电子科大电气综合课程设计报告
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2.2 参数及元件选择 2.2.1 电机 电机为 Y100L2-4 型三相鼠笼式异步电动机, ������������ = 380������ , Y 接法,
n=1420r/min,������������ = 3������������ ,������������ = 6.8������,������1 = 50������������,绝缘 B 等级。
4.PLC 程序设计
三.设计方案自评估 1.可行性 通过模拟的方法来检验方案的可行性, 1 号灯亮表示前进, 2 号灯亮表示返回, 3 号灯亮表示停止运行, 5 号灯亮表示左极限位, 6 号灯表示右极限位,开关与前文一致。 输入上述程序,并把编译好的文件烧写进去。 ①系统上电, 3 号灯亮, 此时 SQ1 (光电开关, 起点处) 接通; (上电回零) ②按下启动按钮 SB1,此时 1 号灯亮,3 号灯灭,SQ1 断开; (启动前进) ③按下停止按钮 SB2,1 号灯灭,3 号灯亮,再按下 SB1,1 号灯亮,3 号灯 灭; (系统能停止与启动) ④系统运行到工位 1,1 号灯灭,3 号灯亮,SQ2(光电开关,中点处)接 通;6 秒后,1 号灯亮,3 号灯灭,SQ2 断开。 (工位 1 运行 6 秒继续前进) ⑤系统运行到工位 2,1 号灯灭,3 号灯亮,SQ3(光电开关,终点处)接 通;6 秒后,2 号灯亮,3 号灯灭,SQ3 断开。 (工位 2 运行 6 秒返回) 通过上述模拟,本方案可以实现机械手简单控制运动。 2.方案的不足 ①机械手返回的时候,停止后再启动不能继续返回,而是前进; ②只能模拟上述方案,不能具体检测系统性能; ③元器件选择不是很规范 四.参考文献
输入: SB1:启动按钮(非自锁) ; SQ1:光电开关(起点处) ; SQ3:光电开关(终点处) ; SQ5:行程开关(最右端) ; 输出: KM1:电机正转(右前进) ;
SB2:制动按钮(非自锁) ; SQ2:光电开关(中点处) ; SQ4:行程开关(最左端) ;
KM2:电机反转(左后退) ;
KM3:电机制动(能耗制动) ; BZ1:蜂鸣器 1(最左端) ; BZ2:蜂鸣器 2(最右端) ; CPU: 该 CPU 选用 224DC/DC/DC(6ES7214-1AD23-0XB0),CPU 为 24VDC 供 电,采用漏极输入方式,源极输出方式,数字量输入为 14×24VDC,数字 量输出为 10×24VDC,无模拟量输入输出,1 个通讯口,功耗为 7W,采用 +24VDC 供电时,其供应电流为 280mA,当带最大负载时其输入电流为 700mA;数字量输出时,其浪涌电流(最大)为 8A。 输入开关及按钮: 由选择的 CPU 参数可知,输入电流最大为 700mA,则启动 SB1 和制动 按钮 SB2 可以选择 LA19-11;位置开关 SQ1、SQ2、SQ3 则可选择 XUK5APANL2 漫射式光电开关(最大传感距离 1.5m,额定感应距离 1m, PNP) ;行程开关 SQ4、SQ5 可以选择 HL-5030。 输出件: 接触器 KM1、KM2、KM3 已选好;蜂鸣器可以选择 LZQ-4022 (12VDC/24VDC) 。
TDGC2-0.2kVA。 整流二极管V������ (4 个) 流过整流二极管的正向平均电流������������ (������������ ) = ������������ = 10A, 故应该选择 额定电流������������ = 1.57������������ (������������ ) = 15.7A,其承受的最大反向峰值电压为
������������������������ = 2������2 ≈ 59.7V,故应该选择 IN5392。
可调电阻R ������ 因为电机的功率为������������ = 3������������ , 可以选择 BC1 型瓷盘可调电阻器 (100W,10Ω ) 。
3.PLC 硬件电路设计
左极限位 右极限位
前进 返回 行程开关 SQ4 光电开关 SQ1
暂停6s 工位1
B1 停止按钮 SB2
光电开关 SQ3
行程开关 SQ5
蜂鸣器H
左极限报警指示灯L1
右极限报警指示灯L2
要求完成系统设计如下: 1. 机械手前进、后退、制动(推荐能耗制动)由鼠笼异步电动机实现。设 计三相鼠笼式异步电动机主电路, 包括主电路原理图、 电源及电路元件参数计算、 电路元件选择; 2. 设计 PLC 控制系统硬件电路。 包括控制系统硬件电路原理图 (PLC 选型、 PLC 与输入输出器件的电路连接) 、电源及输入和输出器件的参数计算和选型。 3. 编制 PLC 程序(包括必要的程序说明) ,完成程序调试。 其中,系统已知的条件为:
2.2.2 电源 由于电机采用 Y 接法,且������������ = 380������ ,故电源选择 380V 三相四线 制交流电压,频率 50Hz,线电压 380V,相电压 220V。 2.2.3 热继电器 热继电器主要用于保护电动机的过载,常按电动机的额定电流选取, 一般使热继电器的整定值为(0.95~1.05)������������ (������������ 为电动机的额定工作电 流) ,由额定电压 380V,额定电流 6.8A,故可选 JR16-20D12,额定电 压 380V,额定电流 20A,三相,最小规格热元件 0.25-0.35A,最大规 格热元件 14-22A,有断相保护,有温度补偿,1 动合触头 1 动断触头, 使用时将热继电器的电流调至 6.8A。 2.2.4 接触器 (������������ *1000) /k*������������ , k取 1.2,则������������1 = 6.6������,是交流接触器,故可选 用 CJ12X-10A。接触器 KM3,在变压器二次侧取������������ = 10A(由下面选 取变压器计算处知) ,故也可选择 CJ12X-10A。 2.2.5 熔断器 熔体的额定电流������������������ 1 = (1.5~2.5)������ ,故可取������������������ 1 =16 A,故可选 RT-20/16, 其额定电压 380V, 熔断器额定电流 20A, 熔体额定电流 16A。 因为选取的变压器的容量为������������ = ������2 ∗ ������2 ≈ 468.4V ⋅ A,而一次 侧接在线电压上,故������1 = ������������ /380������ ≈ 1.2������,但二次侧的电流明显大 于一次侧的电流,且为������1 = 11.1A,������������������ 2 = 1.5~2.5 ������ = 20A,故 FU2 可选取 RT14-20Z。 接触器 KM1、 KM2 的负载为电动机, 电压为 380V, 且额定电流������������1 =
V , Y 接法, 1. 电机为 Y100L2-4 型三相鼠笼式异步电动机, U N 380
nN 1420 r / min, PN 3kW , I N 6.8 A , f1 50Hz ,绝缘 B 等级。
2. PLC 为西门子 S7-200CPU224 可编程序控制器(具体型号自行选定)。 3. 三相四线制交流电源(工频) 4. SQ1、SQ2、SQ3 为光电接近开关,SQ4 和 SQ5 为机械行程开关。
外机械手简单运动控制系统设计
一.设计任务 机械手运动工作示意图如图所示。实现如下功能: 1. 系统上电,机械手执行回零操作,直到 SQ1 为 ON; 2. 机械手在初始位置时,按下起动按钮 SB1 后,机械手开始工作,前进到 工位 1 时工作 6s,前进到工位 2 时工作 6s,然后返回到初始位置。当按下停止 按钮 SB2 后,机械手立即停止工作。 3. 当机械手运动到左(右)极限位置时,相应的报警指示灯点亮,蜂鸣器 鸣叫,并使机械手停止运动。
2.2.6 能耗制动参数计算
制动电流������������ 一般取������������ = (1~2)������������ 。取������������ = 10A,冷态电阻������ = 3.8Ω ,������������ =
������������ ∗ ������ = 38������ , ������2 = ������������ /0.9 ≈ 42.2������ , ������2 = ������������ /0.9 ≈ 11.1������ , 变 压器容量������������ = ������2 ∗ ������2 ≈ 468.4V ⋅ A,因为变压器仅在制动时使用, 故 其 容 量 一 般 取 (0.25~0.5)������������ 。 故 取 ������������ = 200������ ⋅ ������ , 故 可 选
[1] 常晓玲. 电气控制系统与可编程控制器. 北京: 机械工业出版社, 2004, 64~66 [2] 李发海, 王岩. 电机与拖动基础(第 3 版). 北京:清华大学出版社, 2005(8): 258~278 [3]Siemens AG 2007.S7-200 可编程序控制器系统手册.SIEMENS AG, 2008: 396~404
二.设计内容 1.系统方案简介 1.1 系统简图
电源 1
行程开关
开关
光电开关
输入信号
PLC
输出信号
蜂鸣器
起停按钮
正转 反转 停止
电机
电源 2
1.2 系统原理 行程开关、光电开关、起停按钮作为输入信号提供给 PLC,PLC 将 这些输入信号处理之后给电机、蜂鸣器输出信号,使电机、蜂鸣器按照 相关设计要求进行动作。 2. 电动机主电路 2.1 电动机主电路电气原理图