自动装卸线控制系统设计.docx
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自动装卸线控制系统设计
《机电传动控制》
课程设计说明书
设计题目：
自动装卸线控制系统设计
学生姓名：
学号：
2013360103
系别：
机电工程系
专业班级：
2013机械设计制造及自动化专业班
指导教师：
黄广伟
起止时间：
2016年6月10日——2016年6月20日
一、设计要求………………………………………………………………………………1
1-1控制要求………………………………………………………………………………1
1-2设计要求………………………………………………………………………………1
二、三相交流电动机选型....................................................................................2
三、自动装卸线电气控制系统运动分析............................................................2
四、继电器控制线路设计.................................................4
4-1继电器——继电器控制系统设计........................................4
4-2控制线路设计步骤....................................................5
4-2-2设计自锁、连锁、限位保护环节………………………………………………..5
4-2-3控制电路设计......................................................5
4-2-4电气元件型号选择..................................................6
4-3原理和操作顺序说明..................................................7
五、设计总结..................................................................................8
1、设计要求
1-1、控制要求
设计一条自动装卸料的生产线，电动机M1驱动的装料机加料，电动机M2驱动装料机升降，电动机M3驱动卸料机卸料。
装卸线操作过程是：
1.料车在原位，显示原位状态，按启动按钮，自动线开始工作。
2.加料定时5S，加料结束。
3.延时1S，料车上升。
4.上升到位，自动停止移动。
5.延时1S，料车自动卸料。
6.卸料10S，料车复位并下降。
7.下降到原位，料车自动停止移动。
1-2设计要求
1）三台拖动电机均为三相异步电动机，M1和M3功率为5.5KW，M2功率为11kw。
2）控制电路可以手动调整，到位停车时采用能耗制动。
3）必须配有短路和过载保护，可适当增加降压启动。
4）绘制电气原理图，手工绘制，用A3图纸；
5）列出元件明细表，可以打印，用A3图纸。
6）控制电路可以用继电器接触器器电路实现，也可以利用PLC结合继电器继电器实现；
2、三相交流电动机选型
3-1设计要求三台拖动电机均为三相异步电动机，M1和M3功率为5.5KW，M2功率为11kw。
因为拖动系统中一般需要减速器减速，而减速器设计中一般选用为Y系列三相异步电动机（ZBK22007-1988）。
根据设计要求M1和M3的机械功率为5.5KW，考虑到成本与设计要求，故选择
Y系列（Y132S-4）额定功率为5.5KW，满载转速1440（r/min）启动转矩2.2，额定转矩2.2。
M2的机械功率要求11KW，查表得
选择Y系列的（Y160M-4）额定功率11KW，满载转速1460（r/min），起动转矩2.2，额定转矩2.2。
电机型号
额定功率
满载转速
启动转矩
额定转矩
M1（Y132S-4）
5.5KW
1440r/min
2.2
2.2
M2（Y160M-4）
11KW
1460r/min
2.2
2.2
M3（Y132s-4）
5.5KW
1440r/min
2.2
2.2
表2-1三相异步电动机选型
3、自动装卸线电气控制系统运动分析
根据设计要求绘制出自动装卸线的运行简图
图2-1自动装卸线的运行简图
分析料车工作情况，画出工作流程图：
、
根据设计要求：
装卸线操作过程是：
1.料车在原位，显示原位状态，按启动按钮，自动线开始工作。
2.加料定时5S，加料结束。
3.延时1S，料车上升。
4.上升到位，自动停止移动。
5.延时1S，料车自动卸料。
6.卸料10S，料车复位并下降。
7.下降到原位，料车自动停止移动。
绘制出流程图：
LED指示灯亮（初始位置）
（按下启动按钮）
装料（5S）
暂停（1S）
（连续循环）
料车上升
（碰到上行程限位开关SQ1）
暂停（1S）
卸料（10S）
料车复位并下降
N
（碰到下行程原位开关SQ2）
Y
（按下停止SB2按钮）
结束自动线装卸
图2-2流程图
4、继电器控制线路设计
4-1继电器——继电器控制系统设计
继电器继电器控制系统是生产机械不可缺少的重要组成部分，它对生产机械能否正确、可靠的工作起着决定性的作用。
继电器继电器控制系统主要由继电器、继电器、按钮、行程开关等组成。
它的优点是电路图较直观形象，结构简单、价格便宜、抗干扰能力强，因此广泛应用于各种机床和机械设备。
它的缺点是采用固定接线形式，通用性和灵活性差，工作频率低，触电易损坏，可靠性差。
4-2控制线路设计步骤
4-2-1主电路要求
KM1控制电机M1正转，驱动装料机加料；KM2控制电机M2正转，驱动装料车上升；KM5控制电机M2反转，驱动装料车下降；KM3控制电机M3正转，驱动装料车卸料；KM4控制电机M3反转，驱动装料车复位。
主电路图如图3-1所示：
图3-1自动装卸线控制系统主电路图
4-2-2设计自锁、连锁、限位保护环节
1、自锁保护
中间继电器KA的常开触点KA对自身自锁保护；
时间继电器KT2的常开触点KT2对自身自锁保护；
继电器KM2的常开触点KM2对自身自锁保护；
继电器KM4的常开触点KM4对自身自锁保护。
2、互锁保护
时间继电器KT2的常闭触点KT2与继电器KM1线圈、时间继电器KT1线圈互锁；
继电器KM2常闭触点KM2与继电器KT2线圈、时间继电器KM5线圈互锁；
时间继电器KT4的常闭触点KT4与时间继电器KT3线圈互锁；
继电器KM4常闭触点KM4与继电器KM3线圈、时间继电器KT4线圈互锁；
继电器KM5常闭触点KM5与继电器KM2线圈互锁。
3、限位保护
行程开关SQ1和SQ2分别实现向上限位和向下原位保护。
4-2-3控制电路设计
根据上述思路设计控制电路图如图3-2所示：
图3-2控制电路图
4-2-4电气元件型号选择
（1）电源开关的选择
总电源接入220V三厢交流电，所以手动开关可能出现安全隐患，故选择交流接触器开关CJX2-1210型交流接触器开关。
（2）热继电器的选择
选择JR36-20/3D型，热元件编号10#，热元件额定电流7.2A，热元件整定电流范围4.5-6-7.2A。
（3）接触器的选择
使用电源开关同型交流接触器。
（4）继电器的选择
创德利JZC1-44交流接触器式中间继电器JZC1四开四闭电压220V。
（5）行程开关的选择
形成开关选择为红外线行程开关，型号为E3JK-LX5M，最远距离5米，电压36V，优点：
高精度、检测距离远、防腐蚀、抗光抗干扰。
避免与运动机械直接接触。
（6）熔断器的选择
由于电动机启动时候电流会升高到额定电流的5-7倍，查阅相关电机型号启动电流为Y132S-4额定电流为11.6A，Y160M-4额定电流为22.6A。
Y132S-4的继电器的选择：
熔断器的启动电流一般为额定电流的5-7倍
Y132S-4启动电流＝11.6*5=58A。
熔断器选择为启动电流的1/K（K=1.6-2.5）
得：
熔断器电流=58/K=36.25-23.2A，所以选择熔断器的型号为NT00C-30A.
Y160M-4的继电器的选择：
熔断器的启动电流一般为额定电流的5-7倍
Y160M-4启动电流＝22.6*5=113A。
熔断器选择为启动电流的1/K（K=1.6-2.5）
得：
熔断器电流=113/K=90.625-45.2A，所以选择熔断器的型号为NT00C-70A.
（7）按钮的选择
按钮SB1、按钮SB2按下去后可以复位，所以选择（LA68C）SB1-TD45ELA68C-TD45E弹簧复位带灯按扭。
可以显示显示接通情况。
（8）变压器的选择（可选用）
设计的自动输送线中运用了红外限位开关，电压为36V，所以需要一个220V-36V的变压器，所以选择EI4810W双18V交流变压器EI型隔离电源220V转18V*2可作AC36V，变压器为红外限位开关供电。
（9）指示灯的选择（可选用）
指示灯选择普通LED显示。
4-3原理和操作顺序说明：
按下启动按钮SB1，继电器KA线圈得电并自锁，自动装卸线工作；同时，装料车在原位，PG指示灯亮；
由于继电器KA线圈得电，KA常开触点闭合，继电器KM1线圈得电，装料车加料；同时时间继电器KT1线圈得电，经过5S延时，KT1通电延时常开触点闭合，时间继电器KT2线圈得电自锁，时间继电器KT2常闭触点断开，KM1线圈失电，加料结束；
1S延时之后，KT2通电延时常开触点闭合，KM2线圈得电并自锁，料车上升，KM2常闭触点断开；
当料车上升到位时，上行程限位开关SQ1常闭触点断开，KM2线圈失电解除自锁；SQ1常开触点闭合，时间继电器KT3线圈得电自锁，经过1S延时，KT3通电延时闭合常开触点闭合，继电器KM3和时间继电器KT4线圈得电，料车开始卸料；
延时10S之后，KT4通电延时闭合常开触点闭合，KM4线圈得电自锁，KM4常闭触点断开，KT3线圈失电，解除自锁，KT4线圈和KM3线圈失电，卸料结束，料车复位；KM4常开触点闭合，KM5线圈得电自锁，料车下降；
当下降到原位时，原位开关SQ2常闭触点断开，KM4、KM5线圈失电，SQ2常开触点闭合，原位指示灯亮。
若不按下停止按钮SB2，则系统重新进入循环，实现连续循环操作；若按下停止按钮SB2，KA线圈失电解除自锁，机床停止，实现单周装卸。
设计总结
本课程设计是关于自动装卸线控制系统设计，要求完成采用继电器继电器控制。
继电器继电器控制采用时间继电器进行延时，由行程开关控制自动循环。
但是使用继电器实现逻辑电路的循环运动比较麻烦，接线多，容易混乱，使用的元器件多，比较容易受外面信号干扰。
这次的课程设计对我们而言是对所学课程内容掌握情况的一次自我验证，对所学内容的综合应用能力的检验，它培养和训练了我们的电路设计能力，进而提高了我们对学习和实际应用相关专业知识的兴趣。
课程设计的目的就是培养我们将所学知识与生活实际相结合的能力，发散我们的思维，积极的思考生活中的问题。
达到学以致用的目的。
通过这次课程设计深化了我们对继电器的认识、了解与运用。
强化了我们的理论知识，同时也增强了我们联系实践的能力。
四、参考文献
邓星中等，机电传动控制（第四版），华中科技大学出版社，2007.7
李正吾、赵文瑜等，新电工手册（上册），安徽科学技术出版社，2003.4
周小群等，简明电工使用手册，安徽科学技术出版社，2006.6
1.附录
2.
符号
名称
型号
规格
数量
M1,M3
拖动电动机
Y160M2-8
AU380V,5.5KW,720r/min
2
M2
拖动电动机
Y180L-8
AU380V,11KW,730r/min
1
QG
刀开关
DH11
AU380V,额定电流100A
1
FR1FR3
热继电器
LR1-D16321
整定电流范围13~18A
2
FR2
热继电器
LR1-D40353
整定电流范围23~32A
1
KM1,KM2,KM3
KM4,KM5
交流接触器
CJ20-10
AU380V,10A,4kW,主触点3对，辅助触点2常开2常闭
5
KA
中间继电器
JZ7-22
AU380V,吸引线圈电压24V，触点2常开2常闭
1
KT1.KT2.KT3,
KT4
时间继电器
JS14-10
AU380V,吸引线圈电压24V，延时时间1s到10s，触点2常开2常闭
4
SQ1,SQ2
行程开关
LX10-62
规格：
190X168X100
2
FU1，FU3
拖动熔断器
RL6-25/25
\
1
FU2
拖动熔断器
RL6-63/50
\
1
FU4/5
控制电路熔断器
RL6-25/10
\
2
SB1,SB2
按钮
LA19-11
SB1（绿色）,SB2（红色）
2
PG
指示灯
ADI-3022/12
红色
1
TC
变压器
Jmb-1000
\
1
升级会员 