【正文】 畢業(yè)設(shè)計說明書 題 目： 皮帶輸送機的電控系統(tǒng) 姓 名 ： 系 別： 機械 電子工程系 專業(yè)班級： 機電一體化 4 班 指導教師： 王棟 完成時間： 陽泉學院 第 2 頁 共 16 頁 摘 要 本設(shè)計主要針對中小型皮帶 輸送機的控制系統(tǒng)通常采用的繼電器控制存在的可靠性差、勞動強度大及生茶效率低的問題而提出的；改用基于 PLC 控制的皮帶輸送機控制裝置，克服了上述問題的不足。本設(shè)計控制系統(tǒng)選用的是歐姆龍 CPM2A 系列 PLC 控制器，在硬件電路設(shè)計中，完成 PLC 選型及外部低壓電器的選用，設(shè)計了硬件接線圖，提出了接線要求，使之具有控制和保護的功能 ；在軟件設(shè)計中，給出了程序流程圖，編程語言采用了梯形圖邏輯的方式，將硬件和軟件有機的結(jié)合在一起，使控制系統(tǒng)運行可靠，達到了預(yù)期的設(shè)計目的。 關(guān)鍵 詞： 皮帶輸送機、 PLC、電 控 系統(tǒng) 陽泉學院 第 3 頁 共 16 頁 目 錄 封面 ………………………………………………………………………………………1 任務(wù)書 …………………………………………………………………………………… 2 概要 ……………………………………………………………………………………… 3 目錄 ……………………………………………………………………………………… 4 引言 ……………………………………………………………………………………… 5 1 皮帶輸送機集中控制系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作過程 ……………………………………… .6 皮帶輸送機的結(jié)構(gòu) ………………………………………………………………… .6 皮帶輸送機控制的電氣要求 ……………………………………………………… .6 設(shè)計目的和技術(shù)要求 …………………………………………………………… .6 皮帶輸送機控制方案的確定 ……………………………………………………… .7 2 控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 …………………………………………………………… .8 的選擇及 I/O 分配表 ……………………………………………… ………… ..8 外圍硬件電路設(shè)計與硬件電路圖 …………………………………………… ..9 外圍硬件電路圖 ……………………………………………………………… 9 硬件電路主電路圖及說明 ……………………………………………………… 10 硬件電路的接線要求 ……………………………………………………………… 10 3 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 ………………………………………………………………… 11 程序流程圖與梯形圖及其說明 ……………………………………………………1 1 4 系統(tǒng)調(diào)試 …………… ………………………………………………………………… 14 5 總結(jié)及謝詞 …………………………………………………………………………… 15 6 參考文獻 ……………………………………………………………………………… 16 陽泉學院 第 4 頁 共 16 頁 引言 ： 隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展， 煤礦、冶金、鋼鐵、化工、 制藥、倉儲、電廠等方面對于皮帶輸送機有了許多高新的要求。皮帶輸送機俗稱帶式運輸機，是一種連續(xù)性的帶式運輸機械，也是一種通用的機械，它既可以運送散狀物料， 也可以運輸 件式成品物料。工作過程中噪音較小、結(jié)構(gòu)簡單，皮帶輸送機 可用于水平或傾斜運輸。皮帶輸送機還用于裝船機、卸船機 、 堆取料機等連續(xù)運輸移動的機械上。以前的皮帶輸送機 的電氣控制部分為繼電器和接觸器控制，采用手工的操作方式，存在勞動強度大、能耗高、維護量大、可靠性能差等缺點。隨著工業(yè)大發(fā)展繼電器控制系統(tǒng)無法達到相應(yīng)的要求，且使用元件過多，因此根據(jù)不同行業(yè)不同用戶的要求，采用 PLC 控制皮帶輸送機是十分必要的。 采用可編程控制器（ PLC）控制的優(yōu)勢有如下幾條： a、 可靠性能高 ，皮帶機 的 綜合保護裝置以 PLC 控制器為核心，系統(tǒng)具有高可靠性和強抗干擾等特點，對環(huán)境要求不高，適用于較為惡 劣的工作場所。 b、 配置靈活， PLC 在組態(tài)系統(tǒng)時具有極大的靈活性，極強的處理能力，以及極大的輸入輸出 I/O 擴容量，當現(xiàn)場發(fā)生變化時，只需改變程序即可，因此能夠方便靈活地進行系統(tǒng)配置，組成不同規(guī)模、不同功能的控制系統(tǒng)，即可控制一臺單機，也可控制一條生產(chǎn)線，即可現(xiàn)場控制，也可遠程集中控制。 c、 設(shè)備擴展性強， PLC 具有很強的組網(wǎng)能力和擴展能力，今后可以很方便的添加新設(shè)備，如果與計算機 PC 控制相結(jié)合，則功能就更高了， 它既可一通過 MPI又可以通過 BUS 總線與其它 PC 系統(tǒng)相連，從而避免了以前上套設(shè)備需要更換一套控制設(shè)備的弊端 ，因此節(jié)省了大量的人力和財力。 d、 維護方便，模塊連接采用插拔式接線端子排，更換和維護都相當?shù)姆奖憧旖荨? 陽泉學院 第 5 頁 共 16 頁 皮帶輸送機 集中控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作過程 、 皮帶輸送機的結(jié)構(gòu) 皮帶輸送機由皮帶、機架、驅(qū)動輥、承載托輥、回程托輥、張緊裝置、清掃器等零部件組成，組成結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1 所示；原材料輸送機示意圖由圖 2 所示： 皮帶 托輥 轉(zhuǎn)動輪 圖 1 皮帶輸送機的組成部分 MO PD1 PD2 PD3 PD4 圖 2 原材料皮帶輸送機輸送示意圖 、 皮帶輸送機控制的電氣要求 、設(shè)計目的和技術(shù)要求： 1）啟動時先啟動最后一臺 PD4，然后每間隔 15 秒，依次向前啟動 PDPD PD1 皮帶機。 2）停車時先停最前 面一臺 PD1，待料運送完畢后，每間隔 30 秒，向后 PDPD PD4 依次停止運行。 3） 當某臺皮帶機發(fā)生故障時，該皮帶機和前面的皮帶機立即停止運行，而該皮帶機后面的皮帶機待料運送完畢后依次每隔 30 秒停止，如： PD2發(fā)生故障， M M2 立即停止運行，待料送完后，經(jīng)過 30SM3 停止運行，3 1 2 1 2 3 3 陽泉學院 第 6 頁 共 16 頁 再經(jīng)過 30SM4 停止運行。 3 皮帶輸送機控制方案的確定 皮帶輸送機 通常采用采用傳統(tǒng)的繼電器控制和 PLC 控制兩種控制方法，兩種控制方法比較如下： 1） 方式：傳統(tǒng)的繼電器是利用繼電器機械觸點的串聯(lián) 或并聯(lián)及延時繼電 器的滯后動作等組合方式形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制； PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序的方式存在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需要改變邏輯程序即可，不需要硬件連接，是軟的連接。 2） 速度：傳統(tǒng)的繼電器控制邏輯是依靠觸電的機械動作實現(xiàn)控制的，工作速度低、毫秒級的、且機械觸點有抖動現(xiàn)象； PLC 控制是由程序指令控制電子電路來實現(xiàn)的，速度快、微妙級、嚴格同步且無抖動現(xiàn)象。 3） 控制：傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)是靠時間繼電器的時間滯后動作來實現(xiàn)延時控制的，時間繼電器定時精度不高，受環(huán)境影響大， 調(diào)整時間困難且是有級調(diào)時。 PLC 控制是采用集成電路做成的計時器，時鐘脈沖是由晶體振蕩產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時間方便且是無級調(diào)時，不受環(huán)境影響。 通過對兩種控制方式的大概比較， PLC 控制方式控制效果比較好，可實現(xiàn)皮帶輸送機的自動化控制，而采用傳統(tǒng)繼電器控制方式，還停留在以人工手動操作為主（當然也可以實現(xiàn)自動化控制，但是線路較為復(fù)雜，使用硬件元器件太多，不經(jīng)濟也不劃算，且維修困難），控制效果也就不是很明顯，為此采用 PLC 控制是很好的選擇。 陽泉學院 第 7 頁 共 16 頁 控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 2． 1 PLC 的選擇及 I/O 分配表 輸入信號： 啟動開關(guān) 1 個 停車開關(guān) 1 個 故障輸入 4 個 （ M M M M4） （注：這里不考慮跑偏開關(guān)、張力保護器、物料探測器等） 以上共 6 個輸入的開關(guān)量信號，考慮以后的擴充，預(yù)留 50%的備用點，共 9個數(shù)字量輸入點 DI。 輸出信號： 電動機啟動信號 4 個（ M M M M4） 綜 合 報 警 燈 1 個 停 車 1 個 故 障 4 個（ M M M M4） 以上共需要 10 個數(shù)字量輸出信號 DO，考慮到以后對系統(tǒng)的調(diào)整擴充，預(yù)留30%的備用點，共需要 13 個輸出點。 根據(jù)以上輸入 DI 點及輸出 DO 點的要求，我們選用日本歐姆龍（ OMRON） 公司的 CPM2A 系列 30 點 I/O 的可編程 PLC（其輸入點 DI 為 12 點，輸出點 DO 為18 點） ,它具有如下優(yōu)點： 1） 同步控制： CPM2A/2C 的高速計數(shù)器功能可以和脈沖輸出功能結(jié)合起來，依照輸入 脈沖 頻率 按比例產(chǎn)生一個特定的脈沖輸出。 2)高速處理功能：高速處理包括 50ms 的快速響應(yīng)輸入， 的掃描周期，高速處理在很大程度上可以提高勞動效率，以包裝機械為例，這可以顯著縮短檢測標簽記號和檢測產(chǎn)品之間的時間間隔。 3） 高速計數(shù)器功能： CPM2A/2C 支持單軸高速計數(shù) 20KHZ 單相和 5KHZ 雙向， 線性計算從 8388608 到 388607,25KHZ 的四軸高速計算等。 4）脈沖 輸出位置控制： CPM2A