PLC用于皮带运输机的集中控制设计

黑龙江农业经济职业学院 毕业论文 于皮带运输机的集中控制设计 姓 名 ： 赫 兆 南 指导教师 ： 孟 婷 婷 专 业 ： 机电一体化技术 班 级 ： 0 8 4 2010 年 7 月 20 日 黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文 I 目 录 摘 要 1 前 言 2 1 皮带传输机集中控制系统的结构及工作过程 3 带传输机的结构 3 带运输机的电气控制要求 3 带运输机的总体方案确定 3 2 控制系统的硬件电路设计 4 4 5 5 件电路主电路图及说明 6 件电路的接线要求 7 3 控制系统的软件设计 7 件设计思路 7 序流程图与梯形图及说明 7 4 抗干扰的设计 9 备选型 9 合抗干扰设计 9 5 系统调试 9 结论 10 参考文献 11 致 谢 12 黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文 1 于皮带运输机的集中控制设计 摘 要 : 针对中小型皮带运输机的控制系统采用继电器控制，存在可靠性差、劳动强度大、生产效率低的问题，开发一种基于 皮带运输机控制装置。本控制系统选用 列 为控制器。在硬件电路设计中，完成 型及外部低压电器的选用，设计了硬件接线图，提出了接线要求，使之具有控制和保护作用。在软件设计中，给出了程序流程图，并设计出梯形图程序。将硬件和软件有机结合，使控制系统运行可靠，达到了预期的设计目的。 关键词 : 皮带运输机 , 集中控制 黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文 2 前 言 随着国民经济的快速发展，煤矿、冶金、钢铁、电厂等方面对于皮带机的运用有了新的要求。皮带运输机又称带式输送机，是一种连续运输机械，也是一种通用机械。即可以运送散状物料，也可以运送成件物品。工作过程中噪音较小，结构简单。皮带运输机可用于水平或倾斜运输。皮带运输机还应用与装船机、卸船机、堆取料机等连续运输移动机械上以前的皮带运输机的电气控制大多采用继电器、接触器控制，采用手工操作方式，存在劳动强度大、能耗严重、维护量大、可靠性低等缺点。随着工业的发展，继电器 控制系统无法达到相应的要求，因此根据不同行业不同用户的要求开发专用的皮带运输机的控制系统，为此采用 采用可编程控制器 制的系统优势有 ：（ 1） 可靠性高，皮带机综保装置以 统具备高可靠性和强抗干扰性等特点，对环境要求不高 ,适用于恶劣环境中工作。(2)配置灵活， 有极强的处理能力，以及大的 I/现场控制要求发生变化时，只需改变程序即可，因此能灵活方便地进行系统配置，组成不同规模、不同功能的控制系统 ，即可控制一台单机，又可控制一条生产线；既可现场控制，又可远程控制。 (3)设备扩展性强， 后可以很方便添加新设备和皮带控制。从而避免了以前上一套设备需更换一套控制设备的弊端，节省了大量人力和财力。 (4)维护方便，模块连接采用插拔式接线端子排，更换、维护非常方便。 黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文 3 带传输机的结构 皮带运输机由皮带、机架、驱动滚筒、改向滚筒、承载托辊、回程托辊、张紧装置、清扫器等零部件组成 。组成结构的示 意图如图 1 所示，原材料运输机输送示意图如图 2 所示。 1 2 3 带运输机的电气控制要求 图 1 皮带运输机的组成图 计目的和技术要求 (1）启动时先启动最后一台皮带机，然后每隔 15S，依次从后向前启动各台皮带机。 (2）停车时首先停止最前面一台皮带机，待料运送完毕后，每隔30S 依次从前向后停止各台皮带机。 (3）当某台皮带机发生故障时，该皮带机和前面的皮带机立即停 图 2 原材料皮带运输机的输送示意图 止，而该皮带机以后的皮带机待料运送完后停止。例如，电机 生故障， 即停止，经过 30S 延时后 止，再过 30S， 止。 带运输机的总体方案确定 皮带运输机控制可采用 种控制方法的比较如下： (1) 方式 ：继电器的控制是采用硬件接线实现的，是利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制。 控制逻辑是以程序方式存储在内存中，要改变控制 逻辑，只需改变程序即可，称软接线。 （ 2) 速度 ：继电器控制逻辑是依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，毫秒级，机械触点有抖动现象。 度快，微秒级，严格同步，无抖动。 （ 3) 控制 ：继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，而时间继电器定时精度不高，受环境影响大，调整时间困难。 钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，调整时间方便，不受环境影响。 通过对两种控制方式的比较， 实现皮带运输 机的自动化；而采用继电器控制方式，这种控制方式还停留在人工操作，效果也就不是很明显。为此采用 而 中控制就是一台多个 I/行的是一对多的控制方式；分散控制是多台 每台的 ，实现的是多对多的控制方式。 两者的优缺点比较如下表 1： 黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文 4 表 1 方案比较 方案 优点 缺点 一 控制集中、紧凑、易于安装、占地少、费用少。 一旦故障影响 全装置、运行时难于维护。 二 控制分散、互不影响、便于维护。 占地较大、费用略高。 考虑到控制成本，占地等综合因数还是采用 中控制方式较为合理。 结合 制与集中控制，本篇论文对皮带运输机就采用 中控制方案。 型及 I/O 表的分配 输入信号 : 启动开关 需要 1个输入端 停车开关 需要 1个输入端 故障开关 需要 4个输入端 以上共需 6个输入信号点，考虑到以后对系统的调整与扩充， 留有 15%的备用点，共需 7个输入点。 输出信号 : 电动机 需要 4个输出端 报警灯 需要 1个输出端 停车 需要 1个输出端 故障 需要 4个输出端 以上共需 10 个输入信号点，考虑到以后对系统的调整与扩充，留有 15%的备用点，共需要12 个输出点。所以我们选用日本 三菱 公司 列 48 点 I/O（输入为 24 点输出为 24 点）可编程控制器，它具有以下几个特点： （ 1) 同步控制 高速计数功能可以和脉冲输出功能结合起来，依照输入脉冲频率按比例产生一个特定的输出脉冲。 （ 2) 高速处理 高速处理包括 50快速响应输入，更短的扫描周期 （ D）和 1定时器，高速处理可以在很大程度上提高生产效率，以包装机械为例，这可以显著缩短检测标签记号和检测产品之间的时间间隔。 （ 3) 高速计数器 持单轴高速计数 20相或 5相，线形计数方式（加 /减）从 88607 四轴高速计算（中断计数方式） 2相 加或减从 0000 到 4) 脉冲输出位置控制 持 4 种脉冲 方式 2 点： 10冲输出 1 点： 10 /减速定位 )脉冲输出 2 点： 出 1 点：同步控制功能 （ 5) 口 黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文 5 供一个内置的 口能方便地连接可编程终端，确认操作环境和调试时能实现可视化 。 （ 6) 价格低廉 在价格方面 是比较便宜的，因为 1 个 可以控制整个控制系统。 一般情况下输入点与输入信号，输出点与输出控制一一对应。分配好后，按系统配置的通道与接点号分配给每一个输入信号和输出信 号。在本系统中报警器是几个信号共用一个输出点，各报警因素按逻辑关系并联后接到报警输出点。 I/O 分配表如图所示号。在本系统中报警器是几个信号共用一个输出点，各报警因素按逻辑关系并联后接到报警输出点。 I/O 分配表如表 2 所示。 表 2 I/0 分配表 输入 启动按扭 停车按扭 故障按扭 输出 报警灯 障输出点四个 车输出点 机点四个：电机 电 机 电机 电机 围硬件电路的设计与硬件电路图 围硬件电路图 图 3 外设之间的接线图 件电路主电路图及说明 在图 4所示中，通过 流经过接触器的线圈，使主电路吸合，使四台电机启动，控制皮带机运作。线圈 1、线圈 2、线圈 3、线圈 4。在主电路中，如果某一台电机发生故障，都可由对应的低压电器来切断电路，进行保 护。刀开关黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文 6 断器 继电器 电动机的反时限特性匹配。 在硬件电路图的基础上（如图 3、图 4），对一些相关的控制接线做一些要求： (1）采用 “ 远程集中 ” 控制，完全由 (2）电动机容量小于 105%20%，可实行直接启动 图 4 主电路 (3）交流接触器的容量根据电机功率来选取，所有接触器线圈电压均为 (4）所有电机都配有相应的低压电器保护；具有短路、过载、过电流、断相等保护功能。 (5）电控系统采用三相四线制供电系统。 (6） 件设计思路 根据加工工艺要求和用户使用需要，同时考虑到各设备的安全性、故障保护与报警运行状态显示的要求，以及实现系统各设备协调工作功能，用梯形图语言编制整个控制程序。在考虑皮带机发生故障时，每台皮带机运行相隔的时间用定时器控制。在集控方式下，系统启动后，通过定时器控制，依次启动各台电机。 序流程图与梯形图及说明 首先 电初始化，然后按下启动按扭 ( 机先启动，然后每隔 15S 启动 1 电机。当需要电机停止工作时，只需要按下按扭（ 第一台电机立即停止工作，以免继续送料，接着通过每 隔 30S 停止 机。当电机出现故障时，按下故障按扭（每台电机都有个故障按扭），这台电机以及此电机之前的电机马上停止工作，在通过 30S 定时器停止后面的电机。 为了分析问题方便，根据控制要求做出系统动作过程的流程图如图 5 所示： 黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文 7 图 5 流程图 根据控制要求及流程图， 做出梯形图 ,如图 6 所示， 在程序中， 制电机 为故障报警灯 ,障输出， 停车输出。每个电动机启动的时间用定时器控制。当按下启动按扭 ，使线圈 通电，使 电路通电，接触器闭合，电机 动，然后每隔 15S（由定时器 制） 圈通电，主电路闭合，相应的电动机开始工作。接下来是停车过程，按下停车按扭（ 使 机停止，然后每隔 30S 按 序停止。通过低压电器的保护（短路、过载，过电流等）切断电路，保证安全。在出现故障时是用手动来控制的。当 机发生故障时，可按下 扭， 机立即停止，然后通过 定时 30S，切断 过 时 30S，切断 有故障 有故障 有故障 有故障 电 启 动 机启动 机启动 机启动 机启动 15S 15S 15S 后 止 止 止 止 停车按扭 30S 后 30S 后 30S 后 黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文 8 01 01 04 05 03 02 01 03 06 01 010 6 梯形图程序 #0150 #0150 #0150 #0300 #0300 #0300 龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文 9 备选型 在选择设备时，首先要选择有较高抗干扰能力的产品，其包括了电磁兼容性（ 尤其是抗外部干扰能力，如采用浮地技术、隔离性能好的 次还应了解生产厂给出的抗干扰指标，如共模拟制比 、差模拟制比，耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作；另外是靠考查其在类似工作中的应用实绩。 在选择国外进口产品要注意：我国是采用 220欧美地区是 110于我国电网内阻大，零点电位漂移大，地电位变化大，工业企业现场的电磁干扰至少要比欧美地区高 4倍以上，对系统抗干扰性能要求更高，在国外能正常工作的 就要在采用国外产品时，按我国的标准（ 13926）合理选择。 合抗干扰设计 主要考虑来自系统外部的几种如 果抑制措施。主要内容包括：对 统及外引线进行屏蔽以防空间辐射电磁干扰；对外引线进行隔离、滤波，特别是原理动力电缆，分层布置，以防通过外引线引入传导电磁干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。另外还必须利用软件手段，进一步提高系统的安全可靠性。 用 程的基本操作有：建立一个新工程，创建一个程序，编译程序，将 上的程序传送到 的程序传送到 ，将 中的程序与 的程序进行比较，在执行序时进行监视，在进行在线编程等。 在按下启动按钮 后一台皮带机 04)开始起动 ,在通过定时 15S 后 ,依次起动 2、 带运输机。停车时应先停止最前面的皮带机 01),停车按钮为 下此按钮通过线圈 常闭触点的控制 ,将 机停止 ,在通过程序的控制依次使 带机停止 ,这就是在正常情况的启动与停止控制。在有故障的情况下 ,按下对应的皮带机的故障按钮就能使电机停止并及时报警 ,于此同时定时器开始定时 ,一段时间后全部的电机停止工作。另外还将四个故障按钮并联起来 ,一起接在一个报警器上，有故障能及时报警 ,能使有关人员注意。 黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文 10 结 论 根据所选的器材，工具和电路图连接电路，在电脑上编辑程序，写入 并校验程序，使其达到预定的现象和效果，达到目的 . 此次 于皮带运输机的集中控制设计 不仅对 应用流程又有了进一步的了解，而且对 过这次的论文使我更加的了解到 及 生产中可能遇到的种种事故以及对应措施。 黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文 11 参考文献 1 陈新华 M械工业出版社， 2002 2 许世徐 M3 宫淑贞 M4 王仁祥 M5 王成福 M械工业出版社， 6 张进秋 M. 北京：机械工业出版社， 2004 黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文 12 致 谢 衷心感谢我的指导老师 孟婷 婷 老师。 在这 次毕业设计当中，得到了 孟 老师的悉心指导，使我从对课题的茫然无知到课题的顺利完成，课题的每一步的进展都凝聚着熊老师的心血。因此特在此向 孟 老师致以诚挚的谢意。 感谢 高云茜老师 、 孟婷 婷 老师等以及其他各位老师的帮助和支持。各位老师不仅教给我专业知识，也教给我许多课外知识，这些知识将对我今后踏入社会工作起到了很重要的作用。同时我也从各位老师那里学到了许多做人的原则，这些将有益于我的终身。在这里，我衷心的感谢各位老师，同时也对本文做出认真审阅的老师们给以深深的敬意！并祝他们身体健康，工作顺利！ 最后，感谢所有关心我、支 持我、帮助过我的同学和朋友，有你们的陪伴是我一生的幸福！