【文章內(nèi)容簡介】 感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時間穩(wěn)定性，傳感器自帶溫度補償 0 ～ 70℃，并可以和絕大多數(shù)介質(zhì)直接接觸。 陶瓷是一種公認(rèn)的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動的材料。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達 40 ～ 135 ℃，而且具有測量的高精度、高穩(wěn)定性。電氣絕緣程度 2kV，輸出信號強，長期穩(wěn)定性好。高特性，低價格的陶瓷傳感 器將是壓力傳感器的發(fā)展方向，在歐美國家有全面替代其它類型傳感器的趨勢，在中國也越來越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴散硅壓力傳感器。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 15 3 、擴散硅壓力傳感器原理及應(yīng)用 工作原理被測介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片產(chǎn)生與 介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，和用電子線路檢測這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個對應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測量信號。 4 、藍寶石壓力傳感器原理與應(yīng)用 利用應(yīng)變電阻式工作原理，采用硅 藍寶石作為半導(dǎo)體敏感元件，具有無與倫比的計特性。 藍寶石系由單晶體 絕緣體元素組成，不會發(fā)生滯后、疲勞和蠕變現(xiàn)象；藍寶石比硅要堅固，硬度更高，不怕形變；藍寶石有著非常好的彈性和絕緣特性（ 1000 OC 以內(nèi)），因此，利用硅 藍寶石制造的半導(dǎo)體敏感元件，對溫度變化不敏感，即使在高溫條件下，也有著很好的工作特性；藍寶石的抗輻射特性極強；另外，硅 藍寶石半導(dǎo)體敏感元件，無 pn 漂移，因此，從根本上簡化了制造工藝，提高了重復(fù)性，確保了高成品率。 5 、壓電壓力傳感器原理與應(yīng)用 壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化硅）是一種天然 晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過這個范圍之后，壓電性質(zhì)完全消失（這個高溫就是所謂的“居里點”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場變化微?。ㄒ簿驼f壓電系數(shù)比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。 現(xiàn)在壓電效應(yīng)也應(yīng)用在多晶體上，比如現(xiàn)在的壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、 PZT 、鈮酸鹽系壓電陶瓷 、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。 壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量，因為經(jīng)過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態(tài)的應(yīng)力。 壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式 加速度傳感器 是一種常用的 加速度計 。它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。 壓電式傳感器 也可以用來測量發(fā)動機內(nèi)部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來測量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來測量大的壓力，也可以用來測量微小的 壓力。 基于 PLC 控制三臺皮帶機的畢業(yè)設(shè)計 16 壓電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測量中，比如說心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因為測量動態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣泛。 通過比較，因為本系統(tǒng)中的傳感器只是檢測有無重物，精度靈敏度要求并不是很高，故采用經(jīng)濟實用的壓阻式壓力傳感器。 皮帶電機的選型及其外部接線 Y2 系列異步電機 本次設(shè)計中的電機采用普通的三項異步電動機，因為本系統(tǒng)中沒有對電機的什么特別要求，因此選用普通的三相異步電機，本設(shè)計中選用 Y2型異步電機。 Y2 系列電動機是我國 20 世紀(jì) 90 年代 中期最新設(shè)計的三相異步電動機基本系列產(chǎn)品，為全封閉自扇冷式籠型電動機，包括基本設(shè)計系列（ Y2 系列）和提高效率設(shè)計系列（ Y2E 系列）兩個系列產(chǎn)品，產(chǎn)品的技術(shù)性能指標(biāo)達到國外同類產(chǎn)品 20 世紀(jì) 90年代的水平，是用以替代 Y系列的更新?lián)Q代產(chǎn)品，從 90年代末期起我國已開始實現(xiàn)由 Y系列向 Y2系列過渡 Y2系列電動機是我國 20世紀(jì) 90年代中期最新設(shè)計的三相異步電動機基本系列產(chǎn)品，為全封閉自扇冷式籠型電動機，包括基本設(shè)計系列（ Y2 系列）和提高效率設(shè)計系列（ Y2E 系列）兩個系列產(chǎn)品，產(chǎn)品的技術(shù)性能指標(biāo)達到國外同類產(chǎn)品 20 世紀(jì) 90 年代的水平，是用以替代Y系列的更新?lián)Q代產(chǎn)品，從 90年代末期起我國已開始實現(xiàn)由 Y系列向 Y2系列過渡。 Y2 系列電動機采用 F級絕緣等級，但溫升仍按 B級絕緣考核（除機座為 315部分及 355 部分規(guī)格外），故電動機的溫升裕度較大。防護等級提高到 IP54，機座用平行垂直分布的散熱筋，接線盒置于電動機機座的上方，以方便接線。 Y2系列電動機在 Y系列電動機的基礎(chǔ)上改進了電磁和結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低了電機的噪聲及振動，節(jié)約了材料，并使電動機結(jié)構(gòu)更合理，外形新穎、美觀。 Y2 系列電動機（除個別延伸的機座和規(guī)格外）的功率等級與安裝尺寸的對應(yīng) 關(guān)系與 Y系列電動機完全相同，有利于 Y2 系列電動機逐步取代 Y 系列電動機。 Y2E 系列電機是為了提高電動機效率而設(shè)計的系列產(chǎn)品，其滿載效率比 Y2 系列提高 %，主要適用于運行時間長，負(fù)載率較高的各種機械設(shè)備上。 主回路電機的外部接線圖 本次設(shè)計因為有三級皮帶機，故需要三個電機來拖動，當(dāng)然需要有一些短路、過載等保護，繼電器、空開的選型后面后詳細介紹，具體的主電路接線圖如下。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 17 圖 主回路電機的外部接線 其它硬件選型 接觸器 選用 CJ2910/16 型接觸器 其中 “ C”表示接觸器，“ J”表示交流， 20 為設(shè)計編號， 10/16 為主觸頭額定電流 相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下： (1)操作頻率為 1200/h (2)機電壽命為 1000 萬次 (3)主觸頭額定電流為 10/16（ A） (4)額定電壓為 380/220（ V） 熱繼電器 選用 JR16B60/3D 型熱繼電器 其中“ J”表示繼電器，“ D”帶斷相保護 相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下： （ 1） 額定電流為 20A （ 2） 熱元件額定電流為 32/4 空氣開關(guān) 市面上的空氣開關(guān)多種多樣，以“ DZ10100/330 Ie=60A ”來說明各個參數(shù)的含義所在： DZ－－“自動”的反拼音 基于 PLC 控制三臺皮帶機的畢業(yè)設(shè)計 18 10－－設(shè)計序號 100－是它的殼架等級 3－－－表示極數(shù)即三相 3－－－脫扣形式（ 0－－無脫扣器， 1－－熱脫扣器式， 2－－電磁脫扣器式， 3－－復(fù)式） 0－－－有無輔助觸頭（ 0－－無輔助觸頭， 2－－有輔助觸頭） Ie=60A－－－過電流調(diào)節(jié) 額定電流。 要點 空氣開關(guān)額定電壓大于等于線路額定電壓 空氣開關(guān)額定電流和過電流脫扣器的額定電流大于等于線路計算負(fù)荷電流。 通過比較認(rèn)識，以及對實際系統(tǒng)中的要求分析，本系統(tǒng)中選用“ DZ10100/330 Ie=20A”的空氣開關(guān)。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 19 第 4 章 軟件設(shè)計 控制要求 （ 1）某一生產(chǎn)線的末端有一臺三級皮帶運輸機，分別由 M M M3三臺電動機拖動，有手動和自動兩種控制方式。 （ 2）手動時，為了便于調(diào)試，每一臺電機都可以單獨啟動，按停止按鈕都可以停下。 （ 3）自動控制時，有料進皮帶后，通過檢測傳感器讓皮帶運行， M1→ M2→ M3的順序啟動，間隔均為 5秒，若無料進入皮帶，通過安裝在一號皮帶機上的傳感器， 30秒鐘后讓皮帶機按 M3→ M2→ M1的順序停止否則繼續(xù)運行，如此 循環(huán)往復(fù)；當(dāng)某條皮帶機發(fā)生故障時，該皮帶機及其前面的皮帶機立即停止，而其后的皮帶機則待料運完后才停止，即仍為順序停止。 （ 4）為防止在自動運行時傳感器誤動作， 要求按下保護按鈕 (即后文中的 SA2按鈕 )后，系統(tǒng)才處于待運行狀態(tài)，否則傳感器不動作。 （ 5）為保證意外發(fā)生時的安全，還要有急停按鈕，當(dāng)急停按鈕按下時所有電機立即停止運行。 （ 6）要有必要的短路、過載、連鎖保護。 程序的實現(xiàn) 在 外部接線的分析過程中已經(jīng)列出了 PLC 的 I/O 分配表，外了使程序的過程更為明了，采用子程序跳轉(zhuǎn)的方式將程序 分為三大塊，即公共程序，手動和自動子程序。 一、公共程序 在該程序中輸入點 X1執(zhí)行調(diào)用手動子程序 P0,輸入點 X2執(zhí)行調(diào)用手動子程序P1。 圖 公共程序 二、手動程序 手動程序相對比較簡單，一般采用經(jīng)驗設(shè)計法進行設(shè)計，手動控制子程序見基于 PLC 控制三臺皮帶機的畢業(yè)設(shè)計 20 下圖，手動按鈕 X10~X15,分別控制 M1 M2 M3電機的啟動和停止。 圖 手動程序 三、自動程序 自動程序相對 比較復(fù)雜，對于順序控制系統(tǒng)一般采用順序控制設(shè)計法，其流程圖如下。 圖 自動程序 對于順序控制可用多種方法進行編寫，本系統(tǒng)的梯形圖 程序采用截圖形式如下。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 21 圖 順序控制程序 基于 PLC 控制三臺皮帶機的畢業(yè)設(shè)計 22 結(jié)論 在本次設(shè)計中 對我們即將進入社會的畢業(yè)生進行綜合訓(xùn)練，著重訓(xùn)練我們查閱資料的能力、工程制圖的能力、計算機運用能力、元件選擇能力、軟件開發(fā)使用能力以及文字表達的能力。同時，讓我們回顧已學(xué)過 PLC 的知識，并對知識重新組合、靈活運用。使我們能夠通過畢業(yè)設(shè)計對 PLC 應(yīng)用技術(shù)的了解更加深刻；也為 我們今后從事工業(yè)自動化及自動線方面的設(shè)計工作提供了寶貴的經(jīng)驗。 成功地實現(xiàn)使控制系統(tǒng)滿足工藝流程要求以及設(shè)計任務(wù)書上提出的所有控制、保護和顯示要求，并且力圖使所 設(shè)計的控制系統(tǒng)做到了工作穩(wěn)定可靠、技術(shù)性能先進、操作靈活方便。 通過順序功能圖的循環(huán)，重點解決了連續(xù)工作方式的順序功能圖的設(shè)計過程中遇到的各種復(fù)雜問題。畢業(yè)設(shè)計達到了預(yù)期目的 。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 23 致謝 本設(shè)計的選題、研究及論文撰寫工作是在導(dǎo)師老師的直接關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下進行的，再設(shè)計過程中指導(dǎo)老師態(tài)度認(rèn)真、工作負(fù)責(zé)，對我的設(shè)計提出了許多寶貴意見，能夠及時解決我們設(shè)計中遇到的難題，對我們的設(shè)計提供了很大的幫助：同時老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)、淵博的知識、豐富的實踐經(jīng)驗和敏銳的思維將使我受益終身，在此，謹(jǐn) 向指導(dǎo)老師致以崇高的敬意和衷心的感謝！ 通過此次的論文，我學(xué)到了很多知識，跨越了傳統(tǒng)方式下的教與學(xué)的體制束縛，在論文的寫作過程中，通過查資料和搜集有關(guān)的文獻，培養(yǎng)了自學(xué)能力和動手能力。并且由原先的被動的接受知識轉(zhuǎn)換為主動的尋求知識，這可以說是學(xué)習(xí)方法上的一個很大的突破。在以往的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式下，我們學(xué)會了如何將學(xué)到的知識轉(zhuǎn)化為自己的東西，學(xué)會了怎么更好地處理知識和實踐相結(jié)合的問題。 在論文的寫作過程中也學(xué)到了做任何事情所要的態(tài)度和心態(tài)，首先做論文要一絲不茍，對于發(fā)展過程中出現(xiàn)的任何問題和偏差都不要輕視，要 通過正確的途徑去解決，在做事情的過程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就打退堂鼓，只要堅持下去就可以找到思路去解決問題的。 基于 PLC 控制三臺皮帶機的畢業(yè)設(shè)計 24 參考文獻 [1]廖常初 .PLC 編程及應(yīng)用 . 北京：機械工業(yè)出版社， 2021. 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