物料运输系统电气控制设计

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： 学 号： 评语：成绩：签名：日期： 2013年6月29日1 引言自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）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。11 可编程序控制器的基本原理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。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。12 运料小车简介本次课程设计中，运料小车的PLC控制系统，它的控制过程属于双向控制，运料小车由一台三相异步电动机拖动，电机正转，小车向右行，电机反转，小车向左行，在每一个停靠点安装一个行程开关以监视小车是否到达该站点。2 设计内容及要求21 工艺流程图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。22 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。23 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。24 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3-1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2-1所示。图2-1 主电路24 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2-2所示。 图2-2 控制回路3 PLC控制31 PLC的I/O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3-1 I/O分配表卸料电磁阀 YV22号传送带反转 KM82号传送带正转 KM71号传送带反转 KM61号传送带 KM5小车反转 KM2转子回路接触器 KM4转子回路接触器 KM3小车正转 KM1进料电磁阀 YV1Q1.1Q1.0Q0.7Q0.6Q0.5Q0.4Q0.3Q0.2Q0.1Q0.0A点超程保护 SQ4I1.3C点超程保护 SQ5I1.22号传送带反向点动I1.11号传送带反向点动I1.0急停按钮 SB7I0.72号传送带正向点动I0.61号传送带正向点动I0.5停止按钮 SB6I0.4C点行程开关 SQCI0.3B点行程开关 SQBI0.2A点行程开关 SQA启动按钮 SB1I0.1I0.0 输出 输入急停按钮 SB132 控制面板布置及PLC接线图PLC接线图如图3-1所示。图3-1根据控制要求，和PLC接线图，我们画出控制面板图如图3-2所示。图3-233 PLC梯形图根据电气控制回路和PLC I/O分配，画出图3- 3的梯形图。 图3-3-2图3-334 程序调试及仿真3.4.1 小车从A点到B点部分仿真3.4.2 小车从B点到C点部分仿真3.4.3小车在到达C点仿真3.4.2小车从B点到C点部分仿真3.4.3小车到达C点部分仿真3.4.4小车从C点到B点部分仿真3.4.5小车从B点到A点部分仿真3.4.6按下停止按钮仿真（到达A时）3.4.7按下急停按钮仿真3.4.8传送带点动仿真3.4.9超程保护仿真（A、C位置）4 操作说明本设计通过了Simens S7-200 PLC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，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，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，使我终身受益。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己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。通过这次毕业设计，我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，努力提高自己知识和综合素质。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，我们要判断优劣、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。又比如，在PLC程序STEP V4.0时，64位系统无法安装，于是换回了32位的XP系统。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