【正文】 ................2第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)參數(shù) .....................................1 設(shè)計(jì)任務(wù) ...........................................................1 設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)參數(shù) ..................................................1 設(shè)計(jì)要求 ......................................................1 設(shè)計(jì)參數(shù) .......................................................1第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) .......................................................3 設(shè)計(jì)依據(jù) ............................................................3 各部分功能分述 .....................................................3 陽(yáng)極小車上料過程： ............................................4 夾具動(dòng)作過程： .................................................4 陽(yáng)極小車下料過程： .............................................5 翻轉(zhuǎn)裝置 .......................................................5 控制方案的比較、論證和確定 ..........................................6 方案的比較 .....................................................6 方案論證及確定 .................................................9第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ....................................................10 設(shè)計(jì)依據(jù) ...........................................................10 主電路設(shè)計(jì) ........................................................10 導(dǎo)線、電纜及元器件選型 .............................................13 導(dǎo)線和電纜 ...................................................13 斷路器 ........................................................14 熔斷器 ........................................................19 低壓隔離器 ...................................................22 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 2 頁(yè) 共 104 頁(yè) 接觸器 ........................................................23 繼電器 .......................................................27 接近開關(guān) ......................................................32 電動(dòng)機(jī) ........................................................33 電流表和電流互感器 ............................................34 24V 直流電源 ...................................................34 油加熱器 ......................................................34 光電傳感器 ....................................................34 控制按鈕、信號(hào)燈 .............................................35 變頻器設(shè)計(jì) .........................................................36 概述 ..........................................................36 變頻器分類 ....................................................36 變頻器的組成、工作原理及控制方式 .............................37 變頻器選擇 ....................................................39 系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) ...................................................42 設(shè)計(jì)依據(jù) ......................................................42 S7300 系列 PLC 組成 ............................................43 S7300PLC 特點(diǎn) .................................................44 模塊選擇 ......................................................44 硬件地址配置 ..................................................52第四章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .................................................53 軟件設(shè)計(jì)分析 .......................................................53 STEP7 概述 ......................................................53 STEP7 使用步驟 ..................................................53 STEP 7 的編程功能 ...............................................55 系統(tǒng)流程圖 .........................................................57 I/O 地址分配表： ...................................................61 系統(tǒng)程序梯形圖 .....................................................64總 結(jié) ....................................................................77參考文獻(xiàn) .................................................................78英文翻譯原文 ............................................................79 英文翻譯譯文 .............................................................90致 謝 ...................................................................98 附 錄 1...................................................................99附 錄 2..................................................................100蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 3 頁(yè) 共 104 頁(yè)附 錄 3..................................................................101附 錄 4..................................................................102附 錄 5..................................................................103蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 1 頁(yè) 共 104 頁(yè)第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)參數(shù) 設(shè)計(jì)任務(wù)本次設(shè)計(jì)為功能設(shè)計(jì)，取材于青海鋁廠陽(yáng)極組裝工程實(shí)例，根據(jù)新型鋁廠電解鋁的陽(yáng)極組裝工藝要求，完成陽(yáng)極組裝工藝中托盤小車、軌道電機(jī)及夾具動(dòng)作控制系統(tǒng)的電氣主電路、PLC 控制電路設(shè)計(jì)和控制程序設(shè)計(jì)。自動(dòng)控制系統(tǒng)由可編程控制器（PLC）控制柜、軌道電機(jī)操作臺(tái)、陽(yáng)極小車等控制系統(tǒng)組成。系統(tǒng)以 PLC 為核心，配以合理的低壓電氣、先進(jìn)的檢測(cè)元件、控制電動(dòng)機(jī)，液壓閥等機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)陽(yáng)極組裝工藝過程的自動(dòng)化控制。軌道電機(jī)控制（1）完成 10 個(gè)電機(jī)起、停信號(hào)的檢測(cè)、實(shí)現(xiàn)電機(jī)的自由起、停；（2）完成小車和軌道電機(jī)各種信號(hào)的互鎖和監(jiān)控；（3）根據(jù)軌道的運(yùn)載情況，決定電機(jī)的起停、故障和過載保護(hù)控制。：操作臺(tái)面板應(yīng)具有各電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)指示、電動(dòng)機(jī)電流指示、電動(dòng)機(jī)過 統(tǒng)的先進(jìn)性。：硬件圖形要合理、正確、標(biāo)準(zhǔn)，具有實(shí)用價(jià)值；程序設(shè)計(jì)要先進(jìn)、合 理，具有可讀性和可維護(hù)性。（2）系統(tǒng)具有電機(jī)過載、過流保護(hù)、油溫高保護(hù)及短路保護(hù)等必要的保護(hù)環(huán)節(jié)。蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 3 頁(yè) 共 104 頁(yè)第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)依據(jù)鋁錠陽(yáng)極組裝工藝是電解鋁行業(yè)中不可缺少的一種作業(yè)方式，其作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度不大，但因該工藝主要任務(wù)是利用熔化的磷生鐵完成合格焙燒陽(yáng)極塊與鋼導(dǎo)桿組裝成電解所需的陽(yáng)極，所以常常要在高溫環(huán)境下工作。這種作業(yè)方式工作流程長(zhǎng)。而將 PLC 應(yīng)用到陽(yáng)極組裝工藝的控制系統(tǒng)后，不僅實(shí)現(xiàn)了陽(yáng)極小車的自動(dòng)化控制，降低了系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，而且采用 PLC 控制系統(tǒng)具有連線簡(jiǎn)單，控制速度快，精度高，可靠性和可維護(hù)性好，安裝、維修和改造方便等優(yōu)點(diǎn)。軌道電機(jī)共 10 臺(tái)，分別驅(qū)動(dòng)10 條軌道，由該 10 條軌道托運(yùn)托盤。同時(shí)通過變頻器可實(shí)現(xiàn)對(duì)小車移動(dòng)電機(jī)的啟動(dòng)、變頻調(diào)速、正反轉(zhuǎn)等的控制。本次設(shè)計(jì)是根據(jù)鋁廠陽(yáng)極組裝工藝的要求，完成托盤小車和軌道電機(jī)控制系統(tǒng)的電器控制電路設(shè)計(jì)和 PLC 控制程序的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)以 PLC 為核心，配以合理的低壓電氣、先進(jìn)的檢測(cè)元件、控制電動(dòng)機(jī)，液壓閥、氣動(dòng)閥等機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)陽(yáng)極組裝工藝過程的自動(dòng)化。本設(shè)計(jì)集機(jī)、電、液、氣于一體，按照工藝要求，現(xiàn)將各部分設(shè)計(jì)的工藝過程分別介紹如下：蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 4 頁(yè) 共 104 頁(yè) 托盤小車上料過程本設(shè)計(jì)中的陽(yáng)極小車實(shí)際上是鋁廠生產(chǎn)線中的運(yùn)料小車，設(shè)計(jì)中的托盤小車也稱為陽(yáng)極小車，其運(yùn)料過程分為兩個(gè)過程：上料過程和下料過程。每段都由一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，整個(gè)系統(tǒng)共有 10 臺(tái)軌道電機(jī)，分別拖動(dòng) 10 條軌道，由該 10 條軌道托運(yùn)托盤。在小車運(yùn)行到上料過程的 3軌道和下料過程的 8軌道時(shí)，要等待有上料完或下料完信號(hào)的發(fā)出后，小車才能繼續(xù)向前運(yùn)行。軌道示意圖 如下所示： 上料過程 1 2 3 4 5下料過程 10 9 8 7 6 圖 托盤小車上、下料軌道示意圖 小車上料的運(yùn)輸過程如下：皮帶運(yùn)輸機(jī)啟動(dòng)，將托盤小車放到 1軌道上，光電檢測(cè)器檢測(cè) 2軌道上有無托盤，若無，則啟動(dòng) 1軌道的電動(dòng)機(jī)，小車運(yùn)行至 2軌道；繼續(xù)檢測(cè) 3軌道上有無托盤，若無，則啟動(dòng) 2軌道的電動(dòng)機(jī)，小車運(yùn)行至 3軌道；同樣檢測(cè) 4上有無托盤，無且 3軌道上料動(dòng)作完后則啟動(dòng) 3軌道的電動(dòng)機(jī)，小車運(yùn)行至4軌道；（根據(jù)工藝要求：3和 8軌道為托盤小車必須經(jīng)過的軌道 ），檢測(cè) 5軌道有無托盤，若無，則啟動(dòng) 4軌道電動(dòng)機(jī)，小車運(yùn)行至 5軌道，此時(shí)，上料過程完成。該過程通過液壓的驅(qū)動(dòng)，機(jī)械手夾具開始動(dòng)作。氣缸的加緊和放松由電磁換向閥控制，兩塊夾板和一塊固定壓板與夾具之間都有絕緣板相隔，因?yàn)閵A板與壓板上均接有電氣的接地線，用以控