毕业论文-电动运输小车满足不同加工点的自动控制.doc

济南大学毕业设计
1前 言
随着科学技术和经济的飞速发展，各个学科领域不断地交融发展，产生多种新的生产技术。 机电一体化是一种复合化技术，它是机械技术与电子技术、信息技术相互渗透的产物，是机电工业的必然发展趋势。现代工业通过这种技术不断提高劳动生产率，减轻操作者的体力劳动，促进社会的发展进步。
1.1 电动运输小车的发展及意义
社会发展，企业现代化规模的扩大和深化，使得生产物的运送成为生产物流系统中的一个极其重要的环节，而运输小车则是物流系统的支柱,电动运输小车的应用领域不断地扩大，从手动到自动，逐渐实现了机械化和自动化。运输小车经历了以下几个阶段：
1、手动控制阶段 在20世纪60年代末70年代初期，一些工业生产采用PLC实现小车的控制，但由于的技术不成熟，只能手动控制，而且早期的小车采用继电器-接触器组成的复杂控制系统，这种系统存在着许多缺陷，如设计周期长、体积大、成本高等，几乎没有数据处理和通信功能，必须有专人负责操作。
2、自动控制阶段 在20世纪80年代，在计算机技术发展带动下，这时的大型工控企业将PLC技术与计算机技术结合，通过机器人技术，终于实现了PLC在运输小车的自动控制。
3、全自动控制阶段 现阶段，PLC技术不断向高性能、高速度、大容量发展。将PLC运用到运输小车的全自动控制，能够降低系统的运行费用。PLC运输小车自动控制系统具有连线简单控制速度快，精度高，可靠性和可维护性好，维修和改造方便等优点。
通过目前国内外的发展现状来看，自动化生产对生产环境的物料输送系统提出了更高、更多的要求，运输的物料体积更大，重量更重，对于送料的频率也要求更快，以人力为主的传统的运输送料不能够满足时代发展的要求，因此更需要实现运输小车运料过程的自动化。相比较于人力运输和皮带运输而言，小车运输更加灵活简便，更能够适应生产环境的变化。
就运输小车本身而言，作为自动化物料搬运设备，它具有自动化程度高，应用灵活，安全可靠，无人操作及维修简单等诸多优点，因而广泛应用于工程机械工业，车间运输，机场等运输场所，它对提高生产自动化程度和提高生产效率有着极其重要的意义。在现代自动化的生产线中，运输小车是自动化生产物流系统的重要组成部分，特别是多工位加工的自动化生产线，电动运输小车有缩短产品生产周期，减少工人的劳动量，减轻劳动强度，提高生产效率等优点。采用PLC来实现运输小车的自动化控制使得小车控制更加简单便利。
电动运输小车控制系统采用PLC控制的设计，是基于目前世界对PLC开发应用潮流的现状，把PLC用于生产实践。PLC处理非常复杂的现代化生产系统，给操作者提供了额外的时间，集中构建他们范围的知识和核心附加值技术，这将提高他们公司的竞争力。伴随计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化网络和国际通用网络的组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。
1.2 整体设计方案介绍
电动运输小车满足不同加工点的自动控制设计有两部分组成，包括电动运输小车的结构设和PLC控制部分设计。电动运输小车机构的设计包括小车动力装置设计选择，传动装置的设计，小车的车体、车厢、 车轮以及传动轴的设计。根据电动运输小车的自重和承重以及小车的速度来计算使小车运动所需要的功率，选择恰当的电机速度确定电机的型号。由电动机的输出转速和最终小车的运行速度，确定中间减速传动装置的传动比，根据制造简单方便和造价便宜的原则，选用联轴器联接电动机和以及齿轮减速器，以减速器来平衡电动机与输出轴的速度差，最后通过带传动将电动机的功率和速度传到轴上，使电动运输小车运行。设计预期达到的功能有运料的装卸，电动机能够带动小车在个工位点间正常行驶。PLC控制部分的设计需要完成各元器件的选择，电路图的绘制，完成PLC梯形图的编写，程序的设计与调试。小车的控制系统主要由PLC系统控制，而继电器-接触器系统作为辅助。电动运输小车的总体设计是完成运输小车在生产线上的自动控制。
1.3 电动运输小车设计的预期成果
要求运输小车的承重为2吨，行车速度为0.8m/s，有电动机驱动减速器和皮带轮来带动小车行驶，起运行的轨道为工字型轨道。由PLC完成对小车的控制，实现各工位间的行驶，同时对各工位进行编号。设计完成后，主要实现以下功能：
（1）PLC 上电后，车停在某工位，若没有用车呼叫时，则各工委的指示灯亮，表示工位可以停车。
（2）若某工位呼叫小车时，各工位指示灯均灭，表示此后再呼车无效。
（3）停车工位呼叫小车则小车不动。当呼车号大于停车号时，小车动向低位行驶。当小车到达呼车位时自动停车卸料。
（4）小车到达某工位时停留20s供该工位使用，20s后才能够被其他工位呼叫。
（5）临时停电后再复电，小车不会自行启动。

2小车结构设计
小车的结构设计是控制设计的基础，同时整个设计的至关重要的部分。机电一体化的实现也是由机械结构的设计为先导。本课题机械结构的设计以小车的机械传动系统为主，辅以小车的外形设计和其他辅助功能的设计。
2.1电动机的选择
本设计选用Y系列三相交流异步电动机，异步电动机结构简单，运行可靠，维护容易，价格便宜，具有良好的稳态和动态特性，因此，它是工业中最为广泛的一种电动机。对于电动机的选用，可根据所需电机的容量，负载的大小选择。电动机的外形结构图如图2-1所示。
要求小车能够载重2吨，速度为，则根据《机械设计课程设计手册》公式 （13-3），则传动机构的损耗应有电动机来承担，根据功率平衡关系：
（2-1）
把带入公式可得：
（2-2）
小车工作负载：
重力负载：
则小车的总负载
小车与轨道的摩擦系数可取为0.1
小车所需要的牵引力：
总传动效率可取，又
于是
工作机所需输入功率：
于是电动机所需功率：
标准电动机的容量由额定功率表示，所选电动机的额定功率应等于或大于工作要求的功率。综上所述，在《机械设计课程设计手册》表12-1中选取Y系列三相异步电动机，其型号为Y132S-6，额定功率为,同步转速为,满载转速为,[1]能够满足使用要求。
2.2传动装置的选择
2.2.1传动方案的确定
主动轴的转速为：
电动机的转速为：
则传动装置的传动比为：
由上可知，传动装置的传动比较大。
若采用齿轮传动机构，其结构紧凑，传动比稳定，效率高，但齿轮的制造及安装精度要求高，价格昂贵，从性价比考虑不宜采用。若采用蜗轮蜗杆传动，传动比比较大，结构紧凑，但是传动效率低，容易产生大量的热，如果热量没有及时散逸，将增大摩擦损失，易发生胶合。而一级减速器传递功率大，传递效率高，工艺简单，精度容易保证，且造价低，应用广泛，对于该小车适用。所以传动装置采用一级标准减速器和V带传动。传动方案图如2-2所示。

图2-1 传动方案图
小车载重为2吨，有电动机驱动，电动机的转速为，总传动比为，传动功率为，选取ZDY100-4.1-I型减速器[2]。
2.2.2带传动的确定
链传动是一种广泛应用的机械传动，是由链条和主、从动链轮组成。链轮上有特殊齿形的齿，依靠链轮轮齿与链条链节的啮合来传递运动和动力，但运转时不能保持恒定的传动比，磨损后容易发生跳齿，而且噪声比较大，不宜用于急速反向的传动中，所以，在小车的设计中不采用链传动。
带传动是由固联于主动轴上的带轮、固联于从动轮上的带轮和套在两带轮上的传动带组成的。当驱动主动轮转动时，由于皮带与带轮间的摩擦力，便拖动从动轮一起转动，并传递动力和功率。带传动具有结构简单、传动平稳、缓冲吸震和价格低廉等特点，在工业生产中被广泛应用。

图2-2 带传动示意图
在带传动中，常用的有平带传动、V带传动、多楔带传动和同步带传动等。在一般的机械传动中，V带传动应用最为广泛。传动时，V带只与轮槽的两个侧面接触，即以两个侧面为工作面。根据槽面摩擦原理可知，在同样的张紧力下，V带传动较平带传动能够产生更大的摩擦力。本设计即是采用皮带传动。带传动的示意图如图2-3所示。
电动机的额定功率为：
主动轴的转速为：
确定计算功率：
根据《机械设计》表8-7可得到工作情况系数由公式(2-3)计算 (2-3)
得到。
选取窄V带：
根据功率、转速由《机械设计》图8-11可得V带的型号在SPB、SPA之间，确定初选型号为SPB型。
由《机械设计》表8-6取主动轮基准直径
根据《机械设计》所需传动比由公式(2-4)计算
(2-4)
从动轮基准直径为：
根据《机械设计》表8-8，取
带的速度计算： (2-5)
验算带的速度：
带的速度合适。
确定窄V带的基准长度和传动中心距：
根据示(2-6)计算 (2-6)
初步确定中心距：
根据《机械设计》由式(2-7)计算基准长度
(2-7)
计算所需要的基准长度：
根据《机械设计》表8-2选取带的基准长度
计算实际中心距：
验算主动轮上的包角：
主动轮上的包角合适。
计算窄V带的根数
根据《机械设计》[3]由式(2-8)计算皮带的根数
(2-8)
由;；
根据《机械设计》表8-4a和8-4b得：
；
根据《机械设计》表8-5得，表8-2得则：

取根。
预紧力根据《机械设计》式(2-9)计算
(2-9)
根据《机械设计》表8-3得到故：

计算作用在轴上的压轴力
根据《机械设计》由式(2-10)计算
(2-10)
得到。
设计带轮应满足质量小，结构工艺性好，无过大的铸造内应力，质量分布均匀，轮槽工作面要精细加工等要求，由于带轮的材料主要采用铸铁，选用;带轮的基准直径（d为轴的直径）故带轮采用实心式。减速器的低速轴与V带轮采用键进行周向固定，并在带轮上钻两个孔按上两个螺钉，进行轴向定位。小车的轴与车轮用键连接，实现周向固定，用锥销实现轴向固定。
2.2.3传动轴的设计
轴是支撑转动零件并与之一起回转来传递运动、弯矩或扭矩的机械零件。一切作
回转运动的传动零件，都必须装在轴上才能进行运动和动力的传递，由此可知，州的主要功能是支撑回转零件及传递运动和动力。按照承受载荷的不同，轴可以分为转轴、心轴和传动轴三类。工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴。只承受弯矩而不承受扭矩的轴称之为心轴。只承受扭矩而不承受弯矩的轴称为传动轴。轴按照轴线形状的不同，分为曲轴和直轴两大类。曲轴通过连杆可以将旋转的运动改变为往复直线运动，或作相反的运动变换。直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴两种。光轴形状简单，加工容易，应力集中源少，但轴上零件不易装配及定位；阶梯轴则正好与光轴相反。因此光轴主要用于心轴和传动轴，阶梯轴则常用于转轴。[3]在电动运输小车传动系统中则应用的是阶梯轴，这样便于带轮和车轮的定位装配。阶梯轴的结构示意如图2-4所示。

图2-4 阶梯轴
轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛胚大多数采用轧制圆钢和锻件，有的直接用圆钢。由于碳钢比合金钢价格便宜，对应力集中的敏感性比较低，同时也可以用热处理或化学热处理的方法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最常见的事45钢。
轴的选择和校核
取每级齿轮传动的效率（包括轴承的效率再内），根据《机械设计》
由式(2-11)计算
(2-11)
得到：；
又
从而：
由作用在轴上的压轴力
计算出危险截面处得总弯矩：
弯矩合成应力校核轴的强度。进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面）的强度，取。
轴的应力计算：

由前面已选定轴的材料是45钢，调质处理由《机械设计》表15-1查得。因此，故符合安全要求[3]。
2.2.4联轴器的选择
联轴器是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转，用以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减震和提高轴系动态性能的作用。联轴器是由两部分组成的，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。根据工作特性，联轴器用来把两根轴联接在一起，机器运转时两轴是不能分开的，只有机器停车并将联轴器拆开后，两轴才能够分开。
联轴器所连接的两轴，由于制造安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。着就要求设计联轴器时，要对从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。
根据对各种位移的补偿能力（即能否在发生相对位移条件下保持连接功能），联轴器可分为刚性联轴器和挠性联轴器两大类。挠性联轴器有可按是否具有弹性元件分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的联轴器连个类别。
刚性联轴器有套筒式、夹壳式和凸缘式等。而凸缘式联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器用键分别与轴联接，然后用螺栓将两个半联轴器联为一体，用来传递运动和转矩[3]。
由小车的行驶速度不高，即冲击力不大，轴的刚性较大，选用凸缘式联轴器。凸缘式联轴器的结构图如图2-4所示。

图2-4 凸缘联轴器结构示意图
载荷计算
公称转矩：
根据《机械设计》表8-7得到工作情况系数，故由式(2-12)计算：
(2-12)
得到转矩为：
型号选择 根据《新编机械设计实用手册》表27-7，由GB5843-86中查得凸缘联轴器的YL9联轴器J型，许用转矩为，许用最大转速为，轴径为32-38mm之间，材料为灰铸铁HT150，故适用[2]。
2.3其它零部件的设计
2.3.1车轮的选择
一般情况下，小车使用单缘轮，并使轮缘的一端安装在轨道的外侧。为了提高车轮的最大许用压力，根据《新编机械设计实用手册》选定车轮型号为DYL-250 GB 4628-84,其直径为250mm，其车轮材料为。其示意图如2-5所示。

图2-5 车轮结构示意图
2.3.2小车的车体形状设计
为了方便小车装卸，将小车的车体设计成倒梯形形状，以方便物料的装入和倒出。同时考虑到物料的重量，在小车的外壁上设计有吊环，可在需要的时候将车体掉起，车体与车厢的相对位置用卡槽定位固定。车体的上端口长1.6m，宽1.25m，下端长1.5m，宽1.35m，总高度0.7m。
2.3.3小车的车厢设计
车厢的设计不仅满足外观上简单，同时又能把整个小车的传动机构包含在其中。形状成长方体，长1.5m，宽1.35m，与车体的下端面平齐，高度为0.412m。小车的车体、车厢的材料均采用45钢，电动运输小车的外形图如图2-6所示

图2-6 电动运输小车的外形图
2.3.4小车卸料连杆的设计
对于小车内的物料倾卸，考虑到运输小车的结构比较简单，若选用行程大的液压缸，会使小车的造价偏高，于是采用液压连杆结构减少液压缸行程，降低造价。液压连杆结构示意图如2-7所示。

图2-7 液压连杆机构示意图

3 控制部分设计
3.1可编程控制器的选用
可编程控制器自发明以后得到了快速发展，在世界各地得到了迅速的发展。而且，PLC的不断完善。现在的PLC也不再局限于逻辑控制，在运动、过程控制等领域正发挥着越来越重要的作用。
3.1.1电气控制与PLC控制
PLC，可编程逻辑控制器，是一种数字运算操作的电子系统，专门为工业环境的应用而设计。基本构成为：电源、中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出接口电路、功能模块和通信模块。PLC的基本组成如图3-1所示。
程序书写器
PC编辑软件

输入元件
输入元件

CPU

MEMORY
电源供应器
周边装置
指示灯
电磁阀
警报器
按钮开关
近接开关
极限开关
输出模组
输入模组

图3-1 PLC基本结构
PLC是社会发展到一定的阶段的产物，是在继电器-接触器基础上发展出来的，在功能的实现方面具有一脉相承的特点，都能够实现所要求的控制功能，但区别也很明显：
(1)组成器件不同：继电器的控制电路是由许多真正的硬件继电器组成，而PLC梯形图则是由那些所谓的“软继电器”组成。
(2)触点的数目不同：传统的电气控制的继电器的触点十分有限，一般用于控制电路的继电器的触点只有4-8对，而梯形图中的“软继电器”使用的触点则是无限的。
(3)实施控制的方式不同：在继电器控制的线路中，要实现的控制是通过各种继电器之间的接线解决的，而可编程控制器则是通过梯形图即软件编程来解决的。
(4)工作方式不同：对于继电器-接触器系统，为并行工作方式，所有触点的动作是通过与之相联的线圈的通电或断电发生的；对于PLC系统，为串行工作方式，由于指令的分时扫描执行，同一个器件的线圈的工作和他各个触点的动作并不同时发生。
通过两种控制系统的比较，PLC系统可靠性高，抗干扰能力强，功能完善，适应性强等优越性凸显，电动运输小车的控制优先选择PLC系统，而继电器-接触器系统作为备用系统使用。
3.1.2PLC的选型
现在，国内外市场上使用的PLC的品种多达数百个，性能特点不一，价格也不一样，在设计PLC控制系统时，关于如何选择PLC机型，一般从以下几个方面考虑：
(1)I/O点数的要求：通过系统所要求的控制得到输入点18个，输出点7个，即选择I/O点数大约在40左右。
(2)存储容量的要求：存储容量是指存储程序和数据的能力，应考虑到存储器的种类及最大容量。
(3)I/O响应时间的要求：PLC的I/O响应时间包括输入电路延迟、输出的电路延迟和由扫描工作方式引起的时间延迟等。
(4)根据负载的类型选择：电动运输小车为简单的交/直流负载，选择继电器输出型PLC或继电器输出模块。
(5)硬件结构选择：现有的结构有整体式和模块式两种，在相同的功能和I/O点数的情况下，整体式比模块式便宜。
点动运输小车的控制的物理量都是开关量：输入开关量有启动按钮一个，急停按钮一个，呼叫按钮八个，行程开关八个；输出时需要控制接触器KM1、KM2的线圈，电磁阀YV的线圈等输出信号。根据电动运输小车控制所需要的输入量和输出量，同时考虑留有足够的余量，选择台达系列DVP-60ES，可以满足系统控制要求。
3.2 自动控制设计的基本介绍
设计中的电动运输小车是满足八个工位点的运输控制的，即在设计中要涉及到小车在任意加工点时，都能对其它工位点对小车的呼叫做出回应，其工作过程介绍如下：
首先启动控制系统，线圈驱动输出指令，找到停车工位点信号，确定小车的当前位置，然后校检是否有呼叫信号。若没有呼叫信号则系统返回上一步；若有呼车信号，则传送呼车工位点的信号，与此同时其它工位点的呼车信号被限制，即我们认为一个工位点呼车动作时，其它工位点在小车的响应过程中呼车无效。小车收到信号判断出呼车工位点的位置，与小车当前停车处的工位号比较，如果呼车位的工位号大于现在所处的位置的位号时，电动机正转，小车驶向高工位点。如果呼车工位点的位号小于现在所处的位置的位号时，电动机反转，小车驶向低位点。此时，小车自动卸料20s，以供此工位使用，在20s后解除对其它工位点的限制，系统返回传送停车位信号处的操作程序，其它工位点可以进行呼叫动作。此过程的流程图如图3-2所示：
系统启动

传送停车信号

否[键入文档的引述或关注点的摘要。您可将文本框放置在文档中的任何位置。可使用“文本框工具”选项卡更改重要引述文本框的格式。]

是否有呼车

是

传送呼车信号

其它工位呼车信号限制

何处呼车

M<N
M>N

小车实现低位
小车驶向高位

小车到达呼车位停20s

解除呼车限制

图3-2 小车运行流程图
3.2.1 可编程控制器程序设计过程介绍
根据小车的设计要求，确定台达PLC所需要分配的地址点。小车的系统中必须有启动和急停按钮，而且每个工位点设置一个呼叫按钮和一个行程开关，这些都是PLC的输入元件；小车使用三相异步电动机拖动，电动机正转，小车驶向高位，电动机反转，小车驶向低位，电动机的正反转各需要一个接触器，是PLC的输出执行元件。而且每个工位点都有指示灯作为呼叫显示，电动机和指示灯是PLC的控制对象。
在编写控制程序时，一般会用到MOV和CMP指令，即把小车所在的工位点位号送到一个寄存器中，把呼叫小车的工位号送入另外一个寄存器，通过比较两寄存器的内容，确定行车方向。如果呼叫小车的工位号大于停车的工位号，小车向高位行驶；如果呼车的工位号小于停车的工位号，小车向定位行驶。这个控制过程就是电动运输小车程序设计的主线。
3.2.2 可编程控制器资源配置
对于可编程控制器上的地址空间，分配给呼叫按钮、行程开关、启动停止开关、电动机等，其框架配置如图3-3所示。
台达 P L C
启动按钮

三相异步电动机
变频器
停止按钮

8个呼叫按钮

8个行程开关

图3-3 框架配置图
在CPU中有18点数字输入量，7点数字输出量，因此不再需要输入/输出模块，采用I/O自动分配方式。输入端子对应的输入地址为X0-X21，输出端子对应的地址为Y0-Y7。输入输出点对应的地址如表3-1所示。
表3-1输入输出点
输入点
输出点
操作功能
地址
操作功能
地址
操作功能
地址
呼叫按钮SB1
X2
行程开关SQ1
X12
呼叫指示灯
Y0
呼叫按钮SB2
X3
行程开关SQ2
X13
电动机正转
Y1
呼叫按钮SB3
X4
行程开关SQ3
X14
电动机反转
Y2
呼叫按钮SB4
X5
行程开关SQ4
X15
叫车限制
Y3
呼叫按钮SB5
X6
行程开关SQ5
X16
机械抱闸
Y4
呼叫按钮SB6
X7
行程开关SQ6
X17
电磁阀
Y6
呼叫按钮SB7
X10
行程开关SQ7
X20
启动保持继电器
Y7
呼叫按钮SB8
X11
行程开关SQ8
X21

系统启动按钮
X0
系统急停按钮
X1

对表格相关元素，地址编号，功能和使用方法进行简要说明：
输入继电器X 输入继电器对应PLC的输入端口，将外部信号输入，触发继电器的的触点进行编程。输入继电器的编号即输入状态寄存器对应的地址代号。
输出继电器Y 输出继电器对应PLC的输出端口，将内部信息驱动可编程序控制外部负载电路，形成实际输出。输出继电器的编号即输出继电器对应的地址编号。
电动机正反转控制电路 在生产中往往要求运动机械进行往复运动，这需要电动机的拖动来实现。在电动机的正反转控制电路中，控制正转接触器的线圈得点，对应触点闭合，电动机正转；控制反转接触器线圈得电，对应触点闭合，电动机反转。
定时器T 定时器是累计时钟脉冲计时的，当到达计时设定值时，其触点动作，实现定时功能。
数据寄存器D 数据寄存器存放数据器，包括通用寄存器和保持寄存器。通用寄存器为临时寄存器，其编号为D0-D199，新数据覆盖旧数据，断电后，数据丢失；保持寄存器的编号为D200-D511，除非改写，否则数据不会丢失。在小车的自动控制采用的是保持寄存器D206、D207。
3.3电气控制方式
电动运输小车通过可编程控制器控制和电气控制两种方式实现。考虑到在实际生产中，自动化设备可能出现故障，但生产则不会停止，因此在设计中添加了辅助控制方法，即电气控制方法，来预防PLC故障时生产线能够正常运行。下面首先介绍PLC控制方式的设计。
3.3.1主电路设计
在电动运输小车的控制装置中，小车的往复控制是通过电动机的正反转来实现的，本设计采用的是Y132S-6型三相异步电动机拖动小车，额定功率为，满载时的转速为，电流为，功率因素为0.76，堵转电流是额定电流的6.5倍，设计主电路图如图3-4所示。根据电动机的指标选择相关电器元件：
HZ15系列组合开关主要用于交流、电压至的电气设备中，用作接通或断开电路，换接电源或者负载，串联控制小型异步电动机正反转之用，为不频繁操作的手动开关。
RL1系列螺旋式熔断器，主要用于交流、额定电压、额定电流的配电线路，作输送配电设备、电缆、导线的过载和短路保护之用。根据电动机的额定电流，选择熔断器的型号为RL1-60/20。
JR20系列金属片式热继电器，主要用于交流、主电路额定绝缘电压至、电流至的电力系统中，作三相交流电动机的过载和断保护之用。根据电动机的过载保护情况，确定热继电器的型号为JR20-10/14R。

图3-4 主电路图
3.3.2PLC控制设计
研究PLC的控制方法以及PLC的硬件连线图，接口电路图如图3-5所示。在图上可以看到交流接触器KM1和KM2分别控制着电动机的正转和反转，从而实现小车的前进与后退。用KM1和KM2的开关来改变电机的三相电源的的相序，改变电动机的转动方向。图中KM1的线圈串联了KM2的辅助常闭触点，KM1的辅助常闭触点与KM2的线圈串联，组成了硬件互锁电路，这样可以避免正反转切换过程中存

图3-5 接口电路图
在电感延时，导致一个接触器主触点还没有完全断电弧，另一接触器合上，造成交流电源的瞬间短路的故障。主电路与可编程控制器的控制电路连接后，把程序输入即可实现电动运输小车的自动控制。
3.3.3电气控制设计
电气控制设计的主电路图同PLC控制设计的主电路图一致。下面主要介绍呼叫小车电路设计和小车左行、右行电路设计。在设计中的电动运输小车，在生产线上有八个固定的工位点，沿轨道按要求往复运行。运行中，每一个工位的操作运行方法一样，所以八个呼叫电路的设计也相同。其呼叫电路如3-5所示。呼叫电路运行过程：当按下任一个呼叫按钮SB后，继电器KA带电，继电器KA的主触点闭合，呼叫系统启动。当小车到达呼叫工位碰到行程开关，动断行程开关断开，电路断电，呼叫过程结束。

图3-5 呼叫电路图
当呼叫工位号小于停车工位号时，电动机反转小车向低位运动。当X工位呼叫时，继电器KAx带电，触点KAx闭合，呼叫电路通路，此时左行电路运行。小车到达X工位，行程开关STx被压住，触点断开，电动机停止，小车也停止。其控制过程如图3-6所示。

图3-6 左行电路图
当呼叫工位号大于停车工位号时，小车向右行驶。呼叫电路通路时，小车右行，右行控制电路也运行。当小车到达呼叫工位时，压下行程开关，呼叫电路断电，右行控制电路也断电，电动机断电，小车停止。其控制过程如图3-7所示。

图3-7 右行电路图

4 结 论
电动运输小车在完成机械结构设计和控制设计后，经过程序的调试检验，基本实现了设计要求，下面将通过检验测试后的心得作一个总结：
（1）在电动运输小车的程序设计中，用MOV指令先把小车所在的工位号传送到寄存器D207中，然后把呼叫工位号传送到D206中，最后通过CMP指令将两个寄存器中的内容进行比较。如果呼叫的工位号大于停车的工位号，那么小车将向高工位行驶；相反，小车向低位行驶。此过程即为小车的往复运动控制设计。
（2）电动运输小车的呼叫响应具有唯一性，也就是说如果有一个工位点呼叫小车，那么其他七个工位点的呼叫功能被封锁，只有当小车到达呼叫工位点停留20s后，才能够响应其他工位点的呼叫。
（3）在PLC中留有寄存器来寄存电动运输小车的运行状态，使系统能够实现失压保护，即断电以后再重新送电，小车应处于静止状态。
（4）小车的接口电路设计中，通过继电器KM1和KM2的常闭触点分别串入对方的电路中，实现互锁功能，最终达到电动机正反转的互锁。
当然，电动运输小车实现了既定要求，但是现代科技日新月异的变化，此次设计的小车能够运用于生产环境中，确实存在着一些缺陷，比如说精度等级不高，小车在到位时的速度变化没有细化，还需要一定的改进。另外还要将更先进的技术应用于小车中，服务于现代自动化生产潮流。

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