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plc物品输送系统说明书

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目 录

前言········································································3
1 课程设计任务说明······················································4
1.1课题简介·································································4
1。2课程设计的目的···························································5
2 课程设计任务分析······················································6
2.1设备机构组成分析·························································6
2。2设备工作过程分析·························································7
3 控制方案设计·········································8
3.1任务分析································································10
3。2 设计主电路······························································12
3。3 PLC选型设计·····························································13
3.4 I/O分配表·······························································14
3.5 I/O端子接线图··························································16
4 控制流程分析·········································17
4.1流程图·················································17
4。2梯形图···············································18
4.3指令表··············································23
5 物品输送系统电气系统控制程序调试与仿真···························26
6 课程设计总结··························································28
参考文献····················································29
附录1····································································30

前言
本次课程设计主要是通过实践环节巩固和加强<机电传动控制〉课程所学的知识，掌握课程知识实际应用的能力。
我们通过此次课程设计实践环节巩固和加强《机电传动控制》课程所学的知识，掌握课程知识实际应用的能力。学会运用机电传动控制的原理和分析问题，解决问题的方法。同时在设计过程中,综合已学知识，完成简单完整的控制系统设计，以增强控制系统设计能力，完成PLC控制程序设计，增强编程软件使用的能力，并在联机程序调试过程中,增强实际操作能力。
本次课程设计我们可以获得综合运用所学的基本理论、基本知识、基本技能,独立分析和解决实际问题的能力;培养应用现代信息技术手段获得信息、利用信息解决问题的能力和相应的思维方式；培养进行科学研究、产品开发等方面的能力；培养严肃、认真、科学的工作作风和勇于进取开拓的创新精神.
由于本人水平有限，设计中的错误和不妥之处必然存在,恳请老师批评指正.

1 课程设计任务说明
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的关键设备，系统通常由传送带机构、物品移动机构和物品输送小车等组成。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，也可以采用液压系统驱动，运送小车为电动机驱动.
图1-1输送系统设备结构

1.2 课程设计的目的
《机电传动控制》课程设计为该课程的实践环节，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》课程所学的知识，掌握课程知识实际应用的能力。学会运用机电传动控制的原理和分析问题、解决问题的方法。同时在设计过程中,综合已学的知识，完成简单完整的控制系统设计，以增加控制系统设计能力；并在联机程序调试过程中,增加实际操作能力。

2 课程设计任务分析
2.1 设备机构组成分析
本题目针对上图所示运送系统设备设计相应的电气控制系统。图示输送系统有成直角分布的2条传送带、附属带的物品移动机构和1辆物品运送小车组成。物品运送系统将位于传送带1始端的物品送至尾端，然后通过物品移动机构将物品移送到传送带2始端，传送带2传送物品到带尾端，并通过物品移动机构将物品推入运送小车,运送小车运送物品到其他指定地点。系统中传送带和运送小车由电动机驱动，物品移动机构采用液压系统驱动，通过行程开关检测各个运动部件是否到达预定位置。系统设备结构及运动部件工作循环如图2—1所示。

图2-1输送系统设备机构及运动部件工作循环图
2.2 设备工作过程分析
物品运送系统的工作过程如图2-2所示，当传送带1始端由工件时启动自动输送过程。经过输送带1到达尾端，在检测工件停靠到位的情况下，移动机构工件入输送带2始端。在测工件停靠到位的情况下，输送带启动。经过输送带2到达尾端，在检测小车停靠到位的情况下,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。

图2-2 物品输送系统工作过程图
3 控制方案设计
物品运送系统控制要求
（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。经过输送小车到达输送带2尾端，在检测小车停靠到位的情况下,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） 物品输送系统的控制要求
物品输送系统的控制要求是通过满足物品输送系统工作要求形成的，控制系统的功能必须满足物品的输送系统所有的工作要求。物品输送系统的工作要求包含三个方面，工作方式要求、工作过程要求、安全稳定工作要求。
1） 物品输送系统工作方式要求
为保证物品输送系统能够处于正常工作,要求其具备两种工作方式：
① 整机全自动循环工作
② 运动部件能够点动向前调整，以及不在原位时能够快速复位
2） 物品运送系统自动工作过程要求
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要求：
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 检测输送工件到达输送带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 检测输送工件到达输送带2尾端，在检测小车空车停靠到位的情况下，推工件入小车；
⑤ 确认工件到达小车内，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要求
物品输送系统输送带电动机为1.2kw，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3-1。
3—1 电器元件工作关系表
工作状态
（工步）
移动机构方向阀电磁铁
输送带
电机
小车
电机
主令
电器
阀1
阀2
YV1
YV2
YV3
YV4
M1
M2
M3
输送带1运行

+

SQ1
输送带1停，延时1秒

SQ2
移动机构1推工件
+

SQ5、T1
移动机构1返回

+

+
+

SQ6
输送带2运行

+

SQ3
输送带2停，延时1秒

SQ4
移动机构2推工件

+

SQ7、T2
移动机构2返回

+

SQ8
小车运送工件件延时件

+
SQ9、SQ10
小车返回

+
SQ10

4） 物品输送系统安全稳定工作要求
① 具有运动部件间安全工作的联锁功能
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.

3.1 任务分析
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要求分析、工作环境和条件分析、操作和安全要求分析、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、基本构建形式及主要技术参数。
（1）物品输送系统控制要求分析
依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要求如下:
1） 电气控制系统的控制对象为自动循环运输零件的机械设备,采用电气---液压-——机械组合的传动方式进行驱动和控制。设备位于温带室内空间，工作环境较好,对控制系统无特殊要求；
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） 设备电气控制为普通开关量控制,要求自动完成零件运输过程，单个输送带或小车能够独立调整操作,同时设备具有电气保护及联锁保护等功能；
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。2kw，小车电动机功率为2。2kw，电源要求交流电源电压380V，电动机无制动要求，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）物品输送系统控制要求分析结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要求，选择PLC为主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,因此选用三菱公司型号为FX2N的PLC产品;
3）由于工作要求确定,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,单方向转动。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220V;电磁阀的电磁铁使用24V直流电源，主令控制电器及行程开关等使用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3—1图
物品输送系统电气控制系统主要由两部分组成，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,同时通过控制变压器,提供满足系统工作以及PLC设备需要的电源电压，系统电路图如图3—1所示，系统使用电器元件明细表如表3—2所示。
表3-2电器元件明细表
符号
名称及用途
符号
名称及用途
M1
输送带1电动机
QS
电源隔离开关
M2
输送带2电动机
TC
控制变压器
M3
小车电动机
FU1、FU2、FU3、FU4、FU5、FU6
短路保护熔断器
KM1
输送带1起动接触器
HL1、HL2
输送带工作指示灯
KM2
输送带2起动接触器
HL4、HL5
液压系统工作指示灯
KM3
小车起动接触器
SB1
急停按钮
KM4
小车返回接触器
SB2
输送带1起动按钮
SQ1、SQ2
输送带1行程开关
SB3
输送带2的点动按钮
SQ3、SQ4
输送带2行程开关
SB4
小车启动按钮
SQ5、SQ6
移动机构1行程开关
SB5
小车返回按钮
SQ7、SQ8
移动机构2行程开关
SB6
移动机构1点动按钮
SQ9
小车返回原位行程开关
SB7
移动机构1长动返回按钮
SQ10
小车左行行程开关
SB8
移动机构2点动按钮
SA
自动/手动
SB9
移动机构2长动返回按钮
QS
电源隔离开关
YV1、YV2
控制移动机构1电磁阀电磁铁
TC
控制变压器
YV3、YV4
控制移动机构2电磁阀电磁铁
QF
PLC电源开关
VC
整流器
HL3
小车启动指示灯
FR1、FR2、FR3
电动机过载保护热继电器

3。3 PLC选型设计
由设备条件和控制要求分析，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（按钮及选择开关信号）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，控制电磁阀电磁铁的信号和各种照明及指示灯信号。
1） 输入信号
分析输送系统工作要求，物品输送系统有下列几类输入开关信号：
① 完成停止控制的按钮开关信号，电器元件为: SB1;
② 完成点动调整的开关按钮开关信号，电器元件为:SB2、SB3、SB4、SB5、SB6、SB8；
③ 移动机构复位按钮，电器元件：SB7、SB9
④ 完成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。
2） 输出信号
分析输送系统工作要求，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的交流接触器工作线圈，电器元件为：KM1、KM2、KM3、KM4；
② 控制移动机构液压系统的电磁阀电磁铁,电器元件为：YV1、YV2、YV3、YV4；
③ 控制显示物品输送系统工作状态的指示灯，电器元件为：HL1、HL2、HL3、HL4、HL5。

3.4 I/O分配表
电器元件信号与PLC通道分配的目的是为每一个需要plc处理的设备信号获得进入plc的通道和存放信号状态的地址，依据控制方案选定的三菱FX2n系列plc产品，以及对设备信号分析结果，电器元件信号与plc连续的通道分配如表3-3所示。
表3—3 I/O分配表
输入
输出
元件
通道地址
说明
元件
通道地址
说明
SB1
X000
总停按钮
HL1
Y000
输送带1工作指示灯
SB2
X001
输送带1起动按钮
HL2
Y001
输送带2工作指示
SB3
X002
输送带2点动按钮
HL3
Y002
小车运送工作指示灯
SB4
X003
小车点动按钮
HL4
Y003
移动机构1复位指示灯
SB5
X004
小车返回的点动按钮
HL5
Y004
移动机构2复位指示灯
SB6
X005
移动机构1点动前进按钮
KM1
Y010
输送带1起动接触器
SB7
X006
移动机构1返回复位
KM2
Y011
输送带2起动接触器
SB8
X007
移动机构2点动前
KM3
Y012
小车起动接触器
SB9
X010
移动机构2返回复位
KM4
Y013
小车返回接触器
SA
X011
自动/手动选择开关
YV1
Y020
控制移动机构1电磁阀电磁铁
SQ1
X012
输送带1始点行程开关
YV2
Y021
控制移动机构1电磁阀电磁铁
SQ2
X013
输送带1终点行程开关
YV3
Y022
控制移动机构2电磁阀电磁铁
SQ3
X014
输送带2始点行程开关
YV4
Y023
控制移动机构2电磁阀电磁铁
SQ4
X015
输送带2终点行程开关

SQ5
X016
移动机构1始点行程开关

SQ6
X017
移动机构1终点行程开关

SQ7
X020
移动机构2始点行程开关

SQ8
X021
移动机构2终点行程开关

SQ9
X022
小车复位行程开关

SQ10
X023
工件装入小车行程开关

3.5 I/O端子接线图

图3—1 系统I/O端子接线图

4 控制流程分析
4。1 流程图
自动工作控制流程设计是将设备控制程序的结构框架用控制流程图方式给予描述.控制流程图简洁明了的反映设备自动工作过程，以及工作过程中各个工作状态之间的相互关系，与此同时，控制流程图还将各个工作状态的开始与结束控制条件,工作状态中完成驱动的输出一一给以描述。
控制系统选用三菱系列plc,采用的步进控制是用状态转移的方式简化控制条件,使得控制程序设计简洁方便，物品输送电气控制系统的工作过程为典型的顺序控制，因此采用步进控制，其控制流程设计采用与控制流程图功能一致的状态转移图 (功能图）描述
本课题中,我们使用SB3选择物品输送系统自动或手动（点动）调整工作，根据选择不同，进入不同的工作状态。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SB4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T0、T1等信号为各状态器触发信号,实现相应工作状态的转换。
见附录1。

4.2 梯形图

图4-1系统梯形图

4.3 指令表

图4—2 系统指令表

5 物品输送系统电气系统控制程序调试与仿真
设计完成的控制系统中,完成工作控制的plc程序是否能正确完成所有的控制要求,需要给予检验，以防止安装实际设备后不能满足控制要求。程序检验采用仿真设备进行，仿真设备有输入设备，输出信号显示设备、plc设备,和plc程序输入设备构成，各组成部分使用快速连接接头连接，可以依据仿真程序要求进行搭接。
程序调试与仿真工作内容包括使用程序输入设备(计算机及编程软件)输入编制的控制程序，编制输入/输出信号与工作状态关系表，依据设备要求搭接仿真控制系统，仿真检验程序以及修改程序。
⑴仿真设备使用
仿真设备主要由输入设备，输出信号显示设备，plc设备，和plc程序输入设备构成，其中输入设备通常使用手动开关，人为操作仿真现场信号输入；输出设备采用信号灯显示方法，用信号灯点亮和熄灭对应输出状态；plc主机输入端接开关元件，输出端接信号灯元件,通讯端口与仿真设备用计算机连接。
⑵物品输送系统电气系统控制程序输入
控制程序输入使用计算机中的编程软件完成，打开与仿真设备连接的计算机调出三菱公司FX系列plc产品编程软件，按软件使用要求,输入程序,输入完成后的梯形图窗口截图如图4-1所示.
⑶编制输入/输出信号与工作状态关系表
由于仿真设备使用手动开关和信号灯仿真仿真输送系统电气控制设备的控制信号电器和执行电器,通过人为方式建立机床自动工作循环中各个工作状态内的信号状态,并逐步检查输出是否符合要求，所以编制输入输出信号关系表能够在仿真过程中帮助正确设置开关电器的状态，并依次检查输出状态。
信号关系表的数据来自控制功能图和plc端子地址分配表如图3—3.
⑷运行仿真设备及调试程序
仿真运行plc程序目的是检验控制程序是否满足要求.完成仿真设备导线连接，在计算机上数去控制程序,并将该程序下载到plc主机后,即可运行仿真设备检验程序。
检验过程中,按照输入输出信号与工作状态关系表工作顺序，逐个工作状态操作开关元件，检查表示输出的信号灯状态是否与控制要求符合，在不符合输出要求的情况下，对程序进行修改，最终获得正确的程序.
⑸调试与仿真中遇到的问题以及解决方法
在调试与仿真过程中我们遇到了不少问题，尤其在对我们的初始程序如下
进行调试仿真运行时，［SET S0］与[STL S0]始终高亮显示，在询问老师后，我们找到了解决方法,加入了M1继电器,其语句为
LD X001
OR M1
ANI X000
OUT M1
运用M1继电器强制通电，来仿真控制后续流程步。

6 课程设计总结
从6月27日到7月1日，我们进行了为期5天的课程设计。此次课程设计，我们这组完成的工作总结如下：
1。通过熟悉典型设备分析的一般方法，认真分析了电气控制系统的需要和条件（包括设备机构组成分析,设备工作过程分析等），在查阅技术资料和手册的基础上，合理选用针对本次课题物品输送系统控制的设计方案；
2。我们根据设计方案没完成了电气控制系统的电气原理图设计；
3.我们掌握了使用计算机软件编制plc程序的应用方法，完成了PLC设计（包括PLC选型设计，I/O分配，I/O端子接线,控制流程图分析等);
4.使用仿真设备调试程序。
在这短短的5天,我们这一小组都认真的沉浸在此次课程设计中，在一步步设计过程中,我们拓宽了知识面，锻炼了能力，综合素质得到较大提高。学会运用软件解决实际问题，增强了系统设计能力.
由于时间有限，我们仍存在有许多问题,没有深入解决，例如：
1。我们在设计本课题中,主要针对一次循环的物品输送，而实际生活中，厂方为了节约时间，提高效率，涉及到可以同时运送多个工件该如何去实现。
2。由于前几天在程序设计上花了不少时间，而导致我们在FX软件运用上练习的时间较少，不够熟练,没有深入摸索，在调试仿真运行时，仍存在很多疑问。

参考文献
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