基于PLC的机械小车运料自动控制系统毕业设计.doc

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1、 本本 科科 毕毕 业业 设设 计（论文）计（论文） 题目题目 基于基于 PLCPLC 的机械小车运料自动控制系统的机械小车运料自动控制系统 院（系部）院（系部） 专业名称专业名称 年级班级年级班级 学生姓名学生姓名 指导教师指导教师 2013 年年 5 月月 14 日日 年 摘要 早期的机械运料小车电气控制系统大多为继电器-接触器组成的复 杂系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺点，几乎无数 据处理和通信功能，还必须有专人负责操作。将PLC应用到机械运料小 车电气控制系统，可实现机械运料小车的自动化控制，降低系统的运行 费用，节省劳力。PLC机械运料小车电气控制系统具有连线简单、控

2、制 速度快，精度高，可靠性和可维护性好，安装、维修和改造方便等优点。 本设计以PLC控制技术为核心，采用德国西门子S7-200的PLC,论述 了机械运料小车控制系统的软硬件设计方案及其控制原理，实现了机械 运料小车的自动控制。通过实际应用，说明所设计的控制系统运行可靠， 满足了实际需要。 关键词：PLC 机械运料小车 自动化控制 AbstractAbstract Most of the early mechanical the car transporter electrical control system relay - contactor complex system composed

3、of, such a system design cycle, bulky, cost disadvantages, almost no data processing and communications functions, there must also be the person responsible for the operation. PLC application to mechanical car transporter electrical control system can achieve the mechanical car transporter automatio

4、n control, reduce system operating costs, labor-saving. PLC mechanical car transporter electrical control system has a simple connection, control speed, high precision, reliability and maintainability, easy installation, maintenance and renovation. The design of PLC control technology as the core, w

5、ith Germanys Siemens S7-200 PLC, discusses the mechanical car transporter control system hardware and software design and its control principle, to achieve a mechanical automatic control of the car transporter. Through the practical application of the design of the control system is reliable, meet t

6、he actual needs. KeyKey words:words: PLC mechanical car transporter automation control 目 录 前 言.1 1.1 设计背景及意义.1 1.2 设计取得的成果.3 2 PLC 概述.4 2.1 PLC 的产生与定义.4 2.1.1 PLC 的产生.4 2.1.2 PLC 的定义.4 2.2 PLC 的发展及趋势.5 2.3 PLC 的特点及其功能.7 2.3.1 PLC 的基本特点.7 2.3.2 PLC 的功能.8 2.3.3 PLC 与 DCS、工业 PC.8 2.4 PLC 的基本组成及其各部分作用.9

7、 2.5 PLC 的工作原理.11 2.6 PLC 的工作过程.12 3 方案设计.13 3.1 方案的比较.13 3.2 系统描述.14 3.3 控制要求.14 3.4 主要电气元件的配置.15 3.5 PLC 机型的选择.17 4 PLC 控制系统硬件设计.19 41 系统主回路与控制回路的设计.19 4.1.1 硬件设计概述.19 4.1.2 系统主回路设计.19 总体电路图见附录 1.20 4.2 机械运料小车控制系统的实现原理.20 4.2 PLC 的外部接线图.22 根据机械运料小车的工作原理和 I/O 地址分配表画出 PLC 的外部接线图，如下:.22 5 PLC 控制系统的软件

8、设计.24 5.1 S7 程序设计的基本步骤.24 5.1 控制系统的顺序功能图.24 5.2 控制系统的梯形图.25 7 STEP7-MICRO/WIN 编程软件的应用.27 结束语.30 致 谢.32 参考文献.34 附录：.35 外文资料与中文翻译.35 前前 言言 1.11.1 设计背景及意义设计背景及意义 PLC 控制系统的应用几乎涵盖了工农业生产和人类生活的各个领域。 在各种应用领域中， 尤其在生产过程和科学研究产业领域中，电气控 制技术应用更为广泛。在机械设备的控制中，电气控制也比其他的控制 方法使用的更为普遍。 长期以来，PLC 始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各 样

9、的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。它能够为自动化控制 应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动 化设备的要求。 由于计算机技术和微电子技术的迅速发展，极大的推动了 PLC 的发 展，使得 PLC 的功能日益增强。如 PLC 可进行模拟量控制、位置控制 和 PID 控制等，易于实现化的需要。柔性制造系统。远程通信功能的实 现更使 PLC 如虎添翼。目前， PLC 已成为工业控制的标准设备，应用 面几乎覆盖了所有工业企业。PLC 是一种固态电子装置，它利用已存入 的程序来控制机器的运行或工艺的工序。PLC 通过输入/输出（I/O）装 置发出控制信号和接受输入信号。由于

10、 PLC 综合了计算机和自动化技术， 所以它发展日新月异，大大超过其出现时的技术水平。它不但可以很容 易地完成逻辑、顺序、定时、计数、数字运算、数据处理等功能，而且 可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从 而实现生产过程的自动控制。特别是超大规模集成电路的迅速发展以及 信息、网络时代的到来，扩展了 PLC 的功能，使它具有很强的联网通讯 能力，从而更广泛地应用于众多行业。 进入 21 世纪，中国是一个发展中大国，要加快科学技术发展、缩 小与发达国家的差距，仍需要较长时期的艰苦努力，同时也有着诸多有 利条件。我国企业现代化生产规模的不断扩大和深化，使得生产物的输 送成为生

11、产物流系统中的一个重要环节。运料小车自动控制正是用来实 现输送生产物的控制系统，随着 PLC 的发展，国外生产线上的运输控制 系统非常广泛的采用该控制系统，而且有些制造厂还开发研制出了专用 的逻辑处理控制芯片，我国的大部分工控企业的运料小车自动控制系统 都是从国外引进的，成本高，为了满足现代化生产流通的需要，让 PLC 技术与自动化技术相结合，充分的利用到我国的工控企业生产线上，让 该系统能够在各种环境下工作，可以达到成本低、维护方便、易控制， 安全可靠，效率高等目的。 传统的运料小车大都是继电器控制，而继电器控制有着接线繁多、 故障率高且维修不易等缺点。例如：整个运行过程中，运料小车的速度

12、很难设定，如果太快，启动和制动时由于存在运料小车惯性难以控制的 缺陷易造成物料的掉落、抛洒，这样就不能实现安全的启动停止。 PLC 作为目前国内市场的主流控制器，在技术、行业影响等方面有 重要作用。利用 PLC 控制代替继电器控制已经是大势所趋。 随着 PLC 的不断发展和革新，生产线的运输控制也得到了不断的改 善和生产率的不断提高，运料小车自动控制系统经历了以下几个阶段 ： （1）手动控制：但是由于当时的技术还不够 成熟，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据 处理和通信功能，必须有专人负责操作。 （2）自动控制：通过机器人技术，自动化设备终于实现了 PLC 在小 车自动控

13、制系统在自动方面的应用。 （3）全自动控制：PLC 大多采用 CPU 结构，不断向高性能、高速度 和大容量方向发展。 现代企业为提高生产车间物流自动化水平,实现生产环节间的运输 自动化,使厂房内的物料搬运全自动化,许多企业在生产车间广泛使用无 人小车,运料小车在车间工作台或生产线之间自动往返装料卸料。由于 运料小车自动往返的实际意义, 可实现运料小车的全自动控制，降低系 统的运行费用。 1.21.2 设计取得的成果设计取得的成果 本文介绍了一种基于西门子 S7-200 PLC 控制的自动控制运料小车 系统设计方案。将 PLC 运用到运料小车自动控制系统，可实现小车的全 自动控制，降低系统的运行

14、费用。PLC 运料小车自动控制系统具有连线 简单控制速度快，精度高，可靠性和可维护性好，维修和改造方便等优 点。利用 PLC 控制技术，可实现运料小车的相关运动，运料小车在一 个周期内的运动由 4 段组成。设小车最初在左端，当按下启动按钮，则 小车自动循环地工作，若按下停止按钮，则小车完成本次循环工作后， 停止在最初位置。 本设计的控制系统是采用 PLC 的编程语言梯形图，梯形图是在 可编程控制器中的应用最广的语言，因为它在继电器的基础上加进了许 多功能、使用灵活的指令，使得逻辑关系清晰直观，编程容易，可读性 强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路。可编程控制器是 一种数字运算操作的电

15、子系统，它是专为在恶劣工业环境下应用而设计。 它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制， 定时、计数和算术等操作的指令，并采用模拟式的输入和输出，控制各 种的机械或生产过程。 2 2 PLCPLC 概述概述 2.12.1 PLCPLC 的产生与定义的产生与定义 2.1.12.1.1 PLCPLC 的产生的产生 最初的电气自动控制装置是继电-接触器控制系统，它是一种以继 电器、接触器、按钮、开关等为主要器件组成的逻辑控制系统，它具有 结构简单、生产成本低、抗干扰能力强、故障检修直观方便、适用范围 广的特点。它不仅可以实现生产设备、生产过程的自动控制，而且还可 以满足大容量、远

16、距离、集中控制的要求。因此，直至今日“继电-接 触器控制系统”仍是工业自动控制领域最基本的控制系统之一。 但是，由于“继电-接触器控制系统”的控制元件均为独立元件， 它决定了系统的“逻辑控制”与“顺序控制”功能只能通过控制元件间 的不同连接实现，因此，不可避免地存在以下不足：通用性、灵活性 差；运行费用高、噪声大；体积大，材料消耗多；功能局限性大； 可靠性低，使用寿命短；不具备现代工业控制所需要的数据通信、 网络控制功能。 为了解决“继电-接触器控制系统”存在的通用性、灵活性差、功 能局限性大与通信、网络方面欠缺的问题。1968 年，美国最大的汽车 制造商通用汽车公司（GM 公司）提出了一种新

17、颖控制器的十大技术 要求，并面向社会进行招标。由此，PLC 应运而生。 2.1.22.1.2 PLCPLC 的定义的定义 1969 年美国 GOULD 公司首先将 PLC 技术进行商品化并推向市场； 1971 年，在引进美国技术后，日本研制出了自己的第一台 PLC；1973 年德国 SIEMENS 公司研制出欧洲第一台 PLC；1974 年，法国随之研制出 了 PLC。到了 20 世纪 70 年代中期，PLC 开始采用微处理器。1980 年， 美国电气制造商协会（National Electronic Manufacture Assciation,简 称 NEMA）将其可编程控制器进行如下定义

18、： 可编程控制器（Progranmmable Logic Controller,简称 PLC）是 一种带有指令存储器，数字或模拟输入/输出接口；以位运算为主；能 完成逻辑、顺序、定时、计时和算术运算功能；面向机器或生产过程的 自动控制装置。 2.22.2 PLCPLC 的发展及趋势的发展及趋势 PLC 自从产生至今，虽然不到 40 年，但它具有使用灵活、编程方 便、可靠性高、体积小、性能价格比高等优点，使其在机械、冶金、化 工、轻工、纺织等部门得到广泛的应用。同时，微电子技术、信息技术 的高速发展，为 PLC 的发展提供了技术保证，从而使得 PLC 的结构、性 能等都与传统意义上的 PLC 具

19、有较大的区别。 PLC 的发展过程可分为四个阶段。 （1）1970-1980 年：PLC 的结构定型阶段。 在这一阶段，由于 PLC 诞生，各种类型的顺序控制器不断产生， 但被迅速淘汰。最终以微处理器为核心的现有 PLC 结构形式取得市场的 认可，并迅速得到发展和推广。 本阶段为 PLC 原理、结构、软件、硬件趋向成熟的阶段，PLC 的应 用领域也开始向机床、生产线领域拓展。 （2）1980-1990 年：PLC 普及及系列化阶段。 在这一阶段，PLC 生产规模日益扩大、价格不断下降，PLC 被迅速 普及。各 PLC 生产厂家产品的规格，并且形成了固定 I/O 点型、基本单 元加扩展模块型、模

20、块化结构型的基本结构模式。 本阶段，SIEMENS 公司以最早的 S3 系列 PLC 产品为主；1978 年后 逐步被 S5 系列替代。 （3）1990-2000 年：PLC 高性能及小型化阶段。 在这一阶段，随着微电子技术的发展，PLC 的功能日益增强，PLC 的 CPU 运算速度上升、位数不断增加，使得使用各种特殊控制的功能的 模块不断开发，PLC 由单一的顺序控制向现场控制发展。 本阶段，性能被提高的同时，PLC 的体积被大幅度缩小，出现各种 小型化、微型化 PLC。SIEMENS 公司的 PLC 产品开始从 S5 系列向 S7 系 列过渡，1995 年后推出 S7-200/300/40

21、0 等小、中、大型 PLC 系列产品。 （4）2000 年至今：PLC 功能开发与网络化阶段。 在本阶段，为了适应信息技术的发展与工业自动化的需要，PLC 的 各种功能不断开发和完善。一方面，PLC 在不断提高速度、位数的同时， 开发了适用于过程控制、运动控制的特殊功能与模块，使得 PLC 的应用 范围涉及工业自动化的全部领域。与此同时，PLC 的网络与通信功能得 到迅速发展，PLC 不仅可以连接传统的编程与通用输入/输出设备，还 可以通过各种总线构成网络系统，为工厂自动化奠定了基础。 本阶段，SIEMENS 公司的 PLC 产品仍然以 S7-200、S7-300、S7-400 为主要产品，只

22、是性能不断完善和提高，也陆续有新的 CPU 模块型号推 出。 作为 PLC 发展趋势，仍然主要体现在体积的缩小与性能的提高两个 方面。 （1）体积的小型化 电子产品体积的小型化是微电子技术发展的必然结果。与早期的 PLC 相比，现代的 PLC 的内部组成元件有很大的不同，PLC 的体积被大 幅度缩小。例如，SIEMENS 公司的 S5-115 与 S7-300PLC 在宽度、高度、 厚度都有缩小。 （2）性能的提高 PLC 的性能主要包括 CPU 性能和 I/O 性能。随着微处理器性能的日 益提高，PLC 的 CPU 的基本性能得到同步发展，具体体现在运算速度、 数据处理能力、存储容量等方面。

23、与 S5 系列相比，S7-300 的运算速度 提高 16 倍，基本存储容量提高 12 倍，最大存储容量更是提高近 200 倍， 并且可以使用多种编程方式。 在 I/O 性能方面，最主要是体现在可通过 PLC 控制与连接特殊 PLC 模块与系统通信口上，反映了 PLC 的集中控制与网络连接能力。网络连 接能力是当代 PLC 的发展趋势，它是信息技术发展对自动化设备提出的 新要求，是实现工厂自动化与进行现代化管理的需要，是计算机集成化 制造的基础。而被通过现场总线等形式可以进行现场间的通信与连接， 以实现集中、统一控制与管理；通过网络连接，可以工厂自动化与现代 化管理奠定基础。 除此之外，可靠性的

24、提高，价格的不断下降，使得 PLC 的性能价格 比得到提高。 2.32.3 PLCPLC 的特点及其功能的特点及其功能 2.3.12.3.1 PLCPLC的基本特点的基本特点 （1）可靠性高 PLC 作为一种通用的工业控制器，它必须在各种不同的工业环境中 正常工作。对工作环境的要求较低，抗干扰能力强，平均无故障工作时 间长，是 PLC 在各工业得到广泛应用的重要原因之一。PLC 的可靠性与 硬件的设计制造以及软件设计密切相关。 硬件设计 PLC 在硬件设计上采用了光电隔离、使用开关电源、选用高可靠性 器件、有效的抗干扰与电磁屏蔽等措施来提高 PLC 的可靠性。 软件设计 在软件设计上采用了特殊

25、的“循环扫描”方式与专用的编程语言， 并采用了系统程序与用户程序相对独立的软件结构。 （2）使用方便 由于大多数 PLC 都采用了基本单元加扩展或模块化结构形式，因此， 输入/输出信号的数量、形式、驱动能力等可以根据实际控制需要进行 选择与确定且需要，时还可以随时更换或增减 I/O 模块；PLC 具有可以 满足不同控制要求的特殊功能模块，使得使用灵活与多变；可以通过个 人计算机在现场随时对 PLC 程序进行调整与修改，还可以对系统的信号 与工作状态进行动态监控，调整、维修方面等。 （3） 功能完善，应用灵活。 （4） 环境要求低，适应性强。 （5） 体积小，重量轻，能耗低。 （6） 维修工作量

26、小，维修方便。 （7）系统的设计，安装，调试工作量少。 2.3.22.3.2 PLCPLC 的功能的功能 （1）基本控制功能。它可以对开关量进行逻辑运算与处理，并实现 定时、计数、代码转换、数据化比较等功能； （2）特殊控制功能。通过 PLC 的特殊功能模块，PLC 可以用于温度、 电压、速度、位置等控制的场合，对模拟量与数字量进行处理与控制。 （3）通信与网络功能，PLC 可以与外围设备进行数据通信，并组成 PLC 网络系统与工厂自动化系统。 2.3.32.3.3 PLCPLC与与DCSDCS、工业、工业PCPC 自从微型计算机问世以来，工业控制一直是其重要的应用领域。在 工业控制上，除 P

27、LC 之外，工业控制计算机（简称 PC）与集散控制系 统（简称 DCS）也是其中代表性产品。 PLC 与工业 PC、DCS 的主要区别为： 在硬件上，工业 PC 机采用了通用计算机的结构形式，具有兼容性 强、通信方便的特点；DCS 注重于对模拟量的输入/输出的控制与回路 调节功能的设计；而 PLC 侧重于对开关量的逻辑控制。 在软件上，工业 PC 机可以使用多种应用程序，适应算法复杂，实 时性强的控制要求；DCS 在模拟量处理与 PID 调节运算方面有其优势； PLC 采用面向基层应用人员的简单编程语言与特殊的程序执行方式（循 环扫描） ，工业 PC 与 DCS 在编程方便、直观以及运行可靠性

28、方面不及 PLC。 2.42.4 PLCPLC的基本组成及其各部分作用的基本组成及其各部分作用 PLC 的硬件主要由中央处理器（CPU） 、存储器、输入接口电路、输 出接口电路、通信接口、内部电源等部分组成。 PLC 的软件主要是系统程序和应用程序。PLC 的系统程序一般由管 理程序、指令译码程序、标准程序块三部分组成；PLC 的用户程序是指 PLC 的使用者根据各种控制要求与控制条件编制的 PLC 用户程序，常称 为“用户程序” 。 （1）中央处理器（CPU） PLC 的 CPU 在系统程序的控制下工作，主要功能进行 PLC 的循环扫 描处理，内容包括执行输入采样、执行 PLC 用户程序、内

29、部诊断、通信 处理和输出刷新五个方面。 （2）存储器 PLC 内部所使用的存储器，按用途分为：系统程序存储器、用户程 序存储器、内部数据存储器。在 S7-200 中，系统存储器采用 ROM 单独 存储。用户存储器采用 EEPROM，内部划分为“用户程序存储区域” 、 “参数存储区域” 、 “保持数据存储区域”三个区域。 “用户程序存储区” 用于 PLC 用户程序；“参数存储区”用于存储 PLC 硬件、软件配置参数； “保持数据存储区”用于存储需要断电保持的部分数据存储器内容。数 据存储器在 S7-200 中称“数据存储区域” ，采用动态 RAM 进行存储。 （3）输入接口电路 输入接口的作用是

30、完成外部信号到 PLC 内部信号的转换。通常情况 下，来自生产设备或控制现场的各种输入信号，通过输入接口电路可以 讲开关量信号转换成 PLC 内控制所需要的、CPU 能够直接处理的 TTL 电 平，将模拟量信号转换成 PLC 内部所需要的数字量等。 输入接口电路一般由信号连接器件（如接线端子、插头等） 、输入 电路（RC 滤波器、限流电路、整流电路、稳压电路等） 、信号隔离/电 平转换电路（如光电耦合器件、模拟开关等） 、输入信号寄存电路等环 节组成。 （4）输出接口电路 输出接口的主要作用是完成 PLC 内部信号到外部信号的转换。通过 输出接口电路，可以将 CPU 处理完成的逻辑运算结果转换

31、到外部执行元 件所需要的控制信号，将处理完成的数字量信号转换成外部控制、显示 所需要的模拟量等。 输出接口电路一般由信号连接器件（如接线端子、插头等） 、输出 驱动电路（如中间继电器、大功率晶体管、双向晶体管等） 、信号隔离/ 电平转换电路（如光电耦合器件、模拟开关等） 、输出信号寄存电路等 环节组成。 （5）通信接口 通信接口的主要作用是实现 PLC 与外部设备之间的数据交换。 最基本的通信接口有 RS-232、RS-422、RS-485 等标准的串行接口。 （6）内部电源 PLC 的外部输入电源有交流输入和直流输入两种。由于 PLC 内部一 般采用开关电源，因此大部分 PLC 对输入电压的

32、要求不高，交流输入时， 一般为单相 AC85-260V,50/60HZ；直流输入时要求 DC15.6-31.3V,但部 分 PLC 对“纹波”有一定的要求。 PLC 内部电源的作用主要是提供 PLC 内部的 TTL 集成运算放大器等 组件的工作电源，因此，需要将外部输入转换为 DC5V、DC24V 等不同的 电压。 2.52.5 PLCPLC 的工作原理的工作原理 在 PLC 电路中，PLC 可以分为输入电路、内部控制、输出电路三部 分。其中输入电路代表了实际 PLC 的输入接口电路板、输入采样、输入 缓冲等部分；内部控制电路代表了实际 PLC 的控制程序执行过程；输出 电路代表了实际 PLC

33、 的输出接口电路、输出刷新、输出缓冲等部分。 （1）输入电路 由外部输入信号、PLC 输入接线端、等效输入继电器三部分。外部 输入信号经 PLC 的输入接线端与输入继电器接入。每个输入继电器与输 入信号一一对应，当外部输入“1”时，输入继电器“线圈”得电，内 部控制电路中对应的输入接点“吸合” 。 （2）输出电路 由内部输出接点、PLC 输出接线端、输出执行元件三部分组成。内 部输出接点经 PLC 的输出接线端与输出执行元件连接，每个输出接点与 内部控制电路中的输出线圈一一对应，当输出线圈为“1”时，输出接 点接通，且每一个输出线圈只能有一个用于驱动外部执行元件的接点。 （3）内部控制电路 由

34、 PLC 用户程序转化而来，它将 PLC 程序中的顺序控制逻辑转化成 普通的继电器控制线路。 在内部控制电路中，PLC 的定时器、计数器可以用继电器控制线路 的时间继电器、计数继电器进行等效。 2.62.6 PLCPLC的工作过程的工作过程 当 PLC 投入运行后，主要的工作过程可以分为输入采样、执行程序、 通信处理、CPU 诊断、输出刷新五个基本步骤，并且不断循环执行。 如果不考虑 PLC 的公共处理过程，PLC 的正常执行用户程序的工作 过程分为 3 步：PLC 一次性将全部输入端的状态(输入信号)读入输入 缓冲寄存器，生成“输入映像” ；执行 PLC 用户程序，进行逻辑运算 处理，运算结

35、果立即写入指定的标志寄存器、数据寄存器、输出缓冲寄 存器中；用户程序处理完成，PLC 一次性将全部“输出映像”输出到 PLC 的输出端。 3 3 方案设计方案设计 3.13.1 方案的比较方案的比较 方案 1：运料小车在最初位置时，按下启动按钮，电机正转，小车 开始前进，到达右限位开关，电机停转，小车停止；按下电机反转启动 按钮，小车后退，到达左限位开关，电机停转，小车停止，按下停止按 钮，小车完成一个工作周期。 方案 2：运料小车在最初位置时，按下正转启动按钮，如果运料小 车处于停止状态，则立即正转运行，到达右限位开关后停止；等待装料 10s 后，电机自动切换到反转，小车开始后退，直至到达左

36、限位开关处 停止，等待卸料 5s 后，运料小车回到最初位置，按下停止按钮，运料 小车完成一个工作周期。 针对这两个方案，做出一些分析并得出方案 3：在 KM1 的线圈串联 了 KM2 的辅助常闭触点,KM2 的线圈串联了 KM1 的辅助常闭触点,组成 了硬件互锁电路，以此避免由于正反转(运料小车前进,后退)切换过程 中电感的延时作用,导致原来接通的接触器的主触点还未断弧时, 另一 个接触器的主触点已经合上而造成交流电源瞬间短路的故障。在运料小 车装料、卸料的过程中，用指示灯 L1，L2 来显示当前的运料小车所处 的状态，也方便工作人员的监管。限位开关的作用是为保证运料小车能 够在准确的位置停车

37、。 3.23.2 系统描述系统描述 本设计的控制对象是机械运料小车的电动机，其目的是通过控制电 机的正反转来控制机械运料小车在 A、B 两地自动往复运动，从而实现 在 B 地卸料、在 A 地装料这一过程。机械运料小车的控制示意图和动作 循环图如下： 图3-1 运料小车的控制示意图和动作循环图 3.33.3 控制要求控制要求 控制系统各部分的工作过程如下： （1）机械运料小车在初始位置处，按下启动按钮 SB1，电机正转， 则机械运料小车前行， ； （2）机械运料小车运行至右限位开关 ST1，电机停转，运料小车停 止，等待装料，装料指示 L1 灯亮； （3）延时 10s 后，指示灯灭，装料完成，电

38、机反转，运料小车后退， 直至运行至左限位开关 ST2 处，电机停转，运料小车停止，等待卸料， 卸料指示 L2 灯亮； （4）延时 8s，指示灯灭，卸料完成,到此完成一个工作周期，若不 按停止按钮，此过程可以循环。 3.43.4 主要电气元件的配置主要电气元件的配置 根据系统的控制要求，选择设计所需要的电气元件： （1）三相异步电动机的选择 通过对控制要求的分析，控制系统需要一台三相异步电动机 M,为 满足工艺要求，电动机的功率选定为 1KW,型号： J02-22-4,1.5kw 1410 转/分，380V，3.49 安 。 （2）开关的选择 在该系统的主电路中，采用三级的组合开关。 电动机的最

39、大容量为 1KW，则三级组合开关的额定电流为 10A，型 号为 HZ10-10。 （3）熔断器的选择 在本系统中，需要熔断器保护一台三相异步电动机，启动电流为额 定电流四至七倍，为了防止启动时烧断熔体，熔体的额定电流一般去电 动机额定电流的 1.5 至 2.5 倍，则额定电流为：，其中： ，所以熔体的最大额定电流为 11.375A。 AII NN 55 . 4 220 1000 max 熔断器的额定电压为 AC380V，则可选择型号为 RT14-20 的熔断器。 （4）时间继电器（KT） 本系统中需要延时 10S，并考虑到价格费用方面，可选用空气阻尼 式时间继电器，可选用 JS7-2A 型号的

40、空气阻尼式时间继电器，其触点 额定电压为 380V，触点额定电流为 5A 均能符合要求。 （5）热继电器的选择（FR） 热继电器的额定电流应大于电动机额定电流。然后根据该额定电流 来选择热继电器的型号。热继电器的热元件的额定电流应略大于电动机 额定电流。当电动机启动电流为其额定电流的 6 倍及启动时间不超过 5S 时热无件的整定电流调节到等于电动机的额定电流当电动机的 启动时间较长、拖动冲击性负载或不允许停车时，热元件整定电流调节 到电动机额定电流的 1.1-1.15 倍。 一台电动机的额定电流为 4.55A，可以用整定电流范围为 3.6A 4.5A5.4A,热元件整定电流的中间值要等于或稍大

41、于电动机的额定电 流值，则热继电器的型号为 R20-16，此额定电流为 16A。 （6）接触器的选择（KM） 额定电流为 A KU P I N N C 8 . 3 2202 . 1 1000 采用的接触器要与继电器相配合，则选择 CJ20 型号的交流接触器。 元件列表如下： 表3-2 序号代号名称型号数量 1M 三相异步电动机 J02-22-41 2QS 空气开关 DZ47-3P3 3FR 热继电器 R20-161 4CPU PLC处理器 CPU2241 5KM 交流接触器 CJ202 6SB 按钮 LAY83 7ST 限位开关 LXK22 8FU 熔断器 RT14-201 9L 导线若干 3.53.5 PLCPLC 机型的选择机型的选择 （1）CPU 性能 PLC