目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1 前言 1\o"CurrentDocument"2系統方案設計 2\o"CurrentDocument"2.1系統設計要求 2\o"CurrentDocument"2.2方案設計 3\o"CurrentDocument"3硬件系統設計 5\o"CurrentDocument"3.1電氣設計軟件 5\o"CurrentDocument"3.2系統主電路設計 5\o"CurrentDocument"3.3系統控制電路設計 7\o"CurrentDocument"3.4電器元件選型 10\o"CurrentDocument"4軟件仿真 13\o"CurrentDocument"5控制柜設計 17\o"CurrentDocument"6總結與體會 20\o"CurrentDocument"7致謝 21\o"CurrentDocument"8參考文獻 22附錄 231前言隨著計算機技術，控制技術，信息技術的快速發展工業的生產和管理進入了自動化，信息化和智能化時代，智能化已經成為時代發展的需要。電氣技術已經廣泛應用于自動化控制領域，電氣技術以其高可靠性和操作簡單等特點，已經形成了一種工業趨勢。在柔性自動化生產線，智能倉庫管理及物流配送等領域，當生產現場環境惡劣時，人工不能完成的任務如物料運輸和裝卸等，可采用智能小車完成相應的任務，基于生產現場和日常生活的實際需要，研究和開發智能小車系統具有十分重要的意義。該項目的研究可以應用于工廠自動化，倉庫管理，智能玩具和民用服務等領域，可提高勞動生產效率，改善勞動環境。隨著汽車工業的迅速發展，關于汽車的研究也就越來越受人關注。全國電子大賽和省內電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該題目的研究?？梢娖溲芯恳饬x很大。本設計就是在以上的背景下提出的，本題目是結合科研項目而確定的設計類課題。本次設計主要是綜合應用所學知識，設計自動倉庫運料小車控制系統，并在實踐的基本技能方面進行一次系統的訓練。能夠較全面地鞏固電氣技術課程中所學的基本理論和基本方法，并初步掌握運料小車設計的基本方法。2系統方案設計本次設計主要是綜合應用所學的現代電氣控制技術知識，設計自動運料小車控制系統，并在實踐的基本技能方面進行一次系統的訓練。能夠較全面地鞏固和應用課程中所學的基本理論和基本方法，并初步掌握運料小車設計的基本方法。裝卸料小車多方式運行的PLC控制是一個貼近實際生活的設計問題，通過對這一問題的研究，激發學習興趣，培養了創新思維和解決實際工程問題的能力，從課程設計中取得了比較大的收獲。2.1系統設計要求在現代工業中自動控制占了大部分。自動控制：在20世紀80年代，由于計算機的價格下降，這時的大型工控企業將單片機、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單片機、PLC在運料小車控制系統在自動方面的應用。全自動控制：現階段由于單片機、PLC技術的向高性能高速度、大容量發展大型單片機、PLC等大多采用多CPU結構，不斷向高性能、高速度和大容量方向發展。將單片機、PLC運用到運料小車控制系統，可實現運料小車的全自動控制，降低系統的運行費，用同時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。企業現代化生產規模的不斷擴大和深化，使得生產物的輸送成為生產物流系統中的一個重要環節。運料小車自動控制正是用來實現輸送生產物的控制系統，本文用控制柜來做控制器設計運料小車自動控制系統，讓電氣控制技術與自動化技術相結合，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，降低使生產成本，易控制，安全可靠，效率高等優點。如圖2.1所示，小車A、B間作往復運動，由M1拖動。小車在A點加入物料（由電磁閥YV控制），時間20S。小車裝完料后從A點運動到B點，由電機M2帶動小車傾倒物料，時間3S，然后M2斷電，車斗復原。小車在M1的拖動下運動退回A點再裝料，循環進行。系統要求應該由繼電器、接觸器組成控制電路。\ /YV2.2方案設計在運料小車控制系統中以各種電氣元件為核心，通過控制器里的繼電器等電器開關的開通與閉合來控制運料小車的左行、右行和停止。根據控制任務和要求所設計的方案流程如圖2.2所示：圖2.2系統框架圖因為小車在運動過程中有左行和右行，我們使用控制電路的接觸器KM1控制電動機正轉，接觸器KM2控制電動機反轉來實現小車左行和右行。采用可編程控制器來實現控制電路那塊很方便，但是小車工作環境過于惡劣，對該器件傷害較大且該器件的成本太高所以排除。最終決定通過控制柜來完成控制電路，對器件的保護等較滿意。通過對系統要求有了一定初步的認識和想法，結合課程電氣控制技術，我們可以將系統的主要流程圖繪制，并對下面的設計有了一個指導性的思維。圖2.3系統流程圖3硬件系統設計3.1電氣設計軟件應用CADe_SIMU這一款繪圖仿真軟件來設計電路，非常容易上手，不但可以快捷繪制電氣線路圖，而且還能將繪制電氣線路圖實現電路仿真。該軟件的使用方法和步驟進行了介紹：CADe_SIMU線路圖模擬仿真軟件不但包括各種電氣元器件符號，而且對應每種器件還有多種類型，并做成工具條提供使用，是該軟件最突出的特點，也是該軟件和其他軟件相比較體現出的最大好處。該軟件使用方法步驟如下：1啟動CADeSIMU程序上網下載CADeSIMu電氣仿真軟件，該軟件為免安裝西班牙語版，直接打開CADe-SIMU.cxe就可打開程序界面窗口。2設置繪圖情景打開CADeSI~叫軟件，在“文件嚇拉菜單中點擊“選項”，彈出的“選項''對話框窗口，在此對話框窗口選擇“圖紙”的大小，即可進｝亍“圖表設置”、“視圖選項'等的設定。3布置電氣元器件CADeSIMU程序界面窗口。4連接電路導線首先單擊工具菜單（11）導線及電纜圖標，在彈出的工具條中選擇導線連接符號。然后根據電路圖的要求把各個控制線路元件連接起來。5添加電路連接點標記還是在上述的工具菜單（11）導線及電纜岡標上單擊，在彈出的工具條中選擇工具條中接點符號，在需要連接的節點單擊即可完成連接點標記。6標注電氣元器件名稱及參數先單擊左側工具條中圖標“A”，然后在元件旁的適當位置再單擊左鍵，彈出文本對話框，在框內填寫要輸入文字、符號等，點擊“確定”即可完成電氣元器件名稱及參數標注。3.2系統主電路設計系統小車的來回運料是通過控制電機M1來實現的，即通過電機電流的相序變換來實現電機的正轉和反轉，這樣小車就實現了來回運動。而這種方法可以用兩個接觸器KM1和KM2來實現。在電機接線上方，對KM1的接線方式為A?1，B?3,C?5，電機相序正，電機通電時正轉。對KM2的接線方式為A?5,B?3,C?1，則電機相序為反，電機通電時反轉。

設計接線方式如圖3.1所示:圖3.1電機M1接線當小車到達B點進行倒料時由電機M2控制，支撐小車貨箱單邊翹起，傾倒貨物。故不需要控制電機轉向。電機控制由接觸器KM3接線。

圖3.2電機M2接線3.3系統控制電路設計根據系統設計要求我們發現在進行系統控制電路設計前我們應該先考慮小車的初始狀態，即小車初始位置判定。若小車初始狀態在A點，則小車會觸碰行程開關SQ1，使電磁閥YV和延時繼電器KT1通電。這是由電磁閥YV控制的進料裝置將會對小車進料，而時間則由延時繼電器KT1控制，KT1延時時間為25秒，因為進料時間為20秒，但是為了設別安全將進料完成后延時5秒。當延時時間到的時候，電磁閥YV接線上方將會串聯一個延時繼電器KT1的常閉觸頭，到達時間后常閉觸頭動作，該支路全部斷電。由于該支路控制電磁閥YV進料，所以可以在電磁閥線圈接線上方接上電機M1和M2的接觸器常閉觸頭來防止事故。由于這種方案為自動控制則需要在前面添加一個控制按鈕與中間繼電器K1來控制該支路的通電。具體電路設計如圖3.3：

圖3.3自動控制進料接線圖當小車進料完畢后，延時繼電器除了將電磁閥YV斷電外還應該將電機M1的正轉線圈導通，使小車離開A點向B點行進。當小車離開A點后行程開關SQ1斷開，且另外的控制電機M1反向轉動的接觸器KM2不能導通。當小車不在A、B兩點時，若需要將小車開到B點處則可以在該支路的KM1的常開觸點旁并聯一個手動開關SB1，可以手動按鈕SB1使KM1通電，電機M1反轉，小車駛向B點。具體電路設計如圖3.4：

圖3.4電機正轉電路當小車到達B點后將首先觸碰行程開關SQ2,這時電機M1將立即停止下來，可以通過在電機正轉支路上串聯一個行程開關SQ2的常閉觸點。同時小車將馬上進行倒料，接觸器KM3和延時繼電器KT2導通，接觸器導通后將會使電機M2開始動作，支撐小車貨箱傾倒貨物。具體電路設計如圖3.5：圖3.5倒料電路設計延時繼電器KT2的延時時間為10s,而倒料時間為5s,還有倒料完后5s的時間為保護時間。當延時繼電器動作，立即將KM3線圈斷電，倒料電機M2停止轉動，并且同一時間KM2線圈通電，電機M1反轉，離開B點，這時行程開關SQ2斷開，其連動觸點會將倒料電路斷電，KT2斷電，避免長時間通電損害電器。小車行駛回A點。當小車初始不在A、B點時，又想將小車運回A點，則可以在接觸器KM2的自鎖觸點旁并聯一個手動開關SB2，按動按鈕SB2，使KM2導通并自鎖，電機M1反轉，向A點駛去。具體電路設計如圖3.6：圖3.6電機反轉電路這時系統進入自動控制狀態，小車自行的運轉并進料倒料。若需要小車停下則可以按動控制電路電源開關S0。3.4電器元件選型電器元件市場種類繁多，但是設計標準參照國家標準，故我們需要得知一定的原始數據參數。1：電機本系統的小車負重設置為100Kg，并且工作環境較為惡劣，多灰塵，電機需要防護要求較高。由以上要求我選擇Y系列三相異步電動機。該系列電機為一般用途籠型全封閉自扇冷式三相異步電動機，定子繞組為銅線，絕緣等級為B級，其防護要求達到國際電工委員會（IEEC）外殼防護等級IP44的要求，適用于灰塵飛揚，水土飛揚的場所。運轉電機M1型號為Y802，倒料電機M2型號為Y90L。同樣重量的貨物倒料電機與運轉電機的功率不同時因為倒料電機所需要的動力更大。電機M1的額定功率Pni=750W，則額定電流Ini=750/380=1.97A根據參數選擇熱繼電器JR15-10/2，額定電流10人，熱元件額定電流2.4A，整定電流調節范圍1.5?2.4A。類似以上根據電路與電機參數及實際環境情況來選擇其余電器元件型號與參數。所選元件型號列表如表3.1：表3.1材料型號編號代號元件名稱型號規格件數作用1M1運動電機Y802IP44,0.75KW1帶動小車行駛2M2倒料電機Y90LIP44，1.1KW1支撐小車倒料3FR1熱繼電器JR15-10/2熱元件額定電流2.4A，整定范 圍1.5~2.4A1電機M1保護4FR2熱繼電器JR15-10/2熱元件額定電流3.5A，整定電流范 圍2.2~3.5A1電機M2保護5F0熔斷器RL1-15熔體10A1主電源短路保護6F1熔斷器RT18-32/2熔體2A1控制電路短路保護7F2熔斷器RL1-15熔體5A1電機M1短

路保護8F3熔斷器RL1-15熔體6A1電機M2短路保護9KM1KM2KM3交流接觸器CJ8-10線圈電壓交流220V，控制最大功率2.5KW3控制電機10YV電磁閥AL-GY-05-10防爆高壓100Kg，公稱通徑80mm1控制進料裝置11K1中間繼電器CA2-DN1線圈交流220V，額定工作電流3A1自動控制12KT1KT2延時繼電器JSK4-222延時范圍0.1~30s2進料倒料時的延時控制13S1三相電源開關S8VT交流380V，電流5A1主電路控制電源14SQ1SQ2行程開關LX3-11K額定電壓交流220V，額定功率20W2位置控制開關15S0急停按鈕D-ADA-H3抗阻燃材料ABS1關斷控制電路電源16SB1SB2SB3啟動按鈕DM-XJA-1SST304不銹鋼3啟動控制按鈕UNJ4軟件仿真小車系統在完成材料選型和電路設計后，需要對電路系統進行仿真來對系統進行修改和完善。系統完成電路設計進行仿真的第一步為將主電路電源開關S1合并，使主電路通電。若小車初始狀態在A點，則會觸碰SQ1，使YV與延時繼電器通電，YV導通時貨物將會倒入小車中。倒料時間t設置為繼電器KT1的延時時間。這時YV支路上得KT1將會斷開。YV停止通電，并使KM1支路上的KT1動作，使KM1通電并且自鎖，電機M1正轉，小車從A點向B點行駛，期間KM1的常閉觸點將會斷開，會使YV和KM2支路斷開，等到達B點，觸碰SQ2開關，使KM1斷電，SQ2常閉觸點合并，使KT2與KM3導通，電機M2通電支持小車倒料，倒料時間t加上5s設置為KT2的延時時間，KT2的常閉斷開，M2斷電，KM2導通，電機M1反轉，返回A點。若小車初始位置不在A或B點，則可以通過SB2或SB3,使小車返回A點或者B點，這種控制就是手動控制。下面可以通過幾張仿真圖來說明系統具體的運行過程:小車電瀕1倒暇電理^^美且建時小車電瀕1倒暇電理^^美且建時圖4.1進料啟動圖4.2電機正轉圖4.3小車倒料圖4.4電機反轉通過以上電路設計仿真，我們可以知道該電路能完全滿足系統設計要求。但是在其中我們有些元器件其實是可以省略的。在進料支路中電磁閥YV線圈上方我添加了三個繼電器KM1，KM2,KM3的常閉觸點，這個最主要的作用還是為了安全，在小車離開A點后防備電磁閥通電貨物傾倒造成人身傷害，其實這個在控制柜中比較多余并且會復雜接線，如果我們采用的是PLC就可以將這個思想鏈接上，畢竟在PLC中只需要編程，并不繁復。5控制柜設計在現代工業電氣控制中，最常用到的是PLC與控制柜。本系統要求我們使用的控制柜，并且在上面的電路設計中我們已經有選擇性的設計了控制柜的電路設計方^＜?？刂乒裨O計根據生產設備工作方面及其它方面的需要，本次設計要達到如下設計要求：要求本次設計的控制裝置采用繼電接觸器控制技術實現；要能完全滿足控制要求；要按照電氣設計慣例，提供短路、過載、聯鎖等故障保護措施；本次設計的控制裝置應由操作屏、電氣控制箱(柜)等部分組成，要盡量與生產設備進行一體化安裝，具體安裝根據所用器件設備確定；操作屏上要有完整的信號指示，包括對各工作步指示，以及電源、啟動、停止、故障等指示；由于時間有限，我們只是粗略的對控制柜內部進行了設計。由于控制柜內部主要包含各種電器元件及進出線端子。

圖5.1控制柜內部控制柜除了內部設計外還有控制面板，在控制面板上應該包含各種按鈕、電源指示燈、電機狀態燈等顯示?？刂葡到y的起轉停全部在控制面板上實現并能顯示出系統狀態。

圖5.2控制面板6總結與體會三周的課程設計結束了，在這次的課程設計中不僅檢驗了我所學習的知識，也培養了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設計過程中，與同學分工設計，和同學們相互探討，相互學習，相互監督。學會了合作，學會了運籌帷幄，學會了寬容，學會了理解，也學會了做人與處世。設計中我采用了簡單設計法，使得設計的程序不但簡單易懂且清晰直觀。通過這次課程設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己的綜合素質。整個設計的過程，同時也是專業知識的學習過程，而且是更生動、更切實、更深入的專業知識的學習。靈活