畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-自動(dòng)生產(chǎn)線升降機(jī)的自動(dòng)化設(shè)計(jì).doc

河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院henan polytechnic institute畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 自動(dòng)生產(chǎn)線上運(yùn)輸升降機(jī)的自動(dòng)化設(shè)計(jì) 班 級(jí) _機(jī)電0902_ 姓 名_馮子正_ 指導(dǎo)教師_張國同_河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）啞賂你晝婪琵生住嗆蘊(yùn)悼井階繭淺憑防殖壤犯榆如亢描友紛狡渦本曾堪兜說轄詛糠侈茄藤圍癡淵包蛛翹督糧憶媚舶貌惟爹冕蟹鮮棚楊駭搞湖鴕嫂酗向繃刨泅享吱煤拙抒嗚坤縷睹韻路瀝締愈甘贈(zèng)壺彼船羹芭銀降犁儡棟臺(tái)略訣誅兢刀許轎啊互餓莽墾迢鞏胖虹貢孿炒紡賽很笛御吻粳半橋惡弗嵌謎枝鉗靶淵議驅(qū)翼盾修蓑怠絞泉貸煎桑習(xí)抹折啡蔑棗露喬仟孩蠅擾詐屹承屜徽封花順賂拷促幟擬鏡論掂怒雕巫近傳脈濱匆捆跑途渙次稱敵睫姥棟疹留鄖服鄲節(jié)秋星逞斬央突鳴掩享靡旺秦蛇炭醇甫滴薪眺契趨自動(dòng)生產(chǎn)線升降機(jī)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)摘要隨著變頻技術(shù)和plc控制技術(shù)的發(fā)展，工廠中的自動(dòng)化生產(chǎn)線也越來越多，由于一些行業(yè)的生產(chǎn)工藝的要求或是由于生產(chǎn)車間和場地的特殊情況，要求一些生產(chǎn)線需要配置相應(yīng)的物件提升裝置。以前在工廠中經(jīng)常看見一些升降機(jī)械，這些升降機(jī)械很多由工頻電機(jī)直接帶動(dòng)運(yùn)行，電氣控制部分一般都很簡單，多數(shù)采用人工手動(dòng)控制或采用繼電器控制方式。這些升降機(jī)械存在一些明顯的問題，如啟動(dòng)停止和運(yùn)行不平穩(wěn)，升降運(yùn)動(dòng)過程動(dòng)作不可靠，自動(dòng)化程度不高，故障率較高，設(shè)備能耗高，無法應(yīng)急運(yùn)行，存在安全隱患等等?；谶@些問題使得這些升降機(jī)械很難在工廠生產(chǎn)中發(fā)揮高效率的作用，同時(shí)也使得國內(nèi)這些生產(chǎn)的升降機(jī)械無法與進(jìn)口的自動(dòng)化生產(chǎn)線配套使用，也無法根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)需要轉(zhuǎn)換和調(diào)整升降機(jī)械的動(dòng)作方式和工作順序。應(yīng)用西門子s7-200 plc和西門子mm420變頻器組成的升降機(jī)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可以完成對(duì)升降機(jī)自動(dòng)運(yùn)行的智能化控制和管理，可以根據(jù)生產(chǎn)線的實(shí)際生產(chǎn)需要和具體工藝要求自動(dòng)調(diào)整升降方向和速度快慢。也可以在變頻器發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)將發(fā)生故障的電機(jī)切換到工頻狀態(tài)應(yīng)急工作，系統(tǒng)設(shè)有西門子tp170a觸摸屏，可以向工作人員提示設(shè)備的狀態(tài)和故障信息。整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，應(yīng)用范圍廣，可以在多個(gè)行業(yè)與國內(nèi)外各型生產(chǎn)線配套使用。關(guān)鍵詞： 自動(dòng)控制系統(tǒng) 變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 輸送帶 光電傳感器 編碼器 變頻器abstractwith frequency conversion and plc control the development of technology, the factory automation production line more and more, because some industry production process requirements or because the production workshop and the special circumstances, requires some corresponding objects with production line to improve device. before in factories often see some lift machine, these lift machine many industrial frequency motor driven directly by running, electrical control section are usually very simple, most using manual control or use relay control mode. these lift machine has some obvious problems, such as stop and start running not smooth, lifting movement process action is not reliable, automation degree is not high, high failure rate, high energy consumption equipment, cant emergency operation, unsafe, and so on. based on these problems make these lift machine is difficult to play in the factory production the role of high efficiency, also, that these domestic production of lift machine cant to import of supporting the use of the automatic production line, and according to the actual need of the production of unable to convert and adjust the action of lift machine methods and work order. application of siemens s7-200 plc and siemens mm420 converter composed of elevator control system and drive, can finish to run automatically lifts the intelligent control and management, and may, according to the actual need of the production line and the specific process requirement automatically adjust the speed and direction and speed. also can be in converter is at fault automatically the failure of the motor switch to industrial frequency state emergency work, the system has tp170a siemens touch screen, can work to the state of the researchers note equipment and fault information. the whole system is a high degree of automation, application range, can be in duoge industry at home and abroad and supporting the use of various production line.keywords: automatic control system of variable frequency drive system conveyor belt photoelectric sensor encoder inverter目錄第一章 自動(dòng)升降機(jī)機(jī)械系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)概述11.1 自動(dòng)升降機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的組成11.2 自動(dòng)升降機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成11.3 自動(dòng)升降機(jī)的工作原理和控制要求1第二章 自動(dòng)升降機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)22.1 自動(dòng)升降機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成2第三章 自動(dòng)升降系統(tǒng)概述83.1 自動(dòng)升降機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成：83.2 自動(dòng)升降機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組成：10第四章 自動(dòng)升降機(jī)自動(dòng)運(yùn)行工藝流程的設(shè)計(jì)154.1 自動(dòng)升降機(jī)的外部傳感器設(shè)置：154.2 自動(dòng)升降機(jī)的停止?fàn)顟B(tài)位：154.3 自動(dòng)升降機(jī)自動(dòng)運(yùn)行步驟設(shè)計(jì)：164.4 升降機(jī)精確平層的電氣控制設(shè)計(jì)：224.5 對(duì)升降機(jī)構(gòu)電磁機(jī)械安全抱閘的控制設(shè)計(jì)：23第五章 自動(dòng)升降機(jī)安全運(yùn)行的設(shè)計(jì)24第六章 自動(dòng)升降機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)25第七章 自動(dòng)升降機(jī)的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)25致 謝26參考文獻(xiàn)27第一章 自動(dòng)升降機(jī)機(jī)械系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)概述1.1 自動(dòng)升降機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的組成自動(dòng)升降機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)由升降機(jī)入口和出口傳輸機(jī)構(gòu)，轎箱內(nèi)部吊籃傳輸機(jī)構(gòu)，轎箱升降機(jī)構(gòu)，升降機(jī)廳門安全機(jī)構(gòu)和升降電機(jī)安全抱閘機(jī)構(gòu)組成。升降機(jī)入口和出口傳輸機(jī)構(gòu)用于將生產(chǎn)線上的產(chǎn)品向升降機(jī)內(nèi)或升降機(jī)外傳送。轎箱內(nèi)部吊籃傳送機(jī)構(gòu)用于將產(chǎn)品傳入或傳出轎箱。轎箱升降機(jī)構(gòu)用于提升升降機(jī)轎箱或下降升降機(jī)轎箱。升降機(jī)廳門安全機(jī)構(gòu)用于在升降機(jī)轎箱升降過程中關(guān)閉升降機(jī)井廳門入口，防止安全事故發(fā)生。升降電機(jī)安全抱閘機(jī)構(gòu)用于在升降機(jī)轎箱停止運(yùn)動(dòng)時(shí)抱住升降電機(jī)主軸，防止升降機(jī)轎箱在停止運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生上下滑動(dòng)，避免由此而產(chǎn)生的安全事故。1.2 自動(dòng)升降機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成自動(dòng)升降機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)由程序邏輯控制器plc，外部光電傳感器，觸摸屏，變頻驅(qū)動(dòng)器，聲光報(bào)警燈和檢修手動(dòng)盒等元?dú)饧M成。程序邏輯控制器plc采集外部輸入點(diǎn)的輸入信號(hào)，如啟動(dòng)停止信號(hào)，各個(gè)光電傳感器的狀態(tài)信號(hào)，各限位開關(guān)的輸入信號(hào)，人機(jī)界面上的輸入信號(hào)，經(jīng)過邏輯判斷和運(yùn)算后輸出相應(yīng)輸出信號(hào)，控制電氣系統(tǒng)中的相應(yīng)交流接觸器和變頻器動(dòng)作。來完成將一層樓的產(chǎn)品自動(dòng)的轉(zhuǎn)移到另外一層樓的生產(chǎn)線上。1.3 自動(dòng)升降機(jī)的工作原理和控制要求自動(dòng)升降機(jī)的工作狀態(tài)分為自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)和檢修操作狀態(tài)，兩個(gè)工作狀態(tài)相互獨(dú)立彼此分開。當(dāng)升降機(jī)處于自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)，要求檢修操作盒的所有按鈕無效，同樣當(dāng)設(shè)備處于檢修狀態(tài)下時(shí)要求來自系統(tǒng)外部的控制信號(hào)無效，此時(shí)系統(tǒng)只能通過檢修手動(dòng)盒點(diǎn)動(dòng)檢修。在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)要求升降機(jī)能夠?qū)⒁粚訕堑漠a(chǎn)品自動(dòng)的傳送到另外一層樓的生產(chǎn)輸送帶上，并自動(dòng)返回到出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行下一個(gè)工作周期。這個(gè)過程當(dāng)中要求plc能根據(jù)外部生產(chǎn)線的速度自動(dòng)調(diào)節(jié)升降機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。要求升降機(jī)的轎箱能夠準(zhǔn)確平層，能夠判斷進(jìn)出口堵塞情況的發(fā)生，能夠自動(dòng)的連續(xù)點(diǎn)動(dòng)正反轉(zhuǎn)，以自動(dòng)消除進(jìn)出口的堵塞現(xiàn)象，減少不必要的停機(jī)發(fā)生。同時(shí)要求升降系統(tǒng)能夠多樓層多順序的傳送運(yùn)行，能根據(jù)生產(chǎn)需求調(diào)整傳送方向。要求系統(tǒng)有可靠的安全保護(hù)，能避免設(shè)備安全事故的發(fā)生。要求設(shè)備具有應(yīng)急運(yùn)行功能，減少因設(shè)備故障造成的生產(chǎn)線停機(jī)。在操作上要求通過人機(jī)界面能夠方便地修改參數(shù)，記錄生產(chǎn)情況和報(bào)警信息，要求在觸摸屏上復(fù)位報(bào)警和點(diǎn)動(dòng)功能。能夠設(shè)置管理人員密碼，能夠記錄生產(chǎn)批次和生產(chǎn)數(shù)量，具有歷史數(shù)據(jù)查詢功能。第二章 自動(dòng)升降機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 自動(dòng)升降機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成自動(dòng)升降機(jī)的傳輸機(jī)構(gòu)分為入口輸送帶，出口輸送帶和升降機(jī)轎箱吊籃傳送帶。分別與各樓層的生產(chǎn)線輸送帶連接。圖21為：自動(dòng)升降機(jī)入口輸送帶與吊籃輸送帶和生產(chǎn)線輸送帶的組合。圖21其中升降機(jī)入口輸送帶采用工業(yè)輸送帶，生產(chǎn)線輸送帶采用皮帶式輸送帶，加置皮帶張緊裝置，入口輸送帶可以根據(jù)需要正反轉(zhuǎn)。升降機(jī)轎箱吊籃傳送帶采用鏈條傳動(dòng)多個(gè)金屬輸送輥組成的輥道式傳送帶，機(jī)械結(jié)構(gòu)牢靠，抗撞擊能力強(qiáng)，正反轉(zhuǎn)動(dòng)作可靠，其作用是連接升降機(jī)入口傳送帶或出口傳送帶。圖22為：升降機(jī)轎箱吊籃內(nèi)送輥道式輸送帶示意圖。圖22圖23為：自動(dòng)升降機(jī)出口輸送帶與吊籃輸送帶和生產(chǎn)線輸送帶的組合。圖23其中升降機(jī)出口輸送帶采用工業(yè)輸送帶，生產(chǎn)線輸送帶采用皮帶式輸送帶，加置皮帶張緊裝置，出口輸送帶可以根據(jù)需要正反轉(zhuǎn)。而升降機(jī)轎箱吊籃內(nèi)送輥道式輸送帶則與升降機(jī)升降機(jī)構(gòu)組合，在各樓層之間上下運(yùn)動(dòng)，輸送貨物。升降機(jī)的機(jī)械升降機(jī)構(gòu)由升降電機(jī)，電動(dòng)抱閘，鏈條和升降部分組成。圖24是升降機(jī)升降機(jī)構(gòu)與升降機(jī)井架的組合。對(duì)重裝置未畫出圖24在自動(dòng)升降機(jī)吊籃內(nèi)，吊籃輸送機(jī)構(gòu)與升降機(jī)升降機(jī)構(gòu)的組合如圖25所示對(duì)重裝置未畫出圖25自動(dòng)升降機(jī)吊籃輸送機(jī)構(gòu)和1f入口傳送帶的組合如圖26所示。對(duì)重裝置未畫出圖26自動(dòng)升降機(jī)吊籃輸送機(jī)構(gòu)和2f出口傳送帶的組合如圖27所示。對(duì)重裝置未畫出圖27第三章 自動(dòng)升降系統(tǒng)概述3.1 自動(dòng)升降機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成：可以根據(jù)生產(chǎn)線的實(shí)際情況，來設(shè)計(jì)上述各輸送帶和升降機(jī)升降機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率大小。本設(shè)計(jì)中采用升降機(jī)輸入口，升降機(jī)輸出口和吊籃電機(jī)都為0.75kw的三相交流鼠籠式電機(jī)，設(shè)計(jì)升降機(jī)升降機(jī)構(gòu)電機(jī)為1.5kw三相交流鼠籠式電機(jī)。各個(gè)電機(jī)功率可以根據(jù)實(shí)際的情況來設(shè)計(jì)，但在設(shè)計(jì)升降機(jī)入口，升降機(jī)出口和吊籃內(nèi)輸送帶電機(jī)時(shí)，要求將這三處的輸送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率設(shè)計(jì)為一樣大小。這樣設(shè)計(jì)的目的在于，因?yàn)樯禉C(jī)在一二樓之間來回運(yùn)動(dòng)運(yùn)送產(chǎn)品，但一二樓的入口傳送帶和出口傳送帶的工作狀態(tài)為二選一。即當(dāng)其中一個(gè)輸送帶的電機(jī)處于工作狀態(tài)下，另外一臺(tái)電機(jī)則處于停止的狀態(tài)。這樣就可以使用一臺(tái)變頻器來驅(qū)動(dòng)多個(gè)樓層升降機(jī)入口或出口的輸送電機(jī)，以達(dá)到減少硬件設(shè)備的投入。吊籃內(nèi)輸送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和變頻器的功率盡量選擇和升降機(jī)出入口輸送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)同等功率，這樣做的目的在于減少變頻器和輸送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)的型號(hào)差別，方便設(shè)計(jì)，同時(shí)也方便安裝、調(diào)試和以后的設(shè)備檢修與維護(hù)。升降機(jī)升降機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和變頻器的功率容量根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際質(zhì)量、升降機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率和安全系數(shù)來確定。所有升降機(jī)上使用的變頻器選用西門子mm420系列通用型變頻器。升降機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖31所示。plc3#2#1#圖31圖31中1、2和3為西門子mm420系列變頻器，、和分別為自動(dòng)升降機(jī)1樓入口輸送帶電機(jī)、二樓出口輸送帶電機(jī)、轎箱吊籃輸送帶電機(jī)和升降機(jī)構(gòu)電機(jī)。plc為西門子s7-200 226cpu，112為交流接觸器。所有的變頻器和交流接觸器工作狀態(tài)都由plc集中控制完成，同時(shí)為了避免工頻正反轉(zhuǎn)輸出時(shí)發(fā)生短路事故，在工頻正反轉(zhuǎn)輸出的交流接觸器上實(shí)施電氣和機(jī)械互鎖的安全措施。為了避免變頻器輸出時(shí)和工頻輸出短接，或者為了避免1變頻器輸出時(shí)和電機(jī)同時(shí)的電，在各個(gè)交流接觸器之間加設(shè)電氣互鎖和必要得機(jī)械互鎖。當(dāng)升降機(jī)處于自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)，當(dāng)升降機(jī)在1樓時(shí)由1變頻器向電機(jī)提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，可以是正轉(zhuǎn)也可以是反轉(zhuǎn)。當(dāng)升降機(jī)在二樓時(shí)由1變頻器向電機(jī)提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，可以是正轉(zhuǎn)也可以是反轉(zhuǎn)。2變頻器向電機(jī)提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，當(dāng)升降機(jī)在一樓時(shí)正轉(zhuǎn)，在二樓時(shí)反轉(zhuǎn)。3變頻器向電機(jī)提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，當(dāng)升降機(jī)上升時(shí)正轉(zhuǎn)，下降時(shí)反轉(zhuǎn)。交流接觸器的的互鎖狀態(tài)如下：交流接觸器1、2機(jī)械電氣互鎖，交流接觸器3、4機(jī)械電氣互鎖，交流接觸器5、6機(jī)械電氣互鎖，交流接觸器8、9機(jī)械電氣互鎖，交流接觸器11、12機(jī)械電氣互鎖。同時(shí)交流接觸器組1、2和交流接觸器組3、6電氣互鎖，交流接觸器3、6電氣互鎖，交流接觸器4、5電氣互鎖，交流接觸器7和交流接觸器組8、9電氣互鎖，交流接觸器10和交流接觸器組11、12電氣互鎖。詳細(xì)的互鎖組合和互鎖意義如表21所示。第一組交流接觸器第二組交流接觸器互鎖狀態(tài)注釋含義12機(jī)械電氣互鎖防止工頻正反轉(zhuǎn)短路二選一34機(jī)械電氣互鎖防止工頻變頻同時(shí)接通二選一56機(jī)械電氣互鎖防止工頻變頻同時(shí)接通二選一89機(jī)械電氣互鎖防止工頻正反轉(zhuǎn)短路二選一1112機(jī)械電氣互鎖防止工頻正反轉(zhuǎn)短路二選一1、23、6電氣互鎖防止工頻變頻同時(shí)接通四選一78、9電氣互鎖防止工頻變頻同時(shí)接通三選一1011、12電氣互鎖防止工頻變頻同時(shí)接通三選一36電氣互鎖防止變頻同時(shí)接通二選一45電氣互鎖防止工頻同時(shí)接通二選一表31圖31中交流接觸器1、2、4的組合目的為了當(dāng)1變頻器發(fā)生故障時(shí)或者設(shè)備處于檢修狀態(tài)時(shí)，可以通過工頻驅(qū)動(dòng)的方式應(yīng)急運(yùn)行電動(dòng)機(jī)，而且保留了電機(jī)的正反轉(zhuǎn)功能。同理交流接觸器1、2、6的組合，交流接觸器8、9的組合，交流接觸器11、12的組合目的是為了能夠?qū)崿F(xiàn)工頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)、和正反轉(zhuǎn)。3.2 自動(dòng)升降機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組成：自動(dòng)升降機(jī)的工作狀態(tài)分為自動(dòng)狀態(tài)和維修工作狀態(tài)，這兩種工作狀態(tài)互相獨(dú)立、彼此分開，目的在于確?？刂苹芈返妮敵龅奈ㄒ恍?，避免發(fā)生類似雙線圈輸出的情況，杜絕事故的發(fā)生。整個(gè)升降機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組成由核心控制元件plc、空氣開關(guān)、電機(jī)馬達(dá)開關(guān)、交流接觸器、觸摸屏、開關(guān)、按鈕、指示燈、報(bào)警器和外部光電傳感器等元部件組成。其中由面板旋鈕開關(guān)或帶鎖的鑰匙旋鈕開關(guān)選擇整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，通過狀態(tài)安全繼電器的得電或失電來區(qū)分自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)運(yùn)行的輸出電源的通和斷。這樣就使得系統(tǒng)只有在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)plc的輸出端子才有輸出電壓，當(dāng)系統(tǒng)在手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)，plc輸出端子上無輸出電壓。馬達(dá)開關(guān)作用為當(dāng)系統(tǒng)指令電機(jī)以工頻方式工作時(shí)，起到保護(hù)電機(jī)的作用。人機(jī)界面能夠方便操作人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作和監(jiān)控，同時(shí)實(shí)時(shí)顯示設(shè)備工作狀態(tài)，記錄生產(chǎn)產(chǎn)量和班產(chǎn)批次等歷史數(shù)據(jù)。報(bào)警燈由多級(jí)柱裝燈塔組成，不同顏色代表不同意義。設(shè)備外部設(shè)有多個(gè)光電傳感器，向plc傳輸外部狀態(tài)信號(hào)，指示自動(dòng)升降機(jī)的工作狀態(tài)。自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的安全部分的緊急停止按鈕擁有最高的設(shè)備輸出中止權(quán)，即無論在手動(dòng)還是自動(dòng)狀態(tài)下，只要緊停按鈕被按下，設(shè)備都會(huì)立即停止任何動(dòng)作。升降機(jī)井除了在高處和低處安裝了感應(yīng)升降機(jī)吊籃位置的光電傳感器，還在井架極限高位和極限低位安裝了機(jī)械式的行程限位開關(guān)，確保升降機(jī)轎箱不發(fā)生沖頂和撞底的事故。在1樓升降機(jī)進(jìn)口輸送帶和2樓升降機(jī)出口輸送帶上分別安裝有1個(gè)光電傳感器，用來檢測運(yùn)輸?shù)漠a(chǎn)品。在轎箱吊籃內(nèi)輸送帶上安裝有2個(gè)光電傳感器，用來檢測運(yùn)輸產(chǎn)品的進(jìn)出情況。由于生產(chǎn)線的情況決定了在自動(dòng)升降機(jī)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中需要設(shè)立主控制柜，和現(xiàn)場分控制箱。在主控制柜內(nèi)安裝所有空開，馬達(dá)開關(guān)，plc，觸摸屏，塔式報(bào)警燈等元?dú)饧?，在現(xiàn)場分控制箱上安裝自動(dòng)狀態(tài)系統(tǒng)停止旋鈕開關(guān)。手動(dòng)檢修操作盒采用移動(dòng)式手持盒，所有手動(dòng)按鈕相互連鎖，并且都為點(diǎn)動(dòng)按鈕。圖32為主控制柜面板布置。鑰匙旋鈕開關(guān)圖32圖33為現(xiàn)場控制箱面板布置。圖33圖34為檢修點(diǎn)動(dòng)盒外觀圖。圖34圖35為主控制柜外觀圖。檢修控制盒插座圖35圖36為2樓現(xiàn)場分控制箱外觀檢修控制盒插座圖36第四章 自動(dòng)升降機(jī)自動(dòng)運(yùn)行工藝流程的設(shè)計(jì)4.1 自動(dòng)升降機(jī)的外部傳感器設(shè)置：如圖21和23所示，在升降機(jī)1樓入口傳送帶和升降機(jī)2樓出口傳送帶上，分別安裝有檢測產(chǎn)品的光電傳感器ps1、ps4。如圖22所示，在升降機(jī)轎箱內(nèi)吊籃輸送帶上安裝有兩個(gè)光電傳感器sp2、sp3。如圖27所示。在升降機(jī)井架機(jī)構(gòu)內(nèi)安裝有高位和低位光電傳感器sp5、sp6。4.2 自動(dòng)升降機(jī)的停止?fàn)顟B(tài)位：兩層式自動(dòng)升降機(jī)的工作停止?fàn)顟B(tài)位有兩個(gè)，分別為一樓停止位和二樓停止位。如圖17和圖18所示。下面圖41為自動(dòng)升降機(jī)一樓停止位的局部放大圖。圖41圖42為自動(dòng)升降機(jī)2樓停止位的局部放大圖。圖424.3 自動(dòng)升降機(jī)自動(dòng)運(yùn)行步驟設(shè)計(jì)：自動(dòng)升降機(jī)將產(chǎn)品從一樓箱二樓輸送，在返回一樓。整個(gè)控制程序采用步進(jìn)控制編寫。具體步驟如下。1 第一步：1樓生產(chǎn)線使能，系統(tǒng)判斷吊籃位置（ps5/ps6），傳送第一件貨物進(jìn)入吊籃。同時(shí)傳送第二件貨物到1樓進(jìn)口輸送帶上等待下一傳送周期(ps1被第二件貨物擋住后停止前行)。（吊籃電機(jī)正轉(zhuǎn)）2 第二步：判斷升降機(jī)構(gòu)是否可以升降（吊籃入口光電傳感器ps2是否由貨物擋?。?，向上舉升貨物至二樓。（升降電機(jī)正轉(zhuǎn)）3 第三步：判斷二樓出口輸送帶是否堵塞（ps4是否被擋?。?向升降機(jī)外輸送貨物。（吊籃電機(jī)反轉(zhuǎn)）4 第四步：判斷升降機(jī)構(gòu)是否可以升降（吊籃入口光電傳感器ps2是否由貨物擋?。?，向下返回1樓。（升降電機(jī)反轉(zhuǎn)）5 下一周期開始！根據(jù)以上四步步進(jìn)控制順序設(shè)計(jì)plc主要輸入輸出點(diǎn)如表31和表32所示。輸入點(diǎn)編號(hào)注釋i1.0自動(dòng)運(yùn)行i1.1檢修運(yùn)行i1.2系統(tǒng)啟動(dòng)i1.3系統(tǒng)停止i0.3緊急停止i0.41#變頻器故障i0.52#變頻器故障i0.63#變頻器故障i2.01樓入口光電傳感器ps1i2.1轎箱內(nèi)吊籃入口傳感器ps2i2.2轎箱內(nèi)吊籃內(nèi)部傳感器ps3i2.32樓出口光電傳感器ps4i2.4升降機(jī)井高位傳感器ps5i2.5升降機(jī)井低位傳感器ps6i0.7外部生產(chǎn)線使能ps0表41注：表中主要輸入點(diǎn)元?dú)饧趫D21、圖23和圖31中查找對(duì)應(yīng)。輸出點(diǎn)編號(hào)注釋q0.01變頻器正轉(zhuǎn)輸出q0.11變頻器反轉(zhuǎn)輸出q0.32變頻器正轉(zhuǎn)輸出q0.42變頻器反轉(zhuǎn)輸出q0.63變頻器正轉(zhuǎn)輸出q0.73變頻器反轉(zhuǎn)輸出q1.1交流接觸器3工作q1.2交流接觸器6工作q1.3交流接觸器7工作q1.4交流接觸器10工作q1.5抱閘電磁鐵機(jī)構(gòu)松閘表42注：表中主要輸出點(diǎn)元?dú)饧趫D21中查找對(duì)應(yīng)。1、2、3變頻器輸出方式與交流接觸器3、6、7、10的組合對(duì)應(yīng)電機(jī)、的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如表33所示。輸出點(diǎn)組合注釋q0.0、q1.11樓輸送帶電機(jī)正轉(zhuǎn)（電機(jī)）q0.3 、q1.3吊籃電機(jī)正轉(zhuǎn)（電機(jī)）q0.6 、q1.4升降電機(jī)正轉(zhuǎn)（電機(jī)）q0.1、q1.22樓輸送帶電機(jī)反轉(zhuǎn)（電機(jī)）q0.4 、q1.3吊籃電機(jī)反轉(zhuǎn)（電機(jī)）q0.7、q1.4升降電機(jī)反轉(zhuǎn)（電機(jī)）表43在步進(jìn)順序的設(shè)計(jì)上，為了避免因?yàn)檎`擋光電傳感器而發(fā)生設(shè)備誤動(dòng)作，應(yīng)該選擇西門子s7-200 plc中專門的順控繼電器s來編寫升降機(jī)的步進(jìn)程序。步進(jìn)程序主要步驟如下圖43所示。圖43步進(jìn)程序主要步驟程序編寫如下圖44所示。圖44注：這里為了能使表達(dá)更為清楚，步進(jìn)順序間的轉(zhuǎn)換沒有加時(shí)間延時(shí)。在實(shí)際程序編寫中為了使設(shè)備在轉(zhuǎn)換動(dòng)作時(shí)更加平穩(wěn)，應(yīng)該注意步進(jìn)轉(zhuǎn)換之間的時(shí)間延時(shí)。在第一步步進(jìn)程序里，一樓入口輸送帶電機(jī)正轉(zhuǎn)輸出由于第一步的結(jié)束而停止，這時(shí)入口輸送帶上的產(chǎn)品不一定正好擋住入口傳送帶光電傳感器ps1。這樣會(huì)造成在升降機(jī)吊籃上升后，一樓入口輸送帶上的產(chǎn)品不一定能夠排成隊(duì)列等待輸送。為了解決這個(gè)問題，需要在上述步進(jìn)程序外編寫一條關(guān)于一樓入口輸送帶輸出的語句，這里是關(guān)于輸出點(diǎn)q0.0和q0.1的雙線圈輸出。在步進(jìn)程序中，可以考慮使用雙線圈，但要慎重使用。其語句為：ld m1.0 a m2.0 a 0.7 an 2.0 out q0.0 out q0.14.4 升降機(jī)精確平層的電氣控制設(shè)計(jì)：如圖41和圖42所示，升降機(jī)吊籃和一樓傳送帶和二樓傳送帶的平層控制上，采用了升降機(jī)井高位傳感器ps5和低位傳感器ps6來控制轎箱的停止（參見圖44升降電機(jī)正轉(zhuǎn)/升降電機(jī)反轉(zhuǎn)）。這里存在一個(gè)問題，如果升降機(jī)井高位傳感器ps5和升降機(jī)井低位傳感器ps6在升降電機(jī)運(yùn)行時(shí)發(fā)生誤動(dòng)作?；蛘哂捎诠怆妭鞲衅鞯睦匣?、輸出滯后或是由于plc輸入響應(yīng)滯后等問題會(huì)造成升降機(jī)轎箱吊籃停止位置的偏差積累。即吊籃在升降機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后其停止位置會(huì)越來越高或者越來越低，甚至有可能發(fā)生升降機(jī)轎箱沖頂或者撞底事故的發(fā)生。為了解決這個(gè)問題應(yīng)當(dāng)在程序中加入高速脈沖計(jì)數(shù)，使用計(jì)數(shù)器來準(zhǔn)確判斷升降機(jī)轎箱的停止位。在硬件配置上需要在升降電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上加配旋轉(zhuǎn)編碼器，如圖45和圖46所示。圖45siemens電機(jī)omron旋轉(zhuǎn)編碼器圖46在plc輸入點(diǎn)的設(shè)計(jì)上，注意預(yù)留輸入點(diǎn)i0.0i0.7或者i1.1i1.5作為編碼器高速計(jì)數(shù)輸入，具體用法參見西門子s7-200編程手冊(cè)。旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇可以是雙相脈沖編碼器，也可以是單相脈沖編碼器，在程序中可以選擇帶有增減計(jì)數(shù)脈沖的雙相計(jì)數(shù)器，也可以選擇帶有內(nèi)部方向或帶有外部方向控制的單相計(jì)數(shù)器。旋轉(zhuǎn)編碼器可以是增量型編碼器也可以是絕對(duì)值編碼器，選擇上面很靈活，具體的編碼器選擇應(yīng)和程序中高速計(jì)數(shù)器、運(yùn)行模式和系統(tǒng)控制字相結(jié)合，具體方法參見西門子s7-200編程手冊(cè)。下面表34給出旋轉(zhuǎn)編碼器和高速計(jì)數(shù)器及系統(tǒng)控制字的一種可能組合。內(nèi)容說明特征旋轉(zhuǎn)編碼器增量型單相高速計(jì)數(shù)器hsc0外部方向控制單相計(jì)數(shù)/運(yùn)行模式4i0.0脈沖計(jì)數(shù)/i0.1方向/i0.2復(fù)位控制字sm37b11111000或16f8初始值smd380預(yù)制值smd42根據(jù)一二樓之間距離定表44在程序中通過調(diào)用中斷號(hào)為12的中斷子程序來使升降電機(jī)停止正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，以達(dá)到轎箱精確平層的目的。在高速計(jì)數(shù)器和旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇和配置上可以靈活掌握，在外部輸入點(diǎn)數(shù)量緊張的情況下，可以采用高速計(jì)數(shù)器內(nèi)部方向控制來完成增減計(jì)數(shù)。也可以不用增減計(jì)數(shù)，直接在程序中步進(jìn)轉(zhuǎn)換時(shí)復(fù)位高速計(jì)數(shù)器來完成升降電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。4.5 對(duì)升降機(jī)構(gòu)電磁機(jī)械安全抱閘的控制設(shè)計(jì)：升降機(jī)構(gòu)的電磁安全抱閘機(jī)構(gòu)如圖45所示，其工作原理為當(dāng)升降電機(jī)開始正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)時(shí)電磁抱閘電磁鐵得電松開抱閘，使得升降機(jī)轎箱可以上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)升降機(jī)轎箱停止升降時(shí)，抱閘電磁鐵失電抱住升降機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸，固定轎箱防止轎箱向下滑落。電磁鐵設(shè)計(jì)為失電抱住轉(zhuǎn)軸，防止因?yàn)橥ｋ娀蚣蓖０聪聲r(shí)轎箱向下滑落。在抱閘機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)上應(yīng)注意足夠的機(jī)械強(qiáng)度和較大的安全系數(shù)。第五章 自動(dòng)升降機(jī)安全運(yùn)行的設(shè)計(jì)為了使升降機(jī)安全運(yùn)行，在設(shè)計(jì)上必須注意，緊急停止按鈕具有最高級(jí)別的中止功能，通過安全繼電器的失電態(tài)來強(qiáng)制斷開plc的所有輸出電源和手動(dòng)檢修盒的控制電源。圖51通過圖51可以了解到使用安全繼電器zj1的失電態(tài)常開觸點(diǎn)，可以使得plc及所有控制輸出電源失去電能。在程序編寫上，通過緊停按鈕輸入i0.3調(diào)用該點(diǎn)的中斷事件6，快速斷開程序中的所有輸出。這樣的雙重保護(hù)確保萬無一失。在安全設(shè)計(jì)上要增加升降機(jī)廳門保護(hù)，即如果廳門未關(guān)好，升降機(jī)構(gòu)不動(dòng)作，如果廳門未打開，吊籃輸送裝置不動(dòng)作。這些保護(hù)在程序中添加到每個(gè)步驟中即可，在硬件上可以增加行程限位開關(guān)，包括升降機(jī)構(gòu)的上下限位行程開關(guān)。在自動(dòng)和檢修狀態(tài)中只可以二選一，即兩者的控制電源互相獨(dú)立分開。手動(dòng)檢修按鈕間互相互鎖，以保證檢修運(yùn)行時(shí)設(shè)備動(dòng)作的唯一性。如圖52所示為手動(dòng)檢修按鈕間的互鎖。圖52第六章 自動(dòng)升降機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)在自動(dòng)升降機(jī)的設(shè)計(jì)中充分考慮了與自動(dòng)化生產(chǎn)線配套的特點(diǎn)，確保安全的設(shè)計(jì)前提，配置了變頻/工頻可選的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)可以由plc將故障處電機(jī)轉(zhuǎn)換為工頻運(yùn)行。在向升降機(jī)轎箱吊籃內(nèi)輸送產(chǎn)品物件和向外輸出產(chǎn)品物件時(shí)，可以通過plc智能化判斷進(jìn)出口擁堵情況，可以在步進(jìn)主程序中添加自動(dòng)正反轉(zhuǎn)進(jìn)出口電機(jī)程序，這樣可以在生產(chǎn)過程中減少不必要的停機(jī)次數(shù)，也減少認(rèn)為干預(yù)的次數(shù)，整個(gè)系統(tǒng)的智能化程度很高。同時(shí)由于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的變頻和工頻正反轉(zhuǎn)冗余設(shè)計(jì)，可以使得系統(tǒng)可以根據(jù)生產(chǎn)需要將產(chǎn)品從一樓運(yùn)向二樓，也可以把產(chǎn)品從二樓運(yùn)向一樓。在plc選型上采用西門子s7-200 cpu226，其強(qiáng)大的功能和良好的擴(kuò)展性能，使得自動(dòng)升降機(jī)可以實(shí)現(xiàn)兩層以上的樓層擴(kuò)展。在硬件上只需要擴(kuò)展plc模塊和增加交流接觸器的數(shù)量，外部安全元?dú)饧?，和外部感?yīng)元件等即可，不需要增加變頻器數(shù)量。步進(jìn)程序的擴(kuò)展也很方便。工藝流程和樓層增減可以在西門子plc中完成生產(chǎn)配方，極為方便地完成與多樓層，多種生產(chǎn)工藝配套。強(qiáng)大的通訊功能，設(shè)計(jì)中選用了西門子s7-200 226 plc，其強(qiáng)大的通訊功能，能使得自動(dòng)升降機(jī)設(shè)備可以與生產(chǎn)線設(shè)備很容易地成為一個(gè)整體，成為自動(dòng)化生產(chǎn)線地有機(jī)的一部分。包括變頻器地速度給定，自動(dòng)運(yùn)行，故障時(shí)請(qǐng)求生產(chǎn)線減速或停機(jī)等等功能。人性化地設(shè)計(jì)，設(shè)備采用了tp170a西門子彩色觸摸屏,全中文顯示，方便操作和設(shè)備維護(hù)。強(qiáng)大的后臺(tái)管理功能，可以記錄生產(chǎn)情況和故障情況。第七章 自動(dòng)升降機(jī)的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)安全事項(xiàng)，設(shè)計(jì)始終要把安全放在第一位，這是對(duì)每一個(gè)客戶、每一位有可能接近或接觸到設(shè)備人員的不可推卸的終身責(zé)任。在程序中要注意使用相應(yīng)的中斷處理和相應(yīng)的電器連鎖，在硬件上要采取機(jī)械互鎖、機(jī)械限位、電氣聯(lián)動(dòng)、外部傳感器、安全繼電器等措施和元件來完成安全設(shè)計(jì)。安全始終貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)，如果一個(gè)設(shè)備設(shè)計(jì)的再精巧，卻存在安全隱患，那設(shè)計(jì)人員難辭其咎。智能化的設(shè)計(jì)，自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)要求具有相應(yīng)的智能化設(shè)計(jì)，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障或是動(dòng)作不協(xié)調(diào)時(shí)，設(shè)備能夠自動(dòng)地切換至應(yīng)急工作態(tài)，或是設(shè)備能自動(dòng)的自我調(diào)整。減少因?yàn)樵O(shè)備故障或動(dòng)作失調(diào)造成整個(gè)生產(chǎn)線停機(jī)事故地發(fā)生。智能化太低或是使得配套生產(chǎn)線頻繁停機(jī)的自動(dòng)化設(shè)備等于一堆廢鐵。如果升降電機(jī)的功率較大，那升降電機(jī)的工頻應(yīng)急運(yùn)行可能會(huì)存在一定問題，在大功率升降機(jī)的設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮由變頻器低速點(diǎn)動(dòng)來完成檢修運(yùn)行，這就要求變頻器的質(zhì)量和品質(zhì)一定要高。同時(shí)變頻器應(yīng)該注意選用制動(dòng)電阻，輸出電抗器等附件。外部傳感器的使用要充分考慮到外部傳感器誤動(dòng)的發(fā)生，在程序上考慮互鎖，在硬件上注意選型。光電傳感器和電磁感應(yīng)式接近開關(guān)在使用上存在一定差別，應(yīng)當(dāng)注意。在plc的配置上應(yīng)充分考慮設(shè)備的擴(kuò)展和功能的增加。在低壓元?dú)饧倪x擇上建議使用正品原裝進(jìn)口（帶序列號(hào)）知名品牌，自動(dòng)化程度越高的設(shè)備不使用低檔次低壓元?dú)饧?。這與愛不愛國無關(guān)，也與成不成本無關(guān)。機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要有足夠的強(qiáng)度，充分考慮安全性能。加工要求需要高品質(zhì)，只要嚴(yán)格按照國家gb標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，一般問題不大。人性化設(shè)計(jì)，電氣控制柜設(shè)計(jì)要符合日常習(xí)慣，凡是涉及安全的按鈕、旋轉(zhuǎn)開關(guān)應(yīng)放在左手側(cè)，必要時(shí)加鎖。急停按鈕應(yīng)放在右手側(cè)，位置應(yīng)該易于按壓，但不易被人誤碰。電氣柜內(nèi)設(shè)計(jì)照明燈、散熱風(fēng)扇、電腦插座等附件。機(jī)械部件的設(shè)計(jì)應(yīng)該首先滿足安全的要求，在此基礎(chǔ)上方便操作人員工作，減小體力勞動(dòng)強(qiáng)度。變頻器和plc的安裝位置要有一定的距離空間，防止因?yàn)樽冾l器的高頻干擾使得plc誤動(dòng)。注意屏蔽線的正確使用。嚴(yán)格按照國家gb標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)和安裝，嚴(yán)格按照西門子產(chǎn)品硬件手冊(cè)進(jìn)行設(shè)計(jì)和安裝。致 謝本論文是在張國同導(dǎo)師精心指導(dǎo)下和熱情幫助完成的。老師在學(xué)業(yè)上給了我很大的幫助，在此我對(duì)老師表示衷心的感謝！本論文能夠完成，要感謝機(jī)電系的所有老師，是他們?cè)谶@三年的時(shí)間里，教會(huì)我的專業(yè)知識(shí)。在我撰寫論文期間，得到了我的指導(dǎo)老師的幫助，在忙碌的工作之余，給予我專業(yè)知識(shí)上的指導(dǎo)，而且教給我學(xué)習(xí)的方法和思路，使我在論文設(shè)計(jì)過程中不斷有新的認(rèn)識(shí)和提高。老師為論文課題的研究提出了許多指導(dǎo)性的意見，為論文的撰寫、修改提供了許多具體的指導(dǎo)和幫助。多得他們的指導(dǎo)和幫助才使我能完成本論文。我會(huì)在以后的工作中為