【正文】 傳動滾筒 5 軸器 6 逆止器 圖 2 驅(qū)動裝置布置簡圖 24 清掃裝置 在帶式輸送機(jī)運(yùn)行過程中不可避免的有部分細(xì)塊和粉料粘到輸送帶的表面不能完全卸凈當(dāng)表面粘有物料的輸送帶通過回程托輥或?qū)驖L筒時由于物料的積累而是它們的直徑增大加劇托輥和輸送帶的磨損引起輸送帶跑偏同時不斷掉落的物料又污染了場地環(huán)境如果粘有物料的輸送帶表面與傳動滾筒表面相接觸除有上列危害外還會破壞多滾筒傳動的牽引力分配關(guān)系以致使某些電機(jī)過載而燒毀因此清掃粘結(jié)在輸送帶表面的物料對于提高輸送帶的使用壽命和 保證輸送帶的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是具有重要意義的 目前應(yīng)用比較好的清掃器有 P型橡膠彈簧清掃器 H型橡膠彈簧清掃器和TQ 型硬質(zhì)合金刮片清掃器 本設(shè)計(jì)中根據(jù)原始資料和設(shè)計(jì)選擇 DTⅡ 05E1頭部清掃器和 DTⅡ 53E2空段清掃器 25 制動裝置制動裝置是帶式輸送機(jī)的安全保護(hù)裝置特別是對大傾角帶式輸送機(jī)更為重要隨著生產(chǎn)的發(fā)展長距離大運(yùn)量大功率帶式輸送機(jī)的需求量也愈來愈大但合理最佳地確定大型帶式輸送機(jī)的驅(qū)動方式在許多情況下是比較困難的這是由于它要求驅(qū)動系統(tǒng)能夠提供可調(diào)的平滑的而無沖擊的起動力矩以減小動張力從而改善輸送帶及整機(jī)的受 力狀況并保護(hù)電網(wǎng)免受沖擊在多臺電機(jī)驅(qū)動情況下希望各驅(qū)動裝置之間能夠做到功率基本平衡或者說是具有合理分配驅(qū)動功率的能力對于長距離帶式輸送機(jī)還提出一個慢速運(yùn)行以滿足日常維修核檢帶要求 逆止器是共向上運(yùn)輸?shù)妮斔蜋C(jī)停車后限制輸送帶倒退用制動器是供向下運(yùn)輸?shù)妮斔蜋C(jī)停車用水平運(yùn)輸若需準(zhǔn)確停車或緊急制動也應(yīng)裝制動器逆止器按其工作原理不同有塞帶逆止器滾柱逆止器及非接觸式逆止器等 本設(shè)計(jì)選用 NF40 型逆止器 26 交流變 術(shù)基礎(chǔ) 交流變頻調(diào)速的方法是異步電機(jī)最有發(fā)展前途的調(diào)速方法隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展性能可 靠匹配完善價(jià)格便宜的變頻器會不斷出現(xiàn)這一技術(shù)會得到更為廣泛普遍的應(yīng)用對于可調(diào)速的電力拖動系統(tǒng)工程上往往根據(jù)電動機(jī)電流形式分為直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)兩類它們最大的不同之主要在于交流電力拖動免除了改變直流電機(jī)電流流向變化的機(jī)械向器整流子 交流電機(jī)變頻調(diào)速具有調(diào)速范圍寬精度高等特點(diǎn)易于實(shí)現(xiàn)起制動速度曲線的自動跟蹤能夠提供理想的可控起制動性能其起動系數(shù)可以控制在 105～ 11 起動加速度可以控制在 0～ 005m／ S2 適用于長距離線路復(fù)雜的帶式輸送機(jī)可以控制輸送機(jī)按設(shè)定的 S 速度曲線起動和制動以滿足整機(jī)動態(tài)穩(wěn)定性及可 靠性的要求變頻調(diào)速驅(qū)動裝置還可以提供低速驗(yàn)帶速度由于變頻調(diào)速需解決電氣方面的一系列問題造價(jià)較高使應(yīng)用受到一定程度的限制 由異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式知如果連續(xù)改變電機(jī)定子電源的頻率 f 就可以調(diào)節(jié)電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速在調(diào)速過程中為保證電動機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩不受損失在改變電機(jī)電源頻率的同時將電源電壓 U 同步增減使 Uf 為常數(shù) 現(xiàn)代變頻器基本都采用矢量調(diào)速技術(shù)使受控電機(jī)呈現(xiàn)優(yōu)良的調(diào)速特性和滿意的負(fù)載能力變頻器的加速曲線可以在很寬的范圍內(nèi)設(shè)定能滿足控制帶式輸送機(jī)加速度的要求變頻調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性很硬基本與電機(jī)的固有特 性相同使用開環(huán)系統(tǒng)控制帶式輸送機(jī)的驅(qū)動可以滿足技術(shù)要求交流變頻調(diào)速的優(yōu)異特性調(diào)速時平滑性好效率高低速時特性靜功率較高穩(wěn)定性好 調(diào)速范圍較大精度高 起動電流低對系統(tǒng)及電網(wǎng)無沖擊節(jié)電效果明顯 變頻器體積小便于安裝調(diào)試維修簡便 易于實(shí)現(xiàn)過程自動化 必須有專用的變頻電源目前造價(jià)較高 在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時低速段電動機(jī)的過載能力大為降低 目前國外先進(jìn)國家的變頻技術(shù)正向小型化高可靠性抗公害多功能高性能等方向發(fā)展我國也在加快發(fā)展步伐 動機(jī)變頻調(diào)速變頻器分類 從變頻器主電路的結(jié)構(gòu)形式上可分為交－直－交變頻器和交 －交變頻器 交－直－交變頻器首先通過整流電路將電網(wǎng)的交流電整流成直流電再由逆變電路將直流電逆變?yōu)轭l率和幅值均可變的交流電交－直－交變頻器主電路結(jié)構(gòu)如下圖 圖交－直－交變頻器主電路交－交變頻器把一種頻率的交流電直接變換為另一種頻率的交流電中間不經(jīng)過直流環(huán)節(jié)又稱為周波變換器它的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示 圖交－交變頻器結(jié)構(gòu)從變頻電源的性質(zhì)上看可分為電壓型變頻器和電流型變頻器 對交－直－交變頻器電壓型變頻器與電流型變頻器的主要區(qū)別在于中間直流環(huán)節(jié)采用什么樣的濾波器 電壓型變頻器的主電路典型形式如下圖在電路中中間 直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波直流電壓波形比較平直使施加于負(fù)載上的電壓值基本上不受負(fù)載的影響而基本保持恒定類似于電壓源因而稱之為電壓型變頻器 電壓型變頻器逆變輸出的交流電壓為矩形波或階梯波而電流的波形經(jīng)過電動機(jī)負(fù)載濾波后接近于正弦波但有較大的諧波分量 圖電壓型變頻器電流型變頻器與電壓型變頻器在主電路結(jié)構(gòu)上基本相似所不同的是電流型變頻器的中間直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波見下圖直流電流波形比較平直使施加于負(fù)載上的電流值穩(wěn)定不變基本不受負(fù)載的影響其特性類似于電流源所以稱之為電流型變頻器 圖電流型變頻器交－直－交變頻 器根據(jù) VVVF 調(diào)制技術(shù)不同分為 PAM 和 PWM兩種 PAM 是把 VV 和 VF 分開完成的稱為脈沖幅值調(diào)制 Pulse Amplitude Modulation 方式簡稱 PAM 方式 PAM 調(diào)制方式又有兩種一種是調(diào)壓采用可控整流即把交流電整流為直流電的同時進(jìn)行相控整流調(diào)壓調(diào)頻采用三相六拍逆變器這種方式結(jié)構(gòu)簡單控制方便但由于輸入環(huán)節(jié)采用晶閘管可控整流器當(dāng)電壓調(diào)得較低時電網(wǎng)端功率因素較低而輸出環(huán)節(jié)采用晶閘管組成的三相六拍逆變器每周換相六次輸出的諧波較大其基本結(jié)構(gòu)見圖另一種是采用不控整流斬波調(diào)壓即整流環(huán)節(jié)采用二極管不控整流只整流 不調(diào)壓再單獨(dú)設(shè)置 PWM 斬波器用脈寬調(diào)壓調(diào)頻仍采用三相六拍逆變器這種方式雖然多了一個環(huán)節(jié)但調(diào)壓時輸入功率因素不變克服了上面那種方式中輸入功率因數(shù)低的缺點(diǎn)而其輸出逆變環(huán)節(jié)未變?nèi)杂兄C波較大的問題其基本結(jié)構(gòu)見圖 圖可控整流調(diào)壓 圖 210 二極管不控整流調(diào)壓 PWM 是將 VV與 VF 集中于逆變器一起來完成的稱為脈沖寬度調(diào)制 Pulse Width Modulation方式簡稱 PWM方式 PWM調(diào)制方式采用不控整流則輸入功率因素不變用 PWM逆變同時進(jìn)行調(diào)壓和調(diào)頻則輸出諧波可以減少其基本 結(jié)構(gòu)見圖 圖 PWM 調(diào)制在 VVVF 調(diào)制技術(shù)發(fā)展的早期均采用 PAM 方式這是由于當(dāng)時的半導(dǎo)體器件是普通晶閘管等半控型器件其開關(guān)頻率不高所以逆變器輸出的交流電壓波形只能是方波而要使方波電壓的有效值隨輸出頻率的變化而改變只能靠改變方波的幅值即只能靠前面的環(huán)節(jié)改變中間直流電壓的大小隨著全控型快速半導(dǎo)體開關(guān)器件 BJTIGBTGTO 等的發(fā)展才逐漸發(fā)展為 PWM 方式由于 PWM 方式具有輸入功率因數(shù)高輸出諧波少的優(yōu)點(diǎn)因此在中小功率的變頻器中幾乎全部采用 PWM方式但由于大功率高電壓的全控型開關(guān)器件的價(jià)格還較昂貴所以為降低成本在數(shù)百千 瓦以上的大功率變頻器中有時仍需要使用以普通晶閘管為開關(guān)器件的PAM 方式 3 帶式輸送機(jī)電控裝置 31 可編程控制器 PLC 原理及應(yīng)用 可編程控制器是自自動控制技術(shù)微計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置目前它已被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域因此它被稱為可編程邏輯控制器 Programmable Logic Controller 簡稱 PLC 控制器的功能和應(yīng)用 在 PLC 的發(fā)展初期由于其價(jià)格高于繼電器控制裝置使得其應(yīng)用受到限制但最近幾年來 PLC的應(yīng)用面越來越廣目前 PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵采礦水泥石油化 工電力機(jī)械制造汽車裝卸造紙紡織環(huán)保和娛樂等行業(yè) PLC 的主要包括以下幾個方面開關(guān)邏輯和順序控制模擬控制定時控制數(shù)據(jù)處理信號連鎖系統(tǒng)通 PLC 的組成 結(jié)構(gòu)形式的不同 PLC 可分為組合式整體式兩類組合式 PLC 的組成是將 CPU單元輸入單元輸出單元智能 IO 單元通信單元等分別做成相應(yīng)的電路板或模塊各模塊可以查在底板上模塊之間通過底板上的總線相互聯(lián)系裝有 CPU 的單元稱為CPU單元模塊其他成為擴(kuò)展模塊 CPU與各擴(kuò)展模塊之間若通過電纜連接距離一般不超過 10m中大型機(jī)場用組合式由于組合式的 PLC系統(tǒng)配置靈活有的小型機(jī)也用這 種構(gòu)成整體式結(jié)構(gòu)的 PLC 是將 CPU 存儲器輸入單元輸出單元電源通信端口 IO擴(kuò)展端口等組裝在一個箱體內(nèi)構(gòu)成主機(jī)整體式 PLC 的結(jié)構(gòu)緊湊體積小小型機(jī)采用這種結(jié)構(gòu)整體式 PLC 的基本組成如圖 3 所示 圖 3 組合式 PLC 的組成示意圖 圖 3 整體式 PLC 的組成示意圖下面介紹 PLC 各組成部分及其作用 中央處理器 CPU CPU是 PLC的核心部件它類似人的大腦能指揮 PLC按照預(yù)先編好的系統(tǒng)程序完成各種任務(wù)其作用有以下幾點(diǎn)接受存儲由編程工具輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)并可通過顯示 出程序的內(nèi)容和存儲地址檢查校驗(yàn)用戶程序接受調(diào)用現(xiàn)場信息執(zhí)行用戶程序故障診斷電源部分 PLC 中一般配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源為內(nèi)部電路供電開關(guān)電源的輸入電壓范圍寬體積小重量輕效率高抗干擾性能好有的 PLC能向外部提供 24V的直流電源可給輸入單元所連接的外部開關(guān)或傳感器供電 存儲器 存儲器可以分為系統(tǒng)程序存儲器用戶程序存儲器工作數(shù)據(jù)存儲器 3 種 IO 擴(kuò)展端口 當(dāng)主機(jī)上的 IO點(diǎn)數(shù)或類型不能滿足用戶需要時主機(jī)可以通過 IO擴(kuò)展端口連接 IO擴(kuò)展單元來增加 IO點(diǎn)沒有 IO擴(kuò)展端口的 PLC是不能進(jìn)行 IO點(diǎn)擴(kuò)展的另外通過 IO 擴(kuò)展口 還可以連接各種智能單元擴(kuò)展 PLC 的功能 外設(shè)端口 每臺 PLC都有外設(shè)端口通過外設(shè)端口 PLC可與外部設(shè)備相連接例如連接編程器以輸入修改用戶程序或監(jiān)控程序的運(yùn)行有的 PLC可以通過外設(shè)端口與其他 PLC計(jì)算機(jī)或終端設(shè)備 PT 等連接進(jìn)行通信或連成各種網(wǎng)絡(luò)等連接打印機(jī)以打印用戶程序打印 PLC運(yùn)行過程中的狀態(tài)打印故障報(bào)警的種類和時間等連接 EPROM寫入器將調(diào)試好的擁護(hù)程序?qū)懭?EPROM 以免被誤改動等連接外存儲器存儲用戶程序等 輸入輸出單元 輸入輸出單元是 PLC 與外部設(shè)備互相聯(lián)系的窗口輸入單元接收現(xiàn)場設(shè)備向PLC 提供的信號 例如由按鈕操作開關(guān)限位開關(guān)繼電器觸點(diǎn)接近開關(guān)撥碼器等提供的開關(guān)量信號這些信號經(jīng)過輸入電路的濾波光電隔離電平轉(zhuǎn)換等處理變成CPU能夠接收和處理的信號輸出單元將經(jīng)過 CPU處理的微弱電信號通過光電隔離功率放大等處理轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備所需要的強(qiáng)電信號以驅(qū)動各種執(zhí)行元件如接觸器電磁閥電磁鐵調(diào)節(jié)閥調(diào)速裝置等 開關(guān)量輸入單元 按照輸入端電源類型的不同開關(guān)量輸入單元可分為直流輸入單元和交流輸入單元 直流輸入單元 直流輸入單元的電路外接的直流電源極性可任意虛線框內(nèi)是 PLC 內(nèi)部的輸入電路框外左側(cè)為外部用戶接線圖中只畫出對應(yīng)于一個輸 入點(diǎn)的輸入電路各個輸入點(diǎn)所對應(yīng)的輸入電路均相同 圖 33 直流輸入電路 圖中 T 為一光電耦合器發(fā)光二極管與光電三極管封裝在一個管殼中當(dāng)二極管中有電流時其發(fā)光此時光三級管才導(dǎo)通 R1為限流電阻 R2和 C構(gòu)成濾波電路可濾除輸入信號中的高頻干擾 LED 顯示該輸入點(diǎn)的狀態(tài) 其工作原理是當(dāng) S閉合時光電耦合起導(dǎo)通 LED點(diǎn)亮表示輸入開關(guān) S處于接通狀態(tài)此時 A點(diǎn)高電平該電平經(jīng)濾波器送到內(nèi)部電路中當(dāng) CPU訪問該路信號時將該輸入點(diǎn)對應(yīng)的輸入映像寄存器置 1當(dāng) S斷開時光電耦合器不導(dǎo)通 LED不亮表示 輸入開關(guān) S處于斷開狀態(tài)此時 A點(diǎn)為低電平該電平經(jīng)濾波器送到內(nèi)部電路中當(dāng) CPU訪問該路信號時將該輸入點(diǎn)對應(yīng)的輸入映像寄存器狀態(tài)置 0 有的 PLC內(nèi)部提供 24V直流電源這時直流輸入單元無需外界電源用戶只需將開關(guān)接在輸入端子和公共端子之間既可這就是所謂無源式直流單元無源式直流輸入單元簡化了輸入端的接線方便了用戶 交流輸入單元圖中電容 C為隔直電容對交流相當(dāng)于短路 R1和 R2構(gòu)成分壓電路這里光電耦合器是兩個反向并聯(lián)的發(fā)光二極管任意一個二極管發(fā)光都可以使光電三級管導(dǎo)通顯示用的兩個發(fā)光二極管 LED 也是反向并聯(lián)的所以這個電路可以 接收外部的交流輸入電壓其工作原理與直流輸入電路基本相同 圖 34 交流輸入電路 PLC 的輸入電路有共點(diǎn)式分組式隔離式之別輸入單元只有一個公共端子 COM的稱為共點(diǎn)式外部各輸入元件都有一個端子與 COM 相連分組式是將輸入端子分為若干組每組各共用一個公共端子隔離式輸入單元是具有公共端子的各組輸入點(diǎn)之間互相隔離可各自使用獨(dú)立的電源 開關(guān)量輸出單元 按輸出電路所用開關(guān)器件的不同 PLC 的開關(guān)量輸出單元可分為輸出單元晶閘管輸出單元和繼電器輸出單元 晶體管輸出單元 晶體管輸出單元的電路如圖 35 所示 圖 35 晶體管輸出電路 圖 35 中 T1 時光電耦合器 LED 指示輸出點(diǎn)的狀態(tài) T2為輸出晶體管 D 為保護(hù)二極管 FU 為熔斷器防止負(fù)載短路時損壞 PLC 工作原理為對應(yīng)于晶體管 T2 的內(nèi)部繼電器的狀態(tài)為 1 時通過內(nèi)部電路使光電耦合器 T1導(dǎo)通從而使晶體管 T2飽和導(dǎo)通因此負(fù)載得電 CPU是與該點(diǎn)對應(yīng)的輸出鎖存器為高電平使 LED 點(diǎn)亮表示該輸出點(diǎn)狀態(tài)為 1 當(dāng)對應(yīng)于 T2 的內(nèi)部繼電器的狀態(tài)為 0時光電耦合器 T1不導(dǎo)通晶體管 T2截止負(fù)載失電如果負(fù)載是感性的則必須負(fù)