1、精選優質文檔-傾情為你奉上自動送料裝車系統控制設計專業：電氣工程及其自動化 姓名：馬寧 指導老師：劉明華摘要送料裝車控制系統在冶金、采礦運輸、和生產制造等許多領域中都得到了普遍的應用，它通過自動輸送設備實現物料的傳輸、接收、裝運、處理、裝配和存儲的自動化，把工廠的各個生產部門、各個儲存點聯系起來。送料裝車控制系統的工作環境通常比較惡劣，設備所處環境一般粉塵較大、操作分散，所以對送料裝車控制系統工作的安全性、可靠性、維護簡便性要求比較高。用可編程控制器<PLC）控制的自動送料裝車動作穩定，具備連續可靠的工作的能力。本文以日本三菱FX2N系列PLC為主控制器控制運料小車的自動往返順序的控制，

2、實現了送料車的裝料、送料、卸料的功能。次系統主要是由基本設備、運料存儲裝置和控制系統三大部分組成，重點研究自動化生產線的控制。關鍵詞自動送料裝車，PLC，控制系統ABSTRACTKey Words:1緒論1.1自動送料裝車控制的發展送料裝車設備廣泛地應用于建材、冶金、煤炭、電力、化工、輕工等工業生產部門。老式送料裝車設備因為沒有計量而存在多裝、少裝的問題。特別是在運輸的過程中，不允許車輛超載，多裝了，得卸掉，少裝了，得進行二次裝車，使得裝車工作進行非常緩慢。隨著當今社會科學技術的發展，各類物料輸送的生產線對自動化程度的要求越來越高，原有的生產送裝料設備已經遠遠的不能滿足當前高度自動化的需要。由

3、于控制系統的不斷發展和革新，使得生產線的運輸控制也將得到不斷的改善和生產效率的不斷提高，送料裝車的控制經歷了以下幾個階段：1.手動控制：在20世紀60年代末70年代初期，便有一些工業生產采用PLC來實現送料裝車的控制，但是限于當時的技術還不夠成熟，只能采用手動的控制方式來控制機器設備，而且早期送料裝車控制系統多為繼電器和接觸器所組成的復雜控制系統，這種系統存在設計周期長、體積大、成本高等缺陷，幾乎無數據處理和通信功能，必須要有專人負責操作。2.自動控制：在20世紀80年代，由于計算機的價格普遍下降，這時的大型工控企業將PLC充分的與計算機相結合，通過機器人技術，自動化設備終于實現了PLC在送料

4、裝車控制系統中自動控制方面的應用。3.全自動控制：現階段，由于PLC技術向高性能、高速度、大容量發展，大型PLC大多數采用多CPU結構，不斷向高性能、高速度、大容量方向發展。將PLC運用到送料裝車控制系統中，可實現送料裝車的全自動控制，降低了系統的運行費用。PLC控制的送料裝車自動控制系統具有連線簡單、控制速度快、精度高、可靠性和可維護性好、維修和改造方便等優點。1.2自動送料裝車在國內外的發展現狀在國內，大多數還是還是人工管理，智能控制及需普及，國外工程機械產品以電子、信息技術為先導，開發出各種工程機械相匹配的軟、硬件系統，使工程機械向信息化、智能化前進。國外大多數PLC品牌都有與之相應的開

5、發平臺和組態軟件，軟件和硬件的相互結合使系統的性能大幅度的提高，人機界面更加的友好。通訊技術的發展、現場總線的發展及以太網的發展時通訊能力大大加強。在國外的送料裝車控制系統中已經廣泛的應用PLC控制系統，而采用可靠性比較高的 FX2N系列 PLC軟件來控制該系統,實現送料裝車系統的自動控制過程,滿足了系統可靠性、 穩定性和實時性的要求。1.3自動送料裝車控制系統設計的目的和意義送料裝車控制系統的工作環境通常比較惡劣, 設備周圍所處的環境一般粉塵比較大、空氣濕度相對高且操作分散,所以對送料裝車控制系統工作的安全性、 可靠性、 維護簡便性要求比較高。在早期的送料裝車控制中通常都采用繼電器邏輯控制,

6、繼電器控制系統中大多數采用分立的繼電器、 接觸器等電器元件作為控制元件,其控制系統復雜、 操作難度大, 并且安裝接線時工作量大、 修改控制策略難、 維護量大等問題，嚴重影響了正常的工業生產。PLC所控制的系統可以方便地通過改變用戶程序，以實現各種控制功能，從根本上解決了電器控制系統控制電路難以改變的問題。同時，PLC控制的系統不僅能夠實現邏輯運算，還具有數值運算及過程控制等復雜的控制功能。對于復雜的控制系統，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼電器，小型PLC的體積相當于幾個繼電器大小，因此可將開關柜的體積縮小到原來的1/21/10。PLC的配線比繼電器控制系統的配線要少得多，從而可

7、以節省下大量的配線和附件，減少了大量的安裝接線工作時，可以減少大量費用。PLC不僅用于開關量控制，還可用于模擬量及數字量的控制，可采集與存儲數據，還可對控制系統進行監控；還可聯網、通訊，實現大范圍、跨地域的控制與管理。PLC已日益成為工業控制裝置家族中一個重要的角色。2.自動送料裝車控制系統設計2.1控制系統的組成本文設計中的自動送料裝車系統由送料小車、軌道、料斗等設備裝置組成，來完成對物料的運料、傳輸、卸料的過程。這類系統的控制需要運料小車能夠實現加速、減速、運行平穩等特性，具有連續可靠的工作能力。通過3條軌道和一臺運料小車配合，才能穩定有效率地進行自動送料裝車過程。系統示意圖如圖2-1所示

8、：圖2-1 自動送料裝車控制系統示意圖2.2控制系統的元件2.2.1可編程控制器可編程控制器<Programmable Controller，PC）由于和個人計算機<Personal Computer，PC）混淆，故人們仍習慣地用PLC作為可編程序控制器的簡稱。PLC是一種數字運算操作電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC采用了典型的計算機結構,主要由CPU、存儲器、采用掃描方式工作的I/O接口電路和電源等組成，如圖

9、21所示：圖2-2 PLC硬件系統結構框圖PLC采用循環掃描工作方式，集中進行輸入采樣，集中進行輸出刷新。I/O映像區分別存放執行程序之前的各輸入狀態和執行過程中各結果的狀態。PLC循環掃描工作方式一般包括五個階段：內部處理與自診斷、與外設進行通信處理、輸入采樣、用戶程序執行、輸出刷新五個階段，如圖22所示：圖23 PLC循環掃描的工作過程當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機

10、械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，使用情況主要分為如下幾類：1.開關量邏輯控制取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。 2.工業過程控制 在工業生產過程當中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續變化的量<即模擬量），PLC采用相應的A/D和D/A轉換模塊及各種各樣的控制算法程序來處理模擬量，完成閉環控制。PID調節是一般閉環控制系統中用得較多的一種調節方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。 3.運動

11、控制 PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。一般使用專用的運動控制模塊，如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 4.數據處理 PLC具有數學運算<含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。數據處理一般用于如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。 5.通信及聯網 PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著工廠自動化網絡的發展，現在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。 2.2.2三相交流異步電動機三相交流異步電動機是一種將電能轉化為機械能

12、的電力拖動裝置。它主要由定子、轉子和它們之間的氣隙構成。對定子繞組通往三相交流電源后，產生了旋轉磁場并切割轉子，就獲得轉矩。三相交流異步電動機具有結構簡單、運行可靠、價格便宜、過載能力強及使用、安裝、維護方便等優點,被廣泛應用于各個領域。圖2-4三相異步電動機T = f<s）曲線圖2-5 三相異步電動機n = f<T）曲線2.2.3傳感器傳感器是能感受規定的被測量并按照一定規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成。其中，敏感元件是指傳感器中直接感受被測量的部分，轉換元件是指傳感器能將敏感元件的輸出轉換為適于傳輸和測量的電信號部分。傳感器輸出信號有很多形式，如

13、電壓、電流、頻率、脈沖等，輸出信號的形式由傳感器的原理確定。通常，傳感器由敏感元件和轉換元件組成。但是由于傳感器輸出信號一般都很微弱，需要有信號調節與轉換電路將其放大或變換為容易傳輸、處理、記錄和顯示的形式。隨著半導體器件與集成技術在傳感器中的應用，傳感器的信號調節與轉換可以安裝在傳感器的殼體里或與敏感元件一起集成在同一芯片上。因此，信號調節與轉換電路以及所需電源都應作為傳感器的組成部分。如圖26所示：圖26 傳感器組成框圖2.2.4變頻調速技術變頻調速技術是一種以改變交流電動機的供電頻率來達到交流電動機調速目的的技術。大家知道，從大范圍來分，電動機有直流電動機和交流電動機。由于直流電動機調速

14、容易實現，性能好，因此，過去生產機械的調速多用直流電動機。但直流電動機固有的缺點是，由于采用直流電源，它的滑環和碳刷要經常拆換，故費時費工，成本高，給人們帶來不少的麻煩。因此人們希望，讓簡單可靠價廉的籠式交流電動機也能像直流電動機那樣調速。這樣就出現了定子調速、變極調速、轉子串電阻調速和串極調速等交流調速方式。直到20世紀80年代，由于電力電子技術、微電子技術和信息技術的發展，才出現了變頻調速技術。它的出現就以其優異的性能逐步取代其他交流電動機調速方式，乃至直流電動機調速系統，而成為電氣傳動的中樞。2.3控制系統的要求自動送料裝車系統是由電機、運料軌道、限位開關等來控制的。本系統的設計要求：1

15、.本系統有三個不同的軌道<軌道1與軌道2、軌道2與軌道3之間都相差30度角），運料小車運料時要對軌道進行選擇。故本設計采用了在運料小車上增加一個步進電機來控制運料小車的轉向。2.要求運料小車運三種物料時每次裝車重量要相同<500kg）。一般可以采用定時、電子秤或稱重傳感器等方法。本設計中采用了在小車底部安裝一個稱重傳感器來測量所裝的物料重量。3.要求小車在每個運料軌道上都可以往復運動，即要求電動機的正反轉。4.要求系統為一個循環系統，運料小車先在軌道1上運物料1，再在軌道2上運物料2，接著在軌道3上運物料3，如此循環往復直到停止按鈕發出指令，整個系統停止運作。5.特別要求運料小車運

16、料過程中小車要穩，加速、穩速、減速要嚴格控制，即對調速系統要求比較高。本設計采用了變頻調速技術。6.三種物料都卸放到同一個卸料倉庫，且卸料時要由一個卸料油泵提供。7.對于運料小車在運送軌道上的運行要求要有行程開關的控制，以確定小車的準確到位。8.對于運料裝車系統要有一個照明及信號顯示系統，當系統裝料或者是卸料時，信號顯示系統會給我們提示。2.4控制系統的分析3自動送料裝車控制系統的硬件設計3.1送料裝車控制系統的元件選擇3.1.1送料裝車控制系統PLC的選擇目前市場上的PLC產品眾多，國內外眾多的生產廠家提供了多種系列功能各異的PLC產品，使用戶眼花繚亂、無所適從。除國產品牌外，國外有：日本的

17、OMRON、MITSUB、ISHI、FUJI、ANASONIC，德國的SIEMENS，韓國的LG等。一般選擇機型要以滿足系統功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設備資源的浪費。機型的選擇具體可以從一下12個方面來考慮：1.選擇自己熟悉的機種和機型若已有設備<或產品）上已經用了某一種型號的PLC，再要選用PLC開發新的產品，在滿足工藝條件的前提下，建議還是選用已經用過的PLC為好，這樣就可以做到資源共享。2.不要大材小用什么樣的規模設計任務就選用什么樣的規模的PLC，避免造成太多的硬件資源浪費。3.具體的控制對象具體選擇根據不同的設計任務，來選擇PLC的機型。4.選用易采購的機

18、型5.經常了解PLC產品的發展動態6.對I/O點的選擇要先弄清控制系統的I/O點的總點數，再按實際所需要的總點數的15%20%留出備用量后確定所需PLC的點數。7.對存儲容量的選擇對用戶存儲容量只能做粗略的估算。在僅對開關量進行控制的系統中，可以用輸入總點數乘10字/點+輸出總點數×5字/點來估算；計數器/定時器按<3）字/個估算：有運算處理時按<5）字/個估算：在有模擬量I/O出的系統中，可以按每輸入<或輸出）一路模擬量約需<80100）字左右的存儲量來估算：有通信處理時按每個接口200字以上的數量粗略估算。8.對I/O響應時間的選擇PLC的I/O響應時間包

19、括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時間延遲<一般在23個掃描周期）等。9.根據輸出負載的特點選型根據PLC輸出所帶的負載是直流型還是交流型、是大電流還是小電流以及PLC輸出點動作的頻率等，從而確定輸出端采用繼電器輸出還是晶體管輸出。10.對PLC結構形式的選擇在相同功能和相同I/O點數的情況下，整體式比模塊式價格低。11.選擇性能相當的機型PLC選型中還有一個重要問題就是性能要相當。12.選擇新機型由于PLC產品更新換代很快，所以選用相應的新機型很有必要。在本次設計由于輸入量基本是開關量，而對于PLC的開關量輸入回路，日本三菱公司的比較好，其主要原因是三菱公司做了些優化設計

20、：1、采用漏輸入，輸入端本來就設計為對地短路就引發斷開輸入有效，不會對電源系統構成危害，最多只影響到自己的回路。也不會由于電源故障而影響其他輸入回路的正常工作，而很多歐美PLC采用源輸入方式，有一定弊端<當然有的PLC可選擇源、漏輸入）。2、采用源輸入，是共電源輸入端。在工程實際應用中往往有太多的電纜，你可能無法保證電纜的相互接觸、破損，說不定共電源的開關量線路會無意的接觸到設備地、外殼、其他低電位。因此可能造成短路電源供應回路。造成電源損壞或者燒掉保險，從而可能影響其他輸入回路的正常工作。除非，每個輸入回路加保險，而這樣的應用成本較高也容易出現其他故障。FX2N系列PLC是FX系列PL

21、C中最先進的超級微型PLC。FX2N系列PLC擁有非常高的運行速度、高級的功能邏輯選件以及定位控制等特點。FX2N系列PLC是從16路到256路I/O的多種應用的選擇方案。FX2N系列PLC的控制規模為16256點(基本單元:16/32/48/64/80/128點>FX2N系列PLC編程元件有輸入輸出繼電器<X和Y）、輔助繼電器<M）、狀態繼電器<S）、定時器<T）、計數器<C）、數據寄存器<D）、和指針<P、I、N）等七大類。具有靈活的配置、高速運算、突出的寄存器容量、豐富的器件資源、較強的數學指令集。選用FX2N-32MR，輸入16點<

22、X0-X17），輸出16點<Y0-Y17），可擴展2432點數。3.1.2送料裝車控制系統電動機的選擇電動機按轉子結構形式分類：三相籠型異步電動機和三相繞線型異步電動機。電動機型號根據以下幾個方面選擇：1. 功率的選擇要為某一生產機械選配一臺電動機，首先考慮電動機的功率需要選擇多大，合理選擇電動機的功率具有重大的經濟意義。在本次設計中運料小車裝滿料重500kg，小車的車輪半徑0.2m，小車與軌道之間的摩擦系數=0.1，假設在啟動階段加速時的加速度為0.3m/s2，則勻速行駛的滾動摩擦力矩T=500kg×9.8×0.1/100=441Nm2.電動機結構的選擇因為用的是三

23、相交流電源，在交流電動機中，三相籠型異步電動機結構簡單、堅固耐用、維護方便、工作可靠、價格低廉；主要的弊端是調速困難，功率因數比較低，啟動性能比較差，由于送料小車要求的機械特性比較硬而且沒有特殊的調速要求，所以可以采用籠型電動機。3.結構形式的選擇生產機械的種類繁多，它們的工作環境也不盡相同。因此，有必要要保證在不同環境中能安全的可靠運行。電動機常有下列幾種結構型式：<1）開啟式 在構造上無特殊防護裝置，運用于干燥、無塵場所。通風好。<2）防護式 在機殼或端蓋下面有通風罩，以防止雜物掉進去。<3）封閉式 封閉式電動機外殼嚴密封閉，電動機靠風扇冷卻，并且在外殼帶有散熱片。使用在

24、灰塵多、潮濕、鹽堿、腐蝕性強的場所。<4）防暴式 整個電機嚴密的封閉，多用于礦井中。綜上所述，運料小車所處的環境而選擇封閉式的電動機。4.電動機電壓的選擇Y系列的電動機的額定電壓只有380V一個等級。5.電動機轉速的選擇電動機的額定轉速是根據生產機械的要求而選定的。通常情況下轉速不低于500r/min，異步電動機通常采用4個極的，則同步轉速no=1500r/min的。表3-1 運料小車電動機的參數符號名稱型號規格臺數M三相異步電動機Y160M1-2功率 7.5 kw額定電流21.8 A轉速 2930r/min重量 68 kg13.1.3送料裝車控制系統步進電動機的選擇步進電動機又稱為脈沖

25、電動機，是數字控制系統中的一種執行元件。其功用是將脈沖電信號變換為相應的角位移或直線位移，即給一個脈沖電信號，電動機就轉動一個角度或前進一步，如圖13所示：圖13 步進電機的功用步進電動機的角位移量或線位移量s與脈沖數k成正比，如圖1-4(a>所示；它的轉速n，或線速度v與脈沖頻率f成正比，如圖14(b>所示。在負載能力范圍內這些關系不因電源電壓、負載大小、環境條件的波動而變化。因而可適用于開環系統中作執行元件，使控制系統大為簡化。步進電動機可以在很寬的范圍內通過改變脈沖頻率來調速；能夠快速啟動、反轉和制動。它不需要變換能直接將數字脈沖信號轉換為角位移，很適合采用微型計算機控制。3

26、.1.4送料裝車控制系統傳感器的選擇 1.稱重傳感器的選擇重量傳感器又稱稱重傳感器，是將壓力信號轉換成電壓或電流控制信號。其輸出格式是標準的控制信號類型：010VDC， -1010VDC，420mA， 020mA 。有的智能稱重傳感器也能輸出開關量信號， 但是其動作量<檢測到的壓力信號）是可調的。本次設計中稱重傳感器選擇CS-20型。2.霍爾傳感器的選擇本次設計選用HAL 815可編程線性霍爾傳感器，其可用于角度或距離測量。HAL815是一個可編程的霍爾傳感器，內置DSP，可設置的比例電壓輸出，具有高精度，多個可編程磁特性存儲在具有冗余和鎖定功能的非易失性存儲器<EEPROM），多

27、種保護功能如：開路(地和電源線突變檢測>、過壓和欠壓檢測，保證了傳感器的高可靠性，可逐個編程或通過選擇拉低輸出腳來編幾個并聯在相同供電電壓上的傳感器，溫度特性可編程可匹配所有常見的磁性材料?？删幊痰奶匦苑奖懔丝蛻舻脑O計。3.1.5送料裝車控制系統變頻器的選擇 本次設計采用日本三菱變頻器：FR500系列通用型FR-E540，其變頻器參數的確定和設置表3-3所示參數號參數名稱設定值Pr1上限頻率45HzPr2下限頻率5 HzPr7加速時間3sPr8減速時間3sPr9電子過電流保護22.6APr13起動頻率5 HzPr14適應負荷選擇0Pr15點動頻率5 HzPr16點動加減速時間1sPr20

28、加減速基準頻率45HzPr79操作模式選擇23.1.6送料裝車控制系統繼電器的選擇繼電器是一種根據特定形式的輸入信號而發生動作的自動控制電器。它與接觸器不同，主要用于反應控制信號，其觸點一般接在控制電路中。繼電器的種類有很多，分類的方法也很多，常用的分類方法有：1.按輸入量的物理性質可分為電壓繼電器、電流繼電器、功率繼電器、時間繼電器和溫度繼電器等；2.按動作原理可分為電磁式繼電器、感應式繼電器、電動式繼電器、熱繼電器和電子式繼電器等；3.按動作時間可分為快速繼電器、延時繼電器和一般繼電器；4.按執行環節作用原理可以分為有觸點繼電器和無觸點繼電器；5.按用途可分為電器控系統用繼電器和電力系統用

29、繼電器。繼電器的主要特性是輸入、輸出特性、繼電器的返回系數、吸合時間、釋放時間。吸合時間是從線圈接收型號到銜鐵完全吸和時所需要的時間，釋放時間是從線圈失電導銜鐵完全釋放時所需要的時間。一般繼電器的吸合時間與釋放時間為0.050.15s，它的大小會影響繼電器的操作頻率。本次設計所選擇的繼電器有：時間繼電器JR0，熱繼電器JR16-20/3。3.1.7送料裝車控制系統接觸器的選擇接觸器是用來接通或者切斷電動機或其他負載主電路的一種控制電器。它通常可分為交流接觸器和直流接觸器。接觸器的基本參數有主觸點的額定電流、主觸點的允許切斷電流、觸點數、線圈電壓、操作頻率、動作時間、機械壽命和電壽命。選用接觸器

30、時通常是交流負載的選擇交流接觸器,直流負載選用直流接觸器，但由于交流負載頻繁動作時可采用直流吸引線圈的接觸器。通常選用的是直流110V、220V，交流220V、380V。直流接觸器斷開時產生的過電壓可達1020倍，故不宜采用高電壓等級<440V的已經停止生產）。而電壓太低時，接通此線圈用的繼電器或接觸器的聯鎖觸點不可靠<如灰塵或由層存在）。額定操作頻率是指每小時接通的次數。交流接觸器最高可達600次每小時；直流接觸器可高達1200次/小時。綜上所述，接觸器的選擇可按下列步驟進行：根據負載性質確定工作任務類型；并根據類型確定接觸器系列；根據負載額定電壓確定接觸器的額定電壓；根據負載電

31、流確定接觸器的額定電流，并根據外界實際田間加以修正。本次的設計中所選用的接觸器型號為：交流接觸器CJ10-20。3.1.7送料裝車控制系統行程開關的選擇行程開關又叫限位開關，是用于控制機械設備的行程和限位保護。在實際生產應用中，將行程開關安裝在預先要設置的位置，當裝于生產機械運動部件上的模塊撞擊到行程開關時，行程開關的觸點動作，就實現了電路的切換。因此，行程開關是一種根據運動部件模塊的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕有些類似。行程開關廣泛應用于各類機床和起重機械，用以控制其行程、進行終端限位保護。在電梯的控制電路中，還利用行程開關來控制開關轎門的速度、自動開關門的限位，轎廂的上、下

32、限位保護。行程開關按其結構可分為直動式、滾輪式、微動式和組合式。本次設計我選用LX1-11型限位開關。參數如表1-6型號溫度范圍額定電壓額定電流LX1-110<）380<V）10<A）3.2控制系統的電器元件表名稱型號及規格數量M1三相異步電動機Y90S-411KW、380V、22.6A、1400r/min1M2反應式步進電機36BF013相、額定電壓27V、步距角3度、靜態電流0.5A、空載啟動頻率1800Hz1SB1-SB3啟動控制按鈕LA-2綠色3SB4、SB5停止控制按鈕LA-2紅色2QS組合開關HZ10-25/3三極，500V，25A1KM1-KM3交流接觸器CJ1

33、0-403K1-K4中間繼電器J27-445A，線圈電源127V4FR1熱繼電器JR0-40熱元件額定電流25A，整定電流22.6A1FR2熱繼電器JR0-40熱元件額定電流0.64A，整定電流0.5A1FU熔斷器RL1-151T三相變壓器NDK380/27V1SQ1-SQ4行程限位開關LX1-114EL照明燈JC236V、40W1HL1-HL4指示燈ZSD-06.3V，綠、橙、黃、紅43.3自動送料裝車控制系統的主電路圖自動送料裝車控制系統它的主電路圖主要由運料小車主電動機、轉向步進電動機、變頻器、組合開關、三相電源組成。如圖3-3所示：圖3-3 自動送料裝車系統的主電路圖根據設計的要求選用

34、兩個電動機，三相異步電動機M1是主電動機，反應式步進電動機M2為轉向電動機。運料小車的運行由電動機M1來控制，電動機M1的正反轉由接觸器KM1、KM2來控制，電動機M1由變頻器調速。對于電動機M1設置了過載保護<FR1）。步進電動機M2的起停由接觸器KM3來控制，對于電動機M2設置了過載保護<FR2）。3.4自動送料裝車系統I/O通道分配表表3-4 輸入信號分配表信號名稱端號功能說明啟動按鈕SB1X0使電動機M1正轉運行啟動按鈕SB2X1使電動機M1反轉運行啟動按鈕SB3X2使步進電機M2運行停止按鈕SB4X3使電動機M1停止運行停止按鈕SB5X4使步進電機M2停止運行限位開關SQ

35、1X5對小車進行行程保護限位開關SQ2X6對小車進行行程保護限位開關SQ3X7對小車進行行程保護限位開關SQ4X10對小車進行行程保護稱重傳感器WSX11對小車裝料料重進行檢測霍爾傳感器HSX12對步進電動機轉向進行檢測開關按鈕SX13對照明燈EL進行檢測表 輸出信號分配表信號名稱端號功能說明接觸器KM1Y0使電動機M1正轉運行接觸器KM2Y1使電動機M1反轉運行接觸器KM3Y2使步進電機M2運行中間繼電器K1Y3對物料1進行檢測中間繼電器K2Y4對物料2進行檢測中間繼電器K3Y5對物料3進行檢測中間繼電器K4Y6對卸料油泵的控制照明燈ELY7對系統進行照明指示燈HL1Y10對小車裝物料1時的

36、顯示指示燈HL1Y11對小車裝物料2時的顯示指示燈HL1Y12對小車裝物料3時的顯示指示燈HL1Y13對小車裝卸料的顯示3.5自動送料裝車控制系統PLC控制接線圖4自動送料裝車控制系統的軟件設計4.1自動送料裝車系統的總流程圖本次設計的自動送料裝車系統先對小車軌道進行判斷，然后進入既定軌道開始正轉運行，再通過限位開關使運料小車停車并開始裝料，當小車裝料到位后就開始反轉運行，再通過限位開關使運料小車停車并開始卸料，當卸料結束后再由步進電機進行小車軌道判斷，又進行下一次的送料裝車過程，如此循環下去。如圖41所示：圖41自動送料裝車系統的總流程圖4.2自動送料裝車控制系統的功能表圖圖4-2 自動送料

37、裝車系統狀態轉移圖圖42 中M300：M1正轉變頻調速；M301： M1正轉繼續減速；M302：M1停車并裝料1；M303：M1停車并裝料2 ；M304：M1停車并裝料3；M305：M1反轉變頻調速；M306： M1反轉繼續減速；M307：M1停車并卸料；M308：卸料完畢M2啟動；M11：稱重傳感器與500kg值比較，若相等則啟動輔助繼電器M11。M31：霍爾傳感器與步進電機轉向值比較，若相等則啟動輔助繼電器M31。4.3自動送料裝車控制系統的軟件分部設計4.3.1電動機的起停控制設計運料小車電動機M1：當按下啟動控制按鈕SB1<X0）時，電動機M1正轉運行；當按下啟動控制按鈕SB2&

38、lt;X1）時，電動機M1反轉運行；當按下停止控制按鈕SB4<X3）時，電動機M1停止運行。步進電機M2：當按下啟動控制按鈕SB3<X2）時，步進電機M2啟動；當按下停止控制按鈕SB5<X4）時，步進電機M2停止運行。運料小車啟停控制如圖43所示：圖4-3 運料小車啟停控制4.3.2電動機的正反轉控制設計當電動機上電時或卸料完畢步進電機轉向后，運料小車開始正轉運行，進行變頻調速，直到碰到限位開關SQ1<X5）、SQ2<X6）、SQ3<X7） 電動機停止運行，此時小車開始裝料；當小車裝料完畢后開始反轉運行，直到碰到限位開關SQ4<X10）電動機停止運行，

39、此時小車開始卸料。運料小車正反轉控制如圖44所示：<圖中M31：霍爾傳感器的值與步進電機轉向值比較若相等則啟動輔助繼電器M31）圖4-4 運料小車正反轉控制4.3.3變頻調速控制設計本次設計對運料小車電動機進行了變頻調速控制，如表3-3所示對變頻器的參數進行設定。上限頻率45Hz ，下限頻率5Hz，加速時間3s，減速時間3s，由PLC設定的T0定時時間為10s10，則電動機的調速如圖45所示：圖4-5 電動機M1的變頻調速4.3.4時間控制設計本次設計對電動機變頻器調速設置了10s的定時時間，在這10s內完成運料小車的加速、穩速、減速運行。在卸料時也采用了時間控制設計，卸料時設置了3s的

40、定時時間，使系統更加方便、簡單，利于控制，使運料系統自動化程度提高。4.3.5送料小車行程控制設計本次設計中，當運料小車變頻調速后繼續減速時，會碰到限位開關來控制運料小車，使小車停止運行并開始裝料或卸料。當小車碰到限位開關SQ1<X5）時，運料小車開始裝物料1；當小車碰到限位開關SQ2<X6）時，運料小車開始裝物料2；當小車碰到限位開關SQ3<X7）時，運料小車開始裝物料3；當小車碰到限位開關SQ4<X10）時，運料小車開始卸料。4.3.6系統照明和信號顯示控制設計其中127V給接觸器KM1、KM2、KM3和中間繼電器K1、K2、K3、K4進行供電，36V給EL照明電路

41、供電，6.3V給信號顯示系統供電，如圖46所示： 圖4-6 照明和信號顯示系統控制當運料小車裝物料1<M302）時，信號燈HL1<Y10）燈<綠色）亮；當運料小車裝物料2<M303）時，信號燈HL2<Y11）燈<橙色）亮；當運料小車裝物料3<M304）時，信號燈HL3<Y12）燈<黃色）亮；當運料小車卸料<M307）時，信號燈HL4<Y13）燈<紅色）亮13。當開關S<X13）按下時，照明系統啟動，照明燈EL<Y7）亮。4.3.7電動機轉向控制設計本次設計中，運料小車的轉向是由步進電機M2控制的，其步距角為3度

42、，啟動頻率為1800Hz。當運料小車由軌道1進入軌道2時，需轉向30度，即霍爾傳感器輸出1V；當運料小車由軌道2進入軌道3時，需轉向30度,即霍爾傳感器輸出1V ；當運料小車由軌道3進入軌道1時，需轉向300度,即霍爾傳感器輸出10V 。把霍爾傳感器應輸出值賦值到數據寄存器D3里。脈沖輸出指令PLSY，脈沖頻率為1800Hz，步進電機每一個脈沖，前進一步即轉3度，則當需轉30度時，則脈沖個數應為K10，當需轉300度時，則脈沖個數應為K100。為使程序循環簡單，不繁瑣，則在先把應設的脈沖個數寄存到數據寄存器D0里。當運料小車碰到限位開關SQ1時，表示運料小車在軌道1上運行，卸料后將轉向軌道2，由軌道1轉向軌道2步進電機需轉向30度，則此時應把K10賦值到數據寄存器D0里；當運料小車碰到限位開關SQ2時，表示運料小車在軌道2上運行，卸料后將轉向軌道3，由軌道2轉向軌道3步進電機需轉向30度，則此時應把K10賦值到數據寄存器D0里；當運料小車碰到限位開關SQ3時，表示運料小車在軌道3上運行，卸料后將轉向軌道1，由軌道3轉向軌道1步進電機需轉向300度，