控制系统电路的设计与电器件的选择.doc

控制系统电路的设计与电器件的选择

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9

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课程名称 机电系统实践
设计课题 物品分拣系统设计
学院 机电工程学院
指导老师 康献民
班级 110905
学号 11090517
姓名 梁荣添
日期 2014.05。22

目录
第一章 说明书
1.1 说明书
第二章 电路设计与电器元件选择
2.1 工艺流程
2。2 基本思路
2.3 熔断器选择
2.4 接触器选择
2。5 热继电器的选择
2。6 光纤传感器的选择
2.7 PLC系统元件的选择
2。8 控制系统电路图
2。9 电气元件清单
第三章 学习总结
3.1 学习总结

第一章
说明书
第一部分
这次的设计我们小组负责的是物料分拣系统的设计，对于整个的电路的设计过程中,我们小组首先对整个的分拣系统做了一个综合的了解之后再对局部的系统进行问题的发现，最终研究讨论得出如运输带摩擦力太小，推杆头会转动，工件无法定位等等的一系列的问题。然后，对于这一系列的问题，我们就进行了针对性的研究讨论,比如在对推杆头会转动这一问题就需要结合学过的知识充分的发挥我们想象以及每个人分配好要具体查阅了解的具体的内容等，最后再进行分析汇总后得出改进的方案。在电路设计的过程中，首先是根据了研究讨论最终确定的系统的改进方案之后再进行个人的工作任务的分配，而我根据大家讨论得出的系统方案后进行电路的设计整理和对电器元件的选择。
第二部分
对于整个电路的设计过程，翻阅到了很多有关电路设计和电器元件这些方面的书并且需要在网上查找一些必要的课外知识等,而具体到选择某一件电器元件的选择的时候,例如在选择哪一种传感器作为整个分拣系统需要的传感元件时，就需要具体对系统的要求并结合实际的生产情况去进行型号的选择。在整个的设计过程中，我们提倡的是团队的协作精神，假如每个人都独立的去完成自己的设计那是不可能的，例如在选择哪一个型号PLC系统作为这个分拣系统的控制系统的时候，不能凭空想象去选择具体的哪一个CPU作为整个的控制核心，而是需要根据另一位同学提供他设计的PLC的控制系统所需要的输入/输出点数，运算速度等这些条件才能去选择具体的PLC系统作为我们这个分拣系统的控制系统.也就是说我们的设计必须要是紧密连接在一起的,假如上一位同学提供了一个错误的数据的时候，可能就会导致下一位同学的错误的设计，因此在整体的设计上还是需要我们紧密联系才能使设计更加的完善。在设计的时候更加需要灵活运用我们以前学到的知识，针对性的对系统的设计改进行分析才能得出结果。
总的来说，这次的设计在一定的程度上提高了我们团队的协作精神，也在一定的方面上促进了我们创新的精神，因为这是一个完全由我们独立自主的去查阅资料最终决定出的系统的改进方案，这也丰富了我们在这一方面的知识。因此这一门的设计课程对于我们这一阶段的求学者来说是必不可少的.通过这次课程设计，使我认识到了自己在哪一方面存在的不足，在以后的学习中我们需要灵活运用学到的理论知识，把理论知识灵活应用到实际的生活应用中。

第二章

控制系统电路的设计与电器件的选择

控制要求：输送机由电动机带动皮带链进行传动工作，电动机的单向运行,控制系统由PLC编程自动控制,电机在货物移动有相应的指示,电动机有相应的保护措施和总停控制，系统要求有超行程保护，若超行程时应该有报警指示，系统要有电源指示,电流指示，电压指示。

控制方案的确定：
1、 工艺流程
当检测装置检测到有货物送到相应的位置时，电机开始运行，货物移动到相应的位置时，由传感器检测到货物的位置并作出相应的气动反应把货物推到相应的站点后，电机停止；若货物符合生产要求，则货物送到最后一步待加工站点,电机停止，等待下一工序执行操作.
2、 基本思路
大体思路是由辅助电路控制接触器的动作来控制电动机的运行，通过光纤传感器感应到有货物被送到传送带后，电机开始运行，当货物运行到各个物料的分拣站点时,安装在各站点上的光纤传感器检测到货物后通过控制气动装置来实现将货物推到相应的分料站点，也就是说辅助电路通过行程开关来控制。
3、熔断器的选择
在电气设备正常运行时，熔断器不应熔断:在出现短路时，应立即熔断：在电流发生正常变动（如电动机启动过程）时，熔断器不应熔断:在用电设备持续过载时,应延时熔断。对熔断器的选择主要包括类型和熔体额定电流的确定。熔断器的额定电压要大于或等于额定电压：额定电流根据负载的保护特性和短路电流的大小来选择。本系统选用空气开关代替熔断器,电路功率为350W，工作电压为220V，由I=P/U=350/220=1。59A,经计算(1单台直接起动电动机 熔体额定电流=（1。5~2.5)×电动机额定电流。），350W的电路可选用10A/1P的空气开关.
4、接触器的选择
选择要求：根据接触器所控制负载的工作任务、控制对象的工作参数和控制回路电压来选择。传输带中交流接触器控制的电动机负载为一般任务且是断续周期工作制,故只要使选用的接触器的额定电压和额定电流等于或少大于电动机的额定电压和电流即可。本系统使用的是交流电路， 根据额定电流可以选择接触器为ABB型号A16-30—10（/01）7.5W线圈电压：24/110/220/380的接触器。
5、热继电器的选择

热继电器作为电动机的过载保护时，应使选择的热继电器的安秒特性位于电机的过载特性之下，并尽可能接近甚至重合以充分发挥电动机的能力，同时使电动机在短时过载和启动瞬间不受影响。电动机的过载保护时应选用带断相保护装置的热继电器。根据热继电器的额定电流应大于电动机的额定电流来确定热继电器的型号，热继电器的热元件额定电流应略大于电动机的额定电流（I=P/U=350/220=1.59A)。本系统可以采用TK-E02T—C的热过载继电器。
6、光纤传感器的选择
光纤传感器的测量原理有两种。
(1）物性型光纤传感器原理，物性型光纤传感器是利用光纤对环境变化的敏感性，将输入物理量变换为调制的光信号。其工作原理基于光纤的光调制效应，即光纤在外界环境因素,如温度、压力、电场、磁场等等改变时，其传光特性，如相位与光强,会发生变化的现象.因此，如果能测出通过光纤的光相位、光强变化,就可以知道被测物理量的变化。这类传感器又被称为敏感元件型或功能型光纤传感器.激光器的点光源光束扩散为平行波,经分光器分为两路，一为基准光路，另一为测量光路.外界参数(温度、压力、振动等)引起光纤长度的变化和相位的光相位变化，从而产生不同数量的干涉条纹，对它的模向移动进行计数，就可测量温度或压等。（2）结构型光纤传感器原理，结构型光纤传感器是由光检测元件（敏感元件）与光纤传输回路及测量电路所组成的测量系统。其中光纤仅作为光的传播媒质,所以又称为传光型或非功能型光纤传感器。
型号我们可以选择OMRON产品的E3X—NA21/NA51的光纤放大器，E3X-NA系列有一个表示灯（橙）和五个入光量等级表示灯（4个绿色一个红色），该型号的光纤传感器具有自诊断功能,可以在入光量等级不稳定时向使用者发出警报,当入光量处在80%-120％这个不稳定区域达到0.3秒以上时，自诊断功能就会发生警报.
7、可编程逻辑控制器（PLC)
PLC控制系统控制元件以微型机的CPU为处理核心，辅以存储器、编程器、系统总线（I/O接口、智能I/O、通信接口、拓展接口）组成.本系统采用较为简单的PLC系统,在处理器的选择上可以选择16位的单片机来实现.CPU是PLC系统的核心，选择时要根据系统的PLC容量，点数，运行速度等来分,而本分拣系统编程各有11个输入输出点,初步选用三菱公司的FX产品中FX2N的产品，其系统适应面广，功能简单实用，价格便宜，可以用于小型开关量控制系统。系统选型属于直流电源输入，输入量和输出量预留5点，因此可以选择输入为16点漏型，输出为16点继电器的PLC，具体型号可以选择型号FX2N_32_001的PLC,其运算速度可达8＊10^—3S/步,内置8000部RAM可拓至16000步 模拟输入模态FX2N_4DA，特点是12位高精度模拟输入，4通道的电压输入，每通道可以指定电压或电流输入。

8、控制系统电路图

9、分拣物品控制系统的电气控制原理图的电路元件清单
元件名称 符号 数量
按钮 SB 4
电压表 V 1
电流表 A 1
热继电器 FR 2
交流接触器 KM 1
压力传感器触点 KP 2
熔断器 UF 5
变压器 TC 1
限位开关 SQ 4
信号控制等 HL 4
中间继电器 KA 1

第三章
学习总结
经过了几个星期的机电系统实践的课程设计,终于完成的属于我自己的个人部分的系统的设计（电路设计和电气元件的选择)，总体来说还是远远没有达到自己的设计要求,但也从另一些方面来说是补充了一些我们必须要掌握的知识。
我觉得对于这一门课程是十分有意义而且十分有必要的,通过这次的设计，更加激发了我们的求知的欲望，给了一个很大的想象平台给我们去发挥，通过这样的机会我们完全可以发挥自己的思考去设计、改进我们的生产系统。在做这次的设计中，我查阅了大量的课外设计书籍，为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的实际资料也是必不可少的,同时也需要运用到以前学过的专业课知识，这也更加的巩固了我们的课本知识。在以后的学习中，我们还会不断的接触到有关这一方面的知识，而这次的课程的设计学习中给了我们一个很好的锻炼的机会,而这正是我们学习中非常少的一些的学习机会，因此更加需要我们抓紧这样的机会去认认真真的完成以便积累更多的学习经验为日后的后续学习打下坚实的基础。