【文章內容簡介】 帶式輸送機。 可靠性、壽命上的差距 （ 1）輸送帶抗拉強度 我國生產(chǎn)的織物整芯阻燃輸送帶最高為 2500 N/mm，國外為 3150 N/mm。鋼絲繩芯阻燃輸送帶最高為 4000 N/mm，國外為 7000 N/mm。 （ 2）輸送帶接頭強度 我國輸送帶接頭強度為母帶的 50%～ 65%，國外達母帶的70%～ 75%。 （ 3）托輥壽命 我國現(xiàn)有的托輥技術與國外比較，壽命短、速度低、阻力大外國的比我們的壽命多 30%40%。 （ 4） 輸送機減速器壽命 我國輸送機減速器壽命 3 萬 h，國外減速器壽命 7 萬 h。 （ 5）帶式輸送機上下運行時可靠性差。 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 5 控制系統(tǒng)上差距 （ 1）驅動方式 我國為調速型液力偶合器和硬齒面減速器，國外傳動方式多樣，如 BOSS 系統(tǒng)、 CST（軟啟動）可控傳動系統(tǒng)等，控制精度較高。 （ 2）監(jiān)控裝置 國外輸送機已采用高檔可編程序控制器 PLC，開發(fā)了先進的程序軟伯與綜合電源繼電器控制技術以及數(shù)據(jù)采信、處理、存儲、傳輸、故障診斷與查詢等完整自動監(jiān)控系統(tǒng)。我國輸送機僅采用了中檔可編程序控制器來控制輸送機的啟動、正常運行、 停機等工作過程。雖然能與可控啟（制）支裝置配合使用，達到可控啟（制）動、帶速同步、功率平衡等功能，但沒有自動臨近裝置，沒有故障診斷與查詢等。 （ 3）輸送機保護裝置 國外帶式輸送機除安裝防止輸送帶跑偏、打滑、撕裂、過滿堵塞、自動灑水降塵等保護裝置外，近年又開發(fā)了很多新型監(jiān)測裝置：傳動滾筒、變向滾筒及托輥組的溫度監(jiān)測系統(tǒng)；煙霧報警及自動消防滅火裝置；纖維織輸送帶縱撕裂及接頭監(jiān)測系統(tǒng)；防爆電子輸送帶秤自動計量系統(tǒng)。這些新型保護系統(tǒng)我國基本處于空白。而我國現(xiàn)有的打滑、堆煤、溜煤眼滿倉保護，防跑偏、超溫灑水，煙霧報 警裝置的可靠性、靈敏性、壽命都較低。 本文所做的工作 首先進行關于 PLC 傳送帶設計方面的資料收集和 PLC 等相關知識的復習與鞏固。根據(jù)設計需要，把本次設計分成了幾個大模塊來研究。然后計劃對電氣設備選擇，如PLC 的選型，傳感器的選型，電機選型等。最后進行了對本次設計中的系統(tǒng)流程圖， PLC的外部接線圖以及關于 PLC 的程序梯形圖進行了初步設計。在考慮了自己的興趣和將來的工作后選擇了基于 PLC 的生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)設計，完成了開題。認真學習了PLC 的編程以及系統(tǒng)組態(tài)，努力達到能獨立編程和做出系統(tǒng)模擬畫面圖程度 。先根據(jù)系統(tǒng)要求的需要，確定了 PLC 所需的 I/O 點數(shù)，從而對 PLC 進行了選型，然后對傳感器也進行了選型，各類電機的選型。然后按照系統(tǒng)的設計流程，對系統(tǒng)進行一步步設計。 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 6 2 基于 PLC的生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)方案設計 基于 PLC 的生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)首先得進行膠帶輸送機的選型，然后基于系統(tǒng)結構進行系統(tǒng)方案選擇，明確系統(tǒng)的整體思路。 膠帶運輸機 膠帶運輸機的類型及適用條件 (1) 帶式輸送機的類型 ①按牽引方式不同，可分為滾筒驅動式和鋼絲繩牽引式兩類，本系統(tǒng)介紹的是滾筒驅動式通用型膠帶 運輸機。 ②按輸送帶的強度不同，可分為通用型和強力型。 ③按帶式輸送機作用不同，可分為轉載式、伸縮式和固定式。 ④按式輸送機的安裝方式不同，可分為落地式、吊掛式和組合式。 (2) 皮帶運輸機的適用條件 帶式輸送機既可用于水平運輸，又可用于傾斜運輸。當用于傾斜運輸時其傾角受到一定限制。通常情況下，傾斜向上運輸時的傾角不超過 18176。，向下運輸時的傾角不超過15176。目前國內已生產(chǎn)出一種適應傾角大于 30176。的特殊帶式輸送機。為減小輸送帶的嚴重磨損，帶式輸送機不宜運送有棱角的貨物。此外，通用型帶式輸送機不能彎曲。 經(jīng) 過認真考慮，本設計采用水平皮帶輸送體統(tǒng)。 膠帶運輸機結構 皮帶運輸機主要結構有：機架、皮帶（或輸送帶）、機頭滾筒、機尾滾筒、驅動裝置、上下托輪、拉緊裝置及清掃裝置等組成。 （ 1）輸送帶 輸送帶既是承載機構，又是牽引機構。常用的輸送帶有 3 種類型，即普通輸送帶、鋼絲繩芯輸送帶和鋼絲繩牽引輸送帶。在這里使用的是普通輸送帶的結構。輸送帶用數(shù)層帆布做帶芯，層與層之間用橡膠粘合在一起，然后在外表面周圍用橡膠蓋層加以保護。帆布由棉、尼龍等纖維織成或為混紡物。帆布層用來承受載荷并傳遞牽引力，而橡膠保護層用來防 止外界物體對帆布層的損傷及有害物質的腐蝕。輸送帶強度按帆布層的拉斷力來計算。國產(chǎn)橡膠帶有兩種：一種為普通型，每層帆布的徑向拉斷力為 56oN / cm ；另一種為強力型，每層帆布的徑向拉斷力為 960N / cm 。保護層的厚度是：上層（與貨河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 7 載接觸面）厚度為 3mm ；下層厚度為 lmm 。 （ 2）托輪和機架 托輪是用來支承輸送帶，減少輸送帶阻力，并使輸送帶懸垂度不超過一定限度，以保證輸送帶運行平穩(wěn)。 托輪由軸、軸承和標準套筒等組成。托輥按用途可分為槽型托輪、平型托輪、調心托輪和緩沖托輪四種，在這里使用的是平型托輪 ，平型托輥用于輸送散裝。 機架按結構可分為落地式和繩架吊掛式兩種。落地式機架又分為固定式和可拆移式兩種。固定式是將機架固定在地基上，而拆移式是在機架與機架之間、托輥與機架之間的連接都采用插入式，用銷釘固定，整個機架沒有一個螺栓。繩架吊掛式的鋼絲繩機架由兩根縱向平行布置的鋼絲繩組成，每隔 60m 安裝一個落地式緊繩托架。這種機架的結構簡單，節(jié)省鋼材，又便于拆裝。 （ 3） 驅動裝置 驅動裝置是帶式輸送機的動力源 .驅動裝置的組成由電動機、液力偶合器、減速器和主動滾筒等部分組成。若是雙滾筒單電動機傳動，則還有一對傳動齒輪。 （ 4）拉緊裝置 拉緊裝置的作用，一是保證輸送帶有足夠的張力，使?jié)L筒與輸送帶之間產(chǎn)生必要的摩擦力；二是限制輸送帶在各托輥之間的懸垂度，確保輸送機的正常運轉。拉緊裝置分為機械拉緊式和重砣拉緊式兩種。調節(jié)螺桿可以調節(jié)皮帶的張力，但要調節(jié)平衡否則就會跑偏，若出現(xiàn)跑偏也可以調節(jié)螺桿使皮帶保持平衡安全運轉。 （ 5）清掃裝置 清掃裝置主要安裝在卸載端和靠近機尾換向滾筒的內側回空段輸送帶的上面。用來清掃膠帶表面的黏附物，防止輸送帶損壞。 清掃裝置安設在卸載端，用來清掃膠帶表面的粘附物料。目前我國帶式輸送機上使用較多的是刮板 式清掃器。其刮板（用橡膠帶制成）靠重砣的重量緊貼在輸送帶上，將卸載后輸送帶表面的粘附物料刮掉。這種重砣刮板式清掃裝置的使用效果不好。近年來，各部門已廣泛使用彈簧式清掃刮板，其效果較好。除在輸送機的卸載端外，還在靠近機尾換向滾筒內側處安設有清掃裝置，一般為犁形清掃裝置，使刮板緊貼輸送帶的內表面（回空段輸送帶的上表面），清掃運輸時撒落和粘附的物料。 方案比較 就目前的現(xiàn)狀有以下幾種控制方式滿足系統(tǒng)的要求：繼電器控制系統(tǒng)、單片機控制、工業(yè)控制計算機控制、可編程序控制器控制。 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 8 (1) 繼電器控制系統(tǒng) 控制功 能是用硬件繼電器實現(xiàn)的。繼電器串接在控制電路中根據(jù)主電路中的電壓、電流、轉速、時間及溫度等參量變化而動作，以實現(xiàn)電力拖動裝置的自動控制及保護，系統(tǒng)復雜，在控制過程中，如果某個繼電器損壞，都會影響整個系統(tǒng) 的正常運行，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本身價格不太貴，但是控制柜的安裝接線工作量大，因此整個控制柜價格非常高，靈活性差，響應速度慢。 （ 2）單片機控制 單片機作為一個越大規(guī)模的集成電路、機構上包括 CPU、存儲器、定時器和多種輸入 /輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強的控制功能，成為功控領域、尖端 武器、日常生活中最廣泛的計算機之一。但是，單片機是一片集成電路，不能直接將它與外部 I/O接口電器上、硬件設計、制作和程序設計的工作量相當大。 （ 3）工業(yè)控制計算機控制 工控機采用總線結構，各廠家產(chǎn)品兼容性強，有實時操作系統(tǒng)的支持，在要求快速、實用性強、功能復雜的領域中占優(yōu)勢。但工控機價格較高，將它用于開關量控制有些大材小用。且其外部 I/O 接線一般都用于多芯扁平電纜和插頭、插座，直接從印刷 電路板上引出，不如接線端子可靠。 （ 4） PLC 控制 可編程序控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇，用戶不用自已設計和制作硬件 裝置，只須確定可編程序控制器硬件配制和設計外部接線圖，同時采用梯形圖語言編程，用軟件取代繼電器電器系統(tǒng)中的觸點和熱線，通過修改程序適應工藝條件的變化。 可騙程控制（ PLC）從上個世紀 70 年代發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制系統(tǒng)，起初它主要是針對開關量進行邏輯控制的一種裝置，可以取代中間繼電器、時間繼電器等構成開關量控制系統(tǒng)。隨著 30 多年來微電子技術的不斷發(fā)展， PLC 也通過不斷的升級換代大大增強了其功能。現(xiàn)在 PLC 已經(jīng)發(fā)展成為不但具有邏輯控制功能、還具有過程控制功能、運動控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)通訊功能等多種性 能，是名符其實的多功能控制器。由 PLC 為主構成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強大、性價比高等優(yōu)點，是目前工業(yè)自動的首選控制裝置。 方案確定 通過對多種設計方案的比較，決定選擇可編程控制系統(tǒng)，相比于繼電器系統(tǒng)，它性能可靠性高，接線很簡單，系統(tǒng)不復雜，易于維護，性能先進，易于改造。和單片機系統(tǒng)相比，它編程簡單，易于掌握，連線簡單。工業(yè)控制計算機控制系統(tǒng)性能先進，但是河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 9 價格昂貴，系統(tǒng)復雜，對于本系統(tǒng)而言實在是大材小用。 綜上所述，本次設計應選擇 PLC 控制更為合理。 設計任務 物 件輸 送 帶1 稱 重 平臺輸 送 帶3 輸 送 帶2 輸 送 帶4 小 車 2 小 車 1 不 合 格合 格 圖 21 設 計 任務 根據(jù)所學知識和文獻資料對基于 PLC的生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)設計所采用的方法是PLC 集中控制的辦法，利用 PLC 內部存儲來執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作，并采用數(shù)字量，模擬量的輸入和輸出來完成控制過程，從而實現(xiàn)對傳送帶的智能控制。而且 PLC 能把計算機的許多功能和繼電控制系統(tǒng)結合起來，使 PLC 和組態(tài)控制軟件的聯(lián)系更加緊密，使其模擬量控制、位置控制控制等使其遠程通信功能更加完善。因此本次設計選擇了用 PLC 來控制輸送帶的整個運行過程，利用 PLC 簡單可視化的程序，實現(xiàn)自動控制的目的。 PLC 的運 用使得系統(tǒng)的電路變得簡明清楚，而且十分便于日后的運行維護帶式輸送機。所以系統(tǒng)的主要任務就是把合格及不合格的產(chǎn)品輸送到相應的位置。 。 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 10 稱 重 平 臺滾 筒電 動 推 桿 2 小 車 1 傳 感 器 2 傳 感 器 1 輸 送 帶 1 輸送帶2輸 送 帶 3 輸送帶4電 動 推 桿 1 電 動 推 桿 3 小 車 2 液 壓 推 桿滾 筒 電 機稱 重 平 臺 側 視 圖 圖 22 系統(tǒng)結構組成 系統(tǒng)設計思路 光 電 傳 感 器 2 光 電 傳 感 器 3 稱 重 傳 感 器傳 送 帶 跑 偏 保 護1 傳 送 帶 跑 偏 保 護2 傳 送 帶 跑 偏 保 護3 傳 送 帶 跑 偏 保 護4 光 電 傳 感 器 1 滾 筒 驅 動 電 機傳 送 帶1 2 3 4 驅 動電 機液 壓 推 桿電 動 推 桿 1 2 3 S 7 2 0 0 C P U2 2 6 圖 23 系統(tǒng)框圖 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 11 系統(tǒng)啟動傳送帶電機組 M1， M2， M3， M4，系統(tǒng)可以選擇低速啟動運行和高速啟動運行，當物件包裝箱在輸送帶 1上運行，在運動到傳感器 1時，給 PLC 一個信號，這時升降框上的兩個滾筒中的電機 M5 開始轉動，運行 2s，使包裝箱正好架在兩個滾筒上，這 時電機 M5 停止，升降框（液壓推桿）下降 2s，則包裝箱正好落在稱重平臺上，由稱重平臺上的稱重傳感器給 PLC 模擬信號，當大于等于系統(tǒng)設定值 5Kg 時，液壓推桿上升 2s 停止，然后電機 M5 運行 2s 后停止，當小于系統(tǒng)給定值 5Kg 時，電動推桿 1動作后復位，然后升降框（液壓推桿）上升到初始位置。合格的包裝箱運送到 4輸送帶上，在光電傳感器接受到信號后，輸送給 PLC，同時也輸送個信號給外部計數(shù)器（計數(shù)儀表），同時電動推桿 3動作，把包裝箱推到運貨小車 2上，當不合格的包裝箱在輸送帶 2上，在經(jīng)過光電傳感器 2時，傳感器給 PLC 個信號，推桿電機動作，把包裝箱推到小車 1上，然后復位。 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 12 3 基于 PLC的生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)硬件設計及選型 生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)主要由 PLC 控制核心，輸入部分的傳感器，電機與液壓推桿等被控部分組成。以下是各個部分硬件設計及選型。 可編程控制器 PLC的選型 PLC的組成結構 PLC 的一般結構如下圖所示