1、3.1 总体设计思路.93.2 PLC输入输出口分配.93.3 主电路设计.93.4输入输出接线图.103.5梯形图.113.6指令图.134 安装、接线及系统联合测试145 总结156 参考文献161、绪论1.1、设计课题：生产线自动装箱的PLC控制。1.2、设计目的及要求：课程设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工
2、作的整体观念。课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。在课程设计中，学生是主体，应充分发挥他们的主动性和创造性。教师的主导作用是引导其掌握完成设计内容的方法。为保证顺利完成设计任务还应做到以下几点：1） 在接受设计任务后，应根据设计要求和应完成的设计内容进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间。2） 在方案确定过程中应主动提出问题，以取得指导数师的帮助，同时要广泛讨
3、论，依据充分。在具体设计过程中要多思考，尤其是主要参数，要经过计算论证。3） 所有电气图样的绘制必须符合国家有关规定的标准，包括线条、图型符号、项目代号、回路标号、技术要求、标题栏、元器件明细表以及图样的折叠和装订。4） 说明书要求文字通顺、简练，字迹端正、整洁。5） 应在规定的时间内完成所有的设计任务。6） 如果条件允许，应对自己的设计线路进行试验论证，考虑进一步改进的可能性。1.3 、原始资料：对生产线上某种产品自动按指定数量（如12个）装箱，产品装箱前及装箱后都由传送带传送。生产线自动装箱控制装置示意图如图所示。生产产品由传送带A传送，装入由B传送的空箱中。每12个产品装入一箱，当传送带
4、 （1KW）传送了12个产品装入一箱后，传送带B （2KW）将该箱产品移走，并传送下一个空箱到指定位置等待传送带A传送来的产品。1.4、课题要求：用PLC控制整个控制装置要达到以下要求：1按下控制装置启动按钮后，传送带B先启动运行，拖动空箱前移至指定位置，达到指定位置后，由SQ2发出信号，使传送带B制动停止。2传送带B停车后，传送带A启动运行，产品逐一落人箱内，由传感器检测产品数量，当累计产品数量达12个时，传送带A制动停车，传送带B启动运行。3上述过程周而复始地进行，直到按下停止按钮，传送带A和传送带B同时停止。其工作流程图如图所示。4应有必要的信号指示，如电源有电、传送带A工作和传送带B工
5、作等。5传送带A和传送带B应有独立点动控制，以便于调试和维修。1.4、日程安排：序号具 体 内 容时间（天）11课题介绍、布置设计任务（讲课）2熟悉要求及对电气要求1.52设计并绘制系统原理图 （含：I / O连接图及其他外部硬件图）3设计PLC控制程序（含：系统功能表图、梯形图）4模拟调试5编写设计报告（含：设计说明书、使用说明书、设计总结）1.06答辩0.51.5、设计参考书：1教材电气控制与PLC应用2可编程序控制器原理及应用3S7-200使用手册2、器件选择2.1、总体结构：生产线自动装箱控制装置如图所示。2.2、具体器件的选择：2.2.1熔断器的选择熔断器是低压配电系统和电力拖动系统
6、中的保护电器，在使用时串接在所保护的电路中。当电路出现短路或严重过载是，其内部低熔点的熔丝或熔片将自动熔断，将电路切断。熔断器由熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分组成。那么，如何在电路中选择熔断器的大小呢？规格的选择：（1）熔体额定电流的选择1.对于变压器、电炉和照明等负载，熔体的额定电流应略大于或等于负载电流；2.对于输配电线路，熔体的额定电流应略大于或等于线路的安全电流；3.在电动机回路用作短路保护时，应考虑电动机的启动条件，按电动机启动时间的长短来选择熔体的额定电流。电动机末端回路保护，选用aM型熔断器，熔断体的额定电流In稍大于电动机的额定电流；4.电容补偿柜回路的保护，选用gG型熔断器
7、，熔断体的额定电流In约等于线路计算电流1.82.5倍；如选用aM型熔断器，熔断体的额定电流In约等于线路电流的12.5倍。5.线路上下级间的选择保护，上级熔断器与下级熔断器的额定电流In的比等于或大于1.6，就能满足防止发生越级动作而扩大故障停电范围的需要。6.保护半导体器件用熔断器，熔断器与半导体器件串联，而熔断器熔体的额定电流用有效值表示，半导体器件的额定电流用正向平均电流表示，因此，应按下式计算熔体的额定电流：INR1.57 INR1.6 INR 式中 INR 表示半导体器件的正向平均电流。7.降容使用在20 的环境下，我们推荐熔断体的实际工作电流不应超过额定电流值。选用熔断体时应考虑
8、到环境及工作条件，如封闭程度、空气流动连接电缆尺寸（长度及截面）瞬时峰值等方面的变化；熔断体的电流承载能力实验是在20 环境温度下进行的，实际使用时受环境温度变化影响。环境温度越高，熔断体的工作温度就越高，其寿命也就越短。相反，在较低的温度下运行将延长熔断体的寿命。来源：输配电设备网8.在配电线路中，一般要求前一级熔体比后一级熔体的额定电流大23倍，以防止发生越级动作而扩大故障停电范围。（2）熔断器的选择1、UN熔断器UN线路。2、IN熔断器IN线路3、熔断器最大分断能力应大于被保护线路上的最大短路电流类型的选择：应根据使用场合选择熔断器。电网配电一般用刀型触头熔断器（如HDLRT0 RT36
9、系列）；电动机保护一般用螺旋式熔断器；照明电路一般用圆筒帽形熔断器；保护可控硅元件则应选择半导体保护用快速式熔断器。常用的熔断器有：1、RC1A系列瓷插式熔断器、2、RL1 系列螺旋式熔断器3、RM10系列无填料封闭式熔断器。次外，还有RT0系列有填料封闭管式熔断器、RLS、RS0系列快速熔断器、自复式熔断器等。本设计采用RL1系列螺旋式熔断器。2.2.2电源开关的选择开关是用于接通和断开电路的电器。常用的开关有刀开关、铁壳开关、组合开关和自动空气开关。刀开关分单级、双级和三级。适用于接通和断开有电压而无负载电流的电路。因而结构简单、操作方便、价格便宜，在一般的照明电路小于5.5KW电动机的控
10、制电路中常被采用。用于照明电路是可选用额定电压220V或250V，额定电流等于或大于电路最大工作电流的两极开关；用于电动机的直接启动时，可选用额定电压280V或500V，额定电流等于或大于电动机额定电流3倍的三级开关。在安装刀开关时刀口应朝上，防止热空气拉弧或重力闸。铁壳开关又叫封闭式负荷开关。是带有熔断器的刀开关放在用铸铁或薄钢板冲压而成的铁壳中。铁壳开关配用的熔断器，额定电流为60A及以下者，配用瓷插式熔断器；额定电流为100A以下者，配用无填料封闭管式熔断器。组合开关也称转换开关，多用于机床控制线中作为电源的引入开关，也可以用作不频繁地接通和断开电路接线电源和负载以及控制5KW及一下的小
11、容量异步电动机正反转、星三角启动。自动空气开关又叫自动空气断路器，它能对电路进行短路 、欠压、严重过载保护，同时也可作不频繁地启动电动机。本设计采用,梅兰日空气开关梅兰日兰断路器C654P16A2.2.3交流接触器的选择交流接触器是一种自动控制电器可频繁接通和切断电路。它主要由电磁部分、触头部分及灭弧罩组成。灭弧罩用陶瓷制成的，盖在三个主触头上，使产生的电弧迅速熄灭，不外溅。当线圈通电时，静铁芯产生电磁吸力，将铁芯吸合，由于触头系统是于动铁芯联动的，因此动铁芯带动三条动触片同时运行，触点闭合，从而接通电源。当线圈失电时，吸力消失，动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离，使主触头断开，切断电源。
12、同时交流接触器具有欠压保护。选择接触器1选择接触器主触头的额定电压：应等于或大于负载的饿额定电压。2选择接触器触头的额定电流：被选用接触器触头的额定电流应不小于负载电路的额定电流。也可根据所控制的电动机最大功率进行选择。如果接触器是用来控制电动机的频繁启动、正反或反接制动等场合，应将接触器的主初头额定电流降低使用，一般可降低一个等级。3根据控制电路要求确定吸引线圈工作电压和辅助触点 容量：如果控制线路比较简单，所用接触器的数量较少，则交流接触器线圈的额定电压一般直接选用380V或220V。如果控制线路比较复杂，使用的电器又比较多，为了安全起见，线圈的额定电压选低一些，这时需要加一个控制变压器本
13、设计采用,CJ10系列交流接触器2.2.4热继电器的选择热继电器常用来对电动机进行过载保护。电动机在运行过程中，由于种种原因，如长期过载、频繁启动、欠压运行、断相运行等均会使流过电动机的电流超过额定值。若过电流的数值不足以使电路中的熔断器熔断，电动机绕组就会因过电流而导致发热，影响电动机的寿命，甚至烧毁电动机。这时就需要热继电器进行过载保护。通常热继电器的动作电流应等于电动机的额定电流热继电器的选择1.类型的选择：一般情况下，可选用两相结构的热继电器，但当三相电压的均衡性较差，工作环境恶劣或无人看管的电动机，宜选用三相结构的热继电器。对于三角形接线的电动机，应选用带断保护装置的热继电器。2.热
14、继电器额定电流的选择：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。3.热元件额定电流的选择和整定：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，热元件的整定电流调节到等于电动机额定电流；当电动机的启动时间较长、拖动冲击性负载不允许停止时。热元件整定电流调节到电动机额定电流的101105倍, 本设计采用,JR10系列热继电器。2.2.5时间继电器的选择时间继电器是一种呢感延时动作的控制电器，其特点是电磁线圈通电后其触头经过一定时间间隔动作。选用时间继电器应注意：其线圈（电源）的电流种类和电压等级应与控制电路相
15、同，按控制要求选择延时方式和触点形式；校核触点容量和数量，若不够时，可用中间继电器扩展。常用的时间继电器有JS7系列空气阻尼式、JS17系列电动式、JSJ系列晶体管式、JS20系列单结晶体管式。本设计采用,JS7系列空气阻尼式时间继电器2.2.6行程开关的选择行程开关（限位开关）的工作原理及符号表示行程开关又称限位开关，用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。因此，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，它的作用原理与按钮类似。行程开关广泛用于各类机床和起重机
16、械，用以控制其行程、进行终端限位保护。在电梯的控制电路中，还利用行程开关来控制开关轿门的速度、自动开关门的限位，轿厢的上、下限位保护。 行程开关按其结构可分为直动式、滚轮式、微动式和组合式。2、程序设计3.1、总体设计思路：电源一旦接通，当按下启动按钮SB0时，传送带B开始启动运行，一直到被开关SQ2检测到才将传送带B停止，等传送带B停止后，传送带A才开始启动，同时传送出物品，产品经过开关SQ1检测，计数器开始计数，每传送出一个部件，计数器便加1，直到传送出12个产品，计数器便开始动作，计数器常开触点闭合，这时如果没有按下停止按钮，则开始循环工作，传送带A停止，传送带B开始又一轮的启动同时计数
17、器清零使下面的循环能够准确的进行下去。当一旦按下停止按钮SB1，此时等计数器完成计数任务，传送带A和传送带B同时停止。 此程序还可以对传送带A和B分别进行点动，这样程序很容易实现对设备的运行前检测和故障维修。3.2、PLC输入输出口分配：I/O端子电路器件元件作用输入X0SB1启动按钮SB1X1SB2停止按钮SB2X2SB3传送带B点动按钮X3SB4传送带A点动按钮X4SQ1限位开关1X5SQ2限位开关2X6FR1热继电器1X7FR2热继电器2X9KS1速度继电器1X10KS2速度继电器2输出Y0KM1控制传送带A运动Y1KM2传送带A制动Y2KM3Y3KM4传送带B制动Y4L1装箱指示Y5L
18、2PLC通电信号3.3、主电路设计：3.4、输入输出接线图：3.5、梯形图：3.6、指令图：4、安装、接线及系统联合测试在计算机上进行编程，打开自动装箱控制程序。断电情况下连接好PLC电缆，按照I/O分配表，用实验连线导线将PLC主机模块输入、输出接口与实验板接口一一对应连接，并将PLC主机模块的电源端与实验模块的电源端相连接。下载程序文件到PLC,监控后运行，使PLC进入运行方式。1、当PLC从“STOP”切换至“RUN”时，L2指示灯亮。2、按下自动控制按钮SB1后，同时传送带B启动运行（L1指示灯亮）。3、当SQ2空箱到位检测信号到（SQ2按钮输入），传送带B停止运行。同时传送带A启动运
19、行。4、当SQ1送入12个计数脉冲时（SQ1按钮12次输入）及累计产品数量达12个时，传送带A停止，同时传送带B启动运行。5、当SQ2到位信号到（SQ2按钮输入），系统循环工作。6、当按下停止按钮SB2后，传送停止（L1指示灯灭）。7、当按下点动SB3或SB4时，传送带A或B电动运行（L1指示灯亮）。5、总结对于本次设计，成功采用PLC控制多个传送带的工作，完成了本次设计任务的基本要求，经过多次的调试，该系统性能稳定、可靠、冗余性强，可以很好地适用于连续工作。本次设计的生产线自动装箱PLC控制系统，其硬件结构简单，成本低廉，响应速度快，性能、价格比很高，和单片机系统相比具有极高的可靠性，具有良
20、好的市场应用价值。本系统解决了传统以继电器控制硬件电路的方法，采用人机界面取代继电器，通过软件的方式控制硬件电路。由于PLC具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强，以及编程简单，维护方便，通讯灵活等优点。但是该设计尚有不足，还有很多的扩展功能没有实现，例如对产品计数错误的检测功能等等。通过这次设计，使我对自动控制设计有了更深刻的认识，也使自己的动手能力和方案设计的思路有了更进一步的提高，同时也更加熟悉了本专业的设计软件。对PLC的功能也有了进一步的认识，了解了不同型号的PLC以及相关的编程软件。在完成这个题目的过程中，我遇到了一些困难，也走了很多弯路。在这里我要感谢指导老师和团队的同学：通过不断的努力和同学们的大力支持，以及指导老师的悉心教导，我克服了困难完成了本次设计，同时我也获得了很多宝贵的经验，学到了很多新的知识。6、参考文献1、吴明亮，蔡夕忠. 可编程控制器实训教程. 北京：化学工业出版社， 2、周四六. 可编程控制器应用基础. 北京：人民邮电出版社，20063、田淑珍. 可编程控制器原理及应用北京：机械工业出版社，20054、魏志精. 可编程控制器应用技术北京：电子工业出版社，1995
