升降机的设计正文

无锡职业技术学院毕业设计说明书目录第一章 引言1 11 提升机主要技术参数 1 12 提升机的结构组成 2第二章 提升机的工作过程3第三章 提升机控制流程图设计5第四章 PLC控制系统的硬件设计 9 41 PLC的I/O硬件设备名称、I/O地址分配图 9 42 硬件的选择 9 421 提升电动机的选择 9 422 行程开关的选择 10423 接触器的选择说明 10 424 继电器的用法说明 10 43 电气控制箱的设计说明 10第五章 PLC电气控制系统设计 12 51 主电路设计 12 52 PLC外部控制电路设计（I/O地址分配） 13 53 控制程序的编写 14第六章 关于线路的安全问题说明 17总结 18致谢 20参考文献 21第一章 引言 提升机广泛应用于电子产品生产线中，实现对电子产品整机和部件等物料在不同标高的生产线之间传递，实现部件的垂直输送，如彩电生产线、电脑装配生产线等。本课题设计完成的提升机是利用提升小车升降托台的上下往复运动来实现部件的垂直输送，在升降托台的上行程中输送部件，在下行程中空载，在提升小车的一个循环过程中完成部件的单方向输送。提升小车升降托台上可装上不同种类的输送部件，并与出入口的输送、检测设备相配合，使输送过程实现了完全自动化。由于提升机设备要求动作平稳、准确、可靠、安全性好，因此在本系统的电气设计中考虑了较多的电气互锁、工作指示和故障报警处理，如在上、下生产线的出入口处均设置了安全检测装置（B1、B2），提高了提升机整体系统运行的安全性。该提升机的控制系统具有较强的抗干扰性、灵活的操作方法，操作方式可进行手动和自动切换，用于设备的调试、维护和自动运行操作两方面的功能完成。在该产品的控制系统设计中，选用了日本三菱公司的FX2N-48MR型 PLC作为系统控制核心，较好的满足了系统的电气控制要求。11 提升机主要技术参数l 升降行程：0-20m l 升降速度：0.5米/秒l 最大载荷：40Kgl 物料种类：包装箱、托板l 标准宽度900mm 图1-1 提升机外观图12 提升机的结构组成 图1-2 提升机结构简图主要结构部分含进口生产线（含气动档销、入口部件检测行程开关SL1）、提升小车（含电滚筒即输送电机M2、定位行程开关SL2）、出口生产线（含出口检测行程开关SL9）、提升小车位置检测行程开关（含SL3SL8）、入口处部件安全检测开关B1、出口处部件安全检测开关B2。第二章 提升机的工作过程 图1-3 提升机工作流程图本设备具有手动和自动两种控制模式，自动用于正常的重物提升和回落，手动模式用于调试、检查维修等工作。通常手动模式开关设计成钥匙，由专人保管，以保证系统的安全。工作流程图说明:系统上电，检测拖台是否有部件，有则拖台与出口接平，输出部件。当一个动作结束后，拖台复位，挡销放下一个部件输出进入提升机。如果拖台不到位，部件恢复动作进入提升机。当拖台与提升机出口接平，输送电机提升部件当完成提升动作后输送电机反转，拖台下降。进入复位阶段。部件继续进入提升机。检测元件名称：检测元件分为行程开关与对射式光电传感器。 行程开关用于检测元件的位置并对电机进行开关控制，光 电传感器用于对外来干扰因素的排除对生产过程进行保护 护。检测元件布置：行程开关分布在输入、输出口与拖台的升降行程中， 拖台 在升降的行程中分为减速、停止和极限开关。第三章 提升机控制流程设计序号名称内 容1SL1ON时检测到入口有部件，电磁阀YV1动作,挡销顶升,放行一个部件2SL2托台部件检测信号,ON时表示托台有部件3SL3托台下降极限位置信号,ON时表示托台超行程,故障报警4SL4托台下降平进口线位置信号,ON时表示进口位置到5SL5托台下降变速位置信号,ON时托台由高速变低速6SL6托台提升变速位置信号,ON时托台由高速变低速7SL7托台提升平出口线位置信号,ON时表示出口位置到8SL8托台提升极限位置信号,ON时表示托台超行程,故障报警9SL9出口生产线空位检测,ON时表示出口生产线没有空出一个部件位置10B1进口位置安全检测,ON时表示进口有物体,不能提升托台11B2出口位置安全检测,ON时表示出口有物体,不能提升托台12SA1手动/自动选择开关,1手动;0自动13SB1手动提升托台14SB2手动下降托台15SB3手动进部件16SB4手动出部件17FR1提升电机故障报警18FR2提升电机故障报警19FR3输送电机故障报警20KM1提升电机快速提升,KM1=1;KM5=121KM2提升电机快速下降,KM2=1;KM5=122KM3提升电机慢速提升,KM3=123KM4提升电机慢速下降,KM4=124KM5提升电机快、慢速控制接触器，KM5=1快速;0慢速25KM6输送电机进部件26KM7输送电机出部件27YV1控制入口挡销顶升的电磁阀,YV1=0挡销顶起;1挡销落下表1-1 元器件功能说明图1-4 提升机控制流程图控制流程图描述：当系统上电后整个系统得电，用SA1进行手动控制与自动控制的选择，当拖台检测信号检测到拖台上有部件时，延时1s提升机快速提升，当SL6检测到拖台位置时，提升机切换至慢速。SL7检测到拖台时提升电机停转，延时1s输出电机输出部件。之后，提升机快速下降，SL5检测到拖台位置，提升机切换至慢速。SL4检测到拖台，提升电机停止转动。挡销落下，部件继续进入提升机，形成循环。如果SL2没有检测到信号提升机快速下降，SL5检测到信号，提升机切换到慢速运行，SL4检测到拖台信号，提升机停转。部件进入拖台。第四章 PLC控制系统的硬件设计4.1 PLC的I/O硬件设备名称、I/O地址分配图图4-1 I/O地址分配图4.2 硬件的选型4.2.1 提升电动机的选择根据提升机的控制要求（运送部件重量为40kg，提升物料小车最大速度为0.5m/s，物料小车要与上、下生产线正确稳定对接）选择YDEJ型三相异步变极双速电磁制动电动机。所需功率 P1=FV=40*g*0.5=0.2kw电动机的效率=90% 电动机实际功率 P2=P1/=0.2/90%=0.22kw电动机实际电流 I=P/U=0.22*1000/220=1A因此选择的电动机为浙江大速电机股份有限公司的产品。 图4-2 电动机外观图技术数据 YDEJ280M-472133.61480910.901.46.51.8282152.22970880.931.471.8型号功率(KW) 电流(A) 转速(r/min) 效率(%) 功率因数(cos)堵转转矩堵转电流最大转矩额定转矩额定电流额定转矩4.2.2 行程开关的选择 行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器。它的作用原理和按钮类似，动作时碰撞行程开关的顶杆。本次行程开关选择上海飞鸽电器厂的FGX2 系列微动行程开关。技术参数: 额定绝缘电压：AC400V； 额定工作电压：AC380V、DC250V； 额定工作电流：AC-1、21A4.2.3 接触器的选择说明接触器用来切断电动机或其他负载主电路的一种控制电路。当接触器触点切断电路时，如果电路中电压超过10-20 V和电流超过80-100mA，在拉开的两个触点之间会产生电弧，应该安装灭弧装置。交流接触器的额定操作频率（每小时接通次数）为600次/小时。本次设计接触器选择广东奇正电器有限公司的KEC2C(CJ20C)系列切换电容接触器，用于交流50Hz、额定电压至380V、额定控制电容器容量至40kvar的低压网络中，专用于接通和分断无功功率补偿电容器，并能抑制接通电容器瞬间产生的涌流，特别适用于带有微机控制的无功功率自动补偿电容器柜。 4.2.4 继电器的用法说明继电器是一种根据特定形式的输入信号而动作的自动控制电器。与接触器的不同之处为它主要用在弱电的控制中，在本次设计中继电器的适用电压为24V。对于继电器的用法说明如下：继电器有16个接线端，编号14，15 分别为+，-信号的输入，输出端。1，9；2，10；3，11；0，12；分别为常闭触点接线端。5，9；6，10；7，11；8，4；分别为常闭触点接线端。因此可以按照以上接线点的说明接线。4.3 电气控制箱的设计说明本次设计中电气控制箱选择上海台朋自动化设备有限公司的ESNTO(恩斯托)系列密封机箱，其特点主要有：防尘、防水、防爆、耐酸、耐碱、外型美观、品质稳定、完全绝缘不导电、抗撞击不变形等。在本次设计中的控制箱尺寸为200*500*300mm。而台朋公司的设计产品尺寸规格是从53*53*36mm到400*600*300mm的范围。本设计正好在它所提供的范围之内。而且台朋公司的控制箱可以任意加工开孔，可以按照要求的尺寸做出来。 图4-3 电气控制箱正、反面图第五章 PLC电气控制系统设计5.1主电路设计 图5-1 PLC电气控制电路系统主电路5.2 PLC外部控制电路设计 图5-2 PLC外部控制电路5.3 控制程序的编写 1LDM800245ANIX122SETS046ANDX123STLS047SETS204LDIX2548SETS155ANDX149ANDX126ANDX050SETS207SETS1051ANIX108ANIX152SETS199SETS2153STLS1510LDX2554OUTY611SETS3055OUTY1412STLS1056LDIX2413OUTT057SETS1614K1058STLS1615LDT059OUTY116ANDX2260OUTY1217ANDX1661LDX1618ANDX462ANDX1719SETS1163ANDX320ANIX464SETS1721SETS1065ANIX322STLS1166SETS1623OUTY067STLS1724OUTY1168LDIX1725LDIX1669ANIX2226ANIX2270ANDX2127ANDX2071ANDX228ANDX572SETS1829SETS1273ANIX230ANIX574SETS1731SETS1175STLS1832STLS1276OUTY333OUTY277SETS2334LDIX2078STLS1935SETS1379OUTT236STLS1380K4037OUTT181LDIT238K1082SETS1439LDT183LDT240SETS1484SETS2041STLS1485STLS2042OUTY686OUTY543LDX2487OUTY1044ANDX1088SETS3089STLS21121LDIX1190OUTY1122SETS2791LDX17123LDX1192ANDX22124SETS2993ANDX4125STLS2794SETS22126OUTY595ANIX4127LDIX2396SETS21128SETS1097STLS22129STLS2898OUTY3130OUTT399LDX21131K40100ANDX3132SETS25101SETS23133LDT3102ANIX3134SETS29103SETS23135STLS29104STLS23136OUTY4105OUTY3137OUTY10106SETS24138STLS30107STLS24139LDX26108OUTY7140OUTY0109LDX0141OUTY11110SETS25142LDX27111STLS25143OUTYI112OUTY5144OUTY12113OUTY13145LDX28114LDX23146OUTY5115ANDX1147OUTY13116SETS26148LDX29117ANIX1149OUTY6118SETS28150OUTY14119STLS26151OUTS0120OUTY5图5-3 控制流程图在设计PLC外部电路中，考虑了在PLC的外部组成紧急停止电路，控制电机正、反转动作同时进行的联锁电路、上下限定位联锁电路，以备出现外部电源异常、PLC故障等情况。设置外部安全电路可防止误动作、误输出引发的事故。在本系统的电气控制设计中，考虑了许多联锁功能，如提升电机M1的快速提升KM1和快速下降KM2之间的电气互锁，提升电机M1的慢速提升KM3、慢速下降KM4和快慢速选择KM5之间的电气互锁以及与极限位置开关SL3、SL8之间的电气互锁等，确保了系统的安全性。在PLC的电气控制设计中，还充分考虑了运行状态指示和故障报警处理部分，使工作状态明确、运行可靠性提高。第六章 关于线路的安全问题说明本次线路采用三相五线制供电，380V交流电压，频率50HZ。在选择线路时，安全问题是最重要的，也是需要首先考虑的问题电灼伤时主要造成人体外部损伤，它是由电弧的高温或高频电流流过人体产生的热量所致，严重灼伤可造成残废。低压大电流断开或线路有短路时拉闸都会发生拉弧伤人。一般对人体安全电压为36V，所以在弱电控制强电的过程中控制部分采用24V电压是对人体没有伤害的电压。在电气控制线路中采用熔断器进行短路保护，低压断路器进行低压保护，但不能用热继电器进行过载保护，因为热继电器不能用于启停六十次/小时的情况。总结2个月过的很快，一会就过了，此时的我比较矛盾，一方面紧张将面临最严厉的毕业答辩，到目前为止，我依旧没有太多的把握，只能全力以赴；另一方面对答辩充满好奇的同时，我又有那么一点点的兴奋，兴奋的是，三年的大学生活，即将结束，更广阔的天空等着我们。由于基础薄弱，设计起来很困难，刚拿到课题时找资料是第一大难关，那时脑子里一片紊乱，无从下手，挑了好多的书，但总是无法把那些片段串联成一个方案，后来通过俞老师和同学的帮忙，渐渐有了头绪，确定了方案，正式着手设计。设计时拿起了放下已久的书，参考书本编程，经过两个月的摸索和学习，把原本不清楚的东西都基本弄清楚，在这期间走过弯路，迷茫过，不知所措，经过指导老师俞老师细心的讲解加上自己的努力终于完成了设计。这次毕业设计对我以前学过的理论知识起到了很好的回顾作用，以前在校学习时不够清楚如何应用所学知识，对所学的课程比较迷茫。开始我们每学期都会有一些各个科目的课程设计，但都是以小组的形式去做的，这次的毕业设计就有所不同，它需要自己去查找资料，自己拿出方案，找出设计的突破口，经过一个月的努力，这次课程设计的各个主要环节都已经出炉了！从电气图的绘制到编程的敲入，从梯形图的出炉到指令表的编写，我都会自己动手动脑，自己找出各个需要的元件的信息，通过这次的设计我想我自己应该从中得到很多益处的。但现在通过毕业设计，让我很好的运用了模拟电路、工厂设备、PLC方面的知识，对其加以进一步的消化和巩固。在本次设计,我学会了如何运用弱电控制强电，避免了人体直接与强电接触的可能，大大提高了人身的安全。也进一步了解了PLC的一般编程的步骤.也感觉到合作的重要性，这对我以后的工作上有很大的帮助的。不管做什么都要一步一步的仔细的做下了。本次课程设计培养了自己动手和动脑能力，为将来工作奠定了基础。通过这次毕业设计的完成，使我对以前的知识得到了巩固和复习，同样也提高了我的计算机的使用能力，更增加了进一步的求学欲望。总之经过完成毕业设计使我收益非浅。本次电子产品生产线中提升机设计是用24V的弱电通过三菱FX2N-48MR型PLC对380V的强电进行控制。图纸中可以看出详细的情况。在程序图中所要达到的控制要求基础上，在外围硬件设置中对提升机进行行程开关控制，在每个出口处安装了光电传感器对系统进行保护，当有外来非产品的干扰时系统会停止运行。提升机的入口处设气动挡销,在提升机的出口处设置有部件检测,当有部件进入提升机或提升机出口有部件时,气动挡销顶起,阻挡后续部件进入提升机。提升机上升和下降的过程中分别有极限传感器和减速传感器，配合YDEJ型三相异步变极双速电磁制动电动机，可以使系统很稳定地运行。由于实际运行过程中会有很多未考虑的因素，系统运行难免有不足之处，需要在运行过程中不断调试，不断改进以达到预期的效果。致谢 在此次提升机的毕业设计中，通过对提升机的分析，对其进行了许多改进，解决了一些关键技术难点：1.提升机控制流程图设计；2.PLC控制系统的硬件设计；3.PLC电气控制系统设计。在设计过程中我遇到了很多的难题，在指导老师俞老师不遗余力的帮助指导下我顺利完成了这些设计。使我把所学知识进行了一次系统性的使用，通过这一课题的实施可以使我们把所学知识学以至用。俞老师以他严谨的治学态度和丰富的理论知识为我纠正了设计中的错误，为我解答了设计中的疑问，为我的说明书的编写提出了许多宝贵性的意见，付出了很多心血。而我始终感觉到俞老师那种诲人不倦的高风亮节，这将在我遇到困难的时候永远激励着我。另外，俞老师定期检查设计完成情况，确保了质量和进度。在此，我感谢俞老师在这次毕业设计中予以我的极大帮助。最后，对各位专家、老师审阅我的论文深表感谢，并渴望给予批评指正！参 考 文 献1. FX2N系列微型可编程控制器使用手册，MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION,1999.112. 电气传动自动化技术手册,天津电气传动技术研究所编著,机械工业出版社,1992.93.电工速查速算手册,金代中主编,机械工业出版社4.低压电器及电控、电配设备选用手册,机械工业出版社5.传感技术及其应用,谢文和主编,高等教育出版社6.机电传动控制,邓星钟主编,华中科技大学出版社7.电器控制与PLC教程,张凯主编,东南大学出版社8.9 %C8%B9%FD%D4%D8%BC%CC%B5%10. 11.12