自动装卸线控制.doc

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机电工程学院

课程设计说明书

设计题目: 自动装卸线控制

系统设计

学生姓名：
学 号： 20094805
专业班级： 机制F09
指导教师：
2012 年 12 月 12 日

内容摘要

本课题当中的自动装卸线包括了装料，运输，卸料，返回工作，在现代企业不断追求效率的前提下，得到广泛的应用。但是同时也带来了很多问题：在高危、量多的货料的装载，运输，卸载工作，这些高强度的工作人能否承受的了？怎样在保证安全，准确的达到工作目的的前提下，减轻工作人员的劳动强度而提高工作效率呢？提高自动程度成了我们现在面临的首要问题。
在科技发展迅速的今天，继电器控制已经逐步被可编程控制器（PLC）控制所代替。本课题中所设计的自动装卸线控制系统就是一种通过运用(PLC),实现了对运输小车的装料，运输，卸料，返回一系列工作自动控制的能力的PLC系统，从而可以大大的提高工作效率和工作人员的安全。
车的装料，运输，卸料，返回一系列工作自动控制的能力，从而可以大大的提高工作效率和工作人员的安全。
关键词：自动装载线；可编程控制器；效率；安全

1

目 录

第1章 引言………………………………………………………………………………1
第2章 继电接触器控制系统设计……………………………………………………2
2.1设计要求…………………………………………………………………………2
2.2流程图设计………………………………………………………………………3
2.3主电路设计……………………………………………………………………… 3
2.4控制电路设计……………………………………………………………………4
第3章 PLC控制系统设计………………………………………………………………5
3.1控制要求分析………………………………………………………………………5
3.2确定I/O信号数量，选择PLC类型………………………………………………5
3.3 I/O点的分配与编号………………………………………………………………5
3.4 I/O接线图…………………………………………………………………………6
3.5梯形图与语句表……………………………………………………………………6
3.6程序调试…………………………………………………………………………7
结论…………………………………………………………………………………………10
设计总结…………………………………………………………………………………11
谢辞…………………………………………………………………………………………12
附录…………………………………………………………………………………13
参考文献…………………………………………………………………………………18

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第1章 引言
从自动装载线的发展趋势来看，它的出现是由于高强度，高危险的工作越来越多，而工作人员的劳动强度也同时增加，企业为了提高工作效率和减少生产危险应运而生的。
现在，自动装载线正在走向更加信息化并且进一步实现合理化。而自动装载线的核心技术是自动装载线控制系统，它也向着现代企业高效率、人性化的要求发展。本课题就是通过设计自动装卸线控制系统来对自动装卸线进行智能化控制，从而提高生产效率和安全。
第2章 继电接触器控制系统设计
2.1设计要求
电动机M1驱动装料机加料，电动机M2驱动装料车升降，电动机M3驱动卸料机卸料。
装卸线操作过程是：
（1） 料车在原位，显示原位状态，按启动按钮，自动线开始工作；
（2） 加料定时5秒，加料结束；
（3） 延时1秒，料车上升；
（4） 上升到位，自动停止移动；
（5） 延时1秒，料车自动卸料；
（6） 卸料10秒，料车复位并下降；
（7） 下降到原位，料车自动停止移动；
（8） 能实现单周装卸及连续循环操作。

图2-1 PLC控制自动装卸线

2.2流程图设计
控制流程图可以让设计人员清楚、明了的认清该系统的工作过程。根据课程设计的具体要求，分析并设计如下图2-2：

图2-2 流程图

2.3主电路设计
下图为主电路的电路图，其中KM1控制M2运转加料，KM3控制M3运转卸料，KM2控制M1正转使小车上升，KM4控制M1反转使小车下降。M1，M2，M3均为三相异步电动机。

图2-3 三相异步电动机主电路

2.4控制电路设计
见附图1，其中SB1为停止按钮，SB2为单步启动按钮，QS2为连续循环控制启动转换开关。
第3章PLC控制系统设计
3.1控制要求分析
本次设计主要是通过对PLC的设计来实现控制电动机M1驱动装料机加料，电动机M2驱动装料车升降，电动机M3驱动卸料机卸料。
同时能过精确地控制小车装料时间，运输到达目的地之后能够达到精确地相应卸料然后返回原点来实现循环和单周循环的工作。所以要用三个输入端口对三个电动机的控制。还要用计时继电器来实现对装料，停歇时间的控制。用行程开关来反应小车到达目的地。
3.2确定I/O信号数量，选择PLC类型
通过对控制要求的分析，本次设计需要五个输入端口和五个输出端口对整个控制线路的控制，所以选用CPU222。
3.3 I/O点的分配与编号
I/O信号在PLC接线端子上的地址分配是进行PLC控制系统设计的基础，只有分配I/O点地址以后才可以进行编程。对控制柜及PLC的外围来说，只有I/O点地址确定以后，才可以绘制电气接线图，所以只有准确、合理的进行I/O地址的分配与编号，才方便进行后续的设计。其分配如表3-1所示。
表3-1三线异步电动机I/O地址分配表

控制信号
信号名称
元件名称
元件符号
地址编码

输入信号
循环开始信号
转换开关
QS
I0.0
上行程到位信号
行程开关
SQ1
I0.1
关闭信号
常闭按钮
SB1
I0.2
单步开始信号
常开按钮
SB2
I0.3
下行程到位信号
行程开关
SQ2
I0.4

输出信号
指示灯信号
指示灯
PG
Q0.0
加料信号
接触器
KM1
Q0.1
上升信号
接触器
KM2
Q0.2
卸料信号
接触器
KM3
Q0.3
下降信号
接触器
KM4
Q0.4
3.4 I/O接线图
通过对控制要求的分析，I/O信号的具体的接线图如下：

图3-1 I/O接线图

3.5 梯形图与语句表
梯形图（见附录2）与语句表（见附录3），控制过程如下：
①通电时，小车停在原位，行程开关闭合，I0.1闭合，Q0.0工作，指示灯亮；
②按下启动按钮，I0.3闭合，M0.0工作并自锁；
③M0.0触电闭合，Q0.1得电，开始加料，同时T37开始计时，5秒后T37计时到，停止加料；
④T37及时到的同时，T38开始计时，一秒后计时到，Q0.2得电，小车开始上升；
⑤上升到顶，行程开关闭合，I0.4得电，使上升停止，同时使T39开始计时；
⑥1秒后计时到，开始卸料，同时T40开始计时；
⑦10秒后，T40计时到，小车开始下降并自锁，同时断开M0.0，即断开前面所有控制；
⑧下降到原位时，行程开关闭合，I0.1得电，下降停止；
⑨若需要连续循环动作，只需将转换开关转到通路，I0.0得电；
⑩在下车回到原位的时候，行程开关闭合，I0.1得电，重新启动循环。
3.6 程序调试
程序调试有模拟器调试和现场调试等方法，根据课程设计要求并结合实际情况使用了STEP7-Micro/WIN32模拟器进行了本程序的调试。西门子S7－200的仿真软件Simulation1.2版是从西班牙原版1.2直接汉化过来的，支持TD200仿真界面和增减计数器等多种指令。调试方法如下 ：
1.将在STEP7-Micro/WIN32中编译正确的程序在文件菜单中导出为AWL文件；
2.打开仿真软件，点“配置”-“CPU 型号”，然后选择CPU 222；
3.点“程序”-“载入程序”；
4.选择STEP7-Micro/WIN32的版本；
5.将先前导出的AWL文件打开；
6.点“PLC”-“运行”，开始调试程序。
手动运行工作台调试程序，部分运行情况如下：

图3-2 程序调试a

图3-3 程序调试b

图3-4 程序调试c

图3-5 程序调试d

图3-6 程序调试e
结论
本课程设计是关于自动装卸线控制系统设计，要求完成采用继电器接触器控制和PLC控制。继电器接触器控制采用时间继电器进行延时，由行程开关控制自动循环，PLC控制选用CPU222，不需要扩展，采用计时器延时。两种控制都可完成单周和连续循环控制。
通过PLC控制，可以精确的对小车装料，卸料的时间，数量控制。并且省去人工操作时的误差。为现代工业控制的生产起到了积极作用，整个系统结构简单，操作方便、灵活，具有较好的实际价值和使用性。
设计总结
这次的课程设计对我们而言是对所学课程内容掌握情况的一次自我验证，对所学内容的综合应用能力的检验，它培养和训练了我们的编程能力，进而提高了我们对学习和实际应用相关专业知识的兴趣。
本次课程设计的内容是自动装卸线控制系统的设计，针对现在的PLC技术，实现控制的设计。
通过这次的设计，让我更进一步学习了基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法有了较深入的了解。同时在对理论知识的应用中，也学会了同实际情况的结合。
在这次的课程设计中也遇到了不少的问题和困难，我们大家一起讨论，不仅增加了对基本知识的深入记忆，而且增进了同学之间的友情。但是最终我们磕磕碰碰的走了过来，获得了预期的结果。
谢辞
经过两个星期的艰苦奋斗，我们终于顺利完成了课程设计。
每一次课程设计都是一次很好的学习机会，在这一次的课程设计当中同样发现了自己的不足，遇到了很多问题，这时同学的帮助自然成为了我们课程设计顺利完成的有一个重要因素。即使只是随口的一两句提示，往往就能够让我们从痛苦的思索中解救出来，获得解决问题的更好的办法。更有甚者，在大家都忙着自己的课程设计的时候，大家还能够互相帮助，这更让我们看到班级大家庭的友善与温暖。
同时也要感谢王宗才老师的悉心指导，在和同学为一个难定论的问题讨论不休时，他的指导让我们能够很快的解决问题。
附录
附录1

图3-7 控制线路图
附录2

附录3
与梯形图相对应的语句表如下：
Network 1
单周或循环选择启动
LD I0.0
A I0.1
O I0.3
O M0.0
AN I0.2
AN Q0.4
= M0.0
Network 2
显示原位状态
LD I0.1
= Q0.0
Network 3
加料5秒
LD M0.0
TON T37, 50
AN T37
= Q0.1
Network 4
停1秒
LD T37
TON T38, 10
Network 5
上升
LDN I0.4
A T38
= Q0.2
Network 6
停1秒
LD I0.4
TON T39, 10
Network 7
卸料10秒
LD T39
TON T40, 100
AN Q0.4
= Q0.3
Network 8
下降
LD T40
O Q0.4
AN I0.1
= Q0.4
参考文献
[1] 王宗才.机电传动与控制.北京：电子工业出版社，2011.6
[2] 邓星钟.机电传动控制.武汉：华中科技大学出版社，2007
[3] 周宏甫.机电传动控制.北京：化学工业出版社，2006
[4] 罗宇航.流行PLC实用程序及设计.西安：电子科技大学出版社，2006.12
[5] 柴瑞娟，陈海霞.西门子编程技术及应用.北京：机械工业出版社，2006.8
[6] 陈建明.电气控制与PLC应用.北京：电子工业出版社，2010
[7] 王永华.现代电气控制及PLC应用技术.北京：航空航天大学出版社，2008
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