M1正转，KM2接通则M1反转。以此来控制小车往返运动。同理，M2和M3分别控制一、二号传送带的正、反转。用接触器KM3、KM4的通、断来串入或切除电阻，以实现小车的启动和调速。系统的主电路图由图2-2所示：图2-2物料运输系统设计（主电路）2．4控制回路根据主电路及相应控制要求我们绘制出电气控制电路，如图2-3所示：图2-3控制回路3PLC控制3.1PLC的I/0分配根据触点类型的不同，为了方便控制，按表3-1进行I/O分配：表3-1I/O分配表输入输出I0.0SB1（启动按钮）Q0.0YV1(进料电磁阀)I0.1SQ1（A点行程开关）Q0.1KM1(M1正转小车右行)I0.2SQ2（B点行程开关）Q0.2KM3（电阻R1）I0.3SQ3（C点行程开关）Q0.3KM5（M2正转1号带正转）I0.4SB2（停止按钮）Q0.4KM7（M3正转2号带正转）I0.5SB3（1号皮带正向点动）Q0.5YV2（卸料电磁阀）I0.6SB4（2号皮带正向点动）Q0.6KM2（M1反转小车左行）I0.7SB5(1号皮带反向点动)Q0.7KM6（M2反转1号带反转）I1.0SB6(2号皮带反向点动)Q1.0KM8（M3反转2号带反转）I1.1SQ4(C点超程保护)Q1.1KM4（电阻R2）I1.2SQ5(A点超程保护)I1.3SB7(急停)3．2控制面板布置及PLC接线图根据课题要求和I/O分配表可以画出PLC接线图如图3-1所示：图3-1PLC接线图根据设计要求及I/O分配，我们画出控制面板如下：图3-2控制面板图3．3PLC梯形图根据电气控制回路和PLC的I/O分配，可画出图3-3的梯形图：图3-3PLC梯形图3．4程序仿真图3-4小车启动进料图3-5进料结束图3-6M1两级电阻启动（间隔5S切除R）图3-7到达B点减速图3-8启动一号传送带图3-920S后，启动二号传送带图3-10到达C点卸料图3-11卸料结束，M1电机反转图3-12两级电阻起动（间隔5S切除R）图3-13到达B点减速同时停止一号带图3-1420S后，断开二号传送带图3-15小车返回到A点，循环图3-16一号带正向点动仿真图3-17一号带反向点动仿真图3-18二号带正向点动仿真图3-19二号带反向点动仿真图3-20A点超程保护仿真图3-21C点超程保护仿真图3-22按下停止按钮仿真图3-23按下急停按钮仿真4操作说明本设计通过了SimensS7-200PLC的上机仿真，按下按I/O图接线后，并在计算机上下载程序到PLC，S7-200系列PLC指示灯通常包括SF、RUN、STOP指示灯和开入开出指示灯，通过SF、RUN和STOP三个指示灯可以判断出CPU的当前运行状态，通过开入开出指示灯可以判断出PLC开入开出点的状态，具体说明如下：1、RUN指示灯：CPU处于运行状态时点亮（绿色），CPU处于停止状态时熄灭；2、STOP指示灯：CPU处于停止状态时点亮（绿色），CPU处于运行状态时熄灭.我们将PLC拨到RUN，设置PLC为运行状态。可以根据需求，按I0.0即开始按钮，启动系统，此时系统小车开始装料，装料阀门打开，10秒后，小车串两级电阻启动，过五秒，卸下一级电阻，再过五秒，卸下二级电阻，如此加速向B靠近，接近到B点后，触碰行程开关SQB，此时小车开始减速，将电枢回路电阻加上，并依次启动传送带1、传送带2。到达C点，小车停车，并打开出料阀，10秒后离开C点，反转（串两级电阻启动），到达B点又开始减速，并依次关闭传送带1、传送带2。到达A点小车如此往复两次。若按下急停按钮，系统电源全断。若运行中按下停止按钮，完成一个周期自动停在A点。5设计心得通过本次设计，让我们很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。在设计过程中，我们通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我们懂得了许多东西，也培养了独立工作的能力，树立了对工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我们充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我们终身受益。通过这次课程设计明白了自己原来知识还比较欠缺。要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。现在才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高知识和综合素质。在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我们的同学。在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。例如，在利用CAD画图时我们就发现矩阵功能能用来画很多等间距的直线，这在控制电路中十分有用。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，耐心便在其中建立起来了，为以后的工作积累了经验，增强了信心。6参考文献[1]《可编程控制器教程（基础篇）》胡学林主编电子工业出版社2005.[2]《工厂电气控制与设备》赵明主编机械工业出版社2005.[3]《西门子S7-200编程技术》万宗芳主编科学出版社1998.[4]《可编程序控制器应用指南》易传禄主编上海科普出版社2006.[5]《可编程序控制器教程》王兆义主编机械工业出版社2007.