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1、项目一 运输小车PLC控制系统 设计与调试,项目背景,小车运动的应用,立体车库的应用,立体仓库的应用,材料分检系统的应用,任务一 用接触器实现电动机正反转控制电路,任务二 工作台自动循环控制电路设计,任务三 运输小车往返控制电路设计,任务四 运输小车往返控制程序设计,学习任务,2,3,4,绘制元件布置图和接线图,分析电动机正反转控制的技术要求,教学要求,5,6,撰写设计文档与调试报告。,任务一 用接触器实现电动机正反转控制电路,根据布置图和接线图进行安装和调试,电机是现代工农业生产和交通运输的重要设备，与电机配套的控制设备的性能已经成为用户关注的焦点。正反转控制线路是电动机控制线路中的一个基本
2、线路，它在现实中可以实现很多功能的控制，是应用很广的一个电路。常见的正反转控制线路有接触器联锁正反转控制线路、按钮联锁正反转控制线路。接触器联锁正反转控制线路工作安全可靠。,用接触器实现电动机正反转控制系统分析,用接触器实现电动机正反转控制电路分析,用接触器实现电动机正反转控制电路,主电路,控制电路,用接触器实现电动机正反转控制电路分析,（1）电路组成 1)电源电路 由三相电源线L1、L2、L3、组合开关QS、熔断器FU2等组成。 2)主电路 由FU1、KM1、KM2、FR及电动机M组成。KM1：正转用接触器，其主触头所接通的电源相序按U-L1、V-L2，W-L3，相序接线。KM2：反转用接触
3、器，其主触头所接通的电源相序按U-L2、V-L1，W-L3相序接线。因此KM1和KM2交替工作可以改变电动机转向。 3)控制电路 正转控制电路：由SB2、KM1线圈等组成。反转控制电路：由SB3、KM2线圈等组成。,（2）工作原理分析 正转控制：按下正转启动按钮SB2KM1线圈得电KM1主触头闭合电动机正转启动连续运转； 反转控制：按下反转启动按钮SB3KM2线圈得电KM2主触头闭合电动机反转启动连续运转； 停止控制：按下停止按纽SB1整个控制电路失电主触头分断电动机失电停转。,用接触器实现电动机正反转控制电路分析,任务二 工作台自动循环控制电路分析,工作台自动循环示意图,2,3,4,能实现电
4、路接线、调试及故障排除,熟悉工作台自动循环的电气工作原理和工作过程,教学目的,任务二 工作台自动循环控制的电路,2,3,4,绘制元件布置图和接线图,分析工作台自动循环控制系统的功能和技术要求,教学要求,5,6,撰写设计文档与调试报告。,任务二 工作台自动循环控制的电路,在实际生产中，有些生产机械的工作台需要自动往返运动，并且有的还要求在两终端要有一定时间的停留，以满足生产工艺要求。解决的方法是在往返的限定位置安装行程开关，用运动部件的撞击使行程开关动作，接通或断开控制电路，实现电动机的正反转自动转换,从而实现工作台自动往返循环控制。工作台自动循环示意图如下图所示：,工作台自动循环控制电路分析,
5、工作台自动循环控制电路分析,（1）电路组成 1)电源电路 由三相电源线L1、L2、L3、组合开关QS、熔断器FU2等组成。 2)主电路 由FU1、KM1、KM2、FR及电动机M组成。KM1：正转用接触器，其主触头所接通的电源相序按U-L1、V-L2，W-L3，相序接线。KM2：反转用接触器，其主触头所接通的电源相序按U-L2、V-L1，W-L3相序接线。因此KM1和KM2交替工作可以改变电动机转向。 3)控制电路 正转控制电路：由SB2、SQ1、KM1线圈等组成。反转控制电路：由SB3、 SQ2、KM2线圈等组成。,（2）工作原理分析 按下正转起到按钮SB2KM1线圈得电KM1主触头闭合电动机
6、正转工作台前移。当工作台前移至限定位置时，撞上SQ2并动作KM1线圈失电，KM2线圈得电KM2主触头闭合电动机反转工作台后移。当工作台后移至限定位置时，撞上SQ1并动作KM2线圈失电，KM1线圈得电KM1主触头闭合电动机正转工作台前移。按下停止按钮SB1KM1或KM2失电KM1或KM2主触头断开电动机停止运转工作台停止运动。,工作台自动循环控制电路分析,工作台自动循环控制电路分析,工作台自动循环控制电路,FU2,工作台自动循环控制电路元件清单,工作台自动循环控制电路元件位置图,FU2,安装注意事项,根据图纸及参数合理选择元件和导线。 导线敷设要求横平、竖直，不能有交叉，并束状敷设。 导线敷设结
7、构合理，线路连接关系清楚。 接线端子序号与图纸导线与元件连接相对应。 导线从一个接线端子到另一个接线端子连续无断点不能 有断点及连接。 导线与元件连接应紧固，不能松动 。 按钮线、电机线、电源线应使用软线。 电动机的金属外壳及配电盘必须可靠接地。,2,3,4,能实现电路接线、调试及故障排除,了解运输小车往返工作原理与控制要求,教学目的,任务三 运输小车往返PLC控制电路设计,2,3,4,分析运输小车往返电气控制系统的功能和技术要求,教学要求,5,6,撰写设计文档与调试报告。,任务三 运输小车往返控制电路设计,(一） 用PLC实现电机正反转控制的电路,1.PLC选型,在正反转控制电路中，有正转起
8、动按钮、反转起动按钮和停止按钮等3个输入信号，输出需控制接触器KM1和KM2的线圈，因此需要2个输出控制信号，在这里我们选择西门子公司的S7-200系列PLC，其中的CPU221有8个输入，4个输出，可以满足电机正反转控制的要求，于是就选择S7-CPU221作为电动机正反转的控制器。,(一） 用PLC实现电机正反转控制的电路,2.I/O地址分配表,(一） 用PLC实现电动机正反转控制的电路,3.主电路设计,(一） 用PLC实现电机正反转控制的电路,4.控制电路设计,(一） 用PLC实现电机正反转控制的电路,电动机正反转控制的主电路和任务一的主电路图完全相同，电路中的低压电器应根据电动机的功率及
9、负载情况选取。在PLC的控制电路中，输入回路使用24V直流电压，输出回路使用220V交流电压。应该注意：由于接触器响应速度有限，仅考虑PLC软件互锁，仍然会在电动机正反转切换时造成电源短路，所以将接触器的常闭辅助触头串联到PLC的输出电路中，实现硬件安全互锁。 电动机正反转控制过程：当按下按钮SB1时，接触器KM1的线圈接通，KM1动作，电动机正转，此时如果要使电动机反转，要先按下停止按钮SB3，使KM1线圈失电，再按下反转启动按钮SB2， 使KM2线圈得电，KM2主触点吸合，电动机反转，实现电动机正反转的直接切换 。,(一） 用PLC实现电机正反转控制的电路,5.控制程序设计,(一） 用PL
10、C实现电机正反转控制的电路,6.控制程序设计分析,在Network1中，PLC首次上电，I0.1、I0.2、Q0.1常闭触点均处于闭合状态，热继电器没有故障信号输出，I0.3常开触点闭合。如果按下正转按钮SB1，使I0.0常开触头闭合，使Q0.0线圈得电自锁，电动机正转。如果电动机在反转情况下要求变为正转，则必须先按下停止按钮SB3，使Q0.1线圈失电，才能进行正转起动操作，否则正转操作无效。 在Network2中，PLC首次上电，I0.0、I0.2、Q0.0常闭触点均处于闭合状态，热继电器没有故障信号输出，I0.3常开触点闭合。如果按下反转按钮SB2，使I0.1常开触头闭合，使Q0.1线圈得
11、电自锁，电动机反转。如果电动机在正转情况下要求变为反转，则必须先按下停止按钮SB3，使Q0.0线圈失电，才能进行反转起动操作，否则反转操作无效。,(二）用PLC实现小车往返运输控制电路设计,1.主电路设计,(二）用PLC实现小车往返运输控制电路设计,在小车往返运输的控制装置中，小车的往返控制通过电动机的正反转实现的，主电路如上图所示。小车往返控制的电动机为三相异步电动机，其型号为Y2-112M-2，额定功率为4kW，满载时转速为2890r/min、电流8.1A、效率85%、功率因素0.88，堵转电流是额定电流的7.5倍。根据该电动机的技术指标，选择主电路中的相关电器如下： HZ15系列组合开关
12、是全国统一设计产品，主要用于交流50Hz、电压至380V，直流电压至220V的电气设备中，作接通或分断电路；换接电源或负载；测量三相电压；调节电加热器开关，串联控制小型异步电动机正、反转之用，为不频繁操作的手动开关。根据电动机的功率，确定组合开关型号为H15-15/3。 RL1系列螺旋式熔断器，主要用于交流50Hz，额定电压380/500V，额定电流至200A的配电线路，作输送配电设备、电缆、导线过载和短路保护。根据电动机的额定电流，确定熔断器型号为RL1-60/20。 JR20系列金属片式热继电器，主要适用于交流50Hz、主电路额定绝缘电压至660V、电流至160A电力系统中作为三相交流电动
13、机的过载和断相保护。根据电动机的过载保护情况，确定热继电器型号为JR20-10。,(二）用PLC实现小车往返运输控制电路设计,2.控制电路设计,(二）用PLC实现小车往返运输控制电路设计,2.控制电路设计,在控制电路中，小车的往返运输有连续运行和单周期运行两种工作方式，因此用一个工作方式选择开关来选择系统的工作方式。当选择连续工作方式时，小车会自动地往返运输；当选择单周期工作方式时，小车完成一个工作周期后将停留在原位。输入电路还设置了一个启动按钮SB1、连续方式的停止按钮SB2、两个行程开关SQ1和SQ2，其中SQ2是装料位置行程开关，SQ1是卸料位置行程开关。装料和卸料一般通过液压和气动装置
14、来控制，在本系统中，电磁阀YV1完成装料控制，电磁阀YV2完成卸料控制。系统输出需控制两个接触器KM1和KM2的线圈，两个电磁阀YV1和YV2的线圈。断路器QF1对控制电路起过载和短路保护；隔离变压器T1将AC380V转变为两组AC220V，分别供给PLC和外围电路，以提高整个控制系统的可靠性。,(二）用PLC实现小车往返运输控制电路设计,3. PLC及元器件选型,整个系统设有起动按钮SB1、工作方式选择开关S1、连续方式的停止按钮SB2、行程开关SQ1、行程开关SQ2等6个输入信号，输出需控制接触器KM1、KM2的线圈，电磁阀YV1和YV2的线圈，因此需要4个输出控制信号。在这里我们选择西门
15、子公司的S7-200系列PLC，其中的CPU222有8个输入，6个输出，可以满足系统控制要求。 LX2系列行程开关适用于交流50Hz、电压至380V，或直流电压至220V的控制电路中，作为控制运动机构的行程或变换其运动方向或速度之用。在本装置中，行程开关型号为LX2-131。,(二）用PLC实现小车往返运输控制电路设计,3. PLC选型及元器件清单,接线端子TB系列，适用于交流50HZ，额定电压至600V、额定电流至25A的电路中，作导线间的连接之用，所以作为本装置的接线端子。 选用电磁阀时，根据流体参数选择电磁阀的材质及温度组；当管路最高压差在小于0.04MPa时，应选用如ZS、2W、ZQD
16、F、ZCM系列等直动式和分步直动式电磁阀；当最低工作压差大于0.04MPa时，可选用先导式（压差式）电磁阀。最高工作压差应小于电磁阀的最大标定压力。根据管道参数选择电磁阀的通径规格(即DN)和接口方式。电磁阀分为常闭和常开二种；一般选用常闭型，通电打开，断电关闭；但在开启时间很长关闭时很短时要选用常开型了。,(二）用PLC实现小车往返运输控制电路设计,4. 元器件清单,(二）用PLC实现小车往返运输控制电路设计,(二）用PLC实现小车往返运输控制电路设计,5. PLC的I/O地址分配表,(二）用PLC实现小车往返运输控制电路设计,6.电气元件布置图,(二）用PLC实现小车往返运输控制电路设计,7.接线图,2,3,4,联机模拟调试,了解小车往返运输控制程序设计思路,教学目的,任务四 小车往返运输控制程序设计,教学要求,任务四 小车往返运输控制程序设计,小车往返运输控制程序设计,1.程序设计思路,小车往返运输控制程序设计,2.单周期工作方式设计,选
