项目一运输小车PLC控制系统设计与调试课件

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1熟悉常用低压电器的选用原则与选用方法 能用接触器设计电动机的正反转控制电路23了解电动机正反转工作原理与控制要求 教学目的任务一 用接触器实现电动机正反转控制电路 能实现电路接线、调试及故障排除41制订、修改和完善用接触器对电动正反转电路的设计方案设计出主电路和控制电路，及元器件选型 234 绘制元件布置图和接线图分析电动机正反转控制

2、的技术要求教学要求 56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

3、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、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SB3K

4、M2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1熟悉行程开关的选用原则与选用方法 能用接触器设计自动循环控制电路234能实现电路接线、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 1制订、修改和完善工作台自动循环控制电路的设计方案设计主电路和控制电路，及元器件选型 234 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 根据设计方案安装、调试和故障排

5、除56 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 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

6、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

7、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元件名称符号数量功能组合开关QS11线路电源控制熔断器FU13主线路短路保护熔断器FU22控制线路短路保护接触器KM11电动机正转运行控制接触器KM21电动机反转运行控制热继电器FR1电动机过载保护按钮SB11电动机正转起动按钮按钮SB21电动机反转起动按钮按钮SB31电动机停止按钮位置开关SQ11工作台向右变向运动控制位置开关SQ21工作台向左变向运动控制位置开关SQ3

8、1工作台左端限位保护位置开关SQ41工作台右端限位保护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。1熟悉行程开关的选用原则与选用方法 能用接触器设计小车往返控制电路，并能正确选用相关电器234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

9、务三 运输小车往返PLC控制电路设计1制订、修改和完善用PLC对运输小车往返控制电路的设计方案设计PLC的接口电路与元器件选型 23绘制元件布置图和接线图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 根据设计方案安装、调试PLC控制系统56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

10、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地址分配表输入输出PLC输入端外接元器件功能PLC输出端外接元器件功能I0.0按钮SB1正转起动Q0.0KM1线圈正转控制I0.1按钮SB2反转起动Q0.1KM2线圈反转控制I0.2按钮SB3停止I0.3热继电器FR过载保护(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负载情

11、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PLC实现电机正

12、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线圈得电自锁，电动机

13、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系列组合开关是全国统一设计产品

14、，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机的过载和断相保护

15、。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来控制，在本系统中，

16、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子公司的S7-200系

17、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、ZQDF、ZCM系列等直动式

18、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 输入输出PLC输入端外接元器件功能PLC输出端外接元器件功能I0.0按钮SB1起动Q0.0KM1线圈正转控制I0.1按钮SB2停止

19、Q0.1KM2线圈反转控制I0.2开关S1工作方式选择Q0.2YV1线圈装料控制I0.3行程开关SQ1停止左行Q0.3YV2线圈卸料控制I0.4行程开关SQ2停止右行I0.5热继电器FR1过载信号(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 1熟悉常用指令的使用原则与选用方法能用PLC设计小车往返控制程序，并能正确选用相关指令 234 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 完善程序，并联机模拟调试 34应用编程工具进行控制程序的设计、编辑12分析小车往返运输控制系统的控制要求 撰写设计文档与调试报告。 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.程序设计思路按下启动按钮KM1线圈得电小车右行 SQ2被压下 停止右行装料8S后停止装料小车左行