【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī) PLC 控制系統(tǒng) 前 言 自動(dòng)化控制技術(shù)自動(dòng)化控制技術(shù)自動(dòng)化控制技術(shù) 隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展機(jī)械在品種規(guī)模設(shè)計(jì)與制造技術(shù)等方面也得到了迅速的發(fā)展和提高目前全國(guó)各地均建有機(jī)械制造廠并逐步走向?qū)I(yè)化生產(chǎn)以能獨(dú)立自主地進(jìn)行從單機(jī)到成套設(shè)備乃至自動(dòng)生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與制造隨著新材料新工藝新技術(shù)的發(fā)展必須推動(dòng)各種自動(dòng)機(jī)械向電氣控制化和智能化的方向發(fā)展 皮帶式輸送機(jī)具有輸送量大結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單維修方便部件標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于礦山冶金煤炭等行業(yè) 用來輸送松散物料或成件物品根據(jù)輸送工藝要求可單臺(tái)輸送也可多臺(tái)組成或與其它輸送設(shè)備組成水平或傾斜的輸送系統(tǒng)以滿足不同布置型式的作業(yè) 線需要 適用于輸送堆積密度小于 167 噸立方米易于掏取的粉狀粒狀小塊狀的低磨琢性物料及袋裝物料如煤碎石砂水泥化肥糧食等被送物料溫度小于 60 其機(jī)長(zhǎng)及裝配形式可根據(jù)用戶要求確定傳動(dòng)可用電滾筒也可用帶驅(qū)動(dòng)架的驅(qū)動(dòng)裝置我國(guó)生產(chǎn)制造的帶式輸送機(jī)的品種類型較多在八五期間通過國(guó)家一條龍日產(chǎn)萬噸綜采設(shè)備項(xiàng)目的實(shí)施帶式輸送機(jī)的技術(shù)水平有了很大提高煤礦井下用大功率長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)呂 開發(fā)都取得了很大的進(jìn)步如大傾角長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)成套設(shè)備高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機(jī)等均填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白并對(duì)帶式輸送機(jī)的減低關(guān)鍵技術(shù)及其主要元部件進(jìn)行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)研制成功了多種軟起動(dòng)和制動(dòng)裝置以及以 PLC 為核心的可編程電控裝置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合器和行星齒輪減速器通過學(xué)生熟悉常用低壓電器的結(jié)構(gòu)工作原理特性及應(yīng)用掌握繼電接觸器控制系統(tǒng)基本分析和設(shè)計(jì)能力特別是掌握典型電氣控制電路的分析和設(shè)計(jì)能力可編程控制器的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)基本邏輯指令的應(yīng)用步進(jìn)順控指令編程方法及應(yīng)用進(jìn)一步樹立正確的設(shè)計(jì)思想在 整個(gè)設(shè)計(jì)過程中堅(jiān)持實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際堅(jiān)持與機(jī)械制造生產(chǎn)情況相符合使設(shè)計(jì)盡可能做到技術(shù)先進(jìn)經(jīng)濟(jì)合理生產(chǎn)可行操作方便安全可靠生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要設(shè)計(jì)一種用于帶式輸送機(jī)的 PLC電氣控制裝置 PLC采用此種控制系統(tǒng)具有工作較平穩(wěn)對(duì)空間要求低性能可靠等優(yōu)點(diǎn)是一種較先進(jìn)較完善適合于大型帶式輸送機(jī)的控制系統(tǒng)同時(shí)利用繪圖軟件 Auto CAD2021 繪制了電氣結(jié)構(gòu)布置圖系統(tǒng)原理圖等 關(guān)鍵詞皮帶機(jī) PLC 控制系統(tǒng)電氣元件張緊裝置 Abstract Design for a belt conveyor the PLC control device adopts PLC control system has the work is smooth low requirements for space reliable performance advantages is a more advanced more perfect suitable for large belt conveyor control system At the same time the use of the drawing software CAD2021 mapped the Auto electric structure arrangement and system diagram etc Keywords belt conveyer PLC control systemElectrical ponentsTensioner device第一章 緒 論 一 生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義 本設(shè)計(jì)是學(xué)完大學(xué)機(jī)械類專業(yè)眾多課程后進(jìn)行的最后實(shí)踐檢驗(yàn)性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)它要求通過設(shè)計(jì)能獲得綜合運(yùn)用過去所學(xué)知識(shí)的能力同時(shí)也培養(yǎng)自己獨(dú)立查閱有關(guān)資料獨(dú)立思考獨(dú)立完成任務(wù)的能力通過這次設(shè)計(jì)能夠很好提高分析問題和解決實(shí)際問題的能力對(duì)于提高的綜合素質(zhì)是大有好處的對(duì)即將走上工作崗位的畢業(yè)生具有一定的實(shí)際意義 二 設(shè)計(jì)的目的 1 能熟練運(yùn)用過去所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)按題目所提出的各項(xiàng)要求正確設(shè)計(jì)主電路及控制線路設(shè)計(jì)主要完成繼電器接觸器及 PLC 控制線路設(shè)計(jì)編寫PLC梯形圖及語句表正確選擇電器元件畫出主電路及 PLC控制外部接線原理圖保證滿足題目所提出的各項(xiàng)要求提高學(xué)生繼電器接觸器控制線路設(shè)計(jì)及 PLC 控制線路設(shè)計(jì)的綜合能力 2 使用手冊(cè)及圖表資料掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料名稱出處并做到熟練運(yùn)用提高獨(dú)立工作及分工協(xié)作能力 第二章 設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟 一 設(shè)計(jì)的基本原則 任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控 對(duì)象 生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程 的工藝要求以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量因此在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)應(yīng)遵循以下基本原則 1 最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求設(shè)計(jì)前應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究搜集資料并與機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合共同擬定電氣控制方案協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問題 2 在滿足控制要求的前提下力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)一次性投資小使用后節(jié)約能源 3 保證控制系統(tǒng)的安全可靠使用與維修方便 4考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)對(duì)于 PLC控制系統(tǒng)在選擇 PLC容量時(shí)應(yīng)適當(dāng)留有裕量 二 設(shè)計(jì)的內(nèi)容 1 基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在建材化工食品機(jī)械鋼 鐵冶金煤礦等工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)送原料或物品圖 21 是某原料皮帶運(yùn)輸機(jī)的示意圖原料從料斗經(jīng)過 PD2PD1 兩臺(tái)皮帶運(yùn)輸機(jī)送出從料斗向 PD2 供料由電磁閥 YV 控制 PD1 和 PD2 分別由電動(dòng)機(jī)M1 和 M2 驅(qū)動(dòng) PD2PD1 下均安裝有稱重傳感器一旦皮帶輪超重則發(fā)出信號(hào)使得YV 閥口減小或關(guān)閉 2 皮帶的張緊和跑偏調(diào)整裝置 皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行時(shí)皮帶跑偏是最常見的故障皮帶跑偏輕則造成撒料皮帶磨損重則由于皮帶與機(jī)架劇烈摩擦引起皮帶軟化燒焦甚至引起火災(zāi)造成整個(gè)生產(chǎn)線停產(chǎn)因而正確地處理好皮帶跑偏關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的正 常運(yùn)轉(zhuǎn)皮帶的張緊是防止皮帶打滑的重要手段也對(duì)系統(tǒng)的壽命起著至關(guān)重要的作用 三 系統(tǒng)傳動(dòng)方式的確定 傳動(dòng)方式包括驅(qū)動(dòng)和調(diào)速兩個(gè)方面它分為機(jī)械傳動(dòng)電氣傳動(dòng)和流體傳動(dòng)三種方式機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)方式直接影響設(shè)備的性能及結(jié)構(gòu)在機(jī)械設(shè)備總體設(shè)計(jì)時(shí)必須從機(jī)械性能和電氣性能兩方面綜合考慮后確定其傳動(dòng)方式 1 往復(fù)運(yùn)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的確定 對(duì)于僅有一兩個(gè)簡(jiǎn)單往復(fù)動(dòng)作的普通機(jī)械可采用三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)經(jīng)齒輪減速后用螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來傳動(dòng)如果機(jī)械設(shè)備具有多個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)而且往復(fù)動(dòng)作的調(diào)速性能和自動(dòng)化程度有一定要求時(shí)應(yīng)采用電磁換 向閥控制的液壓傳動(dòng)或氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)若往復(fù)運(yùn)動(dòng)的調(diào)速性能要求比較高應(yīng)采用電液比例控制系統(tǒng)來傳動(dòng)對(duì)于往復(fù)運(yùn)動(dòng)位移控制和速度控制要求比較高時(shí)應(yīng)采用步進(jìn)電機(jī)直流伺服電機(jī)或交流伺服電機(jī)家滾珠絲杠副來驅(qū)動(dòng)和控制選擇三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng) Y 系列電動(dòng)機(jī)是籠型轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)符合 IEC 標(biāo)準(zhǔn)和 DIN42673 標(biāo)準(zhǔn)本系列采用 B 級(jí)絕緣外殼防護(hù)等級(jí)為封閉式 IP44 或防護(hù)式 IP23Y 系列電動(dòng)機(jī)額定電壓 380V 額定頻率 50HZ 主要參數(shù)如表 21 實(shí)物圖如圖 22 表 21 選定電機(jī)的型號(hào)參數(shù) 型號(hào) 額定 功率 KW 滿載時(shí) 堵轉(zhuǎn) 電流 堵轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)矩 最大 轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Kgm2 躁 聲 凈 重 kg 轉(zhuǎn)速 rmin 電流 A 效率％ 功率因數(shù) cos 額定 電流 額定 轉(zhuǎn)矩 額定 轉(zhuǎn)矩 同步轉(zhuǎn)速 3000rmin Y100L2 55 2870 639 82 087 70 22 22 00029 79 33 圖 22 Y100L2 電機(jī) 2 傳動(dòng)方式的選擇 調(diào)速性質(zhì)是指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩功率與其轉(zhuǎn)速的關(guān)系負(fù)載特性是指機(jī)械設(shè)備的負(fù)載屬于恒功率負(fù)載即功率不隨轉(zhuǎn)速變化而變化還是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載即轉(zhuǎn)矩不隨轉(zhuǎn)速變化而變化設(shè)計(jì)任何一個(gè)電 力拖動(dòng)系統(tǒng)必須使調(diào)速性質(zhì)與負(fù)載特性相適應(yīng)也就是說恒功率負(fù)載必須采用恒功率調(diào)速性質(zhì)的傳動(dòng)方式而轉(zhuǎn)矩負(fù)載則必須采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速性質(zhì)的傳動(dòng)方式 3 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方式的確定 對(duì)于起動(dòng)性能要求不高的機(jī)械設(shè)備電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)可根據(jù)其容量決定當(dāng)電動(dòng)機(jī)總?cè)萘坎怀^供電變壓器容量的 20 時(shí)一般采用直接起動(dòng)當(dāng)容量大于該值時(shí)可采用星三角形降壓起動(dòng)或在定子中串電阻降壓起動(dòng)也可采用自耦變壓器降壓起動(dòng)如果機(jī)械設(shè)備要求電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)應(yīng)采用軟起動(dòng)器起動(dòng)或變頻器控制的加速起動(dòng) 4 電氣系統(tǒng)的保護(hù) 電氣保護(hù)是電氣控制系統(tǒng)不可缺少的環(huán)節(jié)在電路中正確設(shè)置保護(hù)環(huán)節(jié) 是確保電動(dòng)機(jī)其他用電設(shè)備電器元件和電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要措施 ①短路保護(hù) 電路在發(fā)生短路時(shí)由于短路線路的阻抗很小而產(chǎn)生很大的短路電流在短路線路上的電器元件觸頭會(huì)因此時(shí)流過的電流大大超過其額定容量而被燒毀回發(fā)生熔焊導(dǎo)線的絕緣層也會(huì)因此被燒毀甚至?xí)?dǎo)致火災(zāi)所以發(fā)生短路時(shí)必須瞬間切斷電源以保證電氣線路的安全 常用的短路保護(hù)措施有 a 熔斷器保護(hù) b 自動(dòng)開關(guān)的脫扣保護(hù) a 熔斷器 選用工業(yè)低壓電器常用的 RT18 HG30 系列熔斷器如圖 23 圖 23 RT18 HG30 低壓熔斷器 b．自動(dòng)開關(guān)的脫扣保護(hù)自動(dòng)開關(guān)一般用的是自動(dòng) 空氣開關(guān)自動(dòng)空氣開關(guān)又稱自動(dòng)空氣斷路器是低壓配電網(wǎng)絡(luò)和電力拖動(dòng)系統(tǒng)中非常重要的一種電器它集控制和多種保護(hù)功能于一身除了能完成接觸和分?jǐn)嚯娐吠馍心軐?duì)電路或電氣設(shè)備發(fā)生的短路．嚴(yán)重過載及欠電壓等進(jìn)行保護(hù)同時(shí)也可以用于不頻繁地啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)②過載保護(hù) 在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩時(shí)電動(dòng)機(jī)繞組的溫升會(huì)急劇升高并超過其額定值輕者會(huì)使繞組的絕緣層老化變脆壽命降低重者會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)繞組燒壞因此在電動(dòng)機(jī)過載時(shí)必須及時(shí)切斷電源以保證電動(dòng)機(jī)能在壽命期內(nèi)安全運(yùn)行常用的過載保護(hù)措施有熱繼電器保護(hù)自動(dòng)開關(guān)過載脫扣保護(hù)除此以 外還有以下一些過載保護(hù)的新措施如電子式繼電器過載保護(hù)埋入電動(dòng)機(jī)繞組的溫度繼電器有雙金屬片式和熱敏電阻式過載保護(hù)軟起動(dòng)器過載保護(hù)本次設(shè)計(jì)基于生產(chǎn)成本考慮采用價(jià)格相對(duì)低廉用途廣泛的熱繼電器根據(jù)電機(jī)參數(shù)選擇華洋公司生產(chǎn)的熱過載繼電器 JRS1 LR1 JRS1 LR1 實(shí)物圖 ③零電壓和欠電壓保護(hù) 在電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)如果出現(xiàn)非正常停電后再恢復(fù)供電電動(dòng)機(jī)又自行起動(dòng)很可能會(huì)造成生產(chǎn)機(jī)械動(dòng)作錯(cuò)亂運(yùn)動(dòng)部件互相碰撞的設(shè)備事故甚至釀成人身事故對(duì)電網(wǎng)來說許多電動(dòng)機(jī)及其他用電設(shè)備在恢復(fù)供電后同時(shí)自行起動(dòng)也會(huì)引起電網(wǎng)過大的瞬間壓降為 了防止電動(dòng)機(jī)失電時(shí)停止且電壓恢復(fù)時(shí)自行起動(dòng)須采取零電壓保護(hù)措施 在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中如果電源電壓過低會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過低甚至停轉(zhuǎn)結(jié)果造成所拖動(dòng)的設(shè)備不能正常運(yùn)行甚至可能釀成事故因此需要在電源電壓降到允許值以下時(shí)降電源切斷實(shí)施欠電壓保護(hù) 電動(dòng)機(jī)的零壓保護(hù)和欠壓保護(hù)無需特別的保護(hù)電器元件只要將控制電動(dòng)機(jī)的接觸器控制電路連接成自鎖電路即可 ④電氣元件的選擇 按鈕按鈕是用于人工操作瞬間接通和斷開小電流 5A 以下控制電路的開關(guān)它有不同的結(jié)構(gòu)型式和顏色一般情況下起動(dòng)按鈕選用綠色停止按鈕選用紅色緊急停止按鈕選用紅色蘑菇頭型式 需要顯示按鈕操作狀態(tài)時(shí)選用帶指示燈的按鈕大多數(shù)按鈕的觸頭為一常開和一常閉如果需要一個(gè)按鈕控制兩個(gè)或兩個(gè)以上的回路則選用多對(duì)觸頭的按鈕 機(jī)械設(shè)備上常用的按鈕有 LA18LA19LA20 等幾種型號(hào)它們的額定電壓為交流500V 直流 440V 額定電流為 5A 如圖 27 所示 圖 27 各式按鈕 行程開關(guān)行程開關(guān)主要用于將機(jī)械位移轉(zhuǎn)變成電信號(hào)使電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)得以改變從而控制機(jī)械動(dòng)作或用作程序控制 行程開關(guān)真正的用武之地是在工業(yè)上在那里它與其它設(shè)備配合組成更復(fù)雜的自動(dòng)化設(shè)備 機(jī)床上有很多這樣的行程開關(guān)用它控制工件運(yùn)動(dòng)或自 動(dòng)進(jìn)刀的行程避免發(fā)生碰撞事故有時(shí)利用行程開關(guān)使被控物體在規(guī)定的兩個(gè)位置之間自動(dòng)換向從而得到不斷的往復(fù)運(yùn)動(dòng)比如自動(dòng)運(yùn)料的小車到達(dá)終點(diǎn)碰著行程開關(guān)接通了翻車機(jī)構(gòu)就把車?yán)锏奈锪戏钩鰜聿⑶彝嘶氐狡瘘c(diǎn)到達(dá)起點(diǎn)之后又碰著起點(diǎn)的行程開關(guān)把裝料機(jī)構(gòu)的電路接通開始自動(dòng)裝車總是這樣下去就成了一套自動(dòng)生產(chǎn)線用不著人管日以繼夜地工作節(jié)省了人的體力勞動(dòng)接觸器 Contactor 是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場(chǎng)使觸頭閉合以達(dá)到控制負(fù)載的電器接觸器由電磁系統(tǒng)鐵心靜鐵心電磁線圈觸頭系統(tǒng)常開觸頭和常閉觸頭和滅弧裝置組成其原理是當(dāng)接觸 器的電磁線圈通電后會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵并帶動(dòng)觸頭動(dòng)作常閉觸頭斷開常開觸頭閉合兩者是聯(lián)動(dòng)的當(dāng)線圈斷電時(shí)電磁吸力消失銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放使觸頭復(fù)原常閉觸頭閉合常開觸頭斷開 在電工學(xué)上因?yàn)榭煽焖偾袛嘟涣髋c直流主回路和可頻繁地接通與大電流控制 某些型別可達(dá) 800 安培 電路的裝置所以經(jīng)常運(yùn)用于電動(dòng)機(jī)做為控制對(duì)象，也可用作控制工廠設(shè)備、電熱器、工作母機(jī)和各樣電力機(jī)組等電力負(fù)載接觸器不僅能接通和切斷電路而且還具有低電壓釋放保護(hù)作用接觸器控制容量大適用于頻繁操作和遠(yuǎn)距離控制是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的 重要元件之一 圖 29 CJ1020 接觸器 熱繼電器用于對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)的熱繼電器有雙金屬片時(shí)和電子式兩種電子式熱繼電器保護(hù)性能好適用于重要電動(dòng)機(jī)的保護(hù)如果電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)采用自動(dòng)開關(guān)不必再采用熱繼電器對(duì)負(fù)載恒定過載可能性很小的電動(dòng)機(jī)如冷卻泵電機(jī)可不設(shè)熱繼電器 選擇熱繼電器時(shí)要根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流來確定其額定電流及熱元件的電流等級(jí)對(duì)星形連接電動(dòng)機(jī)可使用兩相或三相結(jié)構(gòu)