B型棒材探伤传动装置控制系统设计资料

1、®河出EH电气控制与PLC课程设计说明书题目：B100型棒材探伤传动装置控制系统设计专业班级：姓名：学号：指导教师:评语：成绩：指导老师签名：日期:1 系统概述11.1研究背景11.2分析B100型棒材探伤传动装置11.3设计的目的及要求2方案论证23硬件设计33.1系统原理33.2主电路43.3 I/O分配43.4 I/O接线图53.5 元器件选型63.6元件活单94软件设计94.1主流程94.2梯形图105系统调试115.1软件调试115.2硬件调试11设计心得13参考文献15附录16PLC控制接线图161系统概述1.1研究背景随着工业现场对于设备的可靠性要求的逐渐加强，PLC以

2、其可靠性高、抗十扰能力强而逐渐受到用户的宵睐。B100棒材是具有放射性的棒材，它主要用于核反应堆。因此，对其质量的检查对于整个核反应堆的正常运行至关重要。B100棒材的放射性使得人工操作上存在着安全隐患。因此设计一种安全可靠的检查设备有着极其重要的意义。工业现场的电磁十扰、电磁波动、温度、湿度等复杂甚至恶劣的环境对设备的可靠性提出了严峻的考验。PLC以其可靠性高、抗十扰能力强、功能完善、通用性强等特点成为该设计的首选。PLC体积小、质量轻、功耗低、使用简单、调试维修方便，使得PLC在现场安装调试维护的工作量大大减少，而且基于PLC的系统设计其扩展能力比一般的常规低压元器件要强,综合各方面的因素

3、都是比较不错的选择。PLC是一种专门用于工业环境的、以开关量逻辑控制为主的自动控制装置。PLC直接应用于工业环境，它必须具有很强的抗十扰能力、广泛的适应能力和应用范围。目前，PLC在国内外广泛应用于石油、化工、机械制造、建材、汽车、交通运输、钢铁等行业。PLC的功能也比较强大，能够实现开关量控制、过程控制及模拟量控制、运动控制、通信联网用途。PLC技术随着计算机技术、微电子技术而广泛的应用。世界上目前有很多厂家设计生产PLC，比较著名的有美国AB、德国的西门子、日本的三菱、法国的施耐德等等。1.2分析B100型棒材探伤传动装置探伤传动装置由上料机构、下料机构、冷却装置和超声波探伤装置组成，其中

4、超声波探伤装置在此不做研究，只研究传动装置的控制系统。传动装置中上料机构与下料机构均由三相异步电动机提供动力，冷却装置由水泵电动机提供动力，所以此次设计是由PLC控制三台电动机形成棒材稳定传动功能的系统。B100型棒材探伤传动装置示意图如图1.1所示。图1.2B100型棒材探伤传动装置示意图1.3设计的目的及要求本设计的主要目的是以三菱FX2N系列PLC(可编程逻辑控制器)为核心控制三台电动机及其相关外围电路组成的控制电路，使其通过对几个开关按钮的控制来实现对三台电动机的启动、停止、正转、反转的控制，从而设计出传动装置控制系统，实现对棒材的传动。B100型棒材超声探伤检测传动装置采用3台电机，

5、分别为：上料系统：动力：三相异步电机1.5KW,1450r/min；下料系统：动力：三相异步电机1.5KW,1450r/min；水泵：动力：水泵电机90W,220V。设计具体要求如下：(1) 上料电动机要求具有正转、反转、停止的功能，分别设置一个按钮；(2) 下料电动机要求具有正转、反转、停止的功能，分别设置一个按钮；(3) 水泵电动机要求具有正转、停止的功能，分别设置一个按钮；(4) 传动装置可以单独控制，也可以由系统总启动和总停止按钮实现这三台电动机的同时启动和停止。(5) 系统采用PLC控制。2方案论证根据该系统的设计要求本系统有很多实现方案例如常规低压元器件设计、单片机设计、PLC设计

6、等。常规低压电器虽然也能实现本设计要求但由丁常规低压电器线路复杂，扩展性能较差等缺点使之并不是理想的设计方案。工业现场的复杂电磁环境使得单片机的可靠性并没有PLC的可靠性高因此基丁PLC的设计是比较合适的选择。B100棒材探伤传动控制装置设计实际上就是对电机正、反、停状态的控制。实现控制的方式有很多种，比如：常规低压电器控制设计、单片机控制设计、计算机控制以及现在的基丁PLC的设计方案。我们都知道：可靠性是工业的生命，传统的继电器控制系统中线路比较复杂，而且使用的元器件比较多，因此很容易出现故障。而PLC可靠性比较高线路比较简单故可靠性非常高。B100棒材探伤传动装置控制系统要求，其输入信号有

7、电源开、电源关、总启动、总停止、上料正转、上料反转、上料停止、水泵启动、水泵停止、下料正转、下料反转、下料停止共12个输入信号输出信号有电源、上料正转、上料反转、下料正转、下料反转5个输出信号。此系统共需要16个I/O点届丁小型单机控制系统，现选用三菱公司的FX2N-32MR型PLC,该型PLC具有16个输出点和16个输入点完全可以满足设计需求。3硬件设计3.1系统原理PLC控制系统通过控制面板上不同的按钮，实现对不同电动机的控制，按下按钮，对PLC输入指令，然后PLC再根据这些指令进行输出指令，从而对不同的电动机进行控制，使其启动、停止、正转或者反转。总启动和总停止同时控制三个电动机的启动与

8、停止，上料正转、上料反转和上料停止分别控制上料三相异步电动机的正转、反转和停止，下料正转、下料反转和下料停止分别控制下料三相异步电动3.2主电路根据系统要求画出主电路原理图,上料电动机与下料电动机均具有正反转和停止功能，水泵电动机具备启动和停止功能，且有总启动和总停止按钮来同时控制三台电动机的启动和停止。主电路原理图如图3.2所示。电源冷却泵2-L11L1上料电动机3下料电动机说明567L2L3QF1L12L1312w90WKM3QFU2KM2U22W223ND3M2(1.57.2)/2.4AFR1(1.57.2)/2.4A注：主电路采用¥腼黑色铜线1.5kW1450r/min1.5

9、kW1450r/min图3.2主电路原理图3.3I/O分配I/O分配表如表3.3所示。表3.3I/O分配表I/O分配表X000电源开Y0上料正转X001电源关Y1上料反转X002总启动Y2水泵X003总停止Y4下料正转X004上料正转Y5Y4下料反转X005上料反转Y6Y5电源X006上料停止X007水泵启动X010水泵停止X011下料正转X012下料反转X013下料停止3.4I/O接线图分析B100棒材探伤传4装置控制系结变求财命入信号壬郊就升、此源关、总启动、总停止、上料正转、上料反转、上料停止、水泵启动、水泵停止、下料正转、下料反转、下料停止12个输入信号输出信号右电源、卜料正转、1：料

10、反卷、下料正转、下料反转5个输出信号。此系统共需要16个I/O点，届丁小型单机控制系统，现选用三菱公司的FX2N-32MR型PLC。PLC的I/O接线图如图3.4PLC的I/O接线图所示。下料过载上料过载下料停止下料反转下料正转上料停止上料反转上料正转水泵停止水泵启动总停止总启动LNCOMX0X1X2X3X4X5X6X7X10X11X12X13X14X15X16X179RF1RFT5DS4BS42DSops21RSN1412131O1D§QBS8RHO7RS6RSFX2N-32MR料反转例下料正转上料反转上料正转虾水泵6F图3.4I/O接线图3.5元器件选型(1) PLC选型本设计依

11、据上述各类PLC的性能特点，在功能满足要求的前提下，综合考虑可靠性、经济性、使用维修方便等各方面因素，最后选用三菱的FX系列PLC,其中FX2N子系列是FX家族中比较先进的子系列，具有执行速度快，通信功能齐，全内置式24V直流电源，快速断开端子块，在线程序编辑，注册记录，远程维护等功能特点，再结合I/O点数，单元类型，输出形式的选择，故PLC的型号确定为FX2N-32MR。(2) 上下料电动机和水泵电动机选型在车床控制系统运行中，电动机类型选择的原则是，在满足工作机械对丁拖动系统要求的前提下，所选电动机应尽可能结构简单、运行可靠、维护方便、价格低廉。因此，在选用电动机种类时，若机械工作对拖动系

12、统无过高要求，应优先选用三相交流电异步动机，且该电动机维护方便。综合考虑，选择Y90L-4三相异步电动机作为上下料电动机。Y90L-4型三相异步电机功率：1.5KW，电压：380V,电流：3.7A,绝缘：B噪音：67dB(A)转速1400r/min。广泛适用于不含易燃、易爆或腐蚀性气体的一般场合和无特殊要求的机械设备上，如金届切削机床、泵、风机、运输机械、搅拌机、农业机械和食品机械等。具有高效、节能、起动转矩大、噪声低、震动小、可靠性高、使用维护方便等特点。水泵电动机种类很多，其中AOB系列机床冷却泵，是一种浸渍式的三相电泵，适用于50赫芝或60赫芝，220-250伏或380-440伏任一频率

13、和任一电压，它由封闭式交流三相异步电动机与单级离心泵组合而成。电泵整体用铝合金铸成，轻巧耐用；选用全封闭专用轴承。内装优质润滑脂，运行平稳；叶轮装有新颖橡胶密封圈和采用特殊设计，能有效地防止液体溢进电机内部；能输送具有一定粘度的液体(如机油等)。最适合做各种机床冷却液，润滑液循环主动力用，具有安装灵活、运行平稳可靠、噪音低、效率高、经久耐用等特点。此次设计选择AOB-25高性能三相电泵作为水泵电动机。综上所述：选择Y90L-4型三相异步电机功作为上下料电动机，生产厂家选为上海源力电机制造有限公司；选择AOB-25三相异步电动机作为水泵电动机，生产厂家选为上海酷睿泵阀制造有限公司。(3) 按钮选

14、型按钮的规格品种众多，目前生产的按钮产品有LA2,LA19,LAY3,LAY39,等系列。LA2系列按钮适用于交流50Hz或60Hz,交流电压80V以下，直流电压220V以下的电磁起动器，接触器，继电器及其其它电气线路中做遥控之用，其中带灯按钮还适用于需要灯光信号指示的场所。LA19系列按钮适用于交流50Hz或60Hz,交流电压380V以下，直流电压220V以下的电磁起动器，接触器，继电器及其其它电气线路中做遥控之用，其中带灯按钮还适用于需要灯光信号指示的场所，并带有紧急指示灯，但成本较高。LAY3系列按钮适用于交流50或60Hz，电压至660V及直流电压至440V的电磁起动，接触器，继电器及

15、其其它电气线路中做遥控之用，其中带灯按钮还适用于需要灯光信号指示的场所。LAY39系列按钮适用于交流50HZ,额定工作电压380V及以下或直流工作电压220V的工业控制电路中，作为磁力起动器、接触器、继电器及其它电气线路的控制之用，带有指示灯式按钮还适用于灯光信号指示的场合。依据上述的系列按钮的性能比较，综合各方面因素的考虑，最后选用LA39系列按钮，型号LAY39-11BN型，生产厂家定为浙7工正泰电器股份有限公司。(4) 接触器选型接触器是工业电气中用按钮或其他方式来控制其通断的自动开关。交流接触器由电磁线圈，静衔铁，动衔铁，静触点，动触点、灭弧装置和固定支架等部分组成。其原理是当接触器的

16、电磁线圈通入交流电时，会产生很强的磁场使装在线圈中心的静衔铁吸动动衔铁，当两组衔铁合拢时，安装在动衔铁上的动触点也随之与静触点闭合，使电气线路接通。当断开电磁线圈中的电流时，磁场消失，接触器在弹簧的作用下恢复到断开的状态。在工业电气中，交流接触器的型号很多，电流在5A-1000A的不等，常用交流接触器的型号有CJ20、CJX1、CJ1和CJ10等系列。在这次控制系统硬件的设计中，采用了NC1-12-10交流接触器，其额定电流应在控制电流的1.11.3倍之间。(5) 热继电器选型热继电器主要用于电气设备(电动机)的过负荷保护。热继电器势利用一种电流热效应原理工作的电器，它具有与电动机容许过载特性

17、相近的反时限动作特性，主要与接触器配合使用,用于对三相异步电动机的过负荷和断相保护。热继电器的选型原则：热继电器主要用于电动机的过载保护，使用中应考虑电动机的工作环境、起动情况、负载性质，等因素。星形接法的电动机可选用两相或三相结构的热继电器，三角形接法的电动机应选用带断相保护装置三相结构的热继电器。热继电器的动作电流整定值一般为电动机额定电流的1.051.1倍。此次设计采用JY36-10型热继电器。(6) 断路器选型最常见的负载有配电线路、电动机和家用与类似家用(照明、家用电器等)三大类。以此相对应的便有配电保护型、电动机保护型和家用及类似家用保护型的断路器。这三类断路器的保护性质和保护特性

18、是不相同的。对配电型断路器而言，它有A类和B类之分：A类为非选择型,B类为选择型。所谓选择型是指断路器具有过载长延时、短路短延时和短路瞬时的三段保护特性。万能式(乂称框架式)断路器中的DW15系列、DW17(ME)系列、AH系列和DW40、DW45系列中大部分是B型，而DZ5、DZ15、DZ20、TO、TG、CM1、TM30及HSM1等系列和万能式DW15、DW17的某些规格因仅有过载长延时、短路瞬时的二段保护，它们是届丁非选择型的A类断路器。此次设计选择DZ20-32型作为主电路断路器，选择DZ20-10型作为支路断路器。3.6元件清单元件名称型号数量厂家价钱/元1PLCFX2N-32MR1

19、二菱2175.002三相异步电动机Y90L-042上海源力345.003水泵电动机AOB-251上海酷睿210.004接触器NC1-12105正泰电器50.005断路器DZ20-105乐清市长城控制电器80.006断路器DZ20-321乐清市长城控制电器80.007热继电器JR36-102正泰电器10.568按钮LAY39-11BN4正泰电器9.209按钮LAY39-11BN4正泰电器9.2010按钮LAY39-11BN2正泰电器9.204软件设计4.1主流程棒材传动装置控制系统的总启动和总停止分别由按钮SB1和SB2控制；水泵电动机的启动和停止分别由按钮SB3和SB4控制；上料电动机的正转，

20、反转和停止分别由按钮SB5,SB6和SB7控制；下料电动机的正转，反转和停止分别由按钮SB8,SB9和SB10控制。程序流程图如图4.1所示。图4.1程序流程图4.2梯形图控制程序梯形图如图4.2所示图4.2控制程序梯形图5系统调试5.1软件调试打开GX-Developer软件，将上述梯形图程序输入编辑区，检查程序逻辑是否正确。若程序出现错误，则更改程序，重新输入检查；若程序无逻辑错误，则将该程序写入PLC的RAM,并调试运行该程序。(1) 5.2硬件调试总启动和总停止的调试按总启动按钮X0,若信号灯Y6亮，则总启动控制正常，否则系统出现错误；总启动正常时，再按总停止按钮X2,若Y6熄灭，则总

21、停止控制正常，否则系统出现错误。(2) 水泵电动机的控制调试总启动和总停止正常的情况下，先按总启动按钮，再按水泵电动机启动按钮X2,观察信号灯Y0,若Y0亮，则完成对水泵电动机的启动控制，否则系统出现错误；水泵电动机启动正常的情况下，启动水泵电动机，然后再按水泵停止按钮X3,观察信号灯Y0,若Y0熄灭，则完成对水泵电动机的停止控制，否则系统出现错误。(3) 上料电动机的控制调试总启动和总停止正常的情况下，先按总启动按钮，然后按上料电动机正转控制按钮X4,观察信号灯Y1,若Y1亮，则完成对上料电动机的正转控制，否则系统出现错误；上料电动机正转运行时，按上料电动机停止控制按钮X6,观察信号灯Y1,

22、若Y1熄灭,则完成对上料电动机的正转停止控制，否则系统出现错误；再按上料电动机反转控制按钮X5,观察信号灯Y2,若Y2亮，则完成对上料电动机的反转控制，否则系统出现错误；上料电动机反转运行时，按上料电动机停止控制按钮X6,观察信号灯Y2,若Y2熄灭，则完成对上料电动机的反转停止控制，否则系统出现错误。(4) 下料电动机的控制调试总启动和总停止正常的情况下，先按总启动按钮，然后按下料电动机正转控制按钮X7,观察信号灯Y4,若Y4亮，则完成对下料电动机的正转控制，否则系统出现错误；下料电动机正转运行时，按下料电动机停止控制按钮X11,观察信号灯Y4,若Y4熄灭，则完成对下料电动机的正转停止控制，否

23、则系统出现错误；再按下料电动机反转控制按钮X10，观察信号灯Y5,若Y5亮，则完成对下料电动机的反转控制，否则系统出现错误；下料电动机反转运行时，按下料电动机停止控制按钮X6,观察信号灯Y5,若Y5熄灭，则完成对下料电动机的反转停止控制，否则系统出现错误。按照上述步骤，一步一步进行调试，若出现错误，则停下了，分析主电路和PLC控制电路是否设计错误，若主电路和控制电路都没有问题吧，再检查程序是否编写正确，直到找出并改正错误。设计心得通过这次设计，我感触挺多，要想完成一个设计，要综合考虑各方面，刚开始看到这个题目时，有点不能接受，因为我不知道B100型棒材是什么，不懂得怎么运用它，后来通过查阅资料

24、也知道了，其实跟电动机原理是一样的，这个只不过是由三台电动机组成的，完成所需要的动作，这个题目看上去很难，其实深入进去也不是太难，在编写梯形图时，只要一步一步的写，就能自己独立写出梯形程序，这是我第一次感觉能把课堂学的理论知识和课后实践联系起来，在课堂上我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，课下要把我们所学到的专业基础理论知识运用到实践中去，这个课程设计的确为我们提供了良好的条件。设计过程中我遇到很多问题和故障，在锻炼了我的动手能力的同时也提高了我的思考、解决问题的能力。调试的过程就是观察、分析、排错的过程。在进行调试时，应该按照设计的调试步骤进行观察、记录，然后与原设计进行比较、分析，以判断每一步是否正确，从而推动整个实验的进程。课程设计的调试过程，实质上是一个不断发现问题，不断找出原因，不断解决问题的过程。要解决问题关键是要发现问题的所在，更要能找到出错的原因，只有通过反复的进行分析、比较，才能发现问题。这不仅培养我们养成严谨的思维，也让我们学会将理论知识综合运用、掌握实验技巧、提高动手能力的重要途径。还有就是这次课程设计要求用visi。画图，因此要想更加有效率的制图，我必须熟练的掌握它。对于简单的流程图画起来比较得心应手，但是对于I/O接线图以及控制原理图的画法比较复杂，刚开始时无才下手，根本不知道如何找元件如何画图，最后通过不断地摸