毕业论文-中心管供料装置PLC控制系统设计.doc

上海大学毕业设计（论文） SHANGHAI UNIVERSITY毕业设计（论文）UNDERGRADUATE PROJECT (THESIS)装订线题 目: 中心管供料装置PLC控制系统设计学 院 机电工程与自动化学院 专 业 机械工程及自动化学 号 学生姓名 指导教师 起讫日期 2015.3.232015.6.23装订线目 录摘要1ABSTRACT2绪论3第一章 课题介绍4第一节 目的要求和主要技术性能4第二节 系统工作流程和说明4第三节 可编程控制器（PLC）技术简介6一、PLC的基本概念6二、PLC的基本结构6三、PLC的工作原理6第二章 方案选择7第一节 PLC机型的选择7第二节 输入输出点地址表8第三节 继电器和晶体管输出比较11第四节 方案比较13一、PLC输入输出模块选型13二、按键、指示灯安装选择16第三章 系统设计20第一节 电气控制设计20一、 电源部分20二、 低压断路器20三、 继电器21四、 热继电器22五、 主令电器23六、 接触器26七、 信号电器26八、 电机27九、 变压器28十、 滤波器28十一、 电磁铁28十二、 续流二极管29十三、 光栅29第二节 气控系统设计31一、 电磁阀31二、 气缸32第三节 程序设计33一、 GX软件简介33二、 编写程序流程图33三、 辅助继电器的选用37四、 程序梯形图38五、 触摸屏设计43第四章 设计总结47致 谢50参考文献51附录51附录1 系统电气原理图51附录2 PLC程序梯形图51附录3 触摸屏设计51附录4 英文文献翻译51中心管供料装置PLC控制系统设计摘 要 机油滤清器位于发动机润滑系统中，主要由滤纸和壳体两大部分组成。它的上游是机油泵，下游是发动机中需要润滑的各零部件。其作用是对来自油底壳的机油中有害杂质进行滤除，以洁净的机油供给曲轴、连杆、凸轮轴、增压器、活塞环等运动副，起到润滑、冷却、清洗作用，从而延长这些零部件的寿命。本文研究内容选自用户河南平和滤清器有限公司委托的科技开发项目“滤芯自动装配线”,利用日本三菱公司的FX系列PLC设计一套将滤芯、中心管、上端盖和下端盖自动装配成一体的滤芯装配线中心管供料部分的PLC控制系统。近年来，可编程控制技术的发展异常迅猛，各生产厂家也推出了许多功能强大的新型PLC、各种特殊功能模块和通信联网器件，使可编程控制器成为集微机技术、自动化技术、通讯技术与一体的通用工业控制装置，成为实现工业自动化的一种强有力的工具，在工业控制的各个领域得到了广泛应用。目前该公司的机油滤清器的滤芯装配线是人工手动操作，工人劳动强度大，原有的生产装置不能满足当前高度自动化的需要，本系统的设计和应用将有效改善生产线的自动化强度，减轻劳动强度，减少环境污染，提高企业经济效益。本次设计基于操作简便，价格合理，系统完善等因素选定最优方案，具体包括人机界面，电气控制，硬件系统，自动程序等的选用和设计。装订线 关键词：机油滤清器 中心管供料 PLC 自动控制系统 机械手ABSTRACT Oil filter is located in the engine lubrication system, composed primarily by filter paper and housing. Its upstream is oil pump and downstream is various parts of engine which need to lubricate. The function of oil filter is to filter harmful impurities from oil pan and supply kinematic pairs such as crankshafts, connecting rods, camshaft, turbocharger, piston rings with clean engine oil , so as to prolong the life of these components.The content of this paper is commissioned by the user Henan Pinghe Filter Ltd. Co to undertake the technology development project named filter automatic assembly line, making use of Mitsubishi FX series PLC to design a production line which can assembly filter, center pipe, top cover and bottom cover into a whole.This paper mainly designs the PLC control system of supplying center pipe. In recent years, programmable control technology has developed rapidly, many production manufacturers has launched new PLC with many powerful functions, and various special function modules and communications networking devices, making programmable controller became a general industrial control device, which integrates computer technology, automation technology and communication technology, thus it has become a strong tool to achieve industrial automation and has wide application in the field of industrial control .At present, the oil filter assembly line in this company is manually operated by workers with high labor intensity, the original production unit cannot meet high automated needs, the application of the system will effectively improve the strength of automation , reduce labor intensity, reduce environmental pollution and enhance economic returns. This design based on convenient operation, reasonable price and perfect system, selects the best scheme including the selection and design of HMI, electrical control system, hardware and the program.Keywords: oil filter;supply of center pipe;PLC;auto-control system;manipulator 绪 论装订线 近年来，可编程控制技术的发展异常迅猛，各生产厂家也推出了许多功能强大的新型PLC、各种特殊功能模块和通信联网器件，使可编程控制器成为集微机技术、自动化技术、通讯技术于一体的通用工业控制装置，成为实现工业自动化的一种强有力的工具，在工业控制的各个领域得到了广泛应用。本课题的主要内容是设计一套用于中心管供料装置PLC控制系统中的硬件及控制软件，具体包括硬件电气原理图设计、PLC软件编制和触摸屏组态等。该系统用于将滤芯、中心管、上端盖和下端盖自动装配成一体的滤芯，零件材料为金属和过滤纸。本系统的新颖设计和应用将大大提高滤芯装配的自动化程度，同时极大改善工人的劳动强度（故障时需人工干预），提高产品质量，增强产品的竟争力。 通过本次毕业设计，懂得与掌握一个专用设备控制系统设计的一般步骤，学会进行一个具体控制系统的电气设计，控制软件的编制以及现场调试的整个设计、调试过程，同时掌握电气控制中常用控制器件与驱动元件的使用，具体包括人机界面、PLC、光电开关、磁性开关、接近开关、光栅、电磁阀、继电器、接触器、断路器、变压器、开关电源等的使用。第一章 课题介绍第一节 目的要求和主要技术性能本课题利用日本三菱公司的FX系列PLC和触摸屏实现中心管的自动上料功能，中心管高度检测功能，推不良品功能，中心管内外圆整形功能，中心管下料定位功能，机械手取料送料功能，设备故障报警并在操作屏幕上实时显示功能，在故障排除后自动解除功能，使之达到生产节拍10-20件/分钟的要求，最终完成中心管供料PLC控制系统的设计。主要技术功能: 1） 中心管的自动上料和检测功能 2） 自动检测、诊断及报警功能 3） 设备故障报警，在操作屏幕上实时显示，故障排除后自动解除功能 4） 适应多种规格产品功能 5） 产品数量统计功能第二节 系统工作流程和说明工位1 中心管上料 由普通三相电机驱动提升机将中心管送入圆盘振动料斗，再送入直线振动料斗，料斗借助于电磁力产生的微小振动，依靠惯性力、重力和摩擦力的综合作用驱使中心管向前送进，并在送料过程中自动定向，使中心管按四个一组排列送出（需要人工将中心管摆放平整）。当中心管送到操作工位后，旋转压紧气缸伸出将两个中心管压住，电磁铁将另外两个中心管吸住，然后分离气缸伸出使四个中心管两两分开，等待取料。工位2 长度检测 中心管两个一组送入该操作工位后，长度检测气缸伸出，气缸到位后，光栅根据中心管长度发出一定数量的脉冲，该数值保存到PLC的数据寄存器中并转换成实际长度，并与标准长度范围进行比较。工位3 推不良品 中心管送入推不良品工位后，若由工位2测得的中心管长度不符合所要求的长度范围，则推不良品气缸伸出；若符合要求，则不良品气缸不伸出。若有一个中心管长度不符合要求，另一个中心管长度符合要求，推不良品气缸也会将两个中心管一起推出，被归为不良品。工位4 外圆整形 中心管送入该工位后，外圆整形气缸伸出，对中心管外圆进行整形，整形完成后，整形气缸退回的同时外圆左下料气缸和外圆右下料气缸同时伸出分别对两个整形后的中心管位置进行规正，待中心管被取走后外圆左下料气缸和右下料气缸退回。工位5 内圆整形 中心管送入该工位后，内圆整形气缸伸出，对中心管内圆进行整形，整形完成后，整形气缸退回的同时内圆左下料气缸和内圆右下料气缸同时伸出分别对两个整形后的中心管位置进行规正，待中心管被取走后内圆左下料气缸和右下料气缸退回。工位6 下料定位 中心管送入该工位后，下料定位气缸伸出，改变两个中心管间距，然后给下一个扩松装置一个允许取料信号，取料完成后定位气缸退回。总控工位 当各工位动作完成后，中心管升降气缸下降，中心管上料工位处旋转压紧气缸退回，电磁铁松开，然后机械手电磁铁抓取工位上的中心管，升降气缸上升，工位1处的分离气缸退回，平移送料气缸将中心管移至下一工位，升降气缸下降，机械手电磁铁松开放入中心管，之后升降气缸上升，中心管平移取料气缸移至前一工位。动作完成后，各工位（工位1-工位6）单独动作。第三节 可编程控制器（PLC）技术简介可编程控制器（PLC=Programmable logic controller）,一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟量输入/输出控制各类型的机械或生产过程。一、PLC的基本概念可编程控制器是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。二、PLC的基本结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：中央处理单元（CPU），存储器，电源，输入输出接口电路。三、PLC的工作原理当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期，在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。（一）输入采样阶段在这个阶段中，可编程序控制器读入输入口的状态，并将它们存放在输入数据暂存区中。在执行程序过程中，即使输入口状态有变化，输入数据暂存区中的内容也不变，直到下一个周期的输入采样阶段，才读入这种变化。（二）用户程序执行阶段 在这个阶段中，可编程序控制器根据本次读入的输入数据，依用户程序的顺序逐条执行用户程序。执行的结果均存储在输出状态暂存区中。（三）输出刷新阶段这是一个程序执行周期的最后阶段。可编程序控制器将本次用户程序的执行结果一次性地从输出状态暂存区送到各个输出口，对输出状态进行刷新。 这三个状态也是分时完成的。为了连续地完成PLC所承担的工作，系统必须周而复始地依一定的顺序完成这一系列的具体工作。这种工作方式叫做循环扫描工作方式。第二章 方案选择方案选择是本次设计中的关键环节，应通过对系统配置要求，操作简便，价格合理，系统完善等各方面因素综合考虑，选择最佳方案。第一节 PLC机型的选择一般选择机型要以满足系统功能需要为宗旨，不盲目贪大求全，以免造成投资和设备资源的浪费，机型的选择可从以下几个方面来考虑：（一）对输入/输出点的选择要先弄清楚控制系统的I/O总点数，再按实际所需输入输出点数的10%-20%留出备用量（为系统的改造等留有余地）后确定所需PLC的点数。PLC的输出点可分为共点式、分组式和隔离式几种接法。（二）对I/O响应时间的选择PLC的I/O响应时间包括输入电路延迟、输出电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟（一般在2-3个周期）等。对开关量控制的系统，PLC的I/O响应时间一般都能满足实际工程的要求，可不必考虑I/O响应问题。但对模拟量控制的系统，特别是闭环控制系统要考虑这个问题。（3） 根据输出负载的特性选型 不同的负载对PLC的输出方式有相应的要求。例如：频繁通断的感性负载，应选择晶体管或晶闸管输出型的，而不应选用继电器输出型的。但继电器输出型的PLC有许多优点，如导通压降小，有隔离作用，价格相对较便宜，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，其负载电压灵活（可交流，可直流）且电压等级范围大等。所以动作不频繁的交、直流负载可以选择继电器输出型的PLC。（4） 对PLC结构形式的选择 在相同结构和相同I/O点数的情况下，整体式比模块式价格低。但模块式具有功能扩展灵活，维修方便（更换模块），容易判断故障等优点，要按实际需要选择PLC的结构形式。第2节 输入输出点地址表 PLC输入点数40，另要留有10%-20%的余量，则输入点数为44-48点左右。具体输入点地址如下表：序号功能地址外围设备1振动料斗料满提示信号X0102系统_紧停按钮X0113系统_启动按钮X0124系统_停止按钮X0135系统_复位按钮X014中心管上料6中心管平移取料气缸_磁性开关X0157中心管平移放料气缸_磁性开关X0168中心管升降气缸上升_磁性开关X0179中心管升降气缸下降_磁性开关X02010分离气缸伸出_磁性开关X02111分离气缸退回_磁性开关X02212旋转压紧气缸伸出_磁性开关X02313旋转压紧气缸退回_磁性开关X02414中心管到位检测1_接近开关X02515中心管到位检测2_接近开关X026长度检测16长度检测气缸1伸出_磁性开关X02717长度检测气缸1退回_磁性开关X03018长度检测气缸2伸出_磁性开关X03119长度检测气缸2退回_磁性开关X03220光栅1脉冲X00021光栅1脉冲X00122光栅2脉冲X00323光栅2脉冲X004推不良品24推不良品气缸伸出_磁性开关X03325推不良品气缸退回_磁性开关X034内圆整形26内圆左下料气缸伸出_磁性开关X03527内圆左下料气缸退回_磁性开关X03628内圆右下料气缸伸出_磁性开关X03729内圆右下料气缸退回_磁性开关X04030内圆整形气缸伸出_磁性开关X04131内圆整形气缸退回_磁性开关X042外圆整形32外圆左下料气缸伸出_磁性开关X04333外圆左下料气缸退回_磁性开关X04434外圆右下料气缸伸出_磁性开关X04535外圆右下料气缸退回_磁性开关X04636外圆整形气缸伸出_磁性开关X04737外圆整形气缸退回_磁性开关X050下料定位38定位气缸伸出_磁性开关X05139定位气缸退回_磁性开关X05240取料完成信号输入X053PLC输出点数38，另要留有10%-20%的余量，则输出点数为42-46点左右。具体输出点地址如下表：序号功能地址外围设备1驱动提升机普通电机Y0032圆盘振动料斗_驱动器开关信号Y0043直线振动料斗_驱动器开关信号Y0054系统运行指示灯【绿色】Y0065系统等待指示灯【黄色】Y0076系统故障指示灯【红色】Y0107系统故障报警_蜂鸣器Y0118机械手电磁铁信号输出Y0129中心管上料处电磁铁信号输出Y01310操作箱运行指示灯【绿色】Y01411操作箱故障指示灯【红色】Y015中心管上料12中心管平移取料气缸_电磁阀Y01613中心管平移放料气缸_电磁阀Y01714中心管升降气缸上升_电磁阀Y02015中心管升降气缸下降_电磁阀Y02116分离气缸伸出_电磁阀Y02217分离气缸退回_电磁阀Y02318旋转压紧气缸伸出_电磁阀Y02419旋转压紧气缸退回_电磁阀Y025长度检测20长度检测气缸伸出_电磁阀Y02621长度检测气缸退回_电磁阀Y027推不良品22推不良品气缸伸出_电磁阀Y03023推不良品气缸退回_电磁阀Y031内圆整形24内圆左下料气缸伸出_电磁阀Y03225内圆左下料气缸退回_电磁阀Y03326内圆右下料气缸伸出_电磁阀Y03427内圆右下料气缸退回_电磁阀Y03528内圆整形气缸伸出_电磁阀Y03629内圆整形气缸退回_电磁阀Y037外圆整形30外圆左下料气缸伸出_电磁阀Y04031外圆左下料气缸退回_电磁阀Y04132外圆右下料气缸伸出_电磁阀Y04233外圆右下料气缸退回_电磁阀Y04334外圆整形气缸伸出_电磁阀Y04435外圆整形气缸退回_电磁阀Y045下料定位36定位气缸伸出_电磁阀Y04637定位气缸退回_电磁阀Y04738允许取料信号输出Y050第3节 继电器和晶体管输出比较（一）负载电压、电流类型不同从负载类型看，晶体管只能带直流负载，而继电器带交、直流负载均可。两者电流比较可知，晶体管电流0.2A-0.3A，继电器2A。两者电压比较可知，晶体管直接电压24V（一般最大在直流30V左右），继电器可以接直流24V或交流220V。（二）负载能力不同 晶体管带负载的能力小于继电器带负载的能力，用晶体管时，有时候需要加其他元件（如继电器，固态继电器等）带动大负载。（三）过载能力不同晶体管过载能力小于继电器过载能力。一般来说，存在冲击电流较大的情况时（如灯泡，感性负载等），晶体管过载能力较小，需要降额更多。（四）响应速度不同晶体管响应速度快于继电器。继电器输出型原理是CPU驱动继电器线圈，令触点吸合，使外部电源通过闭合的触点驱动外部负载，其开路漏电流为零，响应时间慢（约10ms）。晶体管输出型原理是CPU通过光耦合使晶体管通断，以控制外部直流负载，响应时间快（约0.2ms甚至更小）。晶体管输出一般用于高速输出，如伺服/步进等，用于动作频率高的输出。（五）动作次数寿命不同在额定工作情况下，继电器有动作次数寿命，晶体管只有老化没有使用次数限制。继电器是机械元件，故有动作寿命；晶体管是电子元件，只有老化而没有使用次数限制。继电器的每分钟开关次数也是有限制的，而晶体管则没有。下面用表格的形式更加直观地体现晶体管输出和继电器输出的区别： 晶体管 继电器负载类型电流电压负载能力过载能力响应速度寿命 直流 0.2-0.3A 24V直流 小 小 快 没有使用次数限制，只有老化 交、直流 2A 24V直流/220V交流 大 大 慢 有动作次数寿命第4节 方案比较一、PLC输入输出模块选型根据客户要求，本次设计必须选用三菱公司生产的PLC产品，根据上述确定的输入、输出点数，选择正确实用的PLC输入输出基本（扩展）单元和模块，再根据性价比、寿命等综合因素选择最合适的PLC。由于本系统信号需要频繁通断，负载能力要求不高，所以选择晶体管输出的PLC。如前所述，本次设计所需的输入点数为44-48点左右，输出点数为42-46点左右，按照要求提供下面三种方案选择：方案一：选用基本单元FX3U-128MT的方案。其中输入点数为64点，输出点数为64点，该方案在输入和输出点数的余量分别为60%和68.4%，输入和输出点数余量较大。价格方面，通过上海孚灵电气有限公司网站（）查询该模块报价，为12410元。方案二：选用基本单元FX3U-80MT和扩展输入模块FX2N-8EX、扩展输出模块FX2N-8EYT的方案。其中输入点数为48，输出点数为48，该方案在输入和输出点数的余量分别为20%和26.3%，该方案输入输出点数满足设计要求，经查询这三个模块报价总和为10880元。方案三：选用基本单元FX3U-64MT和扩展输入输出模块FX2N-32ET的方案。其中输入点数为48，输出点数为48，该方案在输入和输出点数的余量分别为20%和26.3%，该方案输入输出点数满足设计要求，经查询这两个模块报价总和为11040元。（具体报价如下表）。方案一：输入点数输出点数价格FX3U-128MT64（余量60%） 64（余量68.4%）12410 方案二：输入点数输出点数价格FX3U-80MTFX2N-8EXFX2N-8EYT408/48(余量20%)40/848（余量26.3%）923075090010880方案三：输入点数输出点数价格FX3U-64MTFX2N-32ET321648（余量20%）321648（余量26.3%）7980306011040 由表可知，方案二从余量、价格方面都比方案一和方案三更符合设计要求，所以最终选择方案二。下图为本次方案选用的基本单元FX3U-80MT，扩展输入模块FX2N-8EX和扩展输出模块FX2N-8EYT示意图。二、按键、指示灯安装选择1.按键、指示灯明细中心管供料装置中需要大量按键和指示灯控制和指示具体功能，便于系统出现故障或者运行单个部件时的操作。根据系统设计要求，经统计，指示灯数量为56，按钮数量为34，具体如下：名称运行指示灯故障指示灯按钮回原点 启动停止手动/自动模式提升机电机启动/停止振动料斗启动/停止中心管平移取料气缸中心管平移放料气缸中心管升降气缸上升中心管升降气缸下降分离气缸伸出分离气缸退回旋转压紧气缸伸出旋转压紧气缸退回长度检测气缸1伸出长度检测气缸1退回长度检测气缸2伸出长度检测气缸2退回推不良品气缸伸出推不良品气缸退回内圆左下料气缸伸出内圆左下料气缸退回内圆右下料气缸伸出内圆右下料气缸退回内圆整形气缸伸出内圆整形气缸退回外圆左下料气缸伸出外圆左下料气缸退回外圆右下料气缸伸出外圆右下料气缸退回外圆整形气缸伸出外圆整形气缸退回定位气缸伸出定位气缸退回2.人机界面介绍近几年来，软件的人机界面系统起着越来越重要的作用，它的好坏直接影响软件的寿命。人机界面的设计质量直接影响用户对软件产品的评价，从而影响软件产品的竞争力。用户可以通过界面随时来调取、观察并掌握整个控制系统的工作状态，必要时还可以通过人机界面向控制系统发出故障警报，进行人工干预。因此，人机界面就是人与硬件（计算机、PLC等）、控制软件之间实现信息交互的操作界面，由硬件和软件构成。用户可以通过人机界面与PLC进行信息交换，向PLC控制系统输入数据、信息和控制命令；而PLC控制系统又可通过人机界面，在可编程终端上传送控制系统的数据和有关信息给用户。由此可知，人机界面充分体现了PLC控制系统的I/O功能以及用户对系统工作情况进行操作的控制功能。人机界面的功能主要有以下几个方面：1） 参数设定以及发布控制指令。通过人机界面可以在PLC外部输入参数设定或通过画面上的输入按钮、开关等来发布控制命令。2） 控制过程中的动态显示。PLC内部的信息和实时控制过程的画面可以通过触摸屏或显示面板显示。3） 报警功能。当报警信号出现时，可以通过屏幕显示报警画面，也可以对报警信息进行处理。4） 信息处理功能。可与对需要的参数进行列表显示、曲线分析，也可以进行有关信息的打印。5） 数据记录。用来记录数据或重要的设定参数。6） 远程通信。通过网络或通信系统访问和控制远程数据。3.方案比较方案一：在系统外部安装按键和指示灯。由于按钮以及指示灯的数目较大，采用外部安装需要足够数量的接口，造成系统庞大、复杂，不利于操作人员有效简便地控制和维护机器设备；并且无法直观地显示具体的故障信息和设定的内部参数。方案二：采用触摸屏技术。以人机界面控制系统中各个功能位置，以文字或指示灯等形式监视、修改PLC内部寄存器或继电器的数值及状态，从而使操作人员能够自如地控制机器设备。人机界面可使操控过程可视化，智能化，方便系统调试，增强系统故障之后的恢复能力，改善系统的可维护性，降低运行成本。各画面之间通过触摸键进行切换，同时触摸屏上各类组件的内存单元和PLC中数据存储区的单元相关联，构成系统整体监控。根据设备工艺要求设计了手动画面、主画面、故障信息查询、内部参数设定画面等。通过两种方案比较，最终确定选用触摸屏。第三章 系统设计第一节 电气控制设计 电气控制技术在工业生产、科学研究以及其他各个领域的应用十分广泛，已经成为实现生产过程自动化的重要技术手段之一。尽管电气控制设备种类繁多，功能各异，但其控制原理、基本线路、设计基础都是类似的。以下对本次设计中使用到的几种电气控制设备进行简单的介绍。一、 电源部分总电源采用380V交流电源，提升机驱动电机电源采用380V交流电。触摸屏电源采用24V直流电。PLC输入输出电源采用24V直流电，输入电源功率为100W，输出电源功率为350W。PLC的输入和输出电源均采用开关电源。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电源（粗电），如市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电压（精电)。直流开关电源的核心是DC/DC转换器。直流DC/DC转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类：一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器；另一类是没有隔离的称为非隔离式DC/DC转换器。隔离式DC/DC转换器在实现输出与输入电气隔离时，通常采用变压器来实现，由于变压器具有变压的功能，所以有利于扩大转换器的输出应用 范围，也便于实现不同电压的多路输出，或相同电压的多种输出。二、 低压断路器 低压断路器又称为自动空气开关，它可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护。当发生严重的过载或短路及欠电压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式断路器与过流、欠压、继电器等的组合，而且在分断故障电流后一般不需要更换零部件，因而获得了广泛的应用。低压断路器的选择应注意：低压断路器的额定电流和额定电压应大于或等于线路、设备的正常工作电流和工作电压；低压断路器的极限通断能力应大于或等于电路最大短路电流。本次设计中采用施耐德C65N系列的低压断路器。三、 继电器继电器是一种根据某种输入量的变化，接通或断开小电流控制电路，实现远距离自动控制和保护的自动控制电器。其输入量可以是电流、电压等电气量，也可以是温度、时间、速度、压力等非电气量，其输出则是触点的动作或者是电路参数的变化。当输入量的变化到达一定程度时，输出量才会发生阶跃性的变化。继电器是一种利用各种物理量的变化，将电量或非电量转化为电磁力（有触点式）或使输出发生阶跃变化（无触点式），从而通过其触点或突变量促使在同一电路或另一电路中制动的其他器件或装置动作的一种控制元件。根据转化的物理量不同，可以构成各种各样的不同功能的继电器，以用于各种控制电路中进行信号传递、放大、转换、连锁等，从而控制主电路和副主电路中的器件或设备按预定的动作程序进行工作，达到自动控制和保护的目的。继电器在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用，广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。常用的继电器按原理分有电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、温度（热）继电器、光电式继电器、压电式继电器等，其中时间继电器又可分为电磁式、电动机式、机械阻尼（气囊）式和电子式等；按反应激励量的不同，又可分为交流继电器、直流继电器、电压继电器、中间继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器、温度继电器、压力继电器、脉冲继电器等；按结构特点分有接触式继电器、舌簧继电器、电子式继电器、智能化继电器、固体继电器、可编程控制继电器等。（本次设计所使用的继电器为可编程继电器）中间继电器作为PLC的输出执行电器主要起控制信号传递与转换的作用，也用于对其他电器和电磁线圈电路的控制。可以采用中间继电器进行多路控制，以及将小功率的控制信号转换为大容量的触点动作。中间继电器主要由电磁驱动系统和触点系统两部分构成。当电磁驱动机构线圈通电时，产生电磁吸力，通过操作机构使动触点移动，利用动触点与静触点的接触和分断控制电路的接通和断开。圆盘振动料斗和直线振动料斗的驱动开关信号作为PLC输出给料斗的信号，通过PLC输出点（Y003&Y004）加载DC24V电压驱动中间继电器（CR001&CR002），中间继电器线圈得电后，其常开触点吸合使振动料斗开始运行。允许取料信号通过PLC输出点（Y050）加载DC24V电压驱动中间继电器（CR005），中间继电器线圈得电后，其常开触点吸合使允许取料信号发出送至扩松装置。中心管上料处电磁铁信号和机械手电磁铁信号通过PLC输出点（Y013&Y012）加载DC24V电压驱动中间继电器（CR004&CR003），继电器线圈得电后其常开触点吸合，驱动电磁铁线圈，使电磁铁得电。注意电磁铁线圈与续流二极管并联。四、 热继电器电动机在实际运行中，常常遇到过载的情况。若过载电流不太大且过载的时间较短，电动机绕组不超过允许温升，这种过载是允许的。但若过载时间长，过载电流大，电动机绕组的温升就会超过允许值，使电动机绕组绝缘老化，缩短电动机的使用寿命，严重时甚至会使电动机绕组烧毁。所以这种过载是电动机不能承受的。热继电器就是利用电流的热效应原理，在出现电动机不能承受的过载时切断电动机电路，为电动机提供过载保护的保护电路。热继电器可以根据过载电流的大小自动调整动作时间，具有反时限保护特性，即过载电流大，动作时间短；过载电流小，动作时间长。当电动机的工作电流为额定电流时，热继电器应长期不动作。 选择热继电器的原则为：按被控电动机的额定电流选取，即热元件额定电流应接近或略大于电动机的额定电流。本次设计中，由于驱动提升机的三相异步电动机的额定电流是1.56A，所以选择热继电器的型号是LR-D07C 1.6-2.5A。五、 主令电器主令电器是用作接通或断开控制电路，以发出指令或用于程序控制的开关电器。常用的主令电器有按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器等。功能传感器类型编号中心管上料振动料斗料满提示信号接近开关PR010中心管平移取料气缸磁性开关PR015中心管平移放料气缸磁性开关PR016中心管升降气缸上升磁性开关PR017中心管升降气缸下降磁性开关PR020分离气缸伸出磁性开关PR021分离气缸退回磁性开关PR022旋转压紧气缸伸出磁性开关PR023旋转压紧气缸退回磁性开关PR024中心管到位检测1接近开关PR025中心管到位检测2接近开关PR026长度检测长度检测气缸1伸出磁性开关PR027长度检测气缸1退回磁性开关PR030长度检测气缸2伸出磁性开关PR031长度检测气缸2退回磁性开关PR032推不良品推不良品气缸伸出磁性开关PR033推不良品气缸退回磁性开关PR034内圆整形内圆左下料气缸伸出磁性开关PR035内圆左下料气缸退回磁性开关PR036内圆右下料气缸伸出磁性开关PR037内圆右下料气缸退回磁性开关PR040内圆整形气缸伸出磁性开关PR041内圆整形气缸退回磁性开关PR042外圆整形外圆左下料气缸伸出磁性开关PR043外圆左下料气缸退回磁性开关PR044外圆右下料气缸伸出磁性开关PR045外圆右下料气缸退回磁性开关PR046外圆整形气缸伸出磁性开关PR047外圆整形气缸退回磁性开关PR050下料定位定位气缸伸出磁性开关PR051定位气缸退回磁性开关PR052（一）接近开关 接近开关是一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关，当金属检测体接近开关的感应区域时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而驱动直流电器或给计算机（PLC)装置提供控制指令。接近开关是种开关型传感器（即无触点开关），它既有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，且动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强，并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。接近开关有电感式，电容式，霍尔式，交、直流型。本次设计中振动料斗料满检测使用接近开关，料斗上有料时发出信号；此外，中心管到位检测也使用接近开关，中心管送入到位后发出信号。本次设计中接近开关均采用欧姆龙E2E圆柱形接近开关，其中中心管到位检测处的接近开关型号是E2E-X7D1-N,检测距离为7mm10%,振动料斗料满检测开关型号是E2E-X8MD1，检测距离为8mm。（二）磁性开关磁性开关意思就是通过磁铁来感应的，开关就是干簧管，干簧管是干式舌簧管的简称，是一种有触点的无源电子开关元件，具有结构简单，体积小便于控制等优点，其外壳一般是一根密封的玻璃管，管中装有两个铁质的弹性簧片电板，还灌有惰性气体。平时，玻璃管中的两个由特殊材料制成的簧片是分开的。当有磁性物质靠近玻璃管时，在磁场磁力线的作用下，管内的两个簧片被磁化而互相吸引接触，簧片就会吸合在一起，使结点所接的电路连通。外磁力消失后，两个簧片由于本身的弹性而分开，线路也就断开了。因此，作为一种利用磁场信号来控制的线路开关器件，干簧管可以作为传感器用，用于计数，限位等，同时还被广泛使用于各种通信设备中。在实际运用中，通常用永久磁铁控制这两根金属片的接通与否，所以又被称为“磁控管”，它同霍尔元件差不多，但原理性质不同，是利用磁场信号来控制的一种开关元件，无磁断开，可以用来检测电路或机械运动的状态。本次设计中采用亚德客公司的CS1-J型磁簧管式开关，检测距离为10mm。六、 接触器接触器是一种用来频繁地接通和断开交直流主电路、大容量控制电路等大电流的自动切换电器，其主要控制对象是电动机，也可用于其它电力负载，如电热器、电焊机、电炉、变压器及电容器等。在功能上，接触器除能自动切换外，还具有手动开关所缺乏的远距离操作功能和失压保护功能但没有自动开关所具有的过载和短路保护功能。交流接触器的工作原理：当线圈通电后，线圈电流产生磁场，是静铁心产生电磁吸力将衔铁吸抬。衔铁带动动触桥向下运动，使动断触点断开，动合触点闭合。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在弹簧的作用下释放，各触点又恢复原来位置。交流接触器可以通过控制电路接触器电磁线圈的通断电来间接控制较大功率的动力电路接通与断开。本次设计中采用的接触器型号是LC1-09M7C/4kW,额定电流为9A，与所选热继电器型号LRD系列相配。7、 信号电器 信号电器用来对电气控制系统中某个电路或设备运行的状态进行指示，如声光报警。常见的信号电器有指示灯、灯柱、电铃和蜂鸣器等。（1） 指示灯 指示灯在电气线路中通常用做电源指示及指挥信号、预告信号、运行信号、故障信号等信号提示。指示灯发光体主要有白炽灯、氖灯和半导体型。发光颜色有黄、绿、红、白、蓝5种。指示灯的发光颜色及其含义如下表：指示灯颜色含义红色异常或报警。对可能出现危险或需要立即处理的情况进行报警黄色警告。状态改变或变量接近其极限值绿色准备、安全。安全运行指示或机械准备起动蓝色特殊指示。上述几种颜色未包括的任意一种功能白色一般信号。上述几种颜色未包括的各种功能（2） 蜂鸣器 在警报发生时，不仅需要指示灯指出具体故障位置，还需要声音报警，提醒现场的所有操作人员。蜂鸣器一般用在控制设备上。八、 电机 电机是利用电磁感应原理实现电能与机械能的相互转换，把电能转换成机械能的设备叫做电动机。在生产上主要用的是交流电动机，特别是三相异步电动机，因为它具有结构简单、坚固耐用、运行可靠、价格低廉、维护方便等优点。它被广泛地用来驱动各种金属切削机床、起重机、锻压机、传送带、铸造机械、功率不大的通风机及水泵等。三相异步电动机的两个基本组成部分为定子（固定部分）和转子（旋转部分）。欲使异步电动机旋转，必须有旋转的磁场和闭合的转子绕组，并且旋转的磁场和闭合的转子绕组的转速不同，这也是“异步”二字的含义；三相电源流过在空间互差一定角度按一定规律排列的三相绕组时，便会产生旋转磁场；旋转磁场的方向是由三相绕组中电源相序决定的。本次设计中选用电机型号是GS8014，额定功率为550W，额定电流为1.56A。电动机的启停可以通过PLC的中间继电器带动接触器进行控制。PLC的输出点（本设计中为Y003），该输出点通过加载DC24V电压驱动中间继电器（本设计中为CR000），然后中间继电器的常开触点通过加载AC220V电压控制接触器线圈，线圈得电后接触器常开触点吸合接通AC380V三相电路启动电机。九、 变压器作用：1.抗干扰作用：通过Y/ 接线的隔离变压器后，能阻止一部分谐波的传输；2. 阻抗变换作用：增加系统阻抗，使保护装置等容易配合；3. 稳定系统电压的作用：如启动大负荷设备时，减少对系统电压的影响；4. 防止系统接地的作用：当隔离变压器负荷侧发生单相接地时，不会造成整个系统单相接地；5. 降低短路电流：当负荷侧发生短路事故时，限制系统的短路电流。十、 滤波器电源滤波器是由电感和电容组成的低通滤波电路所构成，它允许直流或50Hz电流通过，对频率较高的干扰信号则有较大的衰