物流傳輸線自動(dòng)控制設(shè)計(jì)

1、電氣控制課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書題目：物流傳輸線自動(dòng)控制系統(tǒng)學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化姓 名：韓慶偉薛精慧韓東伯指導(dǎo)教師：李海軍職稱：教授設(shè)計(jì)完成日期：二一七年五月1/16目錄摘要 .1 物流傳輸線自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介及要求.2 .33.1.1主電路設(shè)計(jì) .3.1.2基本控制電路的設(shè)計(jì) .3.1.3顯示電路的設(shè)計(jì) .3.2 操作說(shuō)明 .3.3系 統(tǒng) 總 電 路 圖 .3.3.1系統(tǒng)總電路 CAD 圖紙 .4 電氣控制柜的安裝接線圖5 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .5.1 I/O 的分析 .5.2 PLC 的選擇 .5.3 I/O 的分配 .5.4 外圍接線圖 .5.5 程序設(shè)計(jì) .5.6

2、運(yùn)行調(diào)試 .6 課設(shè)總結(jié) .參考文獻(xiàn) .摘要2/16本設(shè)計(jì)為一組由三節(jié)傳送帶構(gòu)成的貨物傳送系統(tǒng)， 為之設(shè)計(jì)配套相應(yīng)的功能的邏輯控制電路以實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)傳輸?shù)墓δ芤蟆?此設(shè)計(jì)中包含由物流傳輸線的主電路和控制電路的 CAD 原理圖，及為滿足高自動(dòng)化程度的相應(yīng) PLC 線路，包括 PLC 型號(hào)的選擇、 I/O 分析、 I/O 分配、外圍接線圖、 PLC 程序調(diào)試及相應(yīng)的說(shuō)明。1 物流傳輸線自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介及要求1.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求現(xiàn)代企業(yè)在進(jìn)行生產(chǎn)、 裝配及傳輸時(shí)大都數(shù)都采用物流自動(dòng)傳輸線來(lái)代替這些繁重的、重復(fù)性的工作。能否設(shè)計(jì)一個(gè)比較合理、安全、方面及節(jié)能的物流傳輸控制系統(tǒng)是一個(gè)企業(yè)提高其生

3、產(chǎn)效率、降低成本的關(guān)鍵所在。 現(xiàn)以一個(gè)由三節(jié)皮帶鏈組成的物流傳輸線為設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)要求如下：1.每節(jié)傳輸線由一臺(tái)電機(jī)控制，電機(jī)均為單向旋轉(zhuǎn)。2.當(dāng)?shù)谝还?jié)傳輸線檢測(cè)到有貨物時(shí)應(yīng)相應(yīng)的往下節(jié)傳輸， 當(dāng)貨物接近第二節(jié)傳輸線時(shí)，第二節(jié)傳輸線進(jìn)行工作， 準(zhǔn)備傳輸快要到來(lái)的貨物， 當(dāng)化物到第二節(jié)時(shí)，第一節(jié)傳輸線則停止運(yùn)行； 當(dāng)貨物接近第三節(jié)傳輸線時(shí)， 第三節(jié)傳輸線進(jìn)行工作，準(zhǔn)備傳輸快要到來(lái)的貨物， 當(dāng)化物到第三節(jié)時(shí)，第二節(jié)傳輸線則停止運(yùn)行；然后貨物在第三節(jié)傳輸線的傳輸下送到指定加工或裝配地點(diǎn)；3.若第三節(jié)的貨物未取走時(shí)， 第二節(jié)傳輸線把貨物傳到第二節(jié)接近終點(diǎn)時(shí)自動(dòng)停止工作；若有貨物停在第二節(jié)， 第

4、一節(jié)傳輸線把貨物傳到第一節(jié)接近終點(diǎn)時(shí)自動(dòng)停止工作；4.要求每臺(tái)電機(jī)有相應(yīng)的保護(hù)措施及運(yùn)行指示；5.系統(tǒng)要求有電源指示，電流指示及電壓指示。2 設(shè)計(jì)方案因?yàn)槿?jié)傳送帶分條件啟動(dòng)和停止，所以用三個(gè)電機(jī)來(lái)分別控制第一節(jié)、第二節(jié)和第三節(jié)傳送帶的啟停。 由于只涉及到單向拖到， 所以只需要三個(gè)接觸器的一個(gè)常開觸點(diǎn) KM1 、 KM2 、 KM3 來(lái)控制電機(jī)的得電和停機(jī)。工藝要求對(duì)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)（電流、電壓）進(jìn)行顯示，所有要從電機(jī)三相中加入電壓互感器和電流互感器來(lái)引入電壓表和電流表。從運(yùn)送貨物的方向出發(fā)， 有貨物到來(lái)時(shí)用行程開關(guān)SQ1 控制接觸器 KM1 得電，其常開出點(diǎn)閉合，接通主電路，電機(jī)正轉(zhuǎn)，第一節(jié)傳

5、輸帶的啟動(dòng)；貨物運(yùn)動(dòng)到接近第一節(jié)傳輸帶尾部時(shí)，有行程開關(guān)SQ2 控制 KA4 得電，其常開觸點(diǎn)閉合，接通主電路，電機(jī)正轉(zhuǎn)，使第二節(jié)傳輸帶在貨物到來(lái)之前先啟動(dòng)，使得貨物能夠平穩(wěn)的運(yùn)送下去。當(dāng)貨物到第二節(jié)傳輸帶首端時(shí)，行程開關(guān)SQ3動(dòng)作時(shí) KM1 線圈失電，切斷第一節(jié)傳送帶電機(jī)，使第一節(jié)傳送帶停止傳送。3/16貨物運(yùn)動(dòng)到接近第二節(jié)傳輸帶尾部時(shí)，有行程開關(guān) SQ4 控制 KA5 得電，其常開出點(diǎn)閉合，接通主電路，電機(jī)正轉(zhuǎn)，使第三節(jié)傳輸帶在貨物到來(lái)之前先啟動(dòng)，使得貨物能夠平穩(wěn)的運(yùn)送下去。當(dāng)貨物到第三節(jié)傳輸帶首端時(shí)，行程開關(guān)SQ5動(dòng)作時(shí) KM2 線圈失電，切斷第二節(jié)傳送帶電機(jī)，使第二節(jié)傳送帶停止傳送。在

6、物流傳輸自動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖的中，KA 為中間繼電器，保證控制電路持續(xù)有電， KM1 控制電動(dòng)機(jī) M1 運(yùn)行，KM2 控制電動(dòng)機(jī) M2 運(yùn)行，KM3 控制電動(dòng)機(jī) M3 運(yùn)行，此外，根據(jù)物流傳輸線自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，若第三節(jié)的貨物未取走時(shí)，第二節(jié)傳輸線把貨物傳到第二節(jié)接近終點(diǎn)時(shí)自動(dòng)停止工作； 若有貨物停在第二節(jié)，第一節(jié)傳輸線把貨物傳到第一節(jié)接近終點(diǎn)時(shí)自動(dòng)停止工作， 增設(shè)兩個(gè)中間繼電器 KA2,KA3,KA4,KA5,由行程開關(guān) SQ2,SQ4,SQ6控制當(dāng)?shù)谌?jié)的貨物未取走時(shí)， 貨物壓住形成開關(guān) SQ6, 第二節(jié)傳輸線把貨物傳到第二節(jié)接近終點(diǎn)時(shí) ,壓住行程開關(guān) SQ4,這時(shí)中間繼電器 KA3

7、線圈得電，其常閉觸電斷開，使得交流接觸器 KM2 線圈失電，主電路常閉觸電斷開，電機(jī) M2 停止運(yùn)行，同理 M1 停止類似。當(dāng)?shù)诙?jié)的貨物未取走時(shí)， 貨物壓住形成開關(guān) SQ4, 第一節(jié)傳輸線把貨物傳到第一節(jié)接近終點(diǎn)時(shí) ,壓住行程開關(guān) SQ2,這時(shí)中間繼電器 KA2 線圈得電，其常閉觸電斷開，使得交流接觸器 KM1 線圈失電，主電路常閉觸電斷開，電機(jī)M1 停止運(yùn)行。3 電氣控制原理圖及其說(shuō)明3.1 電路設(shè)計(jì)3.1.1 主電路設(shè)計(jì)因?yàn)槿?jié)傳送帶分條件啟動(dòng)和停止，所以用三個(gè)電機(jī)來(lái)分別控制第一節(jié)、第二節(jié)和第三節(jié)傳送帶的啟停。由于只涉及到單向拖到，所以只需要三個(gè)接觸器的一個(gè)常開觸點(diǎn)KM1 、KM2 、K

8、M3 來(lái)控制電機(jī)的得電和停機(jī)。工藝要求對(duì)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)（電流、電壓）進(jìn)行顯示，所有要從電機(jī)三相中加入電壓互感器和電流互感器來(lái)引入電壓表和電流表。據(jù)此設(shè)計(jì)出如圖4-1 所示的主電路。圖 4-1主電路設(shè)計(jì)圖4/163.1.2 基本控制電路的設(shè)計(jì)從運(yùn)送貨物的方向出發(fā)， 有貨物到來(lái)時(shí)用行程開關(guān)SQ1 控制接觸器 KM1 得電，其常開出點(diǎn)閉合，接通主電路，電機(jī)正轉(zhuǎn)，第一節(jié)傳輸帶的啟動(dòng)；貨物運(yùn)動(dòng)到接近第一節(jié)傳輸帶尾部時(shí)，有行程開關(guān)SQ2 控制 KA4 得電，其常開觸點(diǎn)閉合，接通主電路，電機(jī)正轉(zhuǎn)，使第二節(jié)傳輸帶在貨物到來(lái)之前先啟動(dòng)，使得貨物能夠平穩(wěn)的運(yùn)送下去。當(dāng)貨物到第二節(jié)傳輸帶首端時(shí)，行程開關(guān)SQ3動(dòng)作時(shí)

9、 KM1 線圈失電，切斷第一節(jié)傳送帶電機(jī)，使第一節(jié)傳送帶停止傳送。貨物運(yùn)動(dòng)到接近第二節(jié)傳輸帶尾部時(shí)，有行程開關(guān)SQ4 控制 KA5 得電，其常開出點(diǎn)閉合，接通主電路，電機(jī)正轉(zhuǎn)，使第三節(jié)傳輸帶在貨物到來(lái)之前先啟動(dòng)，使得貨物能夠平穩(wěn)的運(yùn)送下去。當(dāng)貨物到第三節(jié)傳輸帶首端時(shí)，行程開關(guān)SQ5動(dòng)作時(shí) KM2 線圈失電，切斷第二節(jié)傳送帶電機(jī)，使第二節(jié)傳送帶停止傳送。在物流傳輸自動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖的中，KA 為中間繼電器，保證控制電路持續(xù)有電， KM1 控制電動(dòng)機(jī) M1 運(yùn)行，KM2 控制電動(dòng)機(jī) M2 運(yùn)行，KM3 控制電動(dòng)機(jī) M3 運(yùn)行，此外，根據(jù)物流傳輸線自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，若第三節(jié)的貨物未取走時(shí)，第二

10、節(jié)傳輸線把貨物傳到第二節(jié)接近終點(diǎn)時(shí)自動(dòng)停止工作； 若有貨物停在第二節(jié)，第一節(jié)傳輸線把貨物傳到第一節(jié)接近終點(diǎn)時(shí)自動(dòng)停止工作， 增設(shè)兩個(gè)中間繼電器 KA2,KA3,KA4,KA5 由行程開關(guān) SQ2,SQ4,SQ6控制當(dāng)?shù)谌?jié)的貨物未取走時(shí)， 貨物壓住形成開關(guān) SQ6, 第二節(jié)傳輸線把貨物傳到第二節(jié)接近終點(diǎn)時(shí) ,壓住行程開關(guān) SQ4,這時(shí)中間繼電器 KA3 線圈得電，其常閉觸電斷開，使得交流接觸器 KM2 線圈失電，主電路常閉觸電斷開，電機(jī) M2 停止運(yùn)行，同理 M1 停止類似。當(dāng)?shù)诙?jié)的貨物未取走時(shí)， 貨物壓住形成開關(guān) SQ4,第一節(jié)傳輸線把貨物傳到第一節(jié)接近終點(diǎn)時(shí) ,壓住行程開關(guān) SQ2,這時(shí)

11、中間繼電器 KA2 線圈得電，其常閉觸電斷開，使得交流接觸器 KM1 線圈失電，主電路常閉觸電斷開，電機(jī) M1 停止運(yùn)行。其控制電路設(shè)計(jì)如圖4-2 所示。5/16圖 4-2控制電路設(shè)計(jì)圖3.1.3 顯示電路的設(shè)計(jì)按照運(yùn)行指示要求， KA1 得電，則電源得電指示HB 燈亮； KM1 得電，則第一節(jié)傳輸線運(yùn)行，第一個(gè)電機(jī)運(yùn)行，指示燈HL1 亮；KM2 得電，則第二節(jié)傳輸線運(yùn)行，第二個(gè)電機(jī)運(yùn)行，指示燈 HL2 亮； KM3 得電，則第三節(jié)傳輸線運(yùn)行，第三個(gè)電機(jī)運(yùn)行，指示燈 HL3 亮。從主電路引入控制線路和顯示電路的電6/16源時(shí)，因?yàn)樗桦妷汉碗娏鞯募?jí)別不同，所以應(yīng)加入不同匝數(shù)比的降壓變壓器。圖

12、4-3顯示電路設(shè)計(jì)圖從主電路引入控制線路和顯示電路的電源時(shí)，因?yàn)樗桦妷汉碗娏鞯募?jí)別不同，所以應(yīng)加入不同匝數(shù)比的降壓變壓器。運(yùn)用三個(gè)電壓互感器顯示三個(gè)電機(jī)的相間電壓；用電流互感器來(lái)顯示三個(gè)電機(jī)的電流。3.2 操作說(shuō)明啟動(dòng)按鈕 SB1，KA1 線圈得電，電源指示燈亮起， KA1 鎖住 SB2。當(dāng)有貨物放傳輸線始點(diǎn)時(shí)， SQ1 被壓下， KM1 的電自鎖，電動(dòng)機(jī) M1 開始工作， HL1 燈亮，第一節(jié)傳輸線開始工作。當(dāng)貨物到達(dá)第一節(jié)傳輸線接近終點(diǎn)時(shí)，SQ2 被貨物壓下， KM2 得電自鎖，M2 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)， HL2 燈亮，第二節(jié)傳輸線開始工作。當(dāng)貨物到達(dá)第二節(jié)傳輸線終點(diǎn)時(shí)，SQ4 被貨物壓下， K

13、M3 得電自鎖， M3電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，第三節(jié)傳輸線開始工作，HL3 燈亮。當(dāng)有貨物在第三節(jié)傳輸線上未拿下來(lái)時(shí)，SQ6 被貨物壓下，電動(dòng)機(jī)M3 停，第三節(jié)傳輸線停止工作，而在第二節(jié)傳輸線上的貨物達(dá)到第二節(jié)終點(diǎn)時(shí)SQ4 被貨物壓下， KA3 線圈失電， KA3 常閉觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)M2 停止運(yùn)行， HL2 燈滅，第二節(jié)傳輸線停止工作。同理第一節(jié)正在運(yùn)輸?shù)呢浳锏竭_(dá)第一節(jié)的終點(diǎn)時(shí)SQ2 被按下，又因?yàn)榈诙?jié)傳輸線上的貨物未拿下來(lái)時(shí)SQ4 被壓下。因此 KA27/16線圈失電， KA2 輔助常閉觸點(diǎn)斷開， KM1 失電，電動(dòng)機(jī) M1 停止運(yùn)行，第一節(jié)傳輸線停止工作， HL1 燈滅。3.3 系統(tǒng)總電路圖系統(tǒng)總

14、電路 CAD 圖紙如圖 4-4 所示：圖 4-4系統(tǒng)總電路圖8/164 電氣控制柜的安裝接線圖系統(tǒng)總電路實(shí)物由實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)一配發(fā)各實(shí)驗(yàn)器件所連接， 在安裝過(guò)程中較為細(xì)心，可以正確運(yùn)行。實(shí)物圖如圖 4-5 所示：圖 4-5 系統(tǒng)總電路實(shí)物圖5 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可編程控制器是計(jì)算機(jī)家族中的一員,是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。 早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏9/16輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展， 這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC。本次設(shè)計(jì)

15、第二部分的內(nèi)容便是用PLC代替各繼電器實(shí)現(xiàn)物流傳輸線的動(dòng)作。5.1 I/O 的分析統(tǒng)計(jì)分析物流傳輸線的各部分功能， 需要 PLC 中的 7 點(diǎn)繼電器輸入， 3 點(diǎn)內(nèi)部繼電器輔助以及 7 點(diǎn)繼電器輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)三節(jié)傳送帶的動(dòng)作及停止。5.2 PLC 的選擇在確定了輸入輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)后，不難確定PLC 的選擇。我們可以選CPM1A-20CDR-D-V1 20 點(diǎn) CPU 單元 DC24V 12 點(diǎn)入， 8 點(diǎn)繼電器輸出便可。5.3 I/O 的分配本電路使用的 I/O 分配明細(xì)如表 5-2 所示：編程元件輸入輸出器件名稱SB1SB2SQ1SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6KM1KM2KM3HBHL1HL2HL

16、3表 5-2 I/O 分配明細(xì)表I/O 端子功能00000總電路停止按鈕00001電路接通電源按鈕00002一號(hào)電機(jī)正轉(zhuǎn)行程開關(guān)00003一號(hào)電機(jī)停止行程開關(guān)00004二號(hào)電機(jī)正轉(zhuǎn)行程開關(guān)00005二號(hào)電機(jī)停止行程開關(guān)00006三號(hào)電機(jī)正轉(zhuǎn)行程開關(guān)00007三號(hào)電機(jī)停止一號(hào)電機(jī)正轉(zhuǎn)行程開關(guān)01001KM1得電一號(hào)電機(jī)正轉(zhuǎn)01002KM2得電二號(hào)電機(jī)正轉(zhuǎn)01003KM3得電三號(hào)電機(jī)正轉(zhuǎn)01006電源指示燈亮01007一號(hào)電機(jī)運(yùn)行指示燈亮01008二號(hào)電機(jī)運(yùn)行指示燈亮01009三號(hào)電機(jī)運(yùn)行指示燈亮10/165.4 外圍接線圖本電路 PLC 選用 CPM1A-20CDR-D-V1 20 點(diǎn) CPU

17、單元 DC24V 12 點(diǎn)繼電器輸入， 8 點(diǎn)繼電器輸出，外圍接線圖如圖 4-6 所示：圖 4-6 PLC 外圍接線圖5.5 程序設(shè)計(jì)用 PLC 來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)物流傳送帶的動(dòng)作， 程序設(shè)計(jì)編程如圖4-7 所示：11/16圖 4-7程序設(shè)計(jì)12/165.6 運(yùn)行調(diào)試調(diào)試過(guò)程中各部分功能截圖如下所示：按下 SB1 電源接通 KA1 得電，電源指示燈 HB 亮。物流傳輸線自動(dòng)控制系統(tǒng)可以運(yùn)行。如圖 4-8 所示：圖 4-8電源接通指示燈HB亮貨物接近第一節(jié)傳送帶行程開關(guān) SQ1壓下， KM1得電一號(hào)電機(jī)正轉(zhuǎn)，一號(hào)電機(jī)運(yùn)行指示燈 HL1亮。如圖 4-9 所示：圖 4-9一號(hào)電機(jī)正轉(zhuǎn)指示燈亮貨物到達(dá)第

18、一節(jié)尾端，傳送帶行程開關(guān) SQ2壓下， KA4得電二號(hào)電機(jī)正轉(zhuǎn)，二號(hào)電機(jī)運(yùn)行指示燈 HL2亮。如圖 4-10 所示：13/16圖 4-10二號(hào)電機(jī)正轉(zhuǎn)指示燈亮當(dāng)貨物離開第一節(jié)傳送帶上到第二節(jié)傳送帶后， 行程開關(guān) SQ3 壓下 KM1 失電，一號(hào)電機(jī)斷電停止運(yùn)行。如圖 4-11 所示：圖 4-11一號(hào)電機(jī)停止運(yùn)行貨物到達(dá)第二節(jié)傳送帶尾端，行程開關(guān) SQ4壓下， KA5得電三號(hào)電機(jī)正轉(zhuǎn)，三號(hào)電機(jī)運(yùn)行指示燈 HL3亮。如圖 4-12 所示：14/16圖 4-12 三號(hào)電機(jī)運(yùn)行指示燈亮當(dāng)貨物離開第二節(jié)傳送帶到達(dá)第三節(jié)首端時(shí)，行程開關(guān)SQ5 壓下， KM2 失電斷開，二號(hào)電機(jī)停止。如圖4-13 所示：圖 4-13 二號(hào)電機(jī)停止運(yùn)行貨物到達(dá)第三節(jié)尾端未被取走傳送帶終點(diǎn)行程開關(guān)SQ6壓下，KM3失電斷開，三號(hào)電機(jī)停止，當(dāng)?shù)诙?jié)傳送帶貨物傳送到其尾端時(shí)，行程開關(guān)SQ4壓下， KA3線圈失電，二號(hào)電機(jī)停止。同理第二節(jié)貨物未取走時(shí)，第一節(jié)傳送帶停止。如圖 4-14 所示：圖 4-14 三號(hào)電機(jī)停止