PLC用于皮帶運(yùn)輸機(jī)的集中控制設(shè)計(jì)

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黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)論文 于皮帶運(yùn)輸機(jī)的集中控制設(shè)計(jì) 姓 名 ： 赫 兆 南 指導(dǎo)教師 ： 孟 婷 婷 專 業(yè) ： 機(jī)電一體化技術(shù) 班 級(jí) ： 0 8 4 2010 年 7 月 20 日 黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文 I 目 錄 摘 要 ································ ····· 1 前 言 ································ ····· 2 1 皮帶傳輸機(jī)集中控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作過程 ····················· 3 帶傳輸機(jī)的結(jié)構(gòu) ······························ 3 帶運(yùn)輸機(jī)的電氣控制要求 ·························· 3 帶運(yùn)輸機(jī)的總體方案確定 ·························· 3 2 控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) ····························· 4 ···························· 4 ····················· 5 ·························· 5 件電路主電路圖及說明 ························ 6 件電路的接線要求 ····························· 7 3 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ······························· 7 件設(shè)計(jì)思路 ······························· 7 序流程圖與梯形圖及說明 ·························· 7 4 抗干擾的設(shè)計(jì) ································ · 9 備選型 ································ · 9 合抗干擾設(shè)計(jì) ······························ 9 5 系統(tǒng)調(diào)試 ································ ··· 9 結(jié)論 ································ ····· 10 參考文獻(xiàn) ································ ··· 11 致 謝 ································ ···· 12 黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文 1 于皮帶運(yùn)輸機(jī)的集中控制設(shè)計(jì) 摘 要 : 針對中小型皮帶運(yùn)輸機(jī)的控制系統(tǒng)采用繼電器控制，存在可靠性差、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低的問題，開發(fā)一種基于 皮帶運(yùn)輸機(jī)控制裝置。本控制系統(tǒng)選用 列 為控制器。在硬件電路設(shè)計(jì)中，完成 型及外部低壓電器的選用，設(shè)計(jì)了硬件接線圖，提出了接線要求，使之具有控制和保護(hù)作用。在軟件設(shè)計(jì)中，給出了程序流程圖，并設(shè)計(jì)出梯形圖程序。將硬件和軟件有機(jī)結(jié)合，使控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。 關(guān)鍵詞 : 皮帶運(yùn)輸機(jī) , 集中控制 黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文 2 前 言 隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤礦、冶金、鋼鐵、電廠等方面對于皮帶機(jī)的運(yùn)用有了新的要求。皮帶運(yùn)輸機(jī)又稱帶式輸送機(jī)，是一種連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械，也是一種通用機(jī)械。即可以運(yùn)送散狀物料，也可以運(yùn)送成件物品。工作過程中噪音較小，結(jié)構(gòu)簡單。皮帶運(yùn)輸機(jī)可用于水平或傾斜運(yùn)輸。皮帶運(yùn)輸機(jī)還應(yīng)用與裝船機(jī)、卸船機(jī)、堆取料機(jī)等連續(xù)運(yùn)輸移動(dòng)機(jī)械上以前的皮帶運(yùn)輸機(jī)的電氣控制大多采用繼電器、接觸器控制，采用手工操作方式，存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、能耗嚴(yán)重、維護(hù)量大、可靠性低等缺點(diǎn)。隨著工業(yè)的發(fā)展，繼電器 控制系統(tǒng)無法達(dá)到相應(yīng)的要求，因此根據(jù)不同行業(yè)不同用戶的要求開發(fā)專用的皮帶運(yùn)輸機(jī)的控制系統(tǒng)，為此采用 采用可編程控制器﹙ 制的系統(tǒng)優(yōu)勢有 ：（ 1） 可靠性高，皮帶機(jī)綜保裝置以 統(tǒng)具備高可靠性和強(qiáng)抗干擾性等特點(diǎn)，對環(huán)境要求不高 ,適用于惡劣環(huán)境中工作。(2)配置靈活， 有極強(qiáng)的處理能力，以及大的 I/現(xiàn)場控制要求發(fā)生變化時(shí)，只需改變程序即可，因此能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同規(guī)模、不同功能的控制系統(tǒng) ，即可控制一臺(tái)單機(jī)，又可控制一條生產(chǎn)線；既可現(xiàn)場控制，又可遠(yuǎn)程控制。 (3)設(shè)備擴(kuò)展性強(qiáng)， 后可以很方便添加新設(shè)備和皮帶控制。從而避免了以前上一套設(shè)備需更換一套控制設(shè)備的弊端，節(jié)省了大量人力和財(cái)力。 (4)維護(hù)方便，模塊連接采用插拔式接線端子排，更換、維護(hù)非常方便。 黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文 3 帶傳輸機(jī)的結(jié)構(gòu) 皮帶運(yùn)輸機(jī)由皮帶、機(jī)架、驅(qū)動(dòng)滾筒、改向滾筒、承載托輥、回程托輥、張緊裝置、清掃器等零部件組成 。組成結(jié)構(gòu)的示 意圖如圖 1 所示，原材料運(yùn)輸機(jī)輸送示意圖如圖 2 所示。 1 2 3 帶運(yùn)輸機(jī)的電氣控制要求 圖 1 皮帶運(yùn)輸機(jī)的組成圖 計(jì)目的和技術(shù)要求 (1）啟動(dòng)時(shí)先啟動(dòng)最后一臺(tái)皮帶機(jī)，然后每隔 15S，依次從后向前啟動(dòng)各臺(tái)皮帶機(jī)。 (2）停車時(shí)首先停止最前面一臺(tái)皮帶機(jī)，待料運(yùn)送完畢后，每隔30S 依次從前向后停止各臺(tái)皮帶機(jī)。 (3）當(dāng)某臺(tái)皮帶機(jī)發(fā)生故障時(shí)，該皮帶機(jī)和前面的皮帶機(jī)立即停 圖 2 原材料皮帶運(yùn)輸機(jī)的輸送示意圖 止，而該皮帶機(jī)以后的皮帶機(jī)待料運(yùn)送完后停止。例如，電機(jī) 生故障， 即停止，經(jīng)過 30S 延時(shí)后 止，再過 30S， 止。 帶運(yùn)輸機(jī)的總體方案確定 皮帶運(yùn)輸機(jī)控制可采用 種控制方法的比較如下： (1) 方式 ：繼電器的控制是采用硬件接線實(shí)現(xiàn)的，是利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)及延時(shí)繼電器的滯后動(dòng)作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。 控制邏輯是以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中，要改變控制 邏輯，只需改變程序即可，稱軟接線。 （ 2) 速度 ：繼電器控制邏輯是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級(jí)，機(jī)械觸點(diǎn)有抖動(dòng)現(xiàn)象。 度快，微秒級(jí)，嚴(yán)格同步，無抖動(dòng)。 （ 3) 控制 ：繼電器控制系統(tǒng)是靠時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)作實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制，而時(shí)間繼電器定時(shí)精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時(shí)間困難。 鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時(shí)間方便，不受環(huán)境影響。 通過對兩種控制方式的比較， 實(shí)現(xiàn)皮帶運(yùn)輸 機(jī)的自動(dòng)化；而采用繼電器控制方式，這種控制方式還停留在人工操作，效果也就不是很明顯。為此采用 而 中控制就是一臺(tái)多個(gè) I/行的是一對多的控制方式；分散控制是多臺(tái) 每臺(tái)的 ，實(shí)現(xiàn)的是多對多的控制方式。 兩者的優(yōu)缺點(diǎn)比較如下表 1： 黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文 4 表 1 方案比較 方案 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 一 控制集中、緊湊、易于安裝、占地少、費(fèi)用少。 一旦故障影響 全裝置、運(yùn)行時(shí)難于維護(hù)。 二 控制分散、互不影響、便于維護(hù)。 占地較大、費(fèi)用略高。 考慮到控制成本，占地等綜合因數(shù)還是采用 中控制方式較為合理。 結(jié)合 制與集中控制，本篇論文對皮帶運(yùn)輸機(jī)就采用 中控制方案。 型及 I/O 表的分配 輸入信號(hào) : 啟動(dòng)開關(guān) —— 需要 1個(gè)輸入端 停車開關(guān) —— 需要 1個(gè)輸入端 故障開關(guān) —— 需要 4個(gè)輸入端 以上共需 6個(gè)輸入信號(hào)點(diǎn)，考慮到以后對系統(tǒng)的調(diào)整與擴(kuò)充， 留有 15%的備用點(diǎn)，共需 7個(gè)輸入點(diǎn)。 輸出信號(hào) : 電動(dòng)機(jī) —— 需要 4個(gè)輸出端 報(bào)警燈 —— 需要 1個(gè)輸出端 停車 —— 需要 1個(gè)輸出端 故障 —— 需要 4個(gè)輸出端 以上共需 10 個(gè)輸入信號(hào)點(diǎn)，考慮到以后對系統(tǒng)的調(diào)整與擴(kuò)充，留有 15%的備用點(diǎn)，共需要12 個(gè)輸出點(diǎn)。所以我們選用日本 三菱 公司 列 48 點(diǎn) I/O（輸入為 24 點(diǎn)輸出為 24 點(diǎn)）可編程控制器，它具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： （ 1) 同步控制 高速計(jì)數(shù)功能可以和脈沖輸出功能結(jié)合起來，依照輸入脈沖頻率按比例產(chǎn)生一個(gè)特定的輸出脈沖。 （ 2) 高速處理 高速處理包括 50快速響應(yīng)輸入，更短的掃描周期 （ D）和 1定時(shí)器，高速處理可以在很大程度上提高生產(chǎn)效率，以包裝機(jī)械為例，這可以顯著縮短檢測標(biāo)簽記號(hào)和檢測產(chǎn)品之間的時(shí)間間隔。 （ 3) 高速計(jì)數(shù)器 持單軸高速計(jì)數(shù) 20相或 5相，線形計(jì)數(shù)方式（加 /減）從 88607 四軸高速計(jì)算（中斷計(jì)數(shù)方式） 2相 加或減從 0000 到 4) 脈沖輸出位置控制 持 4 種脈沖 方式 2 點(diǎn)： 10沖輸出 1 點(diǎn)： 10 /減速定位 )脈沖輸出 2 點(diǎn)： 出 1 點(diǎn)：同步控制功能 （ 5) 口 黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文 5 供一個(gè)內(nèi)置的 口能方便地連接可編程終端，確認(rèn)操作環(huán)境和調(diào)試時(shí)能實(shí)現(xiàn)可視化 。 （ 6) 價(jià)格低廉 在價(jià)格方面 是比較便宜的，因?yàn)?1 個(gè) 可以控制整個(gè)控制系統(tǒng)。 一般情況下輸入點(diǎn)與輸入信號(hào)，輸出點(diǎn)與輸出控制一一對應(yīng)。分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點(diǎn)號(hào)分配給每一個(gè)輸入信號(hào)和輸出信 號(hào)。在本系統(tǒng)中報(bào)警器是幾個(gè)信號(hào)共用一個(gè)輸出點(diǎn)，各報(bào)警因素按邏輯關(guān)系并聯(lián)后接到報(bào)警輸出點(diǎn)。 I/O 分配表如圖所示號(hào)。在本系統(tǒng)中報(bào)警器是幾個(gè)信號(hào)共用一個(gè)輸出點(diǎn)，各報(bào)警因素按邏輯關(guān)系并聯(lián)后接到報(bào)警輸出點(diǎn)。 I/O 分配表如表 2 所示。 表 2 I/0 分配表 輸入 啟動(dòng)按扭 停車按扭 故障按扭 輸出 報(bào)警燈 障輸出點(diǎn)四個(gè) 車輸出點(diǎn) 機(jī)點(diǎn)四個(gè)：電機(jī) 電 機(jī) 電機(jī) 電機(jī) 圍硬件電路的設(shè)計(jì)與硬件電路圖 圍硬件電路圖 圖 3 外設(shè)之間的接線圖 件電路主電路圖及說明 在圖 4所示中，通過 流經(jīng)過接觸器的線圈，使主電路吸合，使四臺(tái)電機(jī)啟動(dòng)，控制皮帶機(jī)運(yùn)作。線圈 1、線圈 2、線圈 3、線圈 4。在主電路中，如果某一臺(tái)電機(jī)發(fā)生故障，都可由對應(yīng)的低壓電器來切斷電路，進(jìn)行保 護(hù)。刀開關(guān)黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文 6 斷器 繼電器 電動(dòng)機(jī)的反時(shí)限特性匹配。 在硬件電路圖的基礎(chǔ)上（如圖 3、圖 4），對一些相關(guān)的控制接線做一些要求： (1）采用 “ 遠(yuǎn)程集中 ” 控制，完全由 (2）電動(dòng)機(jī)容量小于 105%~20%，可實(shí)行直接啟動(dòng) 圖 4 主電路 (3）交流接觸器的容量根據(jù)電機(jī)功率來選取，所有接觸器線圈電壓均為 (4）所有電機(jī)都配有相應(yīng)的低壓電器保護(hù)；具有短路、過載、過電流、斷相等保護(hù)功能。 (5）電控系統(tǒng)采用三相四線制供電系統(tǒng)。 (6） 件設(shè)計(jì)思路 根據(jù)加工工藝要求和用戶使用需要，同時(shí)考慮到各設(shè)備的安全性、故障保護(hù)與報(bào)警運(yùn)行狀態(tài)顯示的要求，以及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各設(shè)備協(xié)調(diào)工作功能，用梯形圖語言編制整個(gè)控制程序。在考慮皮帶機(jī)發(fā)生故障時(shí)，每臺(tái)皮帶機(jī)運(yùn)行相隔的時(shí)間用定時(shí)器控制。在集控方式下，系統(tǒng)啟動(dòng)后，通過定時(shí)器控制，依次啟動(dòng)各臺(tái)電機(jī)。 序流程圖與梯形圖及說明 首先 電初始化，然后按下啟動(dòng)按扭 ( 機(jī)先啟動(dòng)，然后每隔 15S 啟動(dòng) 1 電機(jī)。當(dāng)需要電機(jī)停止工作時(shí)，只需要按下按扭（ 第一臺(tái)電機(jī)立即停止工作，以免繼續(xù)送料，接著通過每 隔 30S 停止 機(jī)。當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，按下故障按扭（每臺(tái)電機(jī)都有個(gè)故障按扭），這臺(tái)電機(jī)以及此電機(jī)之前的電機(jī)馬上停止工作，在通過 30S 定時(shí)器停止后面的電機(jī)。 為了分析問題方便，根據(jù)控制要求做出系統(tǒng)動(dòng)作過程的流程圖如圖 5 所示： 黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文 7 圖 5 流程圖 根據(jù)控制要求及流程圖， 做出梯形圖 ,如圖 6 所示， 在程序中， 制電機(jī) 為故障報(bào)警燈 ,障輸出， 停車輸出。每個(gè)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的時(shí)間用定時(shí)器控制。當(dāng)按下啟動(dòng)按扭 ，使線圈 通電，使 電路通電，接觸器閉合，電機(jī) 動(dòng)，然后每隔 15S（由定時(shí)器 制） 圈通電，主電路閉合，相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)開始工作。接下來是停車過程，按下停車按扭（ 使 機(jī)停止，然后每隔 30S 按 序停止。通過低壓電器的保護(hù)（短路、過載，過電流等）切斷電路，保證安全。在出現(xiàn)故障時(shí)是用手動(dòng)來控制的。當(dāng) 機(jī)發(fā)生故障時(shí)，可按下 扭， 機(jī)立即停止，然后通過 定時(shí) 30S，切斷 過 時(shí) 30S，切斷 有故障 有故障 有故障 有故障 電 啟 動(dòng) 機(jī)啟動(dòng) 機(jī)啟動(dòng) 機(jī)啟動(dòng) 機(jī)啟動(dòng) 15S 15S 15S 后 止 止 止 止 停車按扭 30S 后 30S 后 30S 后 黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文 8 01 01 04 05 03 02 01 03 06 01 010 6 梯形圖程序 #0150 #0150 #0150 #0300 #0300 #0300 龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文 9 備選型 在選擇設(shè)備時(shí)，首先要選擇有較高抗干擾能力的產(chǎn)品，其包括了電磁兼容性（ 尤其是抗外部干擾能力，如采用浮地技術(shù)、隔離性能好的 次還應(yīng)了解生產(chǎn)廠給出的抗干擾指標(biāo)，如共模擬制比 、差模擬制比，耐壓能力、允許在多大電場強(qiáng)度和多高頻率的磁場強(qiáng)度環(huán)境中工作；另外是靠考查其在類似工作中的應(yīng)用實(shí)績。 在選擇國外進(jìn)口產(chǎn)品要注意：我國是采用 220歐美地區(qū)是 110于我國電網(wǎng)內(nèi)阻大，零點(diǎn)電位漂移大，地電位變化大，工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾至少要比歐美地區(qū)高 4倍以上，對系統(tǒng)抗干擾性能要求更高，在國外能正常工作的 就要在采用國外產(chǎn)品時(shí)，按我國的標(biāo)準(zhǔn)（ 13926）合理選擇。 合抗干擾設(shè)計(jì) 主要考慮來自系統(tǒng)外部的幾種如 果抑制措施。主要內(nèi)容包括：對 統(tǒng)及外引線進(jìn)行屏蔽以防空間輻射電磁干擾；對外引線進(jìn)行隔離、濾波，特別是原理動(dòng)力電纜，分層布置，以防通過外引線引入傳導(dǎo)電磁干擾；正確設(shè)計(jì)接地點(diǎn)和接地裝置，完善接地系統(tǒng)。另外還必須利用軟件手段，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全可靠性。 用 程的基本操作有：建立一個(gè)新工程，創(chuàng)建一個(gè)程序，編譯程序，將 上的程序傳送到 的程序傳送到 ，將 中的程序與 的程序進(jìn)行比較，在執(zhí)行序時(shí)進(jìn)行監(jiān)視，在進(jìn)行在線編程等。 在按下啟動(dòng)按鈕 后一臺(tái)皮帶機(jī) 04)開始起動(dòng) ,在通過定時(shí) 15S 后 ,依次起動(dòng) 2、 帶運(yùn)輸機(jī)。停車時(shí)應(yīng)先停止最前面的皮帶機(jī) 01),停車按鈕為 下此按鈕通過線圈 常閉觸點(diǎn)的控制 ,將 機(jī)停止 ,在通過程序的控制依次使 帶機(jī)停止 ,這就是在正常情況的啟動(dòng)與停止控制。在有故障的情況下 ,按下對應(yīng)的皮帶機(jī)的故障按鈕就能使電機(jī)停止并及時(shí)報(bào)警 ,于此同時(shí)定時(shí)器開始定時(shí) ,一段時(shí)間后全部的電機(jī)停止工作。另外還將四個(gè)故障按鈕并聯(lián)起來 ,一起接在一個(gè)報(bào)警器上，有故障能及時(shí)報(bào)警 ,能使有關(guān)人員注意。 黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文 10 結(jié) 論 根據(jù)所選的器材，工具和電路圖連接電路，在電腦上編輯程序，寫入 并校驗(yàn)程序，使其達(dá)到預(yù)定的現(xiàn)象和效果，達(dá)到目的 . 此次 于皮帶運(yùn)輸機(jī)的集中控制設(shè)計(jì) 不僅對 應(yīng)用流程又有了進(jìn)一步的了解，而且對 過這次的論文使我更加的了解到 及 生產(chǎn)中可能遇到的種種事故以及對應(yīng)措施。 黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文 11 參考文獻(xiàn) [1] 陳新華 M]械工業(yè)出版社， 2002 [2] 許世徐 M][3] 宮淑貞 M][4] 王仁祥 M][5] 王成福 M]械工業(yè)出版社， 6] 張進(jìn)秋 M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2004 黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文 12 致 謝 衷心感謝我的指導(dǎo)老師 孟婷 婷 老師。 在這 次畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中，得到了 孟 老師的悉心指導(dǎo)，使我從對課題的茫然無知到課題的順利完成，課題的每一步的進(jìn)展都凝聚著熊老師的心血。因此特在此向 孟 老師致以誠摯的謝意。 感謝 高云茜老師 、 孟婷 婷 老師等以及其他各位老師的幫助和支持。各位老師不僅教給我專業(yè)知識(shí)，也教給我許多課外知識(shí)，這些知識(shí)將對我今后踏入社會(huì)工作起到了很重要的作用。同時(shí)我也從各位老師那里學(xué)到了許多做人的原則，這些將有益于我的終身。在這里，我衷心的感謝各位老師，同時(shí)也對本文做出認(rèn)真審閱的老師們給以深深的敬意！并祝他們身體健康，工作順利！ 最后，感謝所有關(guān)心我、支 持我、幫助過我的同學(xué)和朋友，有你們的陪伴是我一生的幸福！