【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 帶式輸送機(jī)。 可靠性、壽命上的差距 （ 1）輸送帶抗拉強(qiáng)度 我國(guó)生產(chǎn)的織物整芯阻燃輸送帶最高為 2500 N/mm，國(guó)外為 3150 N/mm。鋼絲繩芯阻燃輸送帶最高為 4000 N/mm，國(guó)外為 7000 N/mm。 （ 2）輸送帶接頭強(qiáng)度 我國(guó)輸送帶接頭強(qiáng)度為母帶的 50%～ 65%，國(guó)外達(dá)母帶的70%～ 75%。 （ 3）托輥壽命 我國(guó)現(xiàn)有的托輥技術(shù)與國(guó)外比較，壽命短、速度低、阻力大外國(guó)的比我們的壽命多 30%40%。 （ 4） 輸送機(jī)減速器壽命 我國(guó)輸送機(jī)減速器壽命 3 萬(wàn) h，國(guó)外減速器壽命 7 萬(wàn) h。 （ 5）帶式輸送機(jī)上下運(yùn)行時(shí)可靠性差。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 5 控制系統(tǒng)上差距 （ 1）驅(qū)動(dòng)方式 我國(guó)為調(diào)速型液力偶合器和硬齒面減速器，國(guó)外傳動(dòng)方式多樣，如 BOSS 系統(tǒng)、 CST（軟啟動(dòng)）可控傳動(dòng)系統(tǒng)等，控制精度較高。 （ 2）監(jiān)控裝置 國(guó)外輸送機(jī)已采用高檔可編程序控制器 PLC，開(kāi)發(fā)了先進(jìn)的程序軟伯與綜合電源繼電器控制技術(shù)以及數(shù)據(jù)采信、處理、存儲(chǔ)、傳輸、故障診斷與查詢等完整自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。我國(guó)輸送機(jī)僅采用了中檔可編程序控制器來(lái)控制輸送機(jī)的啟動(dòng)、正常運(yùn)行、 停機(jī)等工作過(guò)程。雖然能與可控啟（制）支裝置配合使用，達(dá)到可控啟（制）動(dòng)、帶速同步、功率平衡等功能，但沒(méi)有自動(dòng)臨近裝置，沒(méi)有故障診斷與查詢等。 （ 3）輸送機(jī)保護(hù)裝置 國(guó)外帶式輸送機(jī)除安裝防止輸送帶跑偏、打滑、撕裂、過(guò)滿堵塞、自動(dòng)灑水降塵等保護(hù)裝置外，近年又開(kāi)發(fā)了很多新型監(jiān)測(cè)裝置：傳動(dòng)滾筒、變向滾筒及托輥組的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；煙霧報(bào)警及自動(dòng)消防滅火裝置；纖維織輸送帶縱撕裂及接頭監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；防爆電子輸送帶秤自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)。這些新型保護(hù)系統(tǒng)我國(guó)基本處于空白。而我國(guó)現(xiàn)有的打滑、堆煤、溜煤眼滿倉(cāng)保護(hù)，防跑偏、超溫灑水，煙霧報(bào) 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(jìn)行關(guān)于 PLC 傳送帶設(shè)計(jì)方面的資料收集和 PLC 等相關(guān)知識(shí)的復(fù)習(xí)與鞏固。根據(jù)設(shè)計(jì)需要，把本次設(shè)計(jì)分成了幾個(gè)大模塊來(lái)研究。然后計(jì)劃對(duì)電氣設(shè)備選擇，如PLC 的選型，傳感器的選型，電機(jī)選型等。最后進(jìn)行了對(duì)本次設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)流程圖， PLC的外部接線圖以及關(guān)于 PLC 的程序梯形圖進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。在考慮了自己的興趣和將來(lái)的工作后選擇了基于 PLC 的生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，完成了開(kāi)題。認(rèn)真學(xué)習(xí)了PLC 的編程以及系統(tǒng)組態(tài)，努力達(dá)到能獨(dú)立編程和做出系統(tǒng)模擬畫(huà)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(diǎn)數(shù)，從而對(duì) PLC 進(jìn)行了選型，然后對(duì)傳感器也進(jìn)行了選型，各類(lèi)電機(jī)的選型。然后按照系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一步步設(shè)計(jì)。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 6 2 基于 PLC的生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 基于 PLC 的生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)首先得進(jìn)行膠帶輸送機(jī)的選型，然后基于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)方案選擇，明確系統(tǒng)的整體思路。 膠帶運(yùn)輸機(jī) 膠帶運(yùn)輸機(jī)的類(lèi)型及適用條件 (1) 帶式輸送機(jī)的類(lèi)型 ①按牽引方式不同，可分為滾筒驅(qū)動(dòng)式和鋼絲繩牽引式兩類(lèi)，本系統(tǒng)介紹的是滾筒驅(qū)動(dòng)式通用型膠帶 運(yùn)輸機(jī)。 ②按輸送帶的強(qiáng)度不同，可分為通用型和強(qiáng)力型。 ③按帶式輸送機(jī)作用不同，可分為轉(zhuǎn)載式、伸縮式和固定式。 ④按式輸送機(jī)的安裝方式不同，可分為落地式、吊掛式和組合式。 (2) 皮帶運(yùn)輸機(jī)的適用條件 帶式輸送機(jī)既可用于水平運(yùn)輸，又可用于傾斜運(yùn)輸。當(dāng)用于傾斜運(yùn)輸時(shí)其傾角受到一定限制。通常情況下，傾斜向上運(yùn)輸時(shí)的傾角不超過(guò) 18176。，向下運(yùn)輸時(shí)的傾角不超過(guò)15176。目前國(guó)內(nèi)已生產(chǎn)出一種適應(yīng)傾角大于 30176。的特殊帶式輸送機(jī)。為減小輸送帶的嚴(yán)重磨損，帶式輸送機(jī)不宜運(yùn)送有棱角的貨物。此外，通用型帶式輸送機(jī)不能彎曲。 經(jīng) 過(guò)認(rèn)真考慮，本設(shè)計(jì)采用水平皮帶輸送體統(tǒng)。 膠帶運(yùn)輸機(jī)結(jié)構(gòu) 皮帶運(yùn)輸機(jī)主要結(jié)構(gòu)有：機(jī)架、皮帶（或輸送帶）、機(jī)頭滾筒、機(jī)尾滾筒、驅(qū)動(dòng)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(jī)構(gòu)，又是牽引機(jī)構(gòu)。常用的輸送帶有 3 種類(lèi)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(jié)構(gòu)。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?chē)孟鹉z蓋層加以保護(hù)。帆布由棉、尼龍等纖維織成或?yàn)榛旒徫?。帆布層用?lái)承受載荷并傳遞牽引力，而橡膠保護(hù)層用來(lái)防 止外界物體對(duì)帆布層的損傷及有害物質(zhì)的腐蝕。輸送帶強(qiáng)度按帆布層的拉斷力來(lái)計(jì)算。國(guó)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(qiáng)力型，每層帆布的徑向拉斷力為 960N / cm 。保護(hù)層的厚度是：上層（與貨河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 7 載接觸面）厚度為 3mm ；下層厚度為 lmm 。 （ 2）托輪和機(jī)架 托輪是用來(lái)支承輸送帶，減少輸送帶阻力，并使輸送帶懸垂度不超過(guò)一定限度，以保證輸送帶運(yùn)行平穩(wěn)。 托輪由軸、軸承和標(biāo)準(zhǔn)套筒等組成。托輥按用途可分為槽型托輪、平型托輪、調(diào)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(jī)架按結(jié)構(gòu)可分為落地式和繩架吊掛式兩種。落地式機(jī)架又分為固定式和可拆移式兩種。固定式是將機(jī)架固定在地基上，而拆移式是在機(jī)架與機(jī)架之間、托輥與機(jī)架之間的連接都采用插入式，用銷(xiāo)釘固定，整個(gè)機(jī)架沒(méi)有一個(gè)螺栓。繩架吊掛式的鋼絲繩機(jī)架由兩根縱向平行布置的鋼絲繩組成，每隔 60m 安裝一個(gè)落地式緊繩托架。這種機(jī)架的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)省鋼材，又便于拆裝。 （ 3） 驅(qū)動(dòng)裝置 驅(qū)動(dòng)裝置是帶式輸送機(jī)的動(dòng)力源 .驅(qū)動(dòng)裝置的組成由電動(dòng)機(jī)、液力偶合器、減速器和主動(dòng)滾筒等部分組成。若是雙滾筒單電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)，則還有一對(duì)傳動(dòng)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(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。拉緊裝置分為機(jī)械拉緊式和重砣拉緊式兩種。調(diào)節(jié)螺桿可以調(diào)節(jié)皮帶的張力，但要調(diào)節(jié)平衡否則就會(huì)跑偏，若出現(xiàn)跑偏也可以調(diào)節(jié)螺桿使皮帶保持平衡安全運(yùn)轉(zhuǎn)。 （ 5）清掃裝置 清掃裝置主要安裝在卸載端和靠近機(jī)尾換向滾筒的內(nèi)側(cè)回空段輸送帶的上面。用來(lái)清掃膠帶表面的黏附物，防止輸送帶損壞。 清掃裝置安設(shè)在卸載端，用來(lái)清掃膠帶表面的粘附物料。目前我國(guó)帶式輸送機(jī)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(lái)，各部門(mén)已廣泛使用彈簧式清掃刮板，其效果較好。除在輸送機(jī)的卸載端外，還在靠近機(jī)尾換向滾筒內(nèi)側(cè)處安設(shè)有清掃裝置，一般為犁形清掃裝置，使刮板緊貼輸送帶的內(nèi)表面（回空段輸送帶的上表面），清掃運(yùn)輸時(shí)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(jī)控制、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制、可編程序控制器控制。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 8 (1) 繼電器控制系統(tǒng) 控制功 能是用硬件繼電器實(shí)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(zhuǎn)速、時(shí)間及溫度等參量變化而動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)電力拖動(dòng)裝置的自動(dòng)控制及保護(hù)，系統(tǒng)復(fù)雜，在控制過(guò)程中，如果某個(gè)繼電器損壞，都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng) 的正常運(yùn)行，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本身價(jià)格不太貴，但是控制柜的安裝接線工作量大，因此整個(gè)控制柜價(jià)格非常高，靈活性差，響應(yīng)速度慢。 （ 2）單片機(jī)控制 單片機(jī)作為一個(gè)越大規(guī)模的集成電路、機(jī)構(gòu)上包括 CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器和多種輸入 /輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強(qiáng)的控制功能，成為功控領(lǐng)域、尖端 武器、日常生活中最廣泛的計(jì)算機(jī)之一。但是，單片機(jī)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(shè)計(jì)、制作和程序設(shè)計(jì)的工作量相當(dāng)大。 （ 3）工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制 工控機(jī)采用總線結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品兼容性強(qiáng)，有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，在要求快速、實(shí)用性強(qiáng)、功能復(fù)雜的領(lǐng)域中占優(yōu)勢(shì)。但工控機(jī)價(jià)格較高，將它用于開(kāi)關(guān)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(shè)計(jì)和制作硬件 裝置，只須確定可編程序控制器硬件配制和設(shè)計(jì)外部接線圖，同時(shí)采用梯形圖語(yǔ)言編程，用軟件取代繼電器電器系統(tǒng)中的觸點(diǎn)和熱線，通過(guò)修改程序適應(yīng)工藝條件的變化。 可騙程控制（ PLC）從上個(gè)世紀(jì) 70 年代發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)控制系統(tǒng)，起初它主要是針對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行邏輯控制的一種裝置，可以取代中間繼電器、時(shí)間繼電器等構(gòu)成開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)。隨著 30 多年來(lái)微電子技術(shù)的不斷發(fā)展， PLC 也通過(guò)不斷的升級(jí)換代大大增強(qiáng)了其功能?，F(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(guò)程控制功能、運(yùn)動(dòng)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(shí)的多功能控制器。由 PLC 為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強(qiáng)大、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，是目前工業(yè)自動(dòng)的首選控制裝置。 方案確定 通過(guò)對(duì)多種設(shè)計(jì)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(jiǎn)單，系統(tǒng)不復(fù)雜，易于維護(hù)，性能先進(jìn)，易于改造。和單片機(jī)系統(tǒng)相比，它編程簡(jiǎn)單，易于掌握，連線簡(jiǎn)單。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)性能先進(jìn)，但是河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 9 價(jià)格昂貴，系統(tǒng)復(fù)雜，對(duì)于本系統(tǒng)而言實(shí)在是大材小用。 綜上所述，本次設(shè)計(jì)應(yīng)選擇 PLC 控制更為合理。 設(shè)計(jì)任務(wù) 物 件輸 送 帶1 稱 重 平臺(tái)輸 送 帶3 輸 送 帶2 輸 送 帶4 小 車(chē) 2 小 車(chē) 1 不 合 格合 格 圖 21 設(shè) 計(jì) 任務(wù) 根據(jù)所學(xué)知識(shí)和文獻(xiàn)資料對(duì)基于 PLC的生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)所采用的方法是PLC 集中控制的辦法，利用 PLC 內(nèi)部存儲(chǔ)來(lái)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，并采用數(shù)字量，模擬量的輸入和輸出來(lái)完成控制過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)傳送帶的智能控制。而且 PLC 能把計(jì)算機(jī)的許多功能和繼電控制系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，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(yuǎn)程通信功能更加完善。因此本次設(shè)計(jì)選擇了用 PLC 來(lái)控制輸送帶的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程，利用 PLC 簡(jiǎn)單可視化的程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的目的。 PLC 的運(yùn) 用使得系統(tǒng)的電路變得簡(jiǎn)明清楚，而且十分便于日后的運(yùn)行維護(hù)帶式輸送機(jī)。所以系統(tǒng)的主要任務(wù)就是把合格及不合格的產(chǎn)品輸送到相應(yīng)的位置。 。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 10 稱 重 平 臺(tái)滾 筒電 動(dòng) 推 桿 2 小 車(chē) 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(dòng) 推 桿 1 電 動(dòng) 推 桿 3 小 車(chē) 2 液 壓 推 桿滾 筒 電 機(jī)稱 重 平 臺(tái) 側(cè) 視 圖 圖 22 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成 系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(hù)1 傳 送 帶 跑 偏 保 護(hù)2 傳 送 帶 跑 偏 保 護(hù)3 傳 送 帶 跑 偏 保 護(hù)4 光 電 傳 感 器 1 滾 筒 驅(qū) 動(dòng) 電 機(jī)傳 送 帶1 2 3 4 驅(qū) 動(dòng)電 機(jī)液 壓 推 桿電 動(dòng) 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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 11 系統(tǒng)啟動(dòng)傳送帶電機(jī)組 M1， M2， M3， M4，系統(tǒng)可以選擇低速啟動(dòng)運(yùn)行和高速啟動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)物件包裝箱在輸送帶 1上運(yùn)行，在運(yùn)動(dòng)到傳感器 1時(shí)，給 PLC 一個(gè)信號(hào)，這時(shí)升降框上的兩個(gè)滾筒中的電機(jī) M5 開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)行 2s，使包裝箱正好架在兩個(gè)滾筒上，這 時(shí)電機(jī) 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(tái)上，由稱重平臺(tái)上的稱重傳感器給 PLC 模擬信號(hào)，當(dāng)大于等于系統(tǒng)設(shè)定值 5Kg 時(shí)，液壓推桿上升 2s 停止，然后電機(jī) M5 運(yùn)行 2s 后停止，當(dāng)小于系統(tǒng)給定值 5Kg 時(shí)，電動(dòng)推桿 1動(dòng)作后復(fù)位，然后升降框（液壓推桿）上升到初始位置。合格的包裝箱運(yùn)送到 4輸送帶上，在光電傳感器接受到信號(hào)后，輸送給 PLC，同時(shí)也輸送個(gè)信號(hào)給外部計(jì)數(shù)器（計(jì)數(shù)儀表），同時(shí)電動(dòng)推桿 3動(dòng)作，把包裝箱推到運(yùn)貨小車(chē) 2上，當(dāng)不合格的包裝箱在輸送帶 2上，在經(jīng)過(guò)光電傳感器 2時(shí)，傳感器給 PLC 個(gè)信號(hào)，推桿電機(jī)動(dòng)作，把包裝箱推到小車(chē) 1上，然后復(fù)位。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 12 3 基于 PLC的生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)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(jī)與液壓推桿等被控部分組成。以下是各個(gè)部分硬件設(shè)計(jì)及選型。 可編程控制器 PLC的選型 PLC的組成結(jié)構(gòu) PLC 的一般結(jié)構(gòu)如下圖所示