物品输送系统电气控制系统设计

目录

引言...................................................................1

1课程设计任务阐明.....................................................1

1.1课题简介...............................................................1

1.2课程设计的目的.........................................................1

2课程设计任务分析.....................................................2

2.1设备机构构成分析.......................................................2

2.2设备工作过程分析.......................................................2

3控制方案设计.........................................................4

3.1任务分析.............................................................6

3.2设计主电路...........................................................7

3.3PLC选型设计..........................................................8

3.4I/O分派表.............................................................9

3.5I/O端子接线图.........................................................11

4控制流程分析.......................................................11

4.1流程图.................................................................12

4.2梯形图.................................................................13

4.3指令表.................................................................14

5课程设计总结.......................................................15

6参照文献............................................................16

引言

可编程序控制器是近年来发展极为迅速的新型工业控制装置。它将计算机控制技

术、自动控制技术和通信技术融为一体，专门为工业环境而设计，已广泛应用于机械制

造、冶金、化工、轻工、电力、建筑、交通等行业。

1课程设计任务阐明

1.1课题简介

自动化生产过程中，物品输送系统是连接各个生产单元H勺关键设备，系统一般由传

送带机构、物品移动机构和物品输送小车等构成。传送带一般采用电动机驱动，物品移

动机构可以采用电动机驱动，页可以采用液压系统驱动，运送小车为电动机驱动。

阙1控制

Ml

vr

SGU

力淬

推工件

SQ8

的控制

返回SQ7

1.2课程设计的目的

《机电传动控制》课程设计为该课程的爱你环节，在本课程设计的过程中，通过课

程设计实践环节巩固和加强《机电传动控制》课程所学日勺知识，掌握课程知识实际应用

H勺能力。学会运用机电传动控制的原理和分析问题、处理问题的措施。同步在设计过程

中，综合已学的知识，完毕简朴完整日勺控制系统设计，以增长控制系统设计能刀；并在

联机程序调试过程中，增长实际操作能力。

2课程设计任务分析

2.1设备机构构成分析

本题目针对上图所示运送系统设备设计对应日勺电气控制系统。图示输送系统有成直

角分布的12条传送带、附属带的物品移动机构和1辆物品运送小车构成。物品运送系统

物品运送系统的工作过程如图3-2所示，当传送带1始端由工件时启动自动输

送过程。通过输送带1抵达尾端，在检测工件停靠到位的状况下，移动机构工件入输送

带2始端。在测工件停靠到位的状况下，输送带启动。通过输送带2抵达尾端，在检测

小车停靠到位的状况下，移动机构推工件入小车，小车启动离开，卸空后返回，结束一

次输送循环过程。

开始

图3-2物品输送系统工作过程

3控制方案设计

3.1任务分析

物品运送系统控制规定

（1）物品运送系统工作过程物品

物品输送系统的工作过程如图3-2所示，当传送带1始端由工件时启动自动

输送过程。通过输送小车抵达输送带2尾端，在检测小车停靠到位的状况下,

推工件入小车，小车启动离开，卸空后返回，结束一次输送循环过程。

（2）物品输送系统日勺控制规定

物品输送系统的控制规定是通过满足物品输送系统工作规定形成日勺，控制系

统的功能必须满足物品的I输送系统所有日勺工作规定。物品输送系统的工作规

定包括三个方面，工作方式规定、工作过程规定、安全稳定工作规定。

1）物品输送系统工作方式规定

为保证物品输送系统可以处在正常工作，规定其具有两种工作方式：

①整机全自动循环工作

②运动部件可以点动向前调整，以和不在原位时可以迅速复位

2）物品运送系统自动工作过程规定

物品输送系统工作过程是正常输送工件时整机全自动循环的工作过

程，物品输送系统输送过程需要满足如下规定：

①当输送带1始端检测有工件，其他位置无工件，停靠到位时，启动自

动输送过程；

②检测输送工件抵达输送带2尾端，停止输送带1,1秒钟后，移动机构

将工件推入输送带2；

③检测输送带2始端有工件，输送带2启动输送工件；

④检测输送工件抵达输送带2尾端，在检测小车空车停靠到位的状况下,

推工件入小车；

⑤确认工件抵达小车内，小车启动离开，卸空后返回到位，结束一次输

送循环过程；

3）物品输送系统控制元件配置与工作规定

物品输送系统输送带电动机为L2kw,小车电机为2.2kw,移动机构动作

方向通过电磁阀控制。自动循环工作时，所有工作状态切换由行程开关控

制。电器元件工作关系表如表37。

电器元件工作关系表如表3-1

工作状态移动机构方向阀电磁铁输送带小主令

（工步）阀1阀2电机车电器

YV1YV2YV3YV4MlM2M3

输送带1运+SQ1

输送带1停，SQ2

移动机构1+SQ5、KT1

移动机构1+++SQ6

输送带2运+SQ3

输送带2停，SQ4

移动机构2+SQ7、KT2

移动机构2+SQ8

小车运送工+SQ9,SQ10

小车返回+SQ10

4）物品输送系统安全稳定工作规定

①具有运动部件间安全工作的J联锁功能

②具有位置保护功能（如极限位、越位、相对位置保护）；

③电气控制系统具有短路，电动机过载等保护功能；

④具有应急操作功能；

⑤具有照明、指示灯辅助功能。

任务分析阶段是设计的初步阶段，有此阶段通过对设备的工作规定分析、工作环境

和条件分析•、操作和安仝规定分析•、电气控制装置技术可行性和经济性分析，确定电气

控制系统装置的技术性能、基本构建形式和重要技术参数。

（1）物品输送系统控制规定分析

根据物品输送系统电气控制系统设计任务分析，确定设备条件个控制规定如

下：

1）电气控制系统欧I控制对象为自动循环运送零件日勺机械设备，采用电

气--液压-一机械组合日勺传动方式进行驱动和控制。设备位于温带室

内空间，工作环境很好，对控制系统无特殊规定；

2）设备安装在生产线上，由车间低压电网供电，设备驱动电压380V,

供电频率50赫兹：

3）设备电气控制为一般开关量控制，规定自动完毕零件运送过程，单

个输送带或小车可以独立调整操作，同步设备具有电气保护和联锁保

护等功能;

4）设备驱动电动机由设计人员选定,设备配置有三台异步交流电动机,

2台输送带电动机功率为1.2k\v,小车电动机功率为2.2kw,电源规定

交流电源电压380V,电动机无制动规定，电动机功率不大，可采用直

接启动方式启动；液压系统使用电磁换向阀，阀电磁铁工作电压为直

流24V；

（2）物品输送系统控制规定分析成果可确定控制方案如下：

1）物品输送系统控制采用开关量控制；

2）基于设备自动工作的规定，选择PLC为重要控制器件构成控制系统，由

于控制对象为单机设备，控制系统属于小型系统，因此选用三菱企业型号

为FX2N的PLC产品；

3）由于工作规定确定，控制系统可运行在2种模式下，即全自动工作循环

和手动调整工作。

4）3台电动机均为直接启动控制，Ml.M2单方向转动M3可正反转。电动

机无制动控制；

5）电动机驱动电路三相电源供电，线电压380V：

6）PLC主机工作电源为交流电源，电压220V,交流接触器线圈使用交流电

源，电压220内电磁阀的电磁铁使用24V直流电源，主令控制电器和行程

开关等使用24V直流电源。

7）控制系统具有短路和过载保护功能，机床各运动部件之间具有联锁保护

功能；

8）使用信号灯显示机床工作状态。

3.2设计主电路

主电路设计见下图

脑开关I机电机照电邮'车电机阚

物品输送系统电气控制系统重要由两部分构成，即电动机驱动系统（主电路）

和由PLC设备构成的控制部分，驱动系统通过交流接触器主触点控制电动机电路的

接通与断开，采用熔断器和热继电器进行短路过载保护，同步通过控制变压器，提

供满足系统工作以和PLC设备需要的电源电压，系统电路图如图3所示，系统使用

电器元件明细表如表2所示。

表2电器元件明细表

符号名称和用途符号名称和用途

Ml输送带1电动机FR1、FR2、FR3电动机过载保护热继电器

M2输送带2电动机VC整流器

M3小车电动机FU1、FU2、FU3、FU4、短路保护熔断器

FU5、FU6

KM1输送带1起动接触器HL1输送带工作指示灯

KM2输送带2起动接触器HL2自动工作指示灯

KM3小车电机正转接触器HL3手动调整工作指示灯

KM4小车电机反转接触器SBO急停按钮

SQ1、SQ2输送带1行程开关SB1总停按钮

SQ3、SQ4输送带2行程开关SB2输送带1点动按钮

SQ5、SQ6移动机构1行程开关SB3、SB4YV1、YV2口勺点动按钮

SQ7、SQ8移动机构2行程开关SB5输送带2点动按钮

SQ9小车返回原位行程开SB6、SB7YV3、YV4点动按钮

美

SQ10小车左行行程开关SB8小车左行点动按钮

SQ11小车左行终点行程开SB9小车右行点动按钮

夫

QFPLC电源开关YV1,YV2控制移动机构1电磁阀电

磁铁

QS电源隔离开关YV3、YV4控制移动机构2电磁阀电

磁铁

TC控制变压器SA自动/手动选择开关

3.3PLC选型设计

由设备条件和控制规定分析，物品输送系统信号分为输入信号和输出信号两大类,

其中，输入信号又包括主令控制信号（按钮和选择开关信号）和传感器信号（现场设备

检测信号），输出信号包括控制交流接触器工作线圈信号，控制电磁阀电磁铁日勺信号和

多种照明和指示灯信号。

1)输入信号

分析输送系统工作规定，物品输送系统有下列几类输入开关信号：

①完毕起、停控制日勺按钮开关信号，电器元件为：SBO、SB1；

②完毕点动调整的开关按钮开关信号，电器元件为：SB2、SB3、SB4、SB5、SB6、

SB7、SB8、SB9；

③完毕设备自动运行过程中获得设备状态信号的传感器信号，电器元件为：SQ1、

SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6、SQ7、SQ8、SQ9、SQ10、SQllo

2)输出信号

分析输送系统工作规定，物品输送系统有如下几类输出驱动电器元件：

①控制电动机电路接通与断开日勺交流接触器工作线圈，电器元件为：KMKKM2、

KM3、KM4；

②控制移动机构液压系统的I电磁阀电磁铁，电器元件为：YV1、YV2、YV3、YV4；

③控制显示物品输送系统工作状态日勺指示灯，电器元件为：HL1、HL2、HL3。

因此，根据输入输出端口数选择FX2n-48MR-001型号。

3.41/0分派表

见附图

输入输出

元通道地址阐明元件通道地址阐明

件

SB1X000总停按钮SQ6X017阀1到位行程开关

SB2X001输送带1起动按钮SQ7X020阀2原位行程开关

SB3X002阀1前进按钮SQ8X021阀2到位行程开关

SB4X003阀1后退按钮SQ9X022小车原位行程开关

SB5X004输送带2点动按钮SQ10X023工件到位行程开关

SB6X005阀2前进按钮SQ11X024小车到位行程开关

SB7X006阀2后退按钮HL1Y021工作指示灯

SB8X007小车左行点动按钮HL2Y022自动循环指示的灯

SB9X010小车右行点动按钮HL3Y023手动调整，作指示

灯

SAX011自动/手动开关KM1Y001输送带1启动接触

器

SQ1X012输送带1原位行程KM2Y002输送带2启动接触

开关

器

SQ2X013输送带1到位行程KM3Y003小车正转接触器

开关

SQ3X014输送带2原位行程KM4Y004小车反转接触器

开关

SQ4X015输送带2到位行程YV1YOU控制移动机构1电

开关磁阀电磁铁

SQ5X016阀1原位行程开关YV2Y012控制移动机构1电

磁阀电磁铁

YV3Y013控制移动机构2电

磁阀电磁铁

YV4Y014控制移动机构2电

磁阀电磁铁

3.51/0端子接线图

见附图

隔离开关断电机」2电机小车电机1制安其端子四

主电路端子图

4控制流程分析

使用SB3选择物品输送系统自动或手动（点动）调整工作，根据选择不一样,

进入不一样的工作状态。触发状态器S20进入自动工作状态，触发状态器S30进

入手动调整工作状态。

使用SIM选择传送带2自动或手动（点动）调整工作。

行程开关SQ的触点，时间继电器触点TO、T1等信号为各状态器触发信号,

功能流程图

4.2：梯形图

{SETSOJ

3―|STL卜--------------------CY021J

X012

{SETS10J

X012

{SETS30J

--------------------CY0233

{SETS20J

s3O

18sTL

CY022)

XOOH

18J

i

P--------------------CYOOI口

O

20XO

HJ2J

--------------------CYOU

O.)

22Xo

J)3

iJ

OL--------------------CY012口

24XO

H)卜4

O--------------------CY002n

26Xo

J

IO--------------------CY0133

28

XO

HO)64

30--------------------CYOU)

Xon

iJ1k

32--------------------CY0032

XoO

db

--------------------CYOO42

--------------------CYOO13

旌TS21J

CTOK1O3

{SETS22J

--------------------CYOU

{SETS23J

--------------------CY012J

{SETS24J

--------------------CY002J

{SETS25J

CT1K1O]

{SETS26J

--------------------CY013

{SETS27J

--------------------CYOU0

{SETS28J

---------------------CY003二

{SETS29]

---------------------CYOO4J

---------------------CSOJ

91---------------------[RET3

---------------------[END1

梯形图76OUTYOM

77LDX023

78SETS28

80STLS28

81OUTY003

82LDX024

4.3指令表83ANDX023

84SETS29

LDM800236LDX01386STLS29

1SETSO37SETS218?OUTY004

3STLSO39STLS2188LDX022

4OUTY02140OUTTOK1089OUTSO

5LDX01243LDTO

6SETS1044SETS22

8LDIX01246STLS22

9SETS3047OUTYOU

11STLS1048LDX016

12OUTY02349SETS23

13LDX01251STLS23

14SETS2052OUTY012

16STLS3053LDX014

17OUTY02254SETS24

18LDX00156STLS24

19OUTY00157OUTY002

20LDX00258LDX015

21OUTYOU59SETS25

22