生产线上运输升降机的自动化设计【优秀机械机电毕业设计论文】【A6028】
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共53页)
编号：981382
类型：共享资源
大小：1.24MB
格式：RAR
上传时间：2017-01-11
上传人：木***
认证信息
个人认证
高**（实名认证）
江苏
IP属地：江苏
50
积分
- 关 键 词：
-
生产线
运输
升降机
自动化
设计
优秀
优良
机械
机电
电机
毕业设计
论文
a6028
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份,53页,22000字左右.
英文翻译一份.
任务书一份.
图纸共4张:
A1-电气控制原理图.dwg
A1-主电路图.dwg
A2-系统流程图.dwg
A2-系统梯形图.dwg
- 内容简介：
-
无锡职业技术学院毕业设计说明书 1 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，微处理器的市场价无锡职业技术学院毕业设计说明书 2 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 、 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： 无锡职业技术学院毕业设计说明书 3 （ 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。其寿命随无锡职业技术学院毕业设计说明书 4 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，无锡职业技术学院毕业设计说明书 5 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。 无锡职业技术学院毕业设计说明书 6 第二章 运输升降机 系统概述 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，要求在触无锡职业技术学院毕业设计说明书 7 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，具有历史数据查询功能。 无锡职业技术学院毕业设计说明书 8 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 9 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 10 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 11 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 12 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 13 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 14 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 15 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 16 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 17 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 18 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 19 。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 20 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 21 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 2122 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 23 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 24 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 25 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 26 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 27 判 断 2 楼 出 口 输 送 带 是 否 堵 塞第二步结束第三步吊篮电机出货完成吊篮电机反转2 楼 出 口 输 送 带 电 机 出 货 完 成2 楼 出 口 输 送 带 电 机 反 转判断吊篮能否下降第三步结束第四步无锡职业技术学院毕业设计说明书 28 第四步结束判断周期结束升降电机反转图 4 4 自动运行梯形图 注：这里为了能使表达更为清楚，步进顺序间的转换没有加时间延时。在实际 程序编写中为了使设备在转换动作时更加平稳，应该注意步进转换之间的时间延时。 在第一步步进程序里，一楼入口输送带电机正转输出由于第一步的结束而停止，这时入口输送带上的产品不一定正好挡住入口传送带光电传感器 样会造成在升降机吊篮上升后，一楼入口输送带上的产品不一定能够排成队列等待输送。为了解决这个问题，需要在上述步进程序外编写一条关于一楼入口输送带输出的语句，这里是关于输出点 步进程序中，可以考虑使用双线圈，但要慎重使用。 其语句为： N 锡职业技术学院毕业设计说明书 29 降机 精确平层的电气控制设计 如图 4 1 和图 4 2 所示，升降 升降机 吊篮和一楼传送带和二楼传送带的平层控制上，采用了 升降机 井高位传感器 低位传感器 控制轿箱的停止（参见图 4 4 升降电机正转 /升降电机反转）。这里存在一个问题，如果 升降机 井高位传感器 升降机 井低位传感器 升降电机运行时发生误动作。或者由于光电传感 器的老化、输出滞后或是由于 降机 轿箱吊篮停止位置的偏差积累。即吊篮在 升降机 运行一段时间后其停止位置会越来越高或者越来越低，甚至有可能发生 升降机 轿箱冲顶或者撞底事故的发生。为了解决这个问题应当在程序中加入高速脉冲计数，使用计数器来准确判断 升降机轿箱的停止位。 在 机械系统 配置上需要在升降电机的转子轴上加配旋转编码器，如图 4 5 和图 4 6 所示。 旋转编码器电动抱闸上部定轮升降 电机图 4 5 旋转编码器图 4 6 机 转编码器 无锡职业技术学院毕业设计说明书 30 对编码器的信号处理： 运用 C/高速记数器 功能来构成一个反馈回路。 数速度比描时间快的多，采用集成在 的 20K 硬件计数器进行比较，总的来说，每个高速计数器需要 10 个字节内存用来存控制位，当前值，设定值，状态位。 外部接线示意图 如下： 在 入点的设计上 ： 注意预留输入点 为编码器高速计数输入，具体用法参见西门子 程手册。旋转编码器的选择可以是双相脉冲编码器，也可以是单相脉冲编码器 ，在程序中可以选择带有增减计数脉冲的双相计数器，也可以选择带有内部方向或带有外部方向控制的单相计数器。旋转编码器可以是增量型编码器也可以是绝对值编码器，选择上面很灵活 ，具体的编码器选择应和程序中高速计数器、 运行模式和系统控制字相结合 。 下面表 3 4 是本设计 给出旋转编码器和高速计数器及系统控制字的一种组合。 内容 说明 特征 旋转编码器 增量型 单相 高速计数器 部方向控制单相计数 /运行模式 0 冲计数 控制字 1111000 或 16 始值 预制值 000 表 3 4 如 附录 2 中的精确平层控制指令表 所示： 在程序中通过调用中断号为 12 的中断子程序来使升降电机停止正转或反转，以达到轿箱精确平层的目的。在高速计数器和旋转编码器的选择和配置上可以灵活掌握，在外部输入点数量紧张的情况下，可以采用高速计数器内部方向控制来完成增减计数。也可以不用增减计数，直接在程序中步进转换时复位高速计数器来完无锡职业技术学院毕业设计说明书 31 成升降电机的正反转控制。 升降机构电磁机械安全抱闸的控制设计 升降机构的电磁安全抱闸机构如图 4 5 所示，其工作原理为当升降电机开始正转或 者反转时电磁抱闸电磁铁得电松开抱闸，使得 升降机 轿箱可以上下运动。当升降 升降机 轿箱停止升降时，抱闸电磁铁失电抱住升降机构的转轴，固定轿箱防止轿箱向下滑落。 电磁铁设计为失电抱住转轴，防止因为停电或急停按下时轿箱向下滑落。在抱闸机构的设计上应注意足够的机械强度和较大的安全系数。 无锡职业技术学院毕业设计说明书 32 第 五 章 运输升降机 安全运行的设计 为了使 升降机 安全运行，在设计上必须注意，紧急停止按钮具有最高级别的中止功能，通过安全继电器的失电态来强制断开 所有输出电源和手动检修盒的控制电源。 急停第三点接地生产线启动使能信号S I E M E N M A T I - 2 0 0P O R T 0 P O R T 1图 5 1 通过图 5 1 可以了解到使用安全继电器 失电态常开触点，可以使得 所有控制输出电源失去电能。在程序编写上，通过紧停按钮输入 用该点的中断事件 6，快速断开程序中的所有输出。这样的双重保护确保万无一失。 在安全设计上要增加 升降机 厅门保护，即如果厅门未关好，升降机构不动作，如果厅门未打开，吊篮输送装置不动作。这些保护在程序中添加到每个步骤中即可，在 机械系统 上可以增加行程限 位开关，包括升降机构的上下限位行程开关。 在自动和检修状态中只可以二选一，即两者的控制电源互相独立分开。手动检修按钮间互相互锁，以保证检修运行时设备动作的唯一性。如图 5 2 所示为手动检修按钮间的互锁。 无锡职业技术学院毕业设计说明书 33 吊篮 电机检修反转吊篮 电机检修正转图 5 2 无锡职业技术学院毕业设计说明书 34 第六 章 运输升降机的总体整合 设计 6 1 系统选型 （ 1） I/O 点数统计： I/O 点数是 一项重要指标。合理选择 I/O 点数既可使系统满足控制要求，又可使系统总投资最低。 输入输出总点数 和种类应根据被控对象所需控制的模拟量、开关量、输入输出设备情况来确定，一般一个输入输出元件要占用一个输入输出点。考虑到今后的调整和扩充，一般应在估计的总点数上再加上 20% 30%的备用量。该系统有 19 个数字输入点19 个数字输出点，考虑余量后需要 22 个数字输入点 22 个输出点。 （ 2）用户存储器容量的估算 用的内存有 带锂电池供电的 般微型和小型 存储容量是固定的，介于 1 2间。用户应用程序占用多少内存与许多因素有关，如 I/O 点数、控制要求、运算处理量、程序结 构等。因此在程序设计之前只能粗略地估算。根据经验，每个 I/O 点及有关功能元件占用的内存量大致如下： 开关量输入元件： 10 20B/点 开关量输出元件： 5 10B/点 定时器 /计数器： 2B/个 模拟量： 100 150B/个 通信接口：一个接口一般需要 300B 以上 根据上面算出的总字节数再考虑增加 25%左右的备用量，就可估算出用户程序所需的内存容量，从而选择合适的 存。该系统有 19 个数字输入点 19 个数字输出点，需内存 340B，有高速计数器 1 个，需内存 16B，考虑余量后需要内存 380B。 （ 3） 能 与结构的选择 功能日益强大，一般 具有开关量逻辑运算、定时、计数、数据处理等基本功能，有些 可扩展各种特殊功能模块，如通信模块、位置控制模块等，选型时可考虑以下几点：功能与任务相适应， 处理速度应满足实时控制的要求、 构合理、机型统一、在线编程和离线编程的选择。运输升降机控制所要求的控制功能简单，小型 能满足要求了。 综上所述，结合下表分析 无锡职业技术学院毕业设计说明书 35 序存储器 2048 字 4096 字 用户数据存储器 1024 字 2560 字 用户存储器类型 据后备典型时间 50h 190h 本机 入 /4出 8 入 /6出 14 入/10 出 24入 /20出 扩展模块数量 无 2 个 7 个 数字量 象区大小 256（ 128 入 /128 出） 模拟量 象区大小 无 16 入/16 出 32 入 /32 出 33尔指令执行速度 妙 /指令 内部继电器 256 计数器 /定时器 256/256 顺序控制继电器 256 该控制系统 块 采用 C/继电器）
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号