南京工程学院课程设计流水线产品检测与分选控制(28页).doc

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1、-南京工程学院课程设计流水线产品检测与分选控制-第 28 页成绩南京工程学院课程设计说明书(论文)题 目 流水线产品检测与分选控制 课程名称 机电传动控制课程设计 院（系、部、中心） 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机制121 学生姓名 学 号 设计地点 工程中心201 指导教师 设计起止时间：2015 年6 月8日至2105 年6 月 12日目录课程设计任务书31 课程设计任务说明1.1课题简介1.2课程设计的目的2. 课程设计任务分析2.1设备机构组成分析2.2设备工作过程分析2.2.1流水线产品检测与分选系统工作过程2.2.2流水线产品检测与分选系统的控制要求3控制

2、方案设计3.1.1控制要求分析3.1.2控制方案3.2电气系统设计3.3电气控制系统设计3.3.1系统控制与信号分析3.4I/O分配表3.4I.O端子接线图4控制流程分析4.1功能图4.2梯形图4.3指令表5 课程设计总结参考文献机电传动控制设计任务书设计任务1. 熟悉典型设备分析的一般方法，分析电器控制系统的需要和条件；2. 查阅技术资料和手册，合理选用设计方案；3. 根据设计方案，完成电气控制系统的电气原理图设计；4. 掌握使用计算机软件编制PLC程序的应用方法，完成PLC程序设计；5. 撰写规范的设计总结报告。工作量安排：1. 绘制设备与信号布置简图 2. 绘制电气控制系统电路图（包括P

3、LC端子图）3. 设计与编制PLC用户程序（控制流程图.梯形图）4. 撰写课程设计任务书（1）任务说明；（2）任务分析；（3）控制方案设计；（4）控制流程分析；（5）总结;(6)附件。1 设计任务说明1.1课题简介 自动化生产过程中，物品输送系统是连接各个生产单元的关键设备，系统通常由传送带机构.物品移动机构和物品输送小车等组成。传送带一般采用电动机驱动，物品转移机构可以采用电动机驱动，也可以采用液压系统驱动，运送小车为电动机驱动。 本题目针对运送系统设备设计相应的电器控制系统。图示输送系统有成直角分布的2条输送带.附属带的物品移动机构和1辆物品运送小车组成。物品输送系统将位于输送带1始端的物

4、品送至尾端，然后通过物品移动机构将物品送到传送带2的始端，传送带2传送物品至尾端，并通过物品移动机构将物品推入传送小车，运送小车运送物品到其他指定地点。系统中传送带和运送小车由电动机驱动，物品移动机构采用液压系统驱动，通过行程开关检测各个运动部件是否达到预定位置。1.2课程设计的目的机电传动控制课程设计为该课程的实践环节，在本课程设计的过程中，通过课程设计实践环节巩固和加强机电传动控制课程所学的知识，掌握课程知识实践应用的能力。学会运用机电传动控制的原理和分析问题，解决问题的方法。同时在设计过程中，综合已学的知识，完成简单完整的控制系统设计，以增加控制系统设计能力；并在联机程序调试过程中，增加

5、实际操作能力。2 课程设计任务分析2.1设备机构组成分析 流水线产品检测与分选系统是一种高效率自动化产品质量检测分类专用设备，系统由产品输送机构，产品质量检测机构，产品分类机构，及成品与次品收纳机构组成。 流水线产品检测与分选系统的输送机构采用电动机驱动，分类机构采用气动系统驱动，由电气控制系统实现自动工作工程控制，是典型的几点或机电液一体化的自动化的自动化设备。 流水线产品检测与分选系统工作时，待检测和装箱产品由输送带1送往质量检测位置，质量检测头检测为合格产品将继续前移，通过计数传感器后落入成品箱，则由板推入次品箱。采用行程开关检测与控制推板的位置，同时采用行程开关检测空箱是否达到预定位置

6、。流水线产品检测与分选系统结构与自动工作过程功能如图3-1所示。 图3-1流水线产品检测与分选系统组成结构与工作过程示意图2.2设备工作过程分析2.2.1流水线产品检测与分选系统工作过程 流水线产品检测与分选过程如图3-2所示。由人工将产品放置在传送带上，启动自动工作过程，输送带1启动，待检测装箱的产品向前移动，到达检测位置，检测传感器产品是否合格，依据检测结果，成品进入成品箱，次品进入次品箱，进入成品箱的产品经过计数，满箱为100件，成品箱满后。输送带1停，输送带2启动，移除满箱，移入空箱到位，一次循环工作结束，输送带1运行，开始下一次工作循环。 图3-2 流水2.2.2流水线产品检测与分选

7、系统的控制要求 流水线产品检测与分选系统的控制要求，是控制系统的功能必须满足所有的工作要求。流水线产品与分选系统的工作要求包含三个方面，工作方式要求，工作过程要求，安全稳定工作要求。（1） 流水线产品检测与分选系统工作方式要求为保证流水线产品检测与分选系统能够处于正常工作，要求系统具备2中工作方式： 1、输送带1.2,推板机构能够有点动调整； 2、流水线产品检测与分选系统自动完成循环工作过程。（2） 流水线产品检测与分选系统工作过程要求流水线产品检测与分选系统自动循环工作过程需要满足如下工作要求： 1、按下启动按钮，流水线产品检测与分选系统开始工作，输送带1启动； 2、待检测产品达到检测位检测

8、； 3、检测合格产品继续前行，经过计数传感器检测技术，进入成品箱； 4、检测不合格产品，前移到推板位置，推板前移将产品推入次品箱，推板退回； 5、成品计数满100件，输送带1停止，输送带2启动，移出满箱； 6、装成品空箱达到接成品位置，输送带2停止，输送带1启动，开始新的检测装箱循环。（3）流水线产品检测与分选系统元件配置与工作要求流水线产品检测与分类系统输送带1、2驱动电动机为2.2KW，推板装置动作方向通过电磁阀控制。自动循环工作时，电器元件工作表如3-20所示。（4） 流水线产品检测与分选系统安全稳定要求 1、具有运动部件安全工作的联锁功能； 2、具有位置保护功能； 3、电气控制系统具有

9、短路，电动机过载保护功能； 4、具有应急操作功能； 5、具有照明、指示灯辅助功能。3 控制方案设计3.1总体方案设计 总体方案设计阶段是设计的初步设计阶段，在此间断，通过对设备的工作要求分析、工作环境和条件分析、操作与安全要求分析、电气控制装置技术可行性分析和经济性分析，确定电气控制系统装置的技术性能、基本构建形式以及主要技术参数。3.1.1控制要求分析 依据产品检测与分选控制系统设计任务分析，确定设备条件和控制要求如下 （1）电气控制系统的控制对象为一进行自动循环流水线产品检测的分选的设备，采用电气液压机械组合的传动方式进行驱动和控制。设备位于温室内车间，工作环境较好，对控制系统无特殊要求；

10、 （2）设备安装在加工车间，由车间低压电网供电，设备驱动电压380V，供电频率50HZ； （3）设备驱动电动机由设备设计人员选定，设配置有2台交流异步电动机。电源要求交流电压380V，电动机无制动要求，电动机功率不大，可采用直接启动方式启动；液压系统使用气动换向阀电磁铁工作电压为直流24V3.1.2控制机方案 由设备条件和控制要求分析结果可确定控制方案如下 （1）流水线产品检测与分选控制系统采用开关量控制； （2）基于设备自动工作要求，选用PLC为主要控制器件构成控制系统，由于控制对象为单片设备，空竹系统属于小型系统，因此选用三菱公司型号为FX2N-48MR-D的PLC产品； （3）由工作要求

11、确定，控制系统可运行2种模式下即全自动工作循环，手动调整工作； （4）2台电动机均为直接启动控制，单方向转到。电动机无制动控制； （5）电动机驱动电路为三相电源供电，线电压380V； （6）PLC主机工作电源为交流电源，电源220V，交流接触器线圈使用交流电源，电压220V；气动阀使用24V直流电源。主令控制电器及行程开关等使用24V直流电源； （7）控制系统具有短路和过载保护功能，机床各运动部件之间具有联锁保护功能； （8）使用信号灯显示机床工作状态。3.2电气系统设计统设计 流水线产品检测与分类系统的电气控制系统主要有两部分组成，即电动机驱动系统（主电路）和由PLC设备构成的控制部分，驱动

12、系统通过交流接触器主触点控制电动机电路的断开与接通，采用熔断器和热继电器进行短路和过载保护，同时采用控制变压器和整流器。 系统电路图如图3-3所示，电器元件明细表如表3-2所示： 图3-3 流水线产品检测与分类系统的电气控制系统电路图 表3-2电器元件明细表3.3电气控制系统设计 电气控制系统中由PLC构成控制部分，控制部分需要接受机床设备的控制信号，需要对所有信号按程序要求进行计算，并将计数结果作为输出信号送到机床设备上被控制电器，以实现设备的运动控制。控制部分的工作要求及PLC的使用特点，形成控制系统的三个主要工作内容，即设备的控制与驱动信号分析，制定控制流程和编制控制程序。 由设备条件和

13、控制要求分析，流水线产品检测与分类系统信号分为输入信号和输出信号两大类，其中，输入信号又包括主令控制信号和传感器信号，输出信号包括控制交流接触器工作线圈，控制气动阀电磁铁的信号和各种照明及指示灯信号。 （1）输入信号分析机床设备中要求，流水线产品检测与分类系统有如下积累输入开关信号1、 完成起。停控制的按钮开关信号，电器元件为：SB1、SB2；2、 完成工作方式选择开关信号，电器元件为SA1、SA2、SA3；3、 完成点动调整的按钮开关信号，电器元件：SB3、SB4、SB5、SB6、SB7；4、 完成设备自动运行过程中获得设备状态信号的传感器信号，电器元件为：行程开关SQ1、SQ2、SQ3、S

14、Q4、SQ5、SQ6。 (2）床设备中要求，流水线产品检测与分类系统有如下几类输出驱动电器元件1、控制电动机电路接通与断开的交流接触器工作线圈，电器元件为：KM1、KM22、控制驱动的气动阀电磁铁，电器元件为：YV1、YV2；3、控制显示机床设备工作状态的显示灯，电器元件为：HL1、HL2、HL3、HL4、HL5、HL6；3.4 1/0分配表 电器元件信号与PLC通道分配的目的是为每一个需要PLC处理的设备信号获得进入PLC的通道和存放信号状态的地址。依据控制方案选定的三菱FX2n系列PLC产品，以及对设备信号分析结果，电气元件与PLC连接的通道分配如表3-3所以。3.5 I/0端子接线图 根据流水线产品检测与分类系统的电气控制系统电路图绘制出多流水线产品检测与分类系统的电气控制系统I/O端子接线图，如图3-4所示：图3-4 流水线产品检测与分类系统的电气控制系统I/O端子接线图4. 控制流程分析4.1功能图 设计完成的设备自动工作流程图如图4-1所示 图4-1 流水线产品检测与分选系统控制流程图4.2 梯形图 根据前一节的流程图，绘制梯形图，如图4-2所示 图4-2 流水线产品检测与分选系统自动工作梯形图4.3指令表 图4-3 流水线产品检测与分选系统自动工作指令表5课程设计总结