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生产线上运输升降机的自动化设计【S7-200西门子PLC】【4张CAD图纸+毕业论文+任务书+外文翻译】

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关键词：: 生产线上运输升降机自动化设计 S7-200西门子 plc cad图纸毕业论文任务书外文翻译生产线上运输升降机的自动化生产线上运输升降机

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生产线上运输升降机的自动化设计【S7-200西门子PLC】

55页 21000字数+论文说明书+任务书+4张CAD图纸【详情如下】

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生产线上运输升降机的自动化设计

摘要:本设计基于应用西门子S7-200 PLC和西门子MM420变频器组成的升降机控制和驱动系统，可以完成对升降机自动运行的智能化控制和管理，可以根据生产线的实际生产需要和具体工艺要求自动调整升降方向和速度快慢。也可以在变频器发生故障时自动将发生故障的电机切换到工频状态应急工作。

论文分析了运输升降机机械系统，自动控制系统的组成和工作原理，并根据设计的主次方面，详细阐述了运输升降机的各个关节的高端控制的实现方法。

本设计的整个系统自动化程度高，应用范围广，可以在多个行业与国内外各型生产线配套使用。

关键词：自动控制系统变频驱动系统输送带光电传感器编码器变频器

Automatic Transport lifts Design on Automatic production line

Abstract:The design is based on application of Siemens S7-200 PLC and MM420 converter comprising Siemens lift control and drive systems, can be completed on the lift and operation of intelligent control and management may be based on the actual production line production needs and specific requirements of automatic adjustment take-off and landing direction and speed the pace. Inverters can also automatically event of the failure of the faulty electrical switch to the state of emergency frequency.

Papers of mechanical lift transport system, automatic control system and the working principles, and in accordance with the design sequence, elaborated on the various transport lifts in the high-end joint control of the method.

The design of the whole system a high degree of automation, wide application, in many industries and various types of production lines at home and abroad supporting use.

Key words: Automatic Control System Variable frequency drive system

Conveyor belt Photoelectric sensor Encoder Inverters

第一章引言1

1.1 可编程序控制器的特点及应用 1

1.2 如何选购PLC产品 2

1.3 输入回路的选择特点3

1.4 输出回路的选择特点3

1.5 软件编制 4

1.6 优化选择 4

第二章运输升降机系统概述6

2.1 运输升降机机械系统的组成6

2.2 运输升降机的自动控制系统的组成6

2.3 运输升降机的工作原理和控制要求6

第三章运输升降机自动控制系统设计8

3.1 运输升降机机械系统的结构组成8

3.2 运输升降机的电机驱动系统的组成14

3.3 运输升降机自动化控制系统的组成17

第四章运输升降机自动运行工艺流程的设计21

4.1 运输升降机的外部传感器设置21

4.2 运输升降机的停止状态位21

4.3 运输升降机自动运行步骤设计22

4.4 升降升降机精确平层的电气控制设计29

4.5 对升降机构电磁机械安全抱闸的控制设计31

第五章运输升降机安全运行的设计32

第六章运输升降机的总体整合设计34

6.1 系统选型34

6.2 主要元器件的介绍35

6.3 外部硬件接线图设计37

6.4 系统I/O分配37

6.5 梯形图设计38

6.6 源程序设计38

6.7 程序运行过程分析38

第七章运输升降机的设计特点41

第八章运输升降机的设计注意事项42

第九章总结……44

附录 46

致谢52

参考文献 53

第一章引言

在工厂中经常看见一些升降机械，这些升降机械很多由工频电机直接带动运行，电气控制部分一般都很简单，多数采用人工手动控制或采用继电器控制方式。这些升降机械存在一些明显的问题，如启动停止和运行不平稳，升降运动过程动作不可靠，自动化程度不高，故障率较高，设备能耗高，无法应急运行，存在安全隐患等等。基于这些问题使得这些升降机械很难在工厂生产中发挥高效率的作用，同时也使得国内这些生产的升降机械无法与进口的自动化生产线配套使用，也无法根据实际的生产需要转换和调整升降机械的动作方式和工作顺序。随着变频技术和PLC控制技术的发展，工厂中的自动化生产线也越来越多，由于一些行业的生产工艺的要求或是由于生产车间和场地的特殊情况，要求一些生产线需要配置相应的物件提升装置。

通过本次简单设计过程，可以了解到在现实生产中的基本控制思想。认识到若要达到所设计的目的，不仅要做到知识的严谨，还要综合考虑所可能遇到的各种情况以及所处的环境。在运行的过程中，由于环境的不同可能得到不同的结果。因此，在现实生产过程中，要全面考虑设计所要达到的目的，最重要的还要将环境与所设计结合起来，才能可能达到设计的目的。

11 可编程序控制器的特点及应用

1. PLC的应用

早期的可编程序控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着计算机技术、通信技术和自动控制技术的迅速发展，可编程序控制器将传统的继电器控制技术与新兴的计算机技术和通信技术融为一体，具有可靠性高、功能强、应用灵活、编程简单、使用方便等一系列优点，以及良好的工业环境工作性能和自动控制目标实现性能，在工业生产中得到了广泛的应用。

1969年，美国数字设备公司(DEC)研制出世界上第一台可编程控制器。早期的可编程控制器由分离元件和中小规模集成电路组成，主要功能是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。70年代初期，体积小、功能强和价格便宜的微处理器被用于PLC，使得PLC的功能大大增强。在机械系统方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块和各种特殊功能模块。在软件方面，PLC采用极易为电气人员掌握的梯形图编程语言，除了保持原有的逻辑运算等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得PLC所采用的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的致谢

感谢我的指导老师曾老师，她严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！

“师恩难忘，友谊长存!”本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在此，向曾经帮助我的老师和同学表示衷心的感谢。

感谢我的室友们，从遥远的家来到这个陌生的城市里，是你们和我共同维系着彼此之间兄弟般的感情，维系着寝室那份家的融洽。感谢我的爸爸妈妈，焉得援草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！

参考文献

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2 章文浩.可编程控制器原理及实验.北京：国防工业出版社，2003

3 廖常初.可编程序控制器的原理及应用.电工技术，1990

4 黄云龙.可编程控制器教程.北京：科学出版社，2004

5 戴一平.可编程控制器技术及应用.北京：机械工业出版社，2004

6 余雷声.电气控制与PLC应用.北京：机械工业出版社，2003

7 廖常处.PLC编程及应用.北京：机械工业出版社，2002

8 林春方.可编程控制器原理及其应用.上海：上海交通大学出版社，2004

9 施金良.可编程序控制器.重庆：重庆大学出版社，2005

10 张立科.PLC应用开发技术与工程实践.北京：人民邮电出版社，2005

11 陈立定、吴玉香、苏开才编电气控制与可编程控制器，南京大学出版社200l

12 李清元，“升降机的分类与控制方式”，<电机月刊第六期> ，2001

13 张福生，“升降机的一般理论”， <机电整合控制专刊>， 2000

14 李清元，“升降设备概要”，<电机月刊第十一卷第五期>， 2001

15 李松雄，“升降机专辑”，<电机月刊第十一捲第六期>， 2001

内容简介：: 毕业设计题目生产线上运输升降机的自动化设计指导教师职称讲师专业名称机电一体化技术班级学生姓名学号设计要求 3000 字以上）产线上运输升降机的自动化设计；完成毕业课题的计划安排序号内容时间安排 1 外文资料翻译搜集相关资料并调研，完成调研报告进行硬件电路的设计及机构的选择，并完成相关程序的编写，编写说明书，绘制相关图纸。整理毕业设计说明书并定稿，准备答辩答辩辩提交资料外文资料翻译，毕业设计调研报告，毕业设计说明书，相关图纸。计划答辩时间运输升降机出口输送带与吊篮输送带和生产线输送带的组合运输升降机入口输送带与吊篮输送带和生产线输送带的组合自动升降机 2楼停止位的局部放大图自动升降机吊篮输送机构和 1 自动升降机吊篮输送机构和 2外文翻译资料 - 1 - 工业特点与趋势目前，广泛应用于工业自动化系统的 3 大件是工业此，对于他们的经济技术水平和发展趋势进行叙述。一、可编程序控制器的特点及应用 1. 应用早期的可编程序控制器 (主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着计算机技术、通信技术和自动控制技术的迅速发展，可编程序控制器将传统的继电器控制技术与新兴的计算机技术和通信技术融为一体，具有可靠性高、功能强、应用灵活、编程简单、使用方便等一系列优点，以及良好的工业环境工作性能和自动控制目标实现性能，在工业生产中得到了广泛的应用。 1969 年，美国数字设备公司 (制出世界上第一台可编程控制器。早期的可编程控制器由分离元件和中小规模集成电路组成，主要功能是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。 70 年代初期，体积小、功能强和价格便宜的微处理器被用于得功能大大增强。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程 I/O 模块和各种特殊功能模块。在软件方面，用极易为电气人员掌握的梯形图编程语言，除了保持原有的逻辑运算等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。进入 80 年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得采用的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高处理速度，各制造厂商还研制开发了专用逻辑处理芯片，大大提高了、硬件功能。 2. 特点在发达工业国家，经广泛的应用在所有的工业部门。据 “ 美国市场信息 ” 的世界及软件市场报告称， 1995 年全球其软件的市场经济规模约 50 亿美元 5。随着电子技术和计算机技术的发展，功能得到大大的增强，具有以下特点： (1)可靠性高。高可靠性得益于软、硬件上一系列的抗干扰措施和它特殊的周期循环扫描工作方式。 (2)具有丰富的 I/O 接口模块。对不同的工业现场信号，有相应的 I/- 2 - 模块与工业现场的器件或设备直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人机对话的接口模块；为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块。 (3)采用模块化结构。为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型，绝大多数采用模块化结构。各个部件，包括源、 I/机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。 (4)编程简单易学。编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。 (5)安装简单，维修方便。需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。二、工业 1. 工业工业控制应用工业有广泛软硬件支持特性，品种丰富多样，能充分利用优良图形用户界面功能，对工业用户有巨大吸引力。但早期适合工业自动化过程控制应用，通过加固改装如增加保护机壳、采取减振降温等措施，满足工业环境应用的一些要求是其初期发展的特点。近年来，随着芯片集成度的进一步提高，功能增加，制板工艺、元器件封装和表面安装技术的改进，及标准工业总线、标准操作系统和图形用户界面软件的发展，工业发展和应用进入鼎盛时期，整机硬件可靠性提高，系统软件不断完善，应用软件极大丰富，深入工业自动化控制行业各个领域。据不完全统计，工业工业自动化中的使用率占全部工业控制计算机的 65%，且每年以 21%的增长速度继续扩大。制造业购买的工业金额计算占整个场 10%左右。在工业自动化过程控制系统行业应用于工业管理的占应用于操作员控制台的占应用于质量管理的占应用于监视和控制、工程师控制台、数据采集系统的分别占总数的工业一个显著特点是可独立组态，也可与其他计算机连成网络。目前，几乎所有产制造商都采用工业制控制系统程序，越来越多控制系统公司采用工业为操作员界面工作站。由工业外文翻译资料 - 3 - 组成的计算机控制系统在工业自动化过程控制领域发挥了十分重要的作用，已出色地用于工厂和车间级过程控制、数据采集、批量处理、质量管理、机床自动化以及优化和专家控制等任务。 2. 工业主要特点 (1)工业标准的应用为了使不同厂家生产的计算机能相互连接，也为充分利用市场上多种多样件和模块所提供的功能，工业用了标准接口，它不仅需采用标准，还需采用等总线标准。现在工业广泛采用了线标准，这两种标准总线对于提高工业能和速度有极大推动作用。 (2)采取必要的保护措施必须根据控制应用的环境条件对工业取各种保护性措施，使之适合于从工程管理部门到现场操作控制的应用。工业须要能耐受条件恶劣的现场生产环境，必须具备良好的散热、通风、防水、防尘、抗干扰、抗腐蚀、防冲击、抗振动等一系列保护性特点。 (3)采用工业操作系统内存不足，无法支持多任务，缺乏实时性功能，连网能力差等缺点，目前已基本不采用了。随着计算机主芯片的飞速发展，更高性能和更高速度的工业出不穷。另外，现在几乎所有软件开发公司都已将开放重点转移到、操作系统上。尤其是适合于工业自动化过程控制系统实时多任务操作应用的 T/2000已经普遍成为工业 (4)与自动化设备和系统的通信工业能与各种自动化设备和系统进行有效通信，如与据采集系统以及上一级管理计算机的通信。随着新技术的不断发展，由于系统开放和系统集成技术的发展需要，工业这些通信功能将会越来越显示出其重要作用。标准通信网络的发展使工业应用更开放，并能使它对小型计算机构成更大威胁。以议为基础的信网络允许各种计算机系统间直接相互通信。在不同级别自动化网络系统间相互通信时，则需单独处理各通信信道。监控级工业需从下级系统采集数据信息，并传送到上一级计算机。 (5)安全操作特性外文翻译资料 - 4 - 除了对工业取各种保护性措施以外，还需要对工业操作状态进行监视，监视计算机的运行及其软件系统，检查具体程序在预定周期内的执行情况。计算机应能监视电源电压，并在故障或偏差过大时发出报警信号。 3. 工业现状及发展趋势工业档工业档工业与工作站相当。因此，高档工业低档工作站的价格和性能重叠，差别正在消失，工业工作站之间的界限越来越模糊。工业作站是工业自动化过程控制系统应用的优良选择，标准通信网络和图形化操作系统的采用使得工业其他设备能有效地进行通信。随着 32 位和 64位计算机芯片的出现和使用，将会进一步提高工业后还会向更高方向发展。软件是工业工业自动化过程控制系统中应用的关键。硬件性能的提高和价格的下降，以及标准化和功效更强、更好图形化操作系统的采用是促进工业件发展的重要因素。当前，工业件发展迅速，市场上已有数千家独立软件开发公司能供应在工业运行的工业过程控制组态软件包，以满足急速增长的工业用户需要。工业应用的工业过程控制组态软件包大多运行在、标准操作系统上。工业过程控制应用软件大批量涌现，软件开发公司提供了大量可在工业上运行，用于工业自动化控制系统的组态工具和图形化人机界面软件。许多产制造商开发的组态工具软件已成为其自动化控制系统的重要组成部分。他们采用工业替专用工作站，用于建立实时数据库、控制回路、图形画面显示、报警记录、实时和历史数据趋势记录以及过程控制仿真等任务。现在，各种用于过程监视与控制、单元控制、工厂数据采集、过程优化控制、过程控制仿真、统计式质量控制 (统计式过程控制 (及专家系统控制的专用工业自动化控制软件包都有了巨大发展。司应用平台软件的出现和应用，为应用软件开发提供了统一工具。应用平台功能可从工业间的数据交换到工厂范围内多个系统的协调，其标准数据接口允许计算机、控制设备和网络间互换数据信息，这些为集成信息管理与控制系统提供了极大方便。随着标准图形化操作系统的不断完善和发展，以及工业自动化过程控制软件包的极大丰富，工业应用必将日益旺盛。三、文翻译资料 - 5 - 诞生以来，经过几十年的不断改进、发展和更新换代，已相当成熟。与初期相比，其系统规模、控制功能等各方面都有了巨大发展变化，在可靠性、灵活性、适应性、扩展性、性价比等综合技术指标方面都有了很大提高和改善。目前已广泛应用于石化、制药、能源、化工、造纸、炼油、冶金及食品饮料等工业，并已取得极为显著的经济和社会效益。据统计，生产装置由模拟控制仪表改为取得的经济效益可占整体效益的 60%。资回收期平均为一两年，采用高级控制策略后可使投资回收期缩短 1 年。当今在融入各种先进控制技术与设备，并全面向集成化信息管理与自动化过程控制系统，即从 1975 年以来，致经历了 1975 1980 年的第一代， 1980 1985 年的第二代，以及 1985 年以后的第三代 3 个发展阶段。许多生产厂家的取阶段性发展策略，通过对早期系统不断发展和改进，进而推出具有各种新特点的新系统，新系统与原设备均相兼容。早期储容量小，功能较简单。系统主要包括过程控制单元、过程接口单元、作站、监控计算机和数据公路等 5 部分。其特点是采用微处理器实现分散控制，作站与过程控制单元分离，进行集中显示操作和远程控制组态。司第一代代表性产品。第二代要由局部网络、多功能控制器、主计算机、增强型操作站、多功能操作站、网间连接器、系统管理模件等组成。其特点是实现了更彻底的分散控制，接线数量减少，抗干扰性能增强，硬件标准化程度提高，通用性强，功能更全面。不仅增强了控制功能，且加强了全系统信息管理，引入了局部网络和光纤通信技术。这一时期的代表性产品包括司西屋公司系统。新一代重要的特点是把过程控制、监视、管理调度有机结合起来，通过采用开放系统和标准通信网络如现场总线等，解决了不同生产厂家设备间的互连问题。其间的系统具有若干新的发展特点，采用了 32 或 64位微处理器和功能强大的工作站，增强了顺序控制、批量控制能力，系统能容纳工业件极大丰富，采用了标准图形化操作系统平台，统一了用户界面；引入了专家系统、自适应过程控制等高级控制功能。其代表性产品包括司 I/A 系列智能化控制系统、 0、司文翻译资料 - 6 - 2000、司 000/2200 合型控制系统 )、横河及西门子等系统。 2. 新特点和新发展 (1)全开放系统使向发展随着标准通信网络和现场总线技术的发展，采用多级通信网络的逐步实现全面开放。新系统都采用放系统互连模型，通信协议满足准要求。在主干网络一层，广泛采用议或型；中间层多采用低层现场设备则采用现场总线或变送器总线进行连接。开放系统改变了以往产厂家自成一体的封闭局面，并使得自动化工业用户在应用软硬件方面有更大选择余地。新一代在向多级多区域化方向发展。它以多级通信网络为工具，把整个工厂或企业的生产信息管理和控制相互结合起来，在工厂最低层采用数字方式把现场设备集成到中，在高层解决局部网络及各类管理计算机的互连，从而实现最优调度、决策，以及生产过程总体优化。这就符合利用计算机对生产计划、产品开发、生产过程及有关物质流和信息流进行综合管理统的发展要求。利用放系统逐步向向推进，是综合自动化控制系统实现集成的一种基本方法。 (2)工作站和图形用户界面强化了操作站功能工作站 (包括工业作站 )和图形用户界面的采用，使得作站面貌一新。许多产厂家更多地将阿波罗等公司的作站用于操作员界面任务及其某些控制任务，并相应采用了 X 窗口、、图形用户界面。工作站价格合算、效率高，并提供了对用户友好的操作员界面设备。高功能工作站和高分辨率图形设备的采用，使得操作站处理的信息量更大，信息处理质量更高，并能利用鼠标器、触摸屏、转球式光标以及其他一些人机工程技术。 (3)采用 32 或 64 位处理器提高硬件性能 32 或 64 位微机的发展和使用，是计算机技术发展的里程碑，对件性能的提高具有重大影响。目前，大多数经用 32 或 64 位微机取代了原 16位机，因此，相应的过程控制站和操作员站功能升级。采用 6 系列处理器的扩展型产厂家现在主要采用理器处理操作员界面任务；而采用列的生产厂家则越来越多地采用了 68020、 68030 以上的处理器。大外文翻译资料 - 7 - 多数工作站处理器的性能达到了 5 50M 指令 /s。程控制器采用 32 位以上处理器后，各项性能均比以前提高 2 倍以上，总线内通信速度提高了 3 倍以上，网络数据信息传输速度达到 10、 100、 1000Mb/s，通信距离可达 20I/O 点数可达 20000 以上，而同等规模系统却比以前便宜了 30 40%。 (4)增强批处理能力早期要用于连续过程控制，现在量处理功能不断增强，并越来越显示出其重要性。用菜单操作和填空方式进行系统组态及其图形显示等特点都适合批量处理应用。绝大多数产品都能用同一控制器实现连续和批量过程控制。件库中逻辑运算、布尔函数等功能的增加，增强了系统顺序控制和批量控制能力。如 0 系统采用的批量处理语言 0具有文件自动处理和内部查错能力，可与功能码、梯形图混合使用，可直接读写功能码和梯形图，允许从联锁逻辑中所断开的顺序控制逻辑连续执行，简化了批量处理逻辑的执行。 (5)软件极大丰富，增加了高级控制功能在操作系统方面， T 和为开放系统的代表，具有广阔发展前景，其特点包括多用户、多任务、优良的可移植特性和网络功能。目前，实时工业自动化过程控制系统结构的开放性方面发挥了重要作用，除产厂家自行开发的专用操作系统外， T 是在各种使用最为广泛的标准操作系统。态软件多采用功能模块语言和面向对象的语言，有些系统采用高级程序设计语言和图形化软件。组态过程通常利用输入、输出、选择、计算、逻辑、报警、限幅、顺序和控制等模块的软连接，构成各种不同控制回路。菜单和填空式操作使得控制组态非常方便。制算法正不断完善和发展。除可实现线性、前馈、串级、前馈加反馈外，还可实施顺序控制和梯形图逻辑控制，及数的自整定、自适应控制。家提供的各种专用软件模块，如计式过程控制 /统计式质量控制 )、工智能和专家系统等，极大丰富了件程序库，增加了系统高级控制功能，现在市场上的高级控制软件包已达数千种。专家系统、多变量预测控制、模糊逻辑控制及人工神经网络等技术已逐步实用化和商品化。今后的件设计和开发仍将继续突出以下几个方面的特点：模块化程序设计；面向对象程序设计；将专用程序设计方法用于实现 X 窗口、声音识别等方外文翻译资料 - 8 - 面，以便为工业自动化用户提供更加灵活适用的操作员界面。 (6)智能化传感器等数字化现场设备进入前，各工业自动化过程控制公司已推出大量采用微处理器、具备模拟和数字两种信号输出，并具有数字通信功能的智能化现场仪表。产厂家正在利用各种方法把数字化现场设备集成到自己的系统中。如向通信系统用于智能变送器与程控制器等部件的连接； 600 移键控物理层传输方式，其硬件包括现场总线输入模件和现场总线终端单元，软件包括变送器管理程序和变送器功能块；司接器可支持 256 个点对点连接或 480 个多点连接的智能变送器；司除采用数字方式把自己的现场设备集成到智能化 I/O 系统外，还提供了 60 多种连接其他生产厂家的门接器。采用标准现场总线，从底向上实现不同生产厂家设备互连，符合当前技术发展潮流。目前，现场总线标准的发展已受到国际高度重视，是综合工业自动化主控系统不可缺少的组成部分。随着标准化现场总线通信技术的发展，更多的智能和控制功能将向下转移，下放到现场级控制设备。它们将为诊断和处理提供更好的平台，使向更加高级的开放形式。 (7)一步容纳工业业为的设备现在已经非常普遍。绝大多数生产厂家的提供了把工业入到络系统的硬件接口和应用软件。工业利用触摸屏和口技术，可采用菜单驱动方式建立起控制策略，还可利用母板上的插件实现与外部的通信。通过适当软件和硬件接口，工业与的过程回路控制器相连接，用于回路控制的图形显示。用工业为操作站、编程终端、监视台、工作站等，如歇尔等公司的年前就已把 C 及其兼容机，以及 00 等个人计算机用于系统组态、监控、编程等任务。还有一些生产厂家除自己开发一系列接口部件和软件，将工业为作员站及其他任务以外，还可采用第三方生产厂家的如过程控制软件包。关系是既相结合、又相竞争。现在大多结合梯形逻辑程序设计技术，所有增加了模拟模件，以便处理连续生产过程。过结构改进，通信和连网能力增强，控制功能增加，并采用了类似作站、带监控计算机的操作员界面。而在不断增强批量处理能力，向小型、高功能、外文翻译资料 - 9 - 模块化方向发展。因此逐渐靠拢，两者界线变得越来越模糊。它们在功能和应用方面正互相渗透，相互融合。因而，在许多应用场合下，很难分清哪些是些是般都有对接口，可把接到。目前，以基础的展很快，离散制造业和过程工业都倾向于采用混合控制策略的的系统则利用同一机箱将连续控制和辑功能结合在一起，不必采用单独统，如美国 000/2200 采用了该方式，该系统完整地将能特性集成在一起，应用同一套控制策略组态软件能完成所有控制功能的设计和组态。 (8)采用光纤通信等新技术其发展过程中不断吸取了各种先进技术。光纤通信、高密度大容量磁盘、表面安装工艺、声音合成与识别、多媒体等新技术，以及低功耗件和理机等已在一些新的得到了充分应用。光纤通信技术在的应用越来越广泛。由于光纤具有体积小、信息容量大、信号衰减小、频带宽、抗干扰能力强、传输速度快、可靠性高等一系列优点，速通道所采用的双绞线和同轴电缆将逐渐被光纤电缆所代替，使得系统通信效能进一步提高。为进一步提高系统可靠性，信总线、网络以及各级人机接口、控制器和现场接口等均已普遍采用冗余、容错以及故障隔离等保护性措施。 3. 未来是向向发展未来是什么？一个国外过程控制专家曾形象地描绘认为：在消失，但提供的功能将永远不会消失，它们适应高效、安全、实时工业自动化过程控制的需要；控制机箱还将继续存在，但是未来控制室的面貌将发生巨大变化，将来的控制室更像是一个数据处理中心，常规大型作员控制台必将成为过时的设备；在上级管理计算机 “ 无缝 ” 连接的多级信息管理系统结构体系中，为独立实体的现象将会消失。也就是说，会发展到它的更高形式。外文翻译资料 - 10 - C At in of C, 1. to to of LC be to a of as as of of in in a of 1969, s by is as 970s, LC In of in to / O In of to in in to In 980s, as is a LC by in in to 文翻译资料 - 11 - a LC 2. n in LC 995 LC of of S 5. As of LC (1) on a of of of (2) / O / O or at of a In to it a of to of it (3) To of in to a LC LC I / O, is in s in of of (4) to of LC to do it is to (5) is in a of be of so of a to of C 外文翻译资料 - 12 - 1. C C of a of an C as by of as to is of of of of In of in a C to in to in C in 5%, an 1 to PC by of C as a 0 In in to to of to of C A is of At C C as a by C in of a 外文翻译资料 - 13 - 2. of C (1) an In to be to as as of C by C by SO to T ( , C of a PC (2) to be on of on C a to C be of at we a of (3) of of to of of of C In be to S / 2, T/2000 PC (4) C be to a of as as on a of to 文翻译资料 - 14 - of C be in to of C a to of in of C to a (5) In to C of C of in of be to or 2. C C a of C a a C 无锡职业技术学院毕业设计说明书 1 生产线上运输升降机的自动化设计摘要 :本设计基于应用西门子西门子频器组成的升降机控制和驱动系统，可以完成对升降机自动运行的智能化控制和管理，可以根据生产线的实际生产需要和具体工艺要求自动调整升降方向和速度快慢。也可以在变频器发生故障时自动将发生故障的电机切换到工频状态应急工作。论文分析了运输升降机机械系统，自动控制系统的组成和工作原理，并根据设计的主次方面，详细阐述了运输升降机的各个关节的高端控制的实现方法。本设计的整个系统自动化程度高，应用范围广，可以在多个行业与国内外各型生产线配套使用。关键词：自动控制系统变频驱动系统输送带光电传感器编码器变频器 he is on 7LC be on of be on of of of to of of in on in of of a of in of at 录第一章引言 1 可编程序控制器的特点及应用 1 如何选购品 2 输入回路的选择特点 3 无锡职业技术学院毕业设计说明书 2 输出回路的选择特点 3 软件编制 4 优化选择 4 第二章运输升降机系统概述 6 运输升降机机械系统的组成 6 运输升降机的自动控制系统的组成 6 运输升降机的工作原理和控制要求 6 第三章运输升降机自动控制系统设计 8 运输升降机机械系统的结构组成 8 运输升降机的电机驱动系统的组成 14 运输升降机自动化控制系统的组成 17 第四章运输升降机自动运行工艺流程的设计 21 运输升降机的外部传感器设置 21 运输升降机的停止状态位 21 运输升降机自动运行步骤设计 22 升降升降机精确平层的电气控制设计 29 对升降机构电磁机械安全抱闸的控制设计 31 第五章运输升降机安全运行的设计 32 第六章运输升降机的总体整合设计 34 系统选型 34 主要元器件的介绍 35 外部硬件接线图设计 37 系统 I/O 分配 37 梯形图设计 38 源程序设计 38 程序运行过程分析 38 第七章运输升降机的设计特点 41 第八章运输升降机的设计注意事项 42 第九章总结 44 附录 46 致谢 52 参考文献 53 无锡职业技术学院毕业设计说明书 3 第一章引言在工厂中经常看见一些升降机械，这些升降机械很多由工频电机直接带动运行，电气控制部分一般都很简单，多数采用人工手动控制或采用继电器控制方式。这些升降机械存在一些明显的问题，如启动停止和运行不平稳，升降运动过程动作不可靠，自动化程度不高，故障率较高，设备能耗高，无法应急运行，存在安全隐患等等。基于这些问题使得这些升降机械很难在工厂生产中发挥高效率的作用，同时也使得国内这些生产的升降机械无法与进口的自动化生产线配套使用，也无法根据实际的生产需要转换和调整升降机械的动作方式和工作顺序。随着变频技术和制技术的发展，工厂中的自动化生产线也越来越多，由于一些行业的生产工艺的要求或是由于生产车间和场地的特殊情况，要求一些生产线需要配置相应的物件提升装置。通过本次简单设计过程，可以了解到在现实生产中的基本控制思想。认识到若要达到所设计的目的，不仅要做到知识的严谨，还要综合考虑所可能遇到的各种情况以及所处的环境。在运行的过程中，由于环境的不同可能得到不同的结果。因此，在现实生产过程中，要全面考虑设计所要达到的目的，最重要的还要将环境与所设计结合起来，才能可能达到设计的目的。 1 1 可编程序控制器的特点及应用 1. 应用早期的可编程序控制器 (主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着计算机技术、通信技术和自动控制技术的迅速发展，可编程序控制器将传统的继电器控制技术与新兴的计算机技术和通信技术融为一体，具有可靠性高、功能强、应用灵活、编程简单、使用方便等一系列优点，以及良好的工业环境工作性能和自动控制目标实现性能，在工业生产中得到了广泛的应用。 1969 年，美国数字设备公司 (制出世界上第一台可编程控制器。早期的可编程控制器由分离元件和中小规模集成电路组成，主要功能是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。 70 年代初期，体积小、功能强和价格便宜的微处理器被用于得功能大大增强。在机械系统方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O 模块和各种特殊功能模块。在软件方面，用极易为电气人员掌握的梯形图编程语言，除了保持原有的逻辑运算等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。进入 80 年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得采用的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高无锡职业技术学院毕业设计说明书 4 处理速度，各制造厂商还研制开发了专用逻辑处理芯片，大大提高了、机械系统功能。 2. 特点在发达工业国家，经广泛的应用在所有的工业部门。据 “ 美国市场信息 ” 的世界及软件市场报告称， 1995 年全球其软件的市场经济规模约 50 亿美元 5。随着电子技术和计算机技术的发展，功能得到大大的增强，具有以下特点： (1)可靠性高。高可靠性得益于软、机械系统上一系列的抗干扰措施和它特殊的周期循环扫描工作方式。 (2)具有丰富的 I/O 接口模块。对不同的工业现场信号，有相应的 I/O 模块与工业现场的器件或设备直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人机对话的接口模块；为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块。 (3)采用模块化结构。为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型外，绝大多数采用模块化结构。各个部件，包括源、 I/O 等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。 (4)编程简单易学。编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。 (5)安装简单，维修方便。需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。在设计过程中要注意的一些细节： 1 2 如何选购品 1、系统规模首先应确定系统用机控制，还是用成网络，由此计算入、输出点。数，并且在选购要在实际需要点数的基础上留有一定余量（ 10%）。 2、确定负载类型根据出端所带的负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出，还是晶体管输出，或品闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式，对系统的稳定运行是很重要的。 3、存储容量与速度尽管国外各厂家的品大体相同，但也有一定的区别。目前还未发现各公司之间完全兼容的产品。各个公司的开发软件都不相同，而用户程序的存储容量和指令的执行速度是两个重要指标。一般存储容量越大、速度越快的格就越高，但应该根据系统的大小合理选用品。 4、编程器的选购程可采用三种方式：（ 1）是用一般的手持编程器编程，它只能用商家规定语句表中的语句编程。这种方式效无锡职业技术学院毕业设计说明书 5 率低，但对于系统容量小，用量小的产品比较适宜，并且体积小，易于现场调试，造价也较低。（ 2）是用图形编程器编程，该编程器采用梯形图编程，方便直观，一般的电气人员短期内就可应用自如，但该编程器价格较高。（ 3）是用人计算机加件包编程，这种方式是效率最高的一种方式，但大部分公司的发软件包价格昂贵，并且该方式不易于现场调试。因此，应根据系统的大小与难易，开发周期的长短以及资金的情况合理选购品。 5、尽量选用大公司的产品其质量有保障，且技术支持好，一般售后服务也较好，还有利于你的产品扩展与软件升级 1 3 输入回路的选择特点 1、电源回路电电源一般为 240V（也有适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件（如电源滤波器、 1： 1 隔离变压器等）。 2、源的使用各公司品上一般都有源，但该电源容量小，为几十毫安至几百毫安，用其带负载时要注意容量，同时作好防短路措施（因为该电源的过载或短路都将影响运行）。 3、外部源若输入回路有电的接近开关、光电开关等，而从外部提供源；但该电源的“ ”端不要与 “ ”端以及“ 相连，否则会影响运行。 4、输入的灵敏度各厂家对输人端电压和电流都有规定，如日本三菱公司列输入值为： 7动电流为 4 5断电流小于 1 5此，当输入回路串有二极管或电阻（不能完全启动），或者有并联电阻或有漏电流时（不能完全切断），就会有误动作，灵敏度下降，对此应采取措施。另一方面，当输入器件的输入电流大于最大输入电流时，也会引起误动作，应采用弱电流的输入器件，并且选用输人为共漏型输入的入元件的公共点电位相对为负，电流是流出输入端。 1 4 输出回路的选择特点 1、各种输出方式之间的的比较（ 1）继电器输出：优点是不同公共点之间可带不同的交、直流负载，且电压也可不同，带负载电流可达 2A点；但继电器输出方式不适用于高频动作的负载，这是由继电器的寿命决定的。其寿命随带负载电流的增加而减少，一般在几十万次至万次之间，有的公司产品可达 1000 万次无锡职业技术学院毕业设计说明书 6 以上，响应时间为 10 （ 2）晶闸管输出：带负载能力为，只能带交交流负载，可适应高频动作，响应时间为 1 （ 3）晶体管输出：最大优点是适应于高频动作，响应时间短，一般为右，但它只能带 30大输出负载电流为 0 5A/点，但每 4 点不得大于当你的系统输出频率为每分钟 6 次以下时，应首选继电器输出，因其电路设计简单，抗干扰和带负载能力强。当频率为 10 次下时，既可采用继电器输出方式；也可采用 5 10A），再驱动负载，可大大减小。 2、抗干扰与外部互锁当出带感性负载，负载断电时会对输出造成浪涌电流的冲击，为此，对直流感性负载应在其旁边并接续流二极管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电路，可有效保护两个物理量的输出在部已进行软件互锁后，在外部也应进行互锁，以加强系统的可靠性。 3、“ 的选择不同的品，其“ 的数量是不一样的，有的一个“ 带 8 个输出点，有的带 4 个输出点，也有带 2 个或 1 个输出点的。当负载的种类多，且电流大时，采用一个“ 带 1 2 个输出点的品；当负载数量多而种类少时，采用一个“ 带 4 8 个输出点的品。这样会对电路设计带来很多方便，每个“ 处加一熔丝， 1 2 个输出时加 2A 的熔丝， 4 8 点输出的加 5 10A 的熔丝，因部一般没有熔丝。 4、部驱动电路对于出不能直接带动负载的情况下，必须在外部采用驱动电路：可以用三极管驱，也可以用固态继电器或晶闸管电路驱动，同时应采用保护电路和浪涌吸收电路，且每路有显示二极管（示。印制板应做成插拔式，易于维修。 5、输入输出布线也有一定的要求，请看各公司的使用说明书。 1 5 软件编制在编制软件前，应首先熟悉所选用的品的软件说明书，待熟练后再编程。若用图形编程器或软件包编程，则可直接编程，若用手持编程器编程，应先画出梯形图，然后编程，这样可少出错，速度也快。编程结束后先空调程序，待各个动作正常后，再在设备上调试。 1 6 优化选择在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的起停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等，工业现场中的这些自动控无锡职业技术学院毕业设计说明书 7 制问题，若采用可编程序控制器（解决自动控制问题已成为最有效的工具之一，目前市场上的品众多，除国产品牌外，国外有：日本的国的国的。近几年，品的价格有较大的下降，其性价比越来越高，这是众多技术人员选用重要原因，所以在一些小型简单的自动化生产线上，厂家考虑其性价比还是选用造传统电气回路。同时西门子以根据要求选用不同的模块，在此基础上设计程序以达到所设计的功能，这种形式目前在工业现场应用最为广泛。另外它的电源模块也是集各大公司工业控制的经验而特别设计的，抗干扰性特别是抗电源干扰能力有很大提高，即使在电源很差和变频调速的干扰下仍能正常工作。还有要增加一个功能只要增加相应的模块和修正对应的程序，而编程相对比较简单，这样对于开发周期会缩短。除此以外它本身有很强的自诊断功能，一旦系统出现故障，根据自诊断很容易诊断出故障元件，即使非专业人员也能维修，如果故障由于程序设计不合理引起，由于它提供完善的调试工具，要找出故障也较为简单。所以应用西门子西门子频器组成的升降机控制和驱动系统，可以完成对升降机自动运行的智能化控制和管理，可以根据生产线的实际生产需要和具体工艺要求自动调整升降方向和速度快慢。也可以在变频器发生故障时自动将发生故障的电机切换到工频状态应急工作，系统设有西门子摸屏，可以向工作人员提示设备的状态和故障信息。整个系统自动化程度高，应用范围广，可以在多个行业与国内外各型生产线配套使用。第二章运输升降机系统概述无锡职业技术学院毕业设计说明书 8 输升降机机械系统的组成运输升降机的机械系统由升降机入口和出口传输机构，轿箱内部吊篮传输机构，轿箱升降机构，升降机厅门安全机构和升降电机安全抱闸机构组成。升降机入口和出口传输机构用于将生产线上的产品向升降机内或升降机外传送。轿箱内部吊篮传送机构用于将产品传入或传出轿箱。轿箱升降机构用于提升升降机轿箱或下降升降机轿箱。升降机厅门安全机构用于在升降机轿箱升降过程中关闭升降机井厅门入口，防止安全事故发生。升降电机安全抱闸机构用于在升降机轿箱停止运动时抱住升降电机主轴，防止升降机轿箱在停止运动时发生上下滑动，避免由此而产生的安全事故。输升降机的自动控制系统的组成运输升降机的自动控制系统由程序逻辑控制器部光电传感器，触摸屏，变频驱动器，声光报警灯和检修手动盒等元气件组成。程序逻辑控制器集外部输入点的输入信号，如启动停止信号，各个光电传感器的状态信号，各限位开关的输入信号，人机界面上的输入信号，经过逻辑判断和运算后输出相应输出信号，控制电气系统中的相应交流接触器和变频器动作。来完成将一层楼的产品自动的转移到另外一层楼的生产线上。输升降机的工作原理和控制要求运输升降机的工作状态分为自动运行状态和检修操作状态，两个工作状态相互独立彼此分开。当升降升降机处于自动运行状态下时，要求检修操作盒的所有按钮无效，同样当设备处于检修状态下时要求来自系统外部的控制信号无效，此时系统只能通过检修手动盒点动检修。在自动运行时要求升降机能够将一层楼的产品自动的传送到另外一层楼的生产输送带上，并自动返回到出发点进行下一个工作周期。这个过程当中要求根据外部生产线的速度自动调节升降机的运转速度。要求升降机的轿箱能够准确平层，能够判断进出口堵塞情况的发生，能够自动的连续点动正反转，以自动消除进出口的堵塞现象，减少不必要的停机发生。同时要求升降系统能够多楼层多顺序的传送运行，能根据生产需求调整传送方向。要求系统有可靠的安全保护，能避免设备安全事故的发生。要求设备具有应急运行功能，减少因设备故障造成的生产线停机。在操作上要求通过人机界面能够方便地修改参数，记录生产情况和报警信息，要求在触摸屏上复位报警和点动功能。能够设置管理人员密码，能够记录生产批次和生产数量，具有无锡职业技术学院毕业设计说明书 9 历史数据查询功能。无锡职业技术学院毕业设计说明书 10 第三章运输升降机自动控制系统设计输升降机的机械系统的组成运输升降机的传输机构分为入口输送带，出口输送带和升降机轿箱吊篮传送带。分别与各楼层的生产线输送带连接。见图 1 1。遮光板反光板吊篮入口光电传感器吊篮电机反光板吊篮内部光电传感器生产线启动使能信号生产线光电传感器反光板楼车间生产流水线传送带楼进口光电传感器反光板楼生产线传送带电机楼入口电机流动方向图 1 1 运输升降机入口输送带与吊篮输送带和生产线输送带的组合其中升降机入口输送带采用工业输送带，生产线输送带采用皮带式输送带，加置皮带张紧装置，入口输送带可以根据需要正反转。升降机轿箱吊篮传送带采用链条传动多个金属输送辊组成的辊道式传送带，机械结构牢靠，抗撞击能力强，正反转动作可靠，其作用是连接升降机入口传送带或出口传送带。见图 1 2。无锡职业技术学院毕业设计说明书 11 遮光板反光板反光板吊篮内部光电传感器吊篮电机吊篮入口光电传感器图 1 2 升降机轿箱吊篮内送辊道式输送带示意图楼出口电机楼生产线传送带电机反光板楼出口光电传感器反光板吊篮电机吊篮入口光电传感器反光板吊篮内部光电传感器遮光板楼车间生产流水线传送带流动方向图 1 3 运输升降机出口输送带与吊篮输送带和生产线输送带的组合图 1 3 其中升降机出口输送带采用工业输送带，生产线输送带采用皮带式输送带，加置皮带张紧装置，出口输送带可以根据需要正反转。而升降机轿箱吊篮内送辊道式输送带则与升降机升降机构组合，在各楼层之间上下运动，输送货物，见图 1 4。无锡职业技术学院毕业设计说明书 12 升降电机上部定轮升降机构遮光板电动抱闸下部定轮图 1 4 升降机的机械升降机构对重装置未画出无锡职业技术学院毕业设计说明书 13 升降机的机械升降机构由升降电机，电动抱闸，链条和升降部分组成，见图 1 5。升降动轮下部定轮电动抱闸上部定轮升降机构升降电机遮光板图 1 5 是升降机升降机构与升降机井架的组合对重装置未画出无锡职业技术学院毕业设计说明书 14 在运输升降机吊篮内，吊篮输送机构与升降机升降机构的组合如下图 1 6 所示。电动抱闸遮光板吊篮入口光电传感器吊篮电机吊篮内部光电传感器反光板反光板升降机构升降动轮下部定轮上部定轮升降电机遮光板图 1 6 对重装置未画出无锡职业技术学院毕业设计说明书 15 自动升降机吊篮输送机构和 1F 入口传送带的组合如下图 1 7 所示。电动抱闸吊篮电机反光板反光板升降机构升降动轮下部定轮上部定轮升降电机生产线启动使能信号生产线光电传感器楼生产线传送带电机反光板楼车间生产流水线传送带流动方向楼入口电机反光板流动方向反光板楼出口电机楼出口光电传感器流动方向流动方向楼车间生产流水线传送带楼生产线传送带电机遮光板反光板遮光板图 1 7 对重装置未画出无锡职业技术学院毕业设计说明书 16 自动升降机吊篮输送机构和 2F 出口传送带的组合如下图 1 8 所示。电动抱闸反光板遮光板遮光板反光板楼生产线传送带电机楼车间生产流水线传送带流动方向流动方向楼出口光电传感器楼出口电机反光板流动方向反光板楼入口电机流动方向楼车间生产流水线传送带反光板楼生产线传送带电机生产线光电传感器生产线启动使能信号升降电机上部定轮下部定轮升降动轮升降机构反光板反光板吊篮电机图 1 8 输升降机的电机驱动系统的组成本系统硬件由三相交流鼠笼式电机、西门子列通用型变频器、西门子 26 交流接触器组成。设计要求：可以根据生产线的实际情况，来设计上述各输送带和升降机升降机构驱动电机的功率大小。本设计中采用升降机输入口，升降机输出口和吊篮电机都为三相交流鼠笼式电机，设计升降机升降机构电机为相交流鼠笼式电机。各个电机功率可以根据实际的情况来设计，但在设计升降机入口，升降机出口和吊篮内输送带电机时，要求将这三处的输送带驱动电机功率设计为一样大小。这样设计的目的在于，因为升降机在一二楼对重装置未画出无锡职业技术学院毕业设计说明书 17 之间来回运动运送产品，但一二楼的入口传送带和出口传送带的工作状态为二选一。即当其中一个输送带的电机处于工作状态下，另外一台电机则处于停止的状态。这样就可以使用一台变频器来驱动多个楼层升降机入口或出口的输送电机，以达到减少机械系统设备的投入。吊篮内输送带的驱动电机和变频器的功率尽量选择和升降机出入口输送带驱动电机同等功率，这样做的目的在于减少变频器和输送带驱动电机的型号差别，方便设计，同时也方便安装、调试和以后的设备检修与维护。升降机升降机构的驱动电机和变频器的功率容量根据产品的实际质量、升降机构的机械效率和安全系数来确定。所有升降机上使用的变频器选用西门子列通用型变频器。方案选择：电机变频驱动系统和工频驱动系统结构示意图如图 2 1 所示。图 2 1 系统结构示意图说明：图 2 1 中 1、 2和 3为西门子列变频器，、和分别为运输升降机 1 楼入口输送带电机、二楼出口输送带电机、轿箱吊篮输送带电机和升降机构电机。西门子 261 12 为交流接触器。所有的变频器和交流接触器工作状态都由中控制完成。设计改进：为了避免工频正反转输出时发生短路事故，在工频正反转输出的交流接触器上实施电气和机械互锁的安全措施。为了避免变频器输出时和工频输出短接，或者为了避免2# 3# 1# 无锡职业技术学院毕业设计说明书 18 1变频器输出时和电机同时的电，在各个交流接触器之间加设电气互锁和必要的机械互锁。当升降机处于自动运行状态下时，当升降机在 1 楼时由 1变频器向电机提供动力驱动，可以是正转也可以是反转。当升降机在二楼时由 1变频器向电机提供动力驱动，可以是正转也可以是反转。 2变频器向电机提供动力驱动，当升降机在一楼时正转，在二楼时反转。 3变频器向电机提供动力驱动，当升降机上升时正转，下降时反转。交流接触器的的互锁状态如下：交流接触器 1、 2 机械电气互锁，交流接触器 3、 4 机械电气互锁，交流接触器 5、 6机械电气互锁，交流接触器 8、 9 机械电气互锁，交流接触器 11、 12 机械电气互锁。同时交流接触器组 1、 2 和交流接触器组 3、 6 电气互锁，交流接触器 3、 6 电气互锁，交流接触器 4、 5 电气互锁，交流接触器 7 和交流接触器组 8、 9 电气互锁，交流接触器 10 和交流接触器组 11、 12 电气互锁。详细的互锁组合和互锁意义如表 2 1 所示。第一组交流接触器第二组交流接触器互锁状态注释含义 1 2 机械电气互锁防止工频正反转短路二选一 3 4 机械电气互锁防止工频变频同时接通二选一 5 6 机械电气互锁防止工频变频同时接通二选一 8 9 机械电气互锁防止工频正反转短路二选一 11 12 机械电气互锁防止工频正反转短路二选一 1、 2 3、 6 电气互锁防止工频变频同时接通四选一 7 8、 9 电气互锁防止工频变频同时接通三选一 10 11、 12 电气互锁防止工频变频同时接通三选一 3 6 电气互锁防止变频同时接通二选一 4 5 电气互锁防止工频同时接通二选一表 2 1 图 2 1 中交流接触器 1、 2、 4 的组合目的为了当 1变频器发生故障时或者设备处于检修状态时，可以通过工频驱动的方式应急运行电动机，而且保留了电机的正反转功能。同理交流接触器 1、 2、 6 的组合，交流接触器 8、 9 的组合，交流接触器 11、 12 的组合目的是为了能够实现工频驱动电机、和正反转。无锡职业技术学院毕业设计说明书 19 本电机驱动系统设计的自动控制原理图请参照附录 1 输升降机自动化控制系统的组成运输升降机的工作状态：自动状态和维修工作状态。这两种工作状态互相独立、彼此分开，目的在于确保控制回路的输出的唯一性，避免发生类似双线圈输出的情况，杜绝事故的发生。升降机自动化控制系统的组成：整个升降机自动化控制系统的组成由核心控制元件气开关、电机马达开关、交流接触器、触摸屏、开关、按钮、指示灯、报警器和外部光电传感器等元部件组成。其中由面板旋钮开关或带锁的钥匙旋钮开关选择整个系统的工作状态，通过状态安全继电器的得电或失电来区分自动运行和手动运行的输出电源的通和断。这样就使得系统只有在自动运行状态下时输出端子才有输出电压，当系统在手动运行状态下时，出端子上无输出电压。马达开关作用为当系统指令电机以工频方式工作时，起到保护电机的作用。人机界面能够方便操作人员对设备进行操作和监控，同时实时显示设备工作状态，记录生产产量和班产批次等历史数据。报警灯由多级柱装灯塔组成，不同颜色代表不同意义。设备外部设有多个光电传感器，向输外部状态信号，指示自动升降机的工作状态。自动化控制系统中的安全部分的紧急停止按钮拥有最高的设备输出中止权，即无论在手动还是自动状态下，只要紧停按钮被按下，设备都会立即停止任何动作。升降机井除了在高处和低处安装了感应升降机吊篮位置的光电传感器，还在井架极限高位和极限低位安装了机械式的行程限位开关，确保升降机轿箱不发生冲顶和撞底的事故。在 1 楼升降机进口输送带和 2 楼升降机出口输送带上分别安装有 1 个光电传感器，用来检测运输的产品。在轿箱吊篮内输送带上安装有 2 个光电传感器，用来检测运输产品的进出情况。控制柜设计方案：由于生产线的情况决定了在运输升降机的自动化控制系统中需要设立主控制柜和现场分控制箱。在主控制柜内安装所有空气开关，马达开关，摸屏，塔式报警灯等元气件，在现场分控制箱上安装自动状态系统停止旋钮开关。手动检修操作盒采用移动式手持盒，所有手动按钮相互连锁，并且都为点动按钮。具体见如下示意图。无锡职业技术学院毕业设计说明书 20 T o u c h W i 压检测系统启动系统启动系统停止检修停止自动急停图 3 1 主控制柜面板布置运行状态指示电源自动运行检修运行系统启动故障急停状态选择自动停止急停图 3 2 现场控制箱面板布置钥匙旋钮开关无锡职业技术学院毕业设计说明书 21 。检修控制盒图 3 3 检修点动盒外观图无锡职业技术学院毕业设计说明书 22 电源统停止系统启动检修停止自动 T o u c h W 压检测检修插座图 3 4 主控制柜外观图状态选择检修插座自动运行故障电源停止自动检修运行系统启动急停急停运行状态指示图 3 5 为 2 楼现场分控制箱外观检修控制盒插座检修控制盒插座无锡职业技术学院毕业设计说明书 23 第四章运输升降机自动运行工艺流程的设计输升降机的外部传感器设置外部传感器选择：光电传感器光电传感器原理：本传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。它是利用被检测物体对红外光束（区分点）的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可检测。从而对位置进行控制 . 光电开关在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。外部传感器布置设计：如图 1 1 和 1 3 所示，在升降机 1 楼入口传送带和升降机 2 楼出口传送带上，分别安装有检测产品的光电传感器如图 1 2 所示，在升降机轿箱内吊篮输送带上安装有两个光电传感器如图 1 7 所示，在升降机井架机构内安装有高位和低位光电传感器输升降机的停止状态位安装设计两层式运输升降机的工作停止状态位有两个，分别为一楼停止位和二楼停止位。如上面图 1 7 和图 1 8 所示。下面图 4 1 为自动升降机一楼停止位的局部放大图。光电传感器电路 2124 吊篮电机反光板反光板生产线启动使能信号生产线光电传感器楼生产线传送带电机反光板楼入口电机反光板遮光板遮光板图 4 1 自动升降机一楼停止位局部放大图图 4 2 为自动升降机 2 楼停止位的局部放大图。反光板遮光板遮光板楼生产线传送带流动方向楼出口光电传感器楼出口电机反光板反光板反光板吊篮电机图 4 2 输升降机自动运行步骤设计运输升降机将产品从一楼向二楼输送，再返回一楼。为了有效的运用内部空间和程序设计的简单全面，整个控制程序采用西门子专用的步进控制程序语言编写。具体步骤如下。第一步： 1 楼生产线使能，系统判断吊篮位置（，传送第一件货物进入吊篮。同时传送第二件货物到 1楼进口输送带上等待下一传送周期 (（吊篮电机正转）。第二步：判断升降机构是否可以升降（吊篮入口光电传感器否由货物挡住），向上举升货物至二楼。（升降电机正转）第三步：判断二楼出口输送带是否堵塞（否被挡住） ,向升降机外输送货物。（吊无锡职业技术学院毕业设计说明书 25 篮电机反转）第四步：判断升降机构是否可以升降（吊篮入口光电传感器否由货物挡住），向下返回 1 楼。（升降电机反转）下一周期开始！根据以上四步步进控制顺序设计要输入输出点如表 3 1 和表 3 2 所示。输入点编号注释动运行修运行统启动统停止止楼入口光电传感器箱内吊篮入口传感器箱内吊篮内部传感器楼出口光电传感器降机井高位传感器降机井低位传感器部生产线使能 3 1 注：表中主要输入点元器件在图 1 1、图 1 3 和图 2 1 中查找对应。输出点编号注释变频器正转输出变频器反转输出变频器正转输出变频器反转输出变频器正转输出变频器反转输出流接触器 3 工作流接触器 6 工作流接触器 7 工作流接触器 10 工作闸电磁铁机构松闸表 3 2 注：表中主要输出点元器件在图 2 1 中查找对应。 1、 2、 3变频器输出方式与交流接触器 3、 6、 7、 10 的组合对应电机、、无锡职业技术学院毕业设计说明书 26 的运动状态如表 3 3 所示。输出点组合注释楼输送带电机正转（电机）篮电机正转（电机）降电机正转（电机）楼输送带电机反转（电机）篮电机反转（电机）降电机反转（电机）表 3 3 在步进顺序的设计上，为了避免因为误挡光电传感器而发生设备误动作，应该选择西门子专门的顺控继电器 S 来编写升降机的步进程序。步进程序主要步骤如下图 4 3 所示。无锡职业技术学院毕业设计说明书 27 出货下降入货上升松抱闸升降电机反转2 楼出口输送带反转吊篮输送带反转松抱闸升降电机正转1 楼入口输送带正转吊篮输送带正转启动图 4 3 自动运行流程图步进程序主要步骤程序编写如下图 4 4 所示。无锡职业技术学院毕业设计说明书 28 上电置位初始步触摸屏复位置位初始步自动态 / 启动运行 / 生产线使能第零步第零步结束第一步吊篮电机正转升降电机正转第二步第一步结束1 楼入口输送带电机正转判断吊篮能否提升无锡职业技术学院毕业设计说明书 29 判断 2 楼出口输送带是否

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