小車倒料課程設(shè)計

目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1 前言 1\o"CurrentDocument"2系統(tǒng)方案設(shè)計 2\o"CurrentDocument"2.1系統(tǒng)設(shè)計要求 2\o"CurrentDocument"2.2方案設(shè)計 3\o"CurrentDocument"3硬件系統(tǒng)設(shè)計 5\o"CurrentDocument"3.1電氣設(shè)計軟件 5\o"CurrentDocument"3.2系統(tǒng)主電路設(shè)計 5\o"CurrentDocument"3.3系統(tǒng)控制電路設(shè)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(shè)計 17\o"CurrentDocument"6總結(jié)與體會 20\o"CurrentDocument"7致謝 21\o"CurrentDocument"8參考文獻(xiàn) 22附錄 231前言隨著計算機(jī)技術(shù)，控制技術(shù)，信息技術(shù)的快速發(fā)展工業(yè)的生產(chǎn)和管理進(jìn)入了自動化，信息化和智能化時代，智能化已經(jīng)成為時代發(fā)展的需要。電氣技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動化控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)以其高可靠性和操作簡單等特點，已經(jīng)形成了一種工業(yè)趨勢。在柔性自動化生產(chǎn)線，智能倉庫管理及物流配送等領(lǐng)域，當(dāng)生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境惡劣時，人工不能完成的任務(wù)如物料運輸和裝卸等，可采用智能小車完成相應(yīng)的任務(wù)，基于生產(chǎn)現(xiàn)場和日常生活的實際需要，研究和開發(fā)智能小車系統(tǒng)具有十分重要的意義。該項目的研究可以應(yīng)用于工廠自動化，倉庫管理，智能玩具和民用服務(wù)等領(lǐng)域，可提高勞動生產(chǎn)效率，改善勞動環(huán)境。隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也就越來越受人關(guān)注。全國電子大賽和省內(nèi)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。可見其研究意義很大。本設(shè)計就是在以上的背景下提出的，本題目是結(jié)合科研項目而確定的設(shè)計類課題。本次設(shè)計主要是綜合應(yīng)用所學(xué)知識，設(shè)計自動倉庫運料小車控制系統(tǒng)，并在實踐的基本技能方面進(jìn)行一次系統(tǒng)的訓(xùn)練。能夠較全面地鞏固電氣技術(shù)課程中所學(xué)的基本理論和基本方法，并初步掌握運料小車設(shè)計的基本方法。2系統(tǒng)方案設(shè)計本次設(shè)計主要是綜合應(yīng)用所學(xué)的現(xiàn)代電氣控制技術(shù)知識，設(shè)計自動運料小車控制系統(tǒng)，并在實踐的基本技能方面進(jìn)行一次系統(tǒng)的訓(xùn)練。能夠較全面地鞏固和應(yīng)用課程中所學(xué)的基本理論和基本方法，并初步掌握運料小車設(shè)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(shè)計問題，通過對這一問題的研究，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了創(chuàng)新思維和解決實際工程問題的能力，從課程設(shè)計中取得了比較大的收獲。2.1系統(tǒng)設(shè)計要求在現(xiàn)代工業(yè)中自動控制占了大部分。自動控制：在20世紀(jì)80年代，由于計算機(jī)的價格下降，這時的大型工控企業(yè)將單片機(jī)、PLC充分的與計算機(jī)相結(jié)合，通過機(jī)器人技術(shù)，自動化設(shè)備終于實現(xiàn)了單片機(jī)、PLC在運料小車控制系統(tǒng)在自動方面的應(yīng)用。全自動控制：現(xiàn)階段由于單片機(jī)、PLC技術(shù)的向高性能高速度、大容量發(fā)展大型單片機(jī)、PLC等大多采用多CPU結(jié)構(gòu)，不斷向高性能、高速度和大容量方向發(fā)展。將單片機(jī)、PLC運用到運料小車控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)運料小車的全自動控制，降低系統(tǒng)的運行費，用同時系統(tǒng)具有連線簡單控制速度快，精度高，可靠性和可維護(hù)性好，維修和改造方便等優(yōu)點。企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和深化，使得生產(chǎn)物的輸送成為生產(chǎn)物流系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)。運料小車自動控制正是用來實現(xiàn)輸送生產(chǎn)物的控制系統(tǒng)，本文用控制柜來做控制器設(shè)計運料小車自動控制系統(tǒng)，讓電氣控制技術(shù)與自動化技術(shù)相結(jié)合，具有連線簡單控制速度快，精度高，可靠性和可維護(hù)性好，維修和改造方便，降低使生產(chǎn)成本，易控制，安全可靠，效率高等優(yōu)點。如圖2.1所示，小車A、B間作往復(fù)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(jī)M2帶動小車傾倒物料，時間3S，然后M2斷電，車斗復(fù)原。小車在M1的拖動下運動退回A點再裝料，循環(huán)進(jìn)行。系統(tǒng)要求應(yīng)該由繼電器、接觸器組成控制電路。\ /YV2.2方案設(shè)計在運料小車控制系統(tǒng)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(guān)的開通與閉合來控制運料小車的左行、右行和停止。根據(jù)控制任務(wù)和要求所設(shè)計的方案流程如圖2.2所示：圖2.2系統(tǒng)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(jī)正轉(zhuǎn)，接觸器KM2控制電動機(jī)反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)小車左行和右行。采用可編程控制器來實現(xiàn)控制電路那塊很方便，但是小車工作環(huán)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(hù)等較滿意。通過對系統(tǒng)要求有了一定初步的認(rèn)識和想法，結(jié)合課程電氣控制技術(shù)，我們可以將系統(tǒng)的主要流程圖繪制，并對下面的設(shè)計有了一個指導(dǎo)性的思維。圖2.3系統(tǒng)流程圖3硬件系統(tǒng)設(shè)計3.1電氣設(shè)計軟件應(yīng)用CADe_SIMU這一款繪圖仿真軟件來設(shè)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(xiàn)電路仿真。該軟件的使用方法和步驟進(jìn)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(yīng)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(xiàn)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(wǎng)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(shè)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(jìn)｝亍“圖表設(shè)置”、“視圖選項'等的設(shè)定。3布置電氣元器件CADeSIMU程序界面窗口。4連接電路導(dǎo)線首先單擊工具菜單（11）導(dǎo)線及電纜圖標(biāo)，在彈出的工具條中選擇導(dǎo)線連接符號。然后根據(jù)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(biāo)記還是在上述的工具菜單（11）導(dǎo)線及電纜岡標(biāo)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(jié)點單擊即可完成連接點標(biāo)記。6標(biāo)注電氣元器件名稱及參數(shù)先單擊左側(cè)工具條中圖標(biāo)“A”，然后在元件旁的適當(dāng)位置再單擊左鍵，彈出文本對話框，在框內(nèi)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(shù)標(biāo)注。3.2系統(tǒng)主電路設(shè)計系統(tǒng)小車的來回運料是通過控制電機(jī)M1來實現(xiàn)的，即通過電機(jī)電流的相序變換來實現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，這樣小車就實現(xiàn)了來回運動。而這種方法可以用兩個接觸器KM1和KM2來實現(xiàn)。在電機(jī)接線上方，對KM1的接線方式為A?1，B?3,C?5，電機(jī)相序正，電機(jī)通電時正轉(zhuǎn)。對KM2的接線方式為A?5,B?3,C?1，則電機(jī)相序為反，電機(jī)通電時反轉(zhuǎn)。

設(shè)計接線方式如圖3.1所示:圖3.1電機(jī)M1接線當(dāng)小車到達(dá)B點進(jìn)行倒料時由電機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)向。電機(jī)控制由接觸器KM3接線。

圖3.2電機(jī)M2接線3.3系統(tǒng)控制電路設(shè)計根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求我們發(fā)現(xiàn)在進(jìn)行系統(tǒng)控制電路設(shè)計前我們應(yīng)該先考慮小車的初始狀態(tài)，即小車初始位置判定。若小車初始狀態(tài)在A點，則小車會觸碰行程開關(guān)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(jìn)料裝置將會對小車進(jìn)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(jìn)料時間為20秒，但是為了設(shè)別安全將進(jìn)料完成后延時5秒。當(dāng)延時時間到的時候，電磁閥YV接線上方將會串聯(lián)一個延時繼電器KT1的常閉觸頭，到達(dá)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(jìn)料，所以可以在電磁閥線圈接線上方接上電機(jī)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(shè)計如圖3.3：

圖3.3自動控制進(jìn)料接線圖當(dāng)小車進(jìn)料完畢后，延時繼電器除了將電磁閥YV斷電外還應(yīng)該將電機(jī)M1的正轉(zhuǎn)線圈導(dǎo)通，使小車離開A點向B點行進(jìn)。當(dāng)小車離開A點后行程開關(guān)SQ1斷開，且另外的控制電機(jī)M1反向轉(zhuǎn)動的接觸器KM2不能導(dǎo)通。當(dāng)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(lián)一個手動開關(guān)SB1，可以手動按鈕SB1使KM1通電，電機(jī)M1反轉(zhuǎn)，小車駛向B點。具體電路設(shè)計如圖3.4：

圖3.4電機(jī)正轉(zhuǎn)電路當(dāng)小車到達(dá)B點后將首先觸碰行程開關(guān)SQ2,這時電機(jī)M1將立即停止下來，可以通過在電機(jī)正轉(zhuǎn)支路上串聯(lián)一個行程開關(guān)SQ2的常閉觸點。同時小車將馬上進(jìn)行倒料，接觸器KM3和延時繼電器KT2導(dǎo)通，接觸器導(dǎo)通后將會使電機(jī)M2開始動作，支撐小車貨箱傾倒貨物。具體電路設(shè)計如圖3.5：圖3.5倒料電路設(shè)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(hù)時間。當(dāng)延時繼電器動作，立即將KM3線圈斷電，倒料電機(jī)M2停止轉(zhuǎn)動，并且同一時間KM2線圈通電，電機(jī)M1反轉(zhuǎn)，離開B點，這時行程開關(guān)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(dāng)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(lián)一個手動開關(guān)SB2，按動按鈕SB2，使KM2導(dǎo)通并自鎖，電機(jī)M1反轉(zhuǎn)，向A點駛?cè)?。具體電路設(shè)計如圖3.6：圖3.6電機(jī)反轉(zhuǎn)電路這時系統(tǒng)進(jìn)入自動控制狀態(tài)，小車自行的運轉(zhuǎn)并進(jìn)料倒料。若需要小車停下則可以按動控制電路電源開關(guān)S0。3.4電器元件選型電器元件市場種類繁多，但是設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)參照國家標(biāo)準(zhǔn)，故我們需要得知一定的原始數(shù)據(jù)參數(shù)。1：電機(jī)本系統(tǒng)的小車負(fù)重設(shè)置為100Kg，并且工作環(huán)境較為惡劣，多灰塵，電機(jī)需要防護(hù)要求較高。由以上要求我選擇Y系列三相異步電動機(jī)。該系列電機(jī)為一般用途籠型全封閉自扇冷式三相異步電動機(jī)，定子繞組為銅線，絕緣等級為B級，其防護(hù)要求達(dá)到國際電工委員會（IEEC）外殼防護(hù)等級IP44的要求，適用于灰塵飛揚，水土飛揚的場所。運轉(zhuǎn)電機(jī)M1型號為Y802，倒料電機(jī)M2型號為Y90L。同樣重量的貨物倒料電機(jī)與運轉(zhuǎn)電機(jī)的功率不同時因為倒料電機(jī)所需要的動力更大。電機(jī)M1的額定功率Pni=750W，則額定電流Ini=750/380=1.97A根據(jù)參數(shù)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(diào)節(jié)范圍1.5?2.4A。類似以上根據(jù)電路與電機(jī)參數(shù)及實際環(huán)境情況來選擇其余電器元件型號與參數(shù)。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(guī)格件數(shù)作用1M1運動電機(jī)Y802IP44,0.75KW1帶動小車行駛2M2倒料電機(jī)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(jī)M1保護(hù)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(jī)M2保護(hù)5F0熔斷器RL1-15熔體10A1主電源短路保護(hù)6F1熔斷器RT18-32/2熔體2A1控制電路短路保護(hù)7F2熔斷器RL1-15熔體5A1電機(jī)M1短

路保護(hù)8F3熔斷器RL1-15熔體6A1電機(jī)M2短路保護(hù)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(jī)10YV電磁閥AL-GY-05-10防爆高壓100Kg，公稱通徑80mm1控制進(jìn)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(jìn)料倒料時的延時控制13S1三相電源開關(guān)S8VT交流380V，電流5A1主電路控制電源14SQ1SQ2行程開關(guān)LX3-11K額定電壓交流220V，額定功率20W2位置控制開關(guān)15S0急停按鈕D-ADA-H3抗阻燃材料ABS1關(guān)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(tǒng)在完成材料選型和電路設(shè)計后，需要對電路系統(tǒng)進(jìn)行仿真來對系統(tǒng)進(jìn)行修改和完善。系統(tǒng)完成電路設(shè)計進(jìn)行仿真的第一步為將主電路電源開關(guān)S1合并，使主電路通電。若小車初始狀態(tài)在A點，則會觸碰SQ1，使YV與延時繼電器通電，YV導(dǎo)通時貨物將會倒入小車中。倒料時間t設(shè)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(jī)M1正轉(zhuǎn)，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(dá)B點，觸碰SQ2開關(guān)，使KM1斷電，SQ2常閉觸點合并，使KT2與KM3導(dǎo)通，電機(jī)M2通電支持小車倒料，倒料時間t加上5s設(shè)置為KT2的延時時間，KT2的常閉斷開，M2斷電，KM2導(dǎo)通，電機(jī)M1反轉(zhuǎn)，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(tǒng)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(jìn)料啟動圖4.2電機(jī)正轉(zhuǎn)圖4.3小車倒料圖4.4電機(jī)反轉(zhuǎn)通過以上電路設(shè)計仿真，我們可以知道該電路能完全滿足系統(tǒng)設(shè)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(jìn)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(fù)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(fù)。5控制柜設(shè)計在現(xiàn)代工業(yè)電氣控制中，最常用到的是PLC與控制柜。本系統(tǒng)要求我們使用的控制柜，并且在上面的電路設(shè)計中我們已經(jīng)有選擇性的設(shè)計了控制柜的電路設(shè)計方^＜?？刂乒裨O(shè)計根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備工作方面及其它方面的需要，本次設(shè)計要達(dá)到如下設(shè)計要求：要求本次設(shè)計的控制裝置采用繼電接觸器控制技術(shù)實現(xiàn)；要能完全滿足控制要求；要按照電氣設(shè)計慣例，提供短路、過載、聯(lián)鎖等故障保護(hù)措施；本次設(shè)計的控制裝置應(yīng)由操作屏、電氣控制箱(柜)等部分組成，要盡量與生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行一體化安裝，具體安裝根據(jù)所用器件設(shè)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(nèi)部進(jìn)行了設(shè)計。由于控制柜內(nèi)部主要包含各種電器元件及進(jìn)出線端子。

圖5.1控制柜內(nèi)部控制柜除了內(nèi)部設(shè)計外還有控制面板，在控制面板上應(yīng)該包含各種按鈕、電源指示燈、電機(jī)狀態(tài)燈等顯示。控制系統(tǒng)的起轉(zhuǎn)停全部在控制面板上實現(xiàn)并能顯示出系統(tǒng)狀態(tài)。

圖5.2控制面板6總結(jié)與體會三周的課程設(shè)計結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計中不僅檢驗了我所學(xué)習(xí)的知識，也培養(yǎng)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(shè)計過程中，與同學(xué)分工設(shè)計，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會了合作，學(xué)會了運籌帷幄，學(xué)會了寬容，學(xué)會了理解，也學(xué)會了做人與處世。設(shè)計中我采用了簡單設(shè)計法，使得設(shè)計的程序不但簡單易懂且清晰直觀。通過這次課程設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己的綜合素質(zhì)。整個設(shè)計的過程，同時也是專業(yè)知識的學(xué)習(xí)過程，而且是更生動、更切實、更深入的專業(yè)知識的學(xué)習(xí)。靈活