物流传输线自动控制设计.docx
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物流传输线自动控制设计
电气控制课程设计说明书
题目：
物流传输线自动控制系统
学院：
机电工程学院
专业：
电气工程及其自动化
姓名：
庆伟薛精慧东伯
指导教师：
海军
职称：
教授
设计完成日期：
二〇一七年五月
摘要
1物流传输线自动控制系统的设计简介及要求
2设计方案与技术路线…………………………………………………………………………….
3电气控制原理图及其说明……………………………………………………………
3.1.1主电路设计
3.1.2基本控制电路的设计
3.1.3显示电路的设计
3.2操作说明.......................................................................................................................
3.3系统总电路图................................................................................................3.3.1系统总电路CAD图纸........................................................................
4电气控制柜的安装接线图
5PLC控制系统的设计...............................................................................................5.1I/O的分析......................................................................................................
5.2PLC的选择....................................................................................................
5.3I/O的分配......................................................................................................
5.4外围接线图...................................................................................................
5.5程序设计.......................................................................................................
5.6运行调试.......................................................................................................
6课设总结
参考文献
摘要
本设计为一组由三节传送带构成的货物传送系统，为之设计配套相应的功能的逻辑控制电路以实现其自动传输的功能要求。
此设计中包含由物流传输线的主电路和控制电路的CAD原理图，及为满足高自动化程度的相应PLC线路，包括PLC型号的选择、I/O分析、I/O分配、外围接线图、PLC程序调试及相应的说明。
1物流传输线自动控制系统的设计简介及要求
1.1设计容及要求
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，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设计方案
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。
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KA4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KA5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,KA4,KA5,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。
3电气控制原理图及其说明
3.1电路设计
3.1.1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主电路设计图
3.1.2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KA4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KA5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,KA4,KA5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
3.1.3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HL1亮；KM2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HL3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。
3.2操作说明
启动按钮SB1，KA1线圈得电，电源指示灯亮起，KA1锁住SB2。
当有货物放传输线始点时，SQ1被压下，KM1的电自锁，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。
3.3系统总电路图
系统总电路CAD图纸
如图4-4所示：
图4-4系统总电路图
4电气控制柜的安装接线图
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
5PLC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容便是用PLC代替各继电器实现物流传输线的动作。
5.1I/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。
5.2PLC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-V120点CPU单元DC24V12点入，8点继电器输出便可。
5.3I/O的分配
本电路使用的I/O分配明细如表5-2所示：
表5-2I/O分配明细表
编程元件
器件名称
I/O端子
功能
输
入
SB1
00000
总电路停止按钮
SB2
00001
电路接通电源按钮
SQ1
00002
一号电机正转行程开关
SQ2
00003
一号电机停止行程开关
SQ3
00004
二号电机正转行程开关
SQ4
00005
二号电机停止行程开关
SQ5
00006
三号电机正转行程开关
SQ6
00007
三号电机停止一号电机正转行程开关
输
出
KM1
01001
KM1得电一号电机正转
KM2
01002
KM2得电二号电机正转
KM3
01003
KM3得电三号电机正转
HB
01006
电源指示灯亮
HL1
01007
一号电机运行指示灯亮
HL2
01008
二号电机运行指示灯亮
HL3
01009
三号电机运行指示灯亮
5.4外围接线图
本电路PLC选用CPM1A-20CDR-D-V120点CPU单元DC24V12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4-6PLC外围接线图
5.5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
5.6运行调试
调试过程中各部分功能截图如下所示：
按下SB1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
货物到达第一节尾端，传送带行程开关SQ2压下，KA4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，行程开关SQ3压下KM1失电，一号电机断电停止运行。
如图4-11所示：
图4-11一号电机停止运行
货物到达第二节传送带尾端，行程开关SQ4压下，KA5得电三号电机正转，三号电机运行指示灯HL3亮。
如图4-12所示：
图4-12三号电机运行指示灯亮
当货物离开第二节传送带到达第三节首端时，行程开关SQ5压下，KM2失电断开，二号电机停止。
如图4-13所示：
图4-13二号电机停止运行
货物到达第三节尾端未被取走传送带终点行程开关SQ6压下，KM3失电断开，三号电机停止，当第二节传送带货物传送到其尾端时，行程开关SQ4压下，KA3线圈失电，二号电机停止。
同理第二节货物未取走时，第一节传送带停止。
如图4-14所示：
图4-14三号电机停止
至此物流传输线PLC控制系统完成了预定程序的动作。
6课设总结
这次的课程设计首先帮助我小组成员了解到随着科技的发展，人民生活水平的提高，在物流传输领域依靠人力手工操作或是一些落后的传输设备已经跟不上时代的发展。
因此研究开发新型智能化物流传输系统，实现我国在物流传输领域的机械化自动化，以填补我国在这方面的空白，具有十分重要的实际意义。
通过本次课设提高了我们运用专业及基础知识解决实际工程技术问题的能力，并且培养了自学能力、独立工作能力和团结协作能力。
使我们掌握了电气控制线路设计方法，提高了电气CAD的绘图能力，并且了解了一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作容和电气控制电路图的分析设计方法。
在了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程中培养从事设计工作的整体观念。
在设计过程中遇到了很多平时不容易发现的环节问题，在请教了指导老师后一一得到解决。
与此同时还认识到很多方面的不足及知识的欠缺，需要我们付出更多的努力去弥补知识的欠缺，在今后的学习中应注重加强理解运用，更加成熟的去解决实际问题。
参考文献
[1]吕厚余，邓力.工业电气控制技术[M].：
科学，2007
[2]熊幸明.工厂电气控制技术[M].：
清华大学，2005
[3]明.工厂电气控制设备[M].2版.机械工业，1996
[4]邓萍.现代电气控制技术[M].：
大学，2001
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