【正文】 總體平穩(wěn)。 一、 2021 年及 “十二五 ”時(shí)期主要工作回顧 2021 年是 “十二五 ”規(guī)劃的收官之年。 基于 PLC 控制三臺(tái)皮帶機(jī)的畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 參考文獻(xiàn) [1]廖常初 .PLC 編程及應(yīng)用 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. [2]吳忠智，吳加林。在以往的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式下，我們學(xué)會(huì)了如何將學(xué)到的知識(shí)轉(zhuǎn)化為自己的東西，學(xué)會(huì)了怎么更好地處理知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合的問題。 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(jì)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(jìn)行的，再設(shè)計(jì)過程中指導(dǎo)老師態(tài)度認(rèn)真、工作負(fù)責(zé)，對(duì)我的設(shè)計(jì)提出了許多寶貴意見，能夠及時(shí)解決我們?cè)O(shè)計(jì)中遇到的難題，對(duì)我們的設(shè)計(jì)提供了很大的幫助：同時(shí)老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)、淵博的知識(shí)、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(shí)，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(xiàn)，培養(yǎng)了自學(xué)能力和動(dòng)手能力。 通過順序功能圖的循環(huán)，重點(diǎn)解決了連續(xù)工作方式的順序功能圖的設(shè)計(jì)過程中遇到的各種復(fù)雜問題。使我們能夠通過畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì) 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(dòng)化及自動(dòng)線方面的設(shè)計(jì)工作提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。 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(tái)皮帶機(jī)的畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 結(jié)論 在本次設(shè)計(jì)中 對(duì)我們即將進(jìn)入社會(huì)的畢業(yè)生進(jìn)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(jì)算機(jī)運(yùn)用能力、元件選擇能力、軟件開發(fā)使用能力以及文字表達(dá)的能力。 圖 手動(dòng)程序 三、自動(dòng)程序 自動(dòng)程序相對(duì) 比較復(fù)雜，對(duì)于順序控制系統(tǒng)一般采用順序控制設(shè)計(jì)法，其流程圖如下。 一、公共程序 在該程序中輸入點(diǎn) X1執(zhí)行調(diào)用手動(dòng)子程序 P0,輸入點(diǎn) X2執(zhí)行調(diào)用手動(dòng)子程序P1。 （ 6）要有必要的短路、過載、連鎖保護(hù)。 （ 4）為防止在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)傳感器誤動(dòng)作， 要求按下保護(hù)按鈕 (即后文中的 SA2按鈕 )后，系統(tǒng)才處于待運(yùn)行狀態(tài)，否則傳感器不動(dòng)作。 （ 2）手動(dòng)時(shí)，為了便于調(diào)試，每一臺(tái)電機(jī)都可以單獨(dú)啟動(dòng)，按停止按鈕都可以停下。 通過比較認(rèn)識(shí)，以及對(duì)實(shí)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 17 圖 主回路電機(jī)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(jì)編號(hào)， 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(jī)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(hù) 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(gè)參數(shù)的含義所在： DZ－－“自動(dòng)”的反拼音 基于 PLC 控制三臺(tái)皮帶機(jī)的畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 10－－設(shè)計(jì)序號(hào) 100－是它的殼架等級(jí) 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。 Y2E 系列電機(jī)是為了提高電動(dòng)機(jī)效率而設(shè)計(jì)的系列產(chǎn)品，其滿載效率比 Y2 系列提高 %，主要適用于運(yùn)行時(shí)間長，負(fù)載率較高的各種機(jī)械設(shè)備上。 Y2系列電動(dòng)機(jī)在 Y系列電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)了電磁和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低了電機(jī)的噪聲及振動(dòng)，節(jié)約了材料，并使電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)更合理，外形新穎、美觀。 Y2 系列電動(dòng)機(jī)采用 F級(jí)絕緣等級(jí)，但溫升仍按 B級(jí)絕緣考核（除機(jī)座為 315部分及 355 部分規(guī)格外），故電動(dòng)機(jī)的溫升裕度較大。 皮帶電機(jī)的選型及其外部接線 Y2 系列異步電機(jī) 本次設(shè)計(jì)中的電機(jī)采用普通的三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)中沒有對(duì)電機(jī)的什么特別要求，因此選用普通的三相異步電機(jī)，本設(shè)計(jì)中選用 Y2型異步電機(jī)。 基于 PLC 控制三臺(tái)皮帶機(jī)的畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 壓電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測(cè)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?yàn)闇y(cè)量動(dòng)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。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來測(cè)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。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)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 加速度傳感器 是一種常用的 加速度計(jì) 。實(shí)際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測(cè)量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力。 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。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。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(gè)范圍之后，壓電性質(zhì)完全消失（這個(gè)高溫就是所謂的“居里點(diǎn)”）。 藍(lán)寶石系由單晶體 絕緣體元素組成，不會(huì)發(fā)生滯后、疲勞和蠕變現(xiàn)象；藍(lán)寶石比硅要堅(jiān)固，硬度更高，不怕形變；藍(lán)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(lán)寶石制造的半導(dǎo)體敏感元件，對(duì)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(lán)寶石的抗輻射特性極強(qiáng)；另外，硅 藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件，無 pn 漂移，因此，從根本上簡(jiǎn)化了制造工藝，提高了重復(fù)性，確保了高成品率。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 15 3 、擴(kuò)散硅壓力傳感器原理及應(yīng)用 工作原理被測(cè)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(cè)這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量信號(hào)。電氣絕緣程度 2kV，輸出信號(hào)強(qiáng)，長期穩(wěn)定性好。 陶瓷是一種公認(rèn)的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動(dòng)的材料。 2 、陶瓷壓力傳感器原理及應(yīng)用 抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個(gè)惠斯通電橋（閉橋），由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力 成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為 / / mV/V 等，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基 體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí)，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。電阻應(yīng)變片應(yīng)用最多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。電阻應(yīng)變片是一種將被測(cè)件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號(hào)的敏感器件。下面我們主要介紹這類傳感器。 壓力傳感器又分為以下幾種 1 、應(yīng)變片壓力傳感器原理與應(yīng)用 力學(xué)傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式 壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。 壓力傳感器 本設(shè)計(jì)中因?yàn)榭紤]到經(jīng)濟(jì)節(jié)能等因素，在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)要求皮帶機(jī)在沒用送料的情況下經(jīng)過傳感 器的檢測(cè) 30 秒鐘后能夠降序停止，故需要在無人值守的情況下能夠自動(dòng)停止，這樣既能夠節(jié)省能源，又能夠保證接卸的安全，故需要選擇基于 PLC 控制三臺(tái)皮帶機(jī)的畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 一個(gè)適合的傳感器來實(shí)現(xiàn)這一功能。1% 。3% 。 （ 2） 、排氣溫度傳感器： 排氣溫度傳感器用于測(cè)量壓縮機(jī)頂部的排氣溫度，常數(shù) B 值為 3950K177。室溫傳感器和管溫傳感器的形狀不同，但溫度特性基本一致。用于測(cè)量 200℃ ～ +500℃ 范圍內(nèi)的溫度。在溫度檢測(cè)精度要求比較高的場(chǎng)合，這種傳感器比較適用。 用作壓阻式傳感器的基片（或稱膜片）材料主要為硅片和鍺片，硅片為敏感 材料而制成的硅壓阻傳感器越來越受到人們的重視，尤其是以測(cè)量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應(yīng)用最為普遍。 其基片可直接作為測(cè)量傳感元件，擴(kuò)散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、橫向效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)。 電阻應(yīng)變式傳感器 傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng)，即在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。 三、傳感器的分類 電阻式傳感器 電阻式傳感器是將被測(cè)量，如位移 、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉(zhuǎn)換式成電阻值這樣的一種器件。 通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨力并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨力的指標(biāo)。當(dāng)輸入變化值未超過某一數(shù)值時(shí)，傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化，即傳感器對(duì)此輸入量的變化是分辨不出來的。 傳感器的分辨力 分辨力是指?jìng)鞲衅骺赡芨惺艿降谋粶y(cè)量的最小變化的能力。 提高靈敏度，可得到較高的測(cè)量精度。 靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。在實(shí)際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實(shí)際的特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個(gè)近似程度 的一個(gè)性能指標(biāo)。最常基于 PLC 控制三臺(tái)皮帶機(jī)的畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來表示。在 實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來表示。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。 二、 傳感器的 性能 傳感器靜態(tài)特性 傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處 理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。 PLC 的端子分配及外部接線 表 PLC 的 I/O 元件地址分配 功能描述 動(dòng)作器件 I/O 地址 急停 SB1 X0 工作方式 手動(dòng) 選擇開關(guān) SA X1 自動(dòng) X2 手動(dòng) M1啟動(dòng) SB2 X10 M1停止 SB3 X11 M2啟動(dòng) SB4 X12 M2停止 SB5 X13 M3啟動(dòng) SB6 X14 M3停止 SB7 X15 自動(dòng) 壓力傳感器 傳感器 ST開 X20 傳感器 ST關(guān) X21 停止 SB8 X22 皮帶機(jī) 1開 KM1 Y0 皮帶機(jī) 2開 KM2 Y1 皮帶機(jī) 3開 KM3 Y2 PLC 的 I/O 外部接線圖如下。 通過對(duì) PLC 的工作原理及性能的了解，并結(jié)合設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)中選擇了 FX2N 系列的小型 PLC。 FX2 系列基本執(zhí)行指令的速度為 ，用戶程序存儲(chǔ)器的容量可擴(kuò)展至 8K步。每個(gè)系列又有 1 13 4 6 80、 128 點(diǎn)等不同輸入輸出 點(diǎn)數(shù)的機(jī)型，每個(gè)系列還有繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出三種輸出形式。 FX系列 PLC具有龐大的家族。避免了觸點(diǎn)的臨界競(jìng)爭(zhēng)，減少繁瑣基于 PLC 控制三臺(tái)皮帶機(jī)的畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 的聯(lián)鎖電路。 由于 PLC 是集中采樣，在程序處理階段即使輸入發(fā)生了變化，輸入映象寄存器中的內(nèi)容也不會(huì)變化，要到下一周期的輸 入采樣階段才會(huì)改變。 PLC 編程語言有梯形圖、布爾助記符語言，等等。后者工作方式是“待命或中斷” PLC 編程方式 PLC 最突出的優(yōu)點(diǎn)采用“軟繼電器”代替“硬繼電器”。 二． PLC 與繼電器控制系統(tǒng)、微機(jī)區(qū)別 1． PLC與繼電器控制系統(tǒng)區(qū)別 前者工作方式是“串行”，后者工作方式是“并行”，前者用“軟件”，后者用“硬件”。集中輸出的方式。 5．掃描周期的長短由三條決定。 3．一個(gè)掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時(shí)，輸入端有新狀態(tài)， 新狀態(tài)不能被讀入。集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行刷新。 PLC 的工作原理 一 .PLC 采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式 過程。系統(tǒng)儲(chǔ)存器用于存儲(chǔ)系統(tǒng)程序，用戶存儲(chǔ)器用于存放 PLC 的用戶程序。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為交流 220VAC 或 110VAC，直流電源，加的為直流電壓，常用的為 24V。 三、電源模塊 河