南京工程學院
課程設計說明書(**)
設計起止時間： 2015 年 6 月 29日至 2015 年 7 月 3日
目錄引言 2
1 設計任務說明 6
1.1 課題簡介 6
1.2 課程設計的目的 6
2 課程設計任務分析 6
2.1流水線產品檢測與分選結構 6
2.2流水線產品檢測與分選系統控制要求 8
2.2.1流水線產品檢測與分選系統工作過程 8
2.2.2 流水線產品檢測與分選系統的控制要求 9
3流水線產品檢測與分選電氣控制系統設計 11
3.1 總體方案設計 11
3.1.1 控制要求分析 11
3.1.2 控制方案 11
3.2 電氣系統設計統設計 12
3.3 電氣控制系統設計 14
3.3.1 系統控制與訊號分析 14
3.4 i/o分配表 15
3.5 i/o端子接線圖 16
4 控制流程分析 17
4.1 原理圖 17
4.2 功能圖 18
4.3 梯形圖 19
5 課程設計總結 21
6 參考文獻 23
引言： 課程設計任務書
1 設計任務說明
1.1 課題簡介
自動化生產過程中，物品輸送系統是連線各個生產單元的關鍵裝置，系統通常由傳送帶機構、物品移動機構和物品輸送小車等組成。傳送帶一般採用電動機驅動，物品移動機構可以採用電動機驅動，也可以採用液壓系統驅動，運送小車為電動機驅動。
本題目針對運送系統裝置設計相應的電器控制系統。圖示輸送系統有成直角分布的2條輸送帶、附屬帶的物品移動機構和1輛物品運送小車組成。物品輸送系統將位於傳送帶1始端的物品送至尾端，然後通過物品移動機構將物品送到傳送帶2的始端，傳送帶2傳送物品至尾端，並通過物品移動機構將物品推入傳送小車，運送小車運送物品到其他指定地點。
系統中傳送帶和運送小車由電動機驅動，物品移動機構採用液壓系統驅動，通過行程開關檢測各個運動部件是否達到預定位置。
1.2 課程設計的目的
《機電傳動控制》課程設計為該課程的實踐環節，在本課程設計的過程中，通過課程設計實踐環節鞏固和加強《機電傳動控制》課程所學的知識，掌握課程知識實際應用的能力。學會運用機電傳動控制的原理和分析問題、解決問題的方法。同時在設計過程中，綜合已學的知識，完成簡單完整的控制系統設計，以增加控制系統設計能力；並在聯機程式除錯過程中，增強實際操作能力。
2 課程設計任務分析
2.1 流水線產品檢測與分選結構
流水線產品檢測與分選系統是一種高效率自動化產品質量檢驗分類專用裝置，系統由產品輸送機構，產品質量檢測機構，產品分類機構，及成品與次品收納機構組成。
流水線產品檢測與分選系統的輸送機構採用電動機驅動，分類機構採用氣動系統驅動，由電氣控制系統實現自動工作過程控制，是典型的機電或機電液一體化的自動化裝置。
流水線產品檢測與分選系統工作時，待檢測和裝箱的產品由輸送帶1送往質量檢測位置，質量檢測頭檢測為合格產品將繼續前移，通過計數感測器後落入成品箱，則由推闆推入次品箱。採用行程開關檢測與控制推闆的位置，同時採用行程開關檢測空箱是否到達預定位置。流水線產品檢測與分選系統結構與自動工作過程功能圖3-1
圖3—1流水線產品檢測與分選系統組成結構與工作過程示意圖
2.2 流水線產品檢測與分選系統控制要求
2.2.1流水線產品檢測與分選系統工作過程
流水線產品檢測與分選系統工作過程如圖3—2所示。由人工將產品放置在傳送帶上，啟動自動工作過程，輸送帶1啟動，待檢測裝箱的產品向前移動，到達檢測位置，檢測感測器檢測產品是否合格，依據檢測結果，成品進入成品箱，次品進入次品箱，進入成品箱的產品經過計數，滿箱為100件，成品滿箱後。輸送帶1停，輸送帶2啟動，移出滿箱，移入空箱到位，一次迴圈工作結束，輸送帶1執行，開始下一次工作迴圈。
圖3—2 流水線產品檢測與分選系統工作過程
2.2.2 流水線產品檢測與分選系統的控制要求
流水線產品檢測與分選系統的控制要求，是控制系統的功能必須滿足所有的工作要求。流水線產品與分選系統的工作要求包含三哥方面，工作方式要求，工作過程要求，安全穩定工作要求。
（1）流水線產品檢測與分選系統工作方式要求
為保證流水線產品檢測與分選系統能夠處於正常工作，要求系統具備二種工作方式：
①輸送帶1、2，推闆機構能夠點動調整；
②流水線產品檢測與分選系統自動完成迴圈工作過程。
（2）流水線產品檢測與分選系統工作過程要求
流水線產品檢測與分選系統自動迴圈工作過程需要滿足如下工作要求：
①按下啟動按鈕，流水線產品檢測與分選系統開始工作，輸送帶1啟動；
②待測產品到達檢測位檢測；
③檢測合格產品繼續前行，經過計數感測器檢測技術，進入成品箱；
④檢測不合格產品，前移到推闆位置，推闆前移將產品推入次品箱，推闆退回；
⑤成品計數滿100件，輸送帶1停，輸送帶2啟動，移出滿箱；
⑥裝成品空箱到達接成品位置，輸送帶2停，輸送帶1啟動，開始新的檢測裝箱迴圈。
（3）流水線產品檢測與分選系統元件配置與工作要求
流水線產品檢測與分類系統輸送帶1、2驅動電動機為2.2kw，推闆裝置動作方向通過電磁閥控制。自動迴圈工作時，電器元件工作如表3—1所示。
表3—1電器元件工作關係表
注：加號，電器元件為得電狀態，減號，電器元件為失電狀態。
（4）流水線產品檢測與分選系統安全穩定工作要求
①具有運動部件安全工作的聯鎖功能；
②具有位置保護功能（如極限位、越位、相對位置保護）
③電氣控制系統具有短路，電動機過載保護功能；
④具有應急操作功能；
⑤具有照明、指示燈輔助功能。
3 流水線產品檢測與分選電氣控制系統設計
3.1 總體方案設計
通過對裝置的工作要求分析、工作環境和條件分析、操作與安全要求分析、電氣控制裝置技術可行性分析和經濟性分析，確定電氣控制系統裝置的技術效能、基本構建形式以及主要技術引數。
3.1.1 控制要求分析
依據流水產品檢測與分選控制系統設計任務分析，確定裝置條件和控制要求如下
（1）電氣控制系統的控制物件為一進行自動迴圈流水線產品檢測與分選的裝置，採用電氣-液壓-機械組合的傳動方式進行驅動和控制。
（2） 裝置安裝在加工車間，由車間低壓電網供電，裝置驅動電壓380v，供電頻率50赫茲；
（3）裝置電氣控制為普通開關量控制，要求自動完成檢測與分選過程，單個運動部件能夠獨立調整操作，同時裝置具有電氣保護及聯鎖保護等功能；
（4）裝置驅動電動機由裝置設計人員選定，設配置有2臺交流非同步電動機，電源要求交流電壓380v，電動機無制動要求，電動機功率不大，可採用直接啟動方式啟動；液壓系統使用氣動換向閥閥電磁鐵工作電壓為直流24v.
3.1.2 控制方案
由裝置條件和控制要求分析結果可確定控制方案如下
（1）流水線產品檢測與分選控制系統採用開關量控制；
（2）基於裝置自動工作的要求，選用plc為主要控制器件構成控制系統，由於控制物件為單片裝置，控制系統屬於小型系統，因此選用三菱公司型號為fx2n-32mr的plc產品；
（3）由工作要求確定，控制系統可執行2種模式下即全自動工作迴圈，手動調整工作；
（4）2臺電動機均為直接啟動控制，有正反轉。電動機無制動控制；
（5）電動機驅動電路為三相電源供電，線電壓380v；
（6）plc主機工作電源為交流電源，電源220v，交流接觸器線圈使用交流電源，電壓220v；氣動閥使用24v直流電源，主令控制電器及行程開關等使用24v直流電源；
（7）控制系統具有短路和過載保護功能，工具機各運動部件之間具有聯鎖保護功能；
（8）使用訊號燈顯示工具機工作狀態。
3.2 電氣系統設計
流水線產品檢測與分類系統的電氣控制系統主要有兩部分組成，即電動機驅動系統（主電路）和由plc裝置構成的控制部分，驅動系統通過交流接觸器主觸點控制電動機電路的斷開與接通，採用熔斷器和熱繼電器進行短路和過載保護，同時採用控制變壓器提供滿足系統工作以及plc裝置需要的電源電壓。
系統電路圖如圖3-3所示，電器元件明細表如表3-2所示：
圖3-3 流水線產品檢測與分類系統的電氣控制系統電路圖
表3-2電器元件明細表
3.3 電氣控制系統設計
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