物流传输线自动控制系统修改版

1、 本科电子技术课程设计说明书 题目：物流传输线自动控制系统 设计完成日期：二一四年五月26课程设计说明书目 录1 引言32 物流传输线自动控制系统的设计简介4 2.1 设计任务及要求.4 2.2 设计方案的确定.53 电器元件的选用3.1 电机的选择53.2 接触器的选用63.3 熔断器的选择63.4 热继电器的选择63.5 导线截面积的选用64 电路设计及操作74.1 电路设计74.1.1 主电路设计74.1.2 基本控制电路的设计84.1.3 显示电路的设计94.1.4 保护电路的设计94.2 操作说明.10 4.3 系统总电路图.10 4.3.1 系统总电路CAD图纸.10 4.3.2

2、系统总电路实物图.115 元件明细表126 PLC控制系统的设计.13 6.1 I/O的分析.13 6.2 PLC的选择.13 6.3 I/O的分配.14 6.4 外围接线图.15 6.5 程序设计.16 6.6 运行调试.177 课设总结19参考文献20 引言在科学技术日渐发达的今天，物流传输系统广泛应用于各种场合，如邮政分拣系统、机场行李传送线、物流推挂系统、矿场传输带等等。随着自动化程度的提高，智能化物流传输系统得到了越来越广泛的应用。目前，我国的物流传输还处在一个较为落后的状态，设备比较陈旧，对物件的传送处理还基本上是手工操作，劳动强度大，生产效率低。一般的物流传送线都采用旋转电机驱动

3、，配合齿轮、蜗杆、链条等部件来传动，驱动输送线作直线运动。在多数场合，传输系统处于不间断的工作状态下，机械部件的磨损及产生的噪音都相当大，在伏在速度加快时就更加严重。这就使得设备的效率低下，使用年限不长，无法保证系统运行的可靠性。随着自动化程度的提高，对物流传输系统的驱动性能和灵活性提出了更高的要求。在欧美和一些发达国家（如美国、日本、德国、法国、意大利、丹麦等），都是大规模地采用了机械化和自动化的物流传输设备，这些设备传输速度快，生产效率高。新型的物流传输线由计算机智能化控制，传输速度快，生产效率高，并可实现对传输物流的自动分检、归类、选择，适应了大规模物流传输和多批量灵活安排的需求。2 物

4、流传输线自动控制系统的设计简介2.1 设计内容及要求现代企业在进行生产、装配及传输时大都数都采用物流自动传输线来代替这些繁重的、重复性的工作。能否设计一个比较合理、安全、方面及节能的物流传输控制系统是一个企业提高其生产效率、降低成本的关键所在。现以一个由三节皮带链组成的物流传输线为设计对象进行设计。设计要求如下：1.每节传输线由一台电机控制，电机均为单向旋转。2.当第一节传输线检测到有货物时应相应的往下节传输，当货物接近第二节传输线时，第二节传输线进行工作，准备传输快要到来的货物，当化物到第二节时，第一节传输线则停止运行；当货物接近第三节传输线时，第三节传输线进行工作，准备传输快要到来的货物，

5、当化物到第三节时，第二节传输线则停止运行；然后货物在第三节传输线的传输下送到指定加工或装配地点；3.若第三节的货物未取走时，第二节传输线把货物传到第二节接近终点时自动停止工作；若有货物停在第二节，第一节传输线把货物传到第一节接近终点时自动停止工作；4.要求每台电机有相应的保护措施及运行指示；5.系统要求有电源指示，电流指示及电压指示。2.2 设计方案的确定方案一：因为三节传送带分条件启动和停止，所以用三个电机来分别控制第一节、第二节和第三节传送带的启停。由于只涉及到单向拖到，所以只需要三个接触器的一个常开触点KM1、KM2、KM3来控制电机的得电和停机。工艺要求对电机的运行状态（电流、电压）进

6、行显示，所有要从电机三相中加入电压互感器和电流互感器来引入电压表和电流表。从运送货物的方向出发，有货物到来时用行程开关SQ1控制接触器KM1得电，其常开出点闭合，接通主电路，电机正转，第一节传输带的启动；货物运动到接近第一节传输带尾部时，有行程开关SQ2控制KM2得电，其常开触点闭合，接通主电路，电机正转，使第二节传输带在货物到来之前先启动，使得货物能够平稳的运送下去。当货物到第二节传输带首端时，行程开关SQ3动作时KM1线圈失电，切断第一节传送带电机，使第一节传送带停止传送。货物运动到接近第二节传输带尾部时，有行程开关SQ4控制KM3得电，其常开出点闭合，接通主电路，电机正转，使第三节传输带

7、在货物到来之前先启动，使得货物能够平稳的运送下去。当货物到第三节传输带首端时，行程开关SQ5动作时KM2线圈失电，切断第二节传送带电机，使第二节传送带停止传送。在物流传输自动控制系统原理图的中，KA为中间继电器，保证控制电路持续有电，KM1控制电动机M1运行，KM2控制电动机M2运行，KM3控制电动机M3运行，此外，根据物流传输线自动控制系统的设计要求，若第三节的货物未取走时，第二节传输线把货物传到第二节接近终点时自动停止工作；若有货物停在第二节，第一节传输线把货物传到第一节接近终点时自动停止工作，增设两个中间继电器KA2,KA3,由行程开关SQ2,SQ4,SQ6控制当第三节的货物未取走时，货

8、物压住形成开关SQ6, 第二节传输线把货物传到第二节接近终点时,压住行程开关SQ4,这时中间继电器KA3线圈得电，其常闭触电断开，使得交流接触器KM2线圈失电，主电路常闭触电断开，电机M2停止运行，同理M1停止类似。当第二节的货物未取走时，货物压住形成开关SQ4, 第一节传输线把货物传到第一节接近终点时,压住行程开关SQ2,这时中间继电器KA2线圈得电，其常闭触电断开，使得交流接触器KM1线圈失电，主电路常闭触电断开，电机M1停止运行。方案二：主电路的设计同方案一相同，不需其他改动。控制电路中增加了时间继电器的应用，利用时间继电器的计时功能来控制三节传送带的停止时间，优点是可以少用几个行程开关

9、，控制中各传送带停止时间可随意调整。原理是需要计算货物在传送带上的传输时间。缺点是时间计算上的误差容易导致三节传送带不能准确实现任务要求，甚至导致传送带的误动作或者不动作。方案二的弊端明显，不易改进。相对来说方案一可以准确实现任务要求，且没有明显弊端，器件上的选用也更容易改进。所以选用方案一来做此课题。3 电器元件的选用3.1 电机的选择交流电动机额定电压的选择主要按使用场所的供电电压等级选择。一般低压电网为380 V，因此中小型三相异步电动机的额定电压大多为380 V(Y或形法),220/380 V（/Y形接法)和380/660 V（/Y形接法）。单相异步电动机的额定电压多采用220 V,

10、矿山及钢铁企业的大型设备用大功率电动机, 可采用高压电动机, 这样既减小了电动机的体积, 又节约了铜线的用量。选择电动机的容量较为繁琐,不仅需要一定的理论分析计算, 还需要经过校验。其基本步骤是：根据生产机械负载提供的负载图 PL= f ( t )及温升曲线= f ( t ) , 并考虑电动机的过载能力, 预选一台电动机, 然后根据负载图进行发热校验, 将校验结果与预选电动机的参数进行比较, 若发现预选电动机的容量太大或太小, 再重新选择, 直到其容量得到充分利用, 最后再校验其过载能力与启动转矩是否满足要求。 3.2 接触器的选用为了保证系统正常工作，应根据电路中负载电流的种类选择。即交流负

11、载应选用交流接触器，直流负载应选用直流接触器。被选用的接触器主触点的额定电压应大于或等于负载的额定电压。主触点额定电流的选择：对于电动机负载，接触器主触点额定电流按下式计算：=Cos为电动机的功率因数其值大约在0.850.9之间；为电动机的效率，其值一般在0.80.9之间。在选用接触器其额定电流应大于或等于计算值。 3.3 熔断器的选择选用要求：在电气设备正常运行是，熔断器不应熔断；在出现短路是，应立即熔断；在电流发生正常变动（电动机启动）时，熔断器不应熔断在用电设备持续过载时，应延时熔断。对熔断器的选用主要包括类型和熔体额定电流的确定。熔断器的额定电压要大于或等于电路的额定电压；额定电流根据

12、负载的保护特性和短路电流的大小来选择。YL160-8电动机为感性负载，起动电流为额定电流的5.5倍，根据笼型电动机其熔断器的额定电流为：单台电动机 ，得。选择RL6-63，额定电压为500V，熔断器额定电流为63A，熔断体额定电流为35A。对于指示灯负载，熔体的额定电流应略大于或等于负载电流选用RL6-25，熔断体额定电流为2A。3.4 热继电器的选择选用热继电器时应注意它主要用于电动机的过载保护，在使用过程中要考虑电动机的工作环境，启动情况和负载性质等因素，具体按下面几个方式来选择。结构的选择：星形接法的电动机可选用两相或三相结构热继电器；三角形解法的电动机应选择带断电保护的三相结构热继电器

13、。根据被保护电动机的实际启动时间选取6倍额定电流下具有相应可返回时间的热继电器。一般的热继电器可返回时间大约为6倍额定电流下动作时间的50%70%热元件额定电流可按一般下式进行确定：=(0.951.05)对于工作条件恶劣、启动频繁的电动机，则按下式确定：=（1.051.15）。当热元件选定好后，还需用电动机的额定电流来调节整定值。电动机的过载保护时应选用带断相保护装置的热继电器。根据热继电器的额定电流应大于电动机的额定电流来确定热继电器的型号， 热继电器的热元件额定电流应略大于电动机的额定电流。 选用JR20-63，热元件号为2U。3.5 导线截面积的选用导线截面积必须按照正常工作条件下流过的

14、最大稳定电流来选择，并考虑环境条件。另外还应考虑电动机起动、电磁线圈吸合及其它电流峰值引起的电压降。本传输线系统的最大稳定电流为17.7A，选用2.5mm2，指示灯选用0.5mm2。4 电路设计及操作4.1 电路设计4.1.1 主电路设计因为三节传送带分条件启动和停止，所以用三个电机来分别控制第一节、第二节和第三节传送带的启停。由于只涉及到单向拖到，所以只需要三个接触器的一个常开触点KM1、KM2、KM3来控制电机的得电和停机。工艺要求对电机的运行状态（电流、电压）进行显示，所有要从电机三相中加入电压互感器和电流互感器来引入电压表和电流表。据此设计出如图4-1所示的主电路。图4-1 主电路设计

15、图4.1.2 基本控制电路的设计从运送货物的方向出发，有货物到来时用行程开关SQ1控制接触器KM1得电，其常开出点闭合，接通主电路，电机正转，第一节传输带的启动；货物运动到接近第一节传输带尾部时，有行程开关SQ2控制KM2得电，其常开触点闭合，接通主电路，电机正转，使第二节传输带在货物到来之前先启动，使得货物能够平稳的运送下去。当货物到第二节传输带首端时，行程开关SQ3动作时KM1线圈失电，切断第一节传送带电机，使第一节传送带停止传送。货物运动到接近第二节传输带尾部时，有行程开关SQ4控制KM3得电，其常开出点闭合，接通主电路，电机正转，使第三节传输带在货物到来之前先启动，使得货物能够平稳的运

16、送下去。当货物到第三节传输带首端时，行程开关SQ5动作时KM2线圈失电，切断第二节传送带电机，使第二节传送带停止传送。在物流传输自动控制系统原理图的中，KA为中间继电器，保证控制电路持续有电，KM1控制电动机M1运行，KM2控制电动机M2运行，KM3控制电动机M3运行，此外，根据物流传输线自动控制系统的设计要求，若第三节的货物未取走时，第二节传输线把货物传到第二节接近终点时自动停止工作；若有货物停在第二节，第一节传输线把货物传到第一节接近终点时自动停止工作，增设两个中间继电器KA2,KA3,由行程开关SQ2,SQ4,SQ6控制当第三节的货物未取走时，货物压住形成开关SQ6, 第二节传输线把货物

17、传到第二节接近终点时,压住行程开关SQ4,这时中间继电器KA3线圈得电，其常闭触电断开，使得交流接触器KM2线圈失电，主电路常闭触电断开，电机M2停止运行，同理M1停止类似。当第二节的货物未取走时，货物压住形成开关SQ4, 第一节传输线把货物传到第一节接近终点时,压住行程开关SQ2,这时中间继电器KA2线圈得电，其常闭触电断开，使得交流接触器KM1线圈失电，主电路常闭触电断开，电机M1停止运行。其控制电路设计如图4-2所示。 图4-2 控制电路设计图4.1.3 显示电路的设计按照运行指示要求，KA1得电，则电源得电指示HB灯亮；KM1得电，则第一节传输线运行，第一个电机运行，指示灯HL3亮；K

18、M2得电，则第二节传输线运行，第二个电机运行，指示灯HL2亮； KM3得电，则第三节传输线运行，第三个电机运行，指示灯HL1亮。从主电路引入控制线路和显示电路的电源时，因为所需电压和电流的级别不同，所以应加入不同匝数比的降压变压器。 图4-3 显示电路设计图从主电路引入控制线路和显示电路的电源时，因为所需电压和电流的级别不同，所以应加入不同匝数比的降压变压器。运用三个电压互感器显示三个电机的相间电压；用电流互感器来显示三个电机的电流。4.1.4 保护电路的设计1. 在物流传输线自动控制系统电气控制图的基础上，引入各种保护措施，进一步完善所示设计的电路，短路保护：由FU1、FU2、FU3、FU4

19、、FU5分别实现主电路与控制电路的短路保护。过载保护：FR1-电动机M1的热继电器，起过载保护。FR2-电动机M2的热继电器，起过载保护FR3-电动机M3的热继电器，起过载保护由热继电器实现电动机的长期过载保护。欠压和失压保护：电源电压严重下降或电压消失时，接触器电磁吸力急剧下降或消失，衔铁释放，各触电复原，断开电动机电源，电动机停转。由具有自保电路的接触器控制来实现欠压失压保护。 2. 连锁保护:：中间继电器KA1的常开触头对按钮SB2进行短路，保证电路的持续运行。4.2 操作说明启动按钮SB2，KA线圈得电，电源指示灯亮起，KA锁住SB2。当有货物放传输线始点时，SQ1被压下，KM1的电自

20、锁，电动机M1开始工作，HL1灯亮，第一节传输线开始工作。当货物到达第一节传输线接近终点时，SQ2被货物压下，KM2得电自锁，M2电动机启动，HL2灯亮，第二节传输线开始工作。当货物到达第二节传输线终点时，SQ4被货物压下，KM3得电自锁，M3电动机启动，第三节传输线开始工作，HL3灯亮。当有货物在第三节传输线上未拿下来时，SQ6被货物压下，电动机M3停，第三节传输线停止工作，而在第二节传输线上的货物达到第二节终点时SQ4被货物压下，KA3线圈失电，KA3常闭触点断开，电动机M2停止运行，HL2灯灭，第二节传输线停止工作。同理第一节正在运输的货物到达第一节的终点时SQ2被按下，又因为第二节传输

21、线上的货物未拿下来时SQ4被压下。因此KA2线圈失电，KA2辅助常闭触点断开，KM1失电，电动机M1停止运行，第一节传输线停止工作，HL1灯灭。4.3 系统总电路图4.3.1 系统总电路CAD图纸 如图4-4所示：图4-4 系统总电路图4.3.2 系统总电路实物图 系统总电路实物由实验室统一配发各实验器件所连接，在安装过程中较为细心，可以正确运行。实物图如图4-5所示：图4-5系统总电路实物图5 元件明细表本电路所使用的元件明细如表5-1所示：表5-1 元器件明细表名称编号型号数量备注电动机M1-M3Y160L-83额定电压380V 额定功率7.5KW 额定转速720r/min熔断器FU1RC

22、1A-303380V 电流等级30A熔断器FU4-FU5RL6-252380V 电流等级4A交流接触器KMCJ24-303380V 30A热继电器FRJR20-633整定电流范围是 16-71行程开关SQLX19-1016控制传送带的起停中间继电器KAJZ15-J3变压器TCBK-501变压按钮SB1红色1急停SB2绿色1启动指示灯HB白色1电源指示灯HL1绿灯1M1正常工作指示灯HL2蓝色1M2正常工作指示灯HL3绿色1M3正常工作指示灯电压表V1测量线电压电流表A1测量相电流6 PLC控制系统的设计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

23、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的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。本次设计第二部分的内容便是用PLC代替各继电器实现物流传输线的动作。6.1 I/O的分析 统计分析物流传输线的各部分功能，需要PLC中的7点继电器输入，3点内部继电器辅助以及7点继电器输出来实现三节传送带的动作及停止。6.2 PLC的选择 在确定了输入输出点的个数后，不难确定PLC的选择。我们可以选CPM1A-20CDR-D-V1 20点CPU单元DC24V 12点入，

24、8点继电器输出便可。6.3 I/O的分配本电路使用的I/O分配明细如表5-2所示：表5-2 I/O分配明细表编程元件器件名称I/O端子功能 输 入 SB100000 总电路停止按钮SB200001 电路接通电源按钮SQ100002 一号电机正转行程开关SQ200003 一号电机停止行程开关SQ300004 二号电机正转行程开关SQ400005 二号电机停止行程开关SQ500006 三号电机正转行程开关SQ600007三号电机停止一号电机正转行程开关 输 出KM101001 KM1得电一号电机正转KM201002 KM2得电二号电机正转KM301003 KM3得电三号电机正转HB01006 电源

25、指示灯亮HL101007 一号电机运行指示灯亮HL201008 二号电机运行指示灯亮HL301009 三号电机运行指示灯亮6.4 外围接线图本电路PLC选用CPM1A-20CDR-D-V1 20点CPU单元DC24V 12点继电器输入，8点继电器输出，外围接线图如图4-6所示：图4-6 PLC外围接线图6.5 程序设计 用PLC来代替继电器实现物流传送带的动作，程序设计编程如图4-7所示：图4-7 程序设计6.6 运行调试 调试过程中各部分功能截图如下所示： 按下SB2电源接通KA1得电，电源指示灯HB亮。物流传输线自动控制系统可以运行。如图4-8所示： 图4-8 电源接通指示灯HB亮 货物接近第一节传送带行程开关SQ1压下，KM1得电一号电机正转，一号电机运行指示灯HL1亮。如图4-9所示： 图4-9 一号电机正转指示灯亮 货物接近第二节传送带行程开关SQ2压下，KM2得电二号电机正转，二号电机运行指示灯HL2亮。如图4-10所示：图4-10 二号电机正转指示灯亮 当货物离开第一节传送带上到第二节传送带后，行程