自动装卸线控制系统设计

1、机电传动控制机电传动控制 课程设计说明书课程设计说明书 设计题目：设计题目： 自动装卸线控制系统自动装卸线控制系统 设计设计 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 系系 别：别： 机电工程系机电工程系 专业班级：专业班级： 2013 机械设计制造及自动化专业机械设计制造及自动化专业 班班 指导教师：指导教师： 黄广伟黄广伟 起止时间：起止时间：2016 年年 6 月月 10 日日2016 年年 6 月月 20 日日 目目 录录 一、设计要求1 1-1 控制要求1 1-2 设计要求1 二、三相交流电动机选型. .2 三、自动装卸线电气控制系统运动分析. .2 四、继电器控制线路设计. .4 4-

2、1 继电器继电器控制系统设计.4 4-2 控制线路设计步骤.5 4-2-2 设计自锁、连锁、限位保护环节.5 4-2-3 控制电路设计.5 4-2-4 电气元件型号选择.6 4-3 原理和操作顺序说明.7 五、设计总结.8 1 1、 设计要求设计要求 1-11-1、控制要求、控制要求 设计一条自动装卸料的生产线，电动机 M1 驱动的装料机加料，电动机 M2 驱动装料机 升降，电动机 M3 驱动卸料机卸料。 装卸线操作过程是： 1.料车在原位，显示原位状态，按启动按钮，自动线开始工作。 2.加料定时 5S，加料结束。 3.延时 1S，料车上升。 4.上升到位，自动停止移动。 5.延时 1S，料车

3、自动卸料。 6.卸料 10S，料车复位并下降。 7.下降到原位，料车自动停止移动。 1-21-2 设计要求设计要求 1) 三台拖动电机均为三相异步电动机，M1 和 M3 功率为 5.5KW，M2 功率为 11kw。 2) 控制电路可以手动调整，到位停车时采用能耗制动。 3) 必须配有短路和过载保护，可适当增加降压启动。 4) 绘制电气原理图，手工绘制，用 A3 图纸； 5）列出元件明细表，可以打印，用 A3 图纸。 6）控制电路可以用继电器接触器器电路实现，也可以利用 PLC 结合继电器继电器实 现； 2 2、三相交流电动机选型三相交流电动机选型 3-1设计要求三台拖动电机均为三相异步电动机，

4、M1 和 M3 功率为 5.5KW，M2 功率 为 11kw。 因为拖动系统中一般需要减速器减速，而减速器设计中一般选用为 Y 系列三相异步 电动机（ZBK 22007-1988） 。 根据设计要求 M1 和 M3 的机械功率为 5.5KW，考虑到成本与设计要求，故选择 Y 系列（Y132S-4）额定功率为 5.5KW，满载转速 1440（r/min）启动转矩 2.2，额定转 矩 2.2。 M2 的机械功率要求 11KW，查表得 选择 Y 系列的（Y160M-4）额定功率 11KW，满载转速 1460（r/min） ，起动转矩 2.2， 额定转矩 2.2。 电机型号额定功率满载转速启动转矩额定

5、转矩 M1（Y132S- 4） 5.5KW1440r/min2.22.2 M2（Y160M- 4） 11KW1460r/min2.22.2 M3（Y132s-4）5.5KW1440r/min2.22.2 表 2-1 三相异步电动机选型 3 3、自动装卸线电气控制系统自动装卸线电气控制系统运动分析运动分析 根据设计要求绘制出自动装卸线的运行简图 图 2-1自动装卸线的运行简图 分析料车工作情况，画出工作流程图：、 根据设计要求： 装卸线操作过程是： 1.料车在原位，显示原位状态，按启动按钮，自动线开始工作。 2.加料定时 5S，加料结束。 3.延时 1S，料车上升。 4.上升到位，自动停止移动。

6、 5.延时 1S，料车自动卸料。 6.卸料 10S，料车复位并下降。 7.下降到原位，料车自动停止移动。 绘制出流程图： LED 指示灯亮（初始位 置） （按下启动按钮） 装料（5S） 暂停（1S） （连续循环） 料车上升 (碰到上行程限位开关 SQ1) 暂停（1S） 卸料（10S） 料车复位并下降 （碰到下行程原位开关 SQ2） (按下停止 SB2 按钮) 图 2-2 流程图 结束自动线装卸 是否停止 N Y 开始 4 4、继电器控制线路设计、继电器控制线路设计 4-14-1 继电器继电器继电器控制系统设计继电器控制系统设计 继电器继电器控制系统是生产机械不可缺少的重要组成部分，它对生产机械

7、能否 正确、可靠的工作起着决定性的作用。继电器继电器控制系统主要由继电器、继电器、 按钮、行程开关等组成。它的优点是电路图较直观形象，结构简单、价格便宜、抗干 扰能力强，因此广泛应用于各种机床和机械设备。它的缺点是采用固定接线形式，通 用性和灵活性差，工作频率低，触电易损坏，可靠性差。 4-24-2 控制线路设计步骤控制线路设计步骤 4 4-2-1-2-1 主电路主电路要求要求 KM1 控制电机 M1 正转，驱动装料机加料；KM2 控制电机 M2 正转，驱动装料车上升； KM5 控制电机 M2 反转，驱动装料车下降；KM3 控制电机 M3 正转，驱动装料车卸料； KM4 控制电机 M3 反转，

8、驱动装料车复位。 主电路图如图 3-1 所示： 图 3-1 自动装卸线控制系统主电路图 4-2-24-2-2 设计自锁、连锁、限位保护环节设计自锁、连锁、限位保护环节 1、自锁保护 中间继电器 KA 的常开触点 KA 对自身自锁保护； 时间继电器 KT2 的常开触点 KT2 对自身自锁保护； 继电器 KM2 的常开触点 KM2 对自身自锁保护； 继电器 KM4 的常开触点 KM4 对自身自锁保护。 2、互锁保护 时间继电器 KT2 的常闭触点 KT2 与继电器 KM1 线圈、时间继电器 KT1 线圈互锁； 继电器 KM2 常闭触点 KM2 与继电器 KT2 线圈、时间继电器 KM5 线圈互锁；

9、 时间继电器 KT4 的常闭触点 KT4 与时间继电器 KT3 线圈互锁； 继电器 KM4 常闭触点 KM4 与继电器 KM3 线圈、时间继电器 KT4 线圈互锁； 继电器 KM5 常闭触点 KM5 与继电器 KM2 线圈互锁。 3、限位保护 行程开关 SQ1 和 SQ2 分别实现向上限位和向下原位保护。 4-2-34-2-3 控制电路设计控制电路设计 根据上述思路设计控制电路图如图 3-2 所示： 图 3-2 控制电路图 4-2-4 电气元件型号选择电气元件型号选择 （1） 电源开关的选择电源开关的选择 总电源接入 220V 三厢交流电，所以手动开关可能出现安全隐患，故选择交流接触器 开关

10、CJX2-1210 型交流接触器开关。 （2） 热继电器的选择热继电器的选择 选择 JR36-20/3D 型，热元件编号 10#，热元件额定电流 7.2A，热元件整定电流范围 4.5-6-7.2A。 （3） 接触器的选择接触器的选择 使用电源开关同型交流接触器。 （4） 继电器的选择继电器的选择 创德利 JZC1-44 交流接触器式中间继电器 JZC1 四开四闭 电压 220V。 （5） 行程开关的选择行程开关的选择 形成开关选择为红外线行程开关，型号为 E3JK-LX5M，最远距离 5 米，电压 36V， 优点：高精度、检测距离远、防腐蚀、抗光抗干扰。避免与运动机械直接接触。 （6） 熔断器

11、的选择熔断器的选择 由于电动机启动时候电流会升高到额定电流的 5-7 倍，查阅相关电机型号启动电流 为 Y132S-4 额定电流为 11.6A，Y160M-4 额定电流为 22.6A。 Y132S-4 的继电器的选择： 熔断器的启动电流一般为额定电流的 5-7 倍 Y132S-4 启动电流11.6*5=58A。 熔断器选择为启动电流的 1/K(K=1.6-2.5) 得：熔断器电流=58/K=36.25-23.2A，所以选择熔断器的型号为 NT00C-30A. Y160M-4 的继电器的选择： 熔断器的启动电流一般为额定电流的 5-7 倍 Y160M-4 启动电流22.6*5=113A。 熔断器

12、选择为启动电流的 1/K(K=1.6-2.5) 得：熔断器电流=113/K=90.625-45.2A，所以选择熔断器的型号为 NT00C-70A. （7） 按钮的选择按钮的选择 按钮 SB1、按钮 SB2 按下去后可以复位，所以选择（LA68C）SB1-TD45E LA68C- TD45E 弹簧复位带灯按扭。可以显示显示接通情况。 （8） 变压器的选择（可选用）变压器的选择（可选用） 设计的自动输送线中运用了红外限位开关，电压为 36V，所以需要一个 220V-36V 的变压器， 所以选择 EI48 10W 双 18V 交流变压器 EI 型隔离电源 220V 转 18V*2 可作 AC36V，

13、变压器为红外 限位开关供电。 （9） 指示灯的选择（可选用）指示灯的选择（可选用） 指示灯选择普通 LED 显示。 4-34-3 原理和操作顺序说明原理和操作顺序说明： 按下启动按钮 SB1，继电器 KA 线圈得电并自锁，自动装卸线工作；同时，装料车 在原位，PG 指示灯亮； 由于继电器 KA 线圈得电，KA 常开触点闭合，继电器 KM1 线圈得电，装料车加料； 同时时间继电器 KT1 线圈得电，经过 5S 延时，KT1 通电延时常开触点闭合，时间继电 器 KT2 线圈得电自锁，时间继电器 KT2 常闭触点断开，KM1 线圈失电，加料结束； 1S 延时之后，KT2 通电延时常开触点闭合，KM2

14、 线圈得电并自锁，料车上升，KM2 常闭触点断开； 当料车上升到位时，上行程限位开关 SQ1 常闭触点断开，KM2 线圈失电解除自锁； SQ1 常开触点闭合，时间继电器 KT3 线圈得电自锁，经过 1S 延时，KT3 通电延时闭合 常开触点闭合，继电器 KM3 和时间继电器 KT4 线圈得电，料车开始卸料； 延时 10S 之后，KT4 通电延时闭合常开触点闭合，KM4 线圈得电自锁，KM4 常闭触 点断开，KT3 线圈失电，解除自锁，KT4 线圈和 KM3 线圈失电，卸料结束，料车复位； KM4 常开触点闭合，KM5 线圈得电自锁，料车下降； 当下降到原位时，原位开关 SQ2 常闭触点断开，K

15、M4、KM5 线圈失电，SQ2 常开触 点闭合，原位指示灯亮。 若不按下停止按钮 SB2，则系统重新进入循环，实现连续循环操作；若按下停止按 钮 SB2，KA 线圈失电解除自锁，机床停止，实现单周装卸。 设计总结设计总结 本课程设计是关于自动装卸线控制系统设计，要求完成采用继电器继电器控制。 继电器继电器控制采用时间继电器进行延时，由行程开关控制自动循环。 但是使用继 电器实现逻辑电路的循环运动比较麻烦，接线多，容易混乱，使用的元器件多，比较 容易受外面信号干扰。 这次的课程设计对我们而言是对所学课程内容掌握情况的一次自我验证，对所学 内容的综合应用能力的检验，它培养和训练了我们的电路设计能力

16、，进而提高了我们 对学习和实际应用相关专业知识的兴趣。 课程设计的目的就是培养我们将所学知识与生活实际相结合的能力，发散我们的 思维，积极的思考生活中的问题。达到学以致用的目的。 通过这次课程设计深化了我们对继电器的认识、了解与运用。强化了我们的理论 知识，同时也增强了我们联系实践的能力。 四、四、 参考文献参考文献 邓星中等，机电传动控制（第四版） ，华中科技大学出版社，2007.7 李正吾、赵文瑜等，新电工手册（上册） ，安徽科学技术出版社，2003.4 周小群等，简明电工使用手册，安徽科学技术出版社，2006.6 附录附录 符号名称型号规格数量 M1,M3拖动电动机Y160M2-8 AU380V,5.5KW,720 r/min 2 M2拖动电动机Y180L-8AU380V,11KW,730 r/min1 QG刀开关DH11AU380V,额定电流 100A1 FR1 FR3热继电器LR1-D16321整定电流范围 1318A2 FR2热继电器LR1-D40353整定电流范围 2332A1 KM1,KM2,KM3 KM4,KM5 交流接触器CJ20-10 AU380V,10A,4kW,主触 点 3 对，辅助触点 2 常 开 2 常闭 5 KA中间继电器JZ7-22 AU380V,吸引线圈电