三级皮带运输机控制程序的设计安装与调试毕业设计论文.doc
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皮
带
传
输
机
电
气
控
制
设
计
任
务
书
学院：
机电工程学院
班级：
09级农电
（1）班
学号：
090514200，090518129
姓名：
祁飞，马菊梅
目录
1.控制要求 3
1.1设计要求 3
2方案设计 3
2.1硬件设计 3
2.1.1要求分析 3
2.1.2电气控制原理图 4
2.控制回路 5
2.1.3控制过程 5
1手动控制 5
2.自动控制 6
2.1.4电路故障分析 7
2.2设备的选择 8
2.2.1空气断路器 8
2.2.2接触器 8
2.2.3热继电器 9
2.2.4中间继电器 9
2.2.5时间继电器 9
3.PLC设计 10
3.1PLC选型 10
3.1.1PLC的组成 10
3.2PLC的端子分配及外部接线 10
3.2.1端子分配 10
3.2.2PLC外围接线 11
3.3PLC梯形图 12
3.4PLC指令 13
4.总结 15
4.1设计总结 15
1.控制要求
1.1设计要求
本次课题是三级皮带运输机控制程序的设计、安装与调试，要求如下：
（1）某一生产线的末端有一台三级皮带运输机，分别由M1、M2、M3三台电动机拖动，有手动和自动两种控制方式。
15KW
（2）手动时，为了便于调试，每一台电机都可以单独启动，单独停止。
（3）自动控制时，M1→M2→M3的顺序启动，间隔均为10秒，若需要停止，则M3→M2→M1的顺序停止。
（4）电路有紧急情况总停按钮。
（6）要有必要的短路、过载等保护。
2方案设计
2.1硬件设计
继电器控制系统：
控制功能是用硬件继电器实现的。
继电器串接在控制电路中根据主电路中的电压、电流、转速、时间及温度等参量变化而动作，以实现电力拖动装置的自动控制及保护，可以直观的看清电路的结构及其原理。
是最初常用的控制方式。
缺点是系统复杂，在控制过程中，如果某个继电器损坏，都会影响整个系统的正常运行，查找和排除故障往往非常困难，虽然继电器本身价格不太贵，但是控制柜的安装接线工作量大，因此整个控制柜价格非常高，灵活性差，响应速度慢。
2.1.1要求分析
本控制电路要求对三台电机实现顺序启动，顺序停止，单启，单停功能。
顺序控制的控制原理是将前一台电机的常开触点串联到下一台电机的线圈前，若对启动或者停止有时间的要求，则将时间继电器的线圈与前一台电机的线圈并联，实现同时得电，以控制后一台电机启动的时间。
单独启动和单独停止需要使用开关直接对各个电机的接触器实现控制。
相应开关闭合即相应接触器触点闭合，其控制的电机启动，若相应开关闭合，则控制相应电机也停止运行。
根据此要求的分析及其逻辑关系，需要的器件大概有控制自动启动和自动停止的按钮开关，控制三台电机手动停止和启动的旋转开关，控制顺序停止和启动的时间继电器，及中间继电器，和控制三台电机运行或者停止的接触器。
2.1.2电气控制原理图
1.主回路
2.控制回路
2.1.3控制过程
1手动控制
手动控制电机的启动停止通过三个旋转开关实现。
旋转开关是控制线路通断并且可以保持动作不变的一类开关。
其优越性就在于不需要线圈的自锁就可以控制电路持续接通。
本设计为了使电路更加简单明了，不采用线圈的自锁而直接用旋转开关进行关断控制。
2.自动控制
通过两个按钮开关SB1,SB2控制其顺序启动和停止。
2.1.4电路故障分析
故障一：
控制电路接通电源后无法通电。
处理：
1.可能是电源进线与空气断路器未接触好，导致电流无法进入。
2.可能是总停开关SB0存在断路的情况。
3.可能是未形成回路。
故障二：
正常启动，并且电路得电的情况下，KM3电机无法正常控制。
处理：
手控正常但是自控不正常，可能是自控电路出现接触不良或者控制开关故障。
同理于自控正常手控不正常。
若手控和自控均不正常，极有可能是接触器故障。
2.2设备的选择
2.2.1空气断路器
1、根据空气开关额定电压大于等于线路额定电压的原则，本线路额定电压为220V，则选择的空气断路器额定电压应比220V大。
2、空气开关额定电流和过电流脱扣器的额定电流大于等于线路计算负荷电流。
I=P/U,P=1500W,U=220V.
I=1500/220=6.8A.由于电动机不属于纯电阻性负载，因此粗略计算线路计算负荷电流应该为2*I=13.6A.因此选择的空气断路器额定电流应该大于13.6A。
综上所述，选择DZ47-20AC25.
2.2.2接触器
（1）选择接触器的类型：
根据电路中负载电流的种类选择。
交流负载应选用交流接触器，直流负载应选用直流接触器，如果控制系统中主要是交流负载，直流电动机或直流负载的容量较小，也可都选用交流接触器来控制，但触点的额定电流应选得大一些。
（2）选择接触器主触头的额定电压：
应等于或大于负载的额定电压。
（3）选择接触器主触头的额定电流：
被选用接触器主触头的额定电流应不小于负载电路的额定电流。
也可根据所控制的电动机最大功率进行选择。
根据以上原则，选择CJX1-16
相关元件主要技术参数及原理如下：
（1）操作频率为1200/h
（2）机电寿命为1000万次
（3）主触头额定电流为20A
（4）额定电压为380/220V
（5）控制容量为360VA
2.2.3热继电器
在非频繁其动的场合，必须保证电动机的起动不致使热继电器误动。
当电动机起动电流为额定电流的6倍、起动时间不超过6S、很少连续起动的条件下，一般可按电动机的额定电流来选择热继电器。
根据以上原则，选择NR3-45电流范围：
27-45A。
2.2.4中间继电器
根据控制回路额定电压220V，选择JXZ-22F/4Z型中间继电器。
额定电压为220V，额定电流为3A。
2.2.5时间继电器
根据控制回路额定电压220V，选择JS14P型中间继电器。
额定电压为220V，延时99s。
2.3元件清单
序号
元器件名称
元器件规格
数量
备注
1
空气断路器
DZ47-20AC25
3
2
接触器
CJX1-16
3
3
热继电器
NR3-45
3
4
时间继电器
JS14P
4
5
中间继电器
JXZ-22F/4Z
3
6
按钮开关
LAY37
3
7
转换开关
BE101
3
3.PLC设计
3.1PLC选型
3.1.1PLC的组成
PLC的一般结构如下图所示，主要有6个部分组成，包括CPU（中央处理器）、输入/输出接口电路、电源、外设接口、I/O扩展接口。
1.CPU:
PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。
2.I/O模块：
PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的，按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。
I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。
3.2PLC的端子分配及外部接线
3.2.1端子分配
功能描述
动作器件
I/O地址
总停
SB0
00000
手动
M1启动
SB3
00003
M1停止
M2启动
SB4
00004
M2停止
M3启动
SB5
00005
M3停止
自动
顺序启动
SB1
00001
顺序停止
SB2
00002
电动机1开
KM1
01000
电动机2开
KM2
01001
电动机3开
KM3
01002
3.2.2PLC外围接线
3.3PLC梯形图
3.4PLC指令
LD00003
ANDNOT00000
OUT01000
LD00004
ANDNOT00000
OUT01001
LD00005
ANDNOT00000
OUT01002
LD00001
OR01003
ANDNOT00000
ANDNOTTIM004
OUT01003
OUT01000
ANDNOTTIM002
TIM001
#0100
LDTIM001
OR01004
ANDNOTTIM003
OUT01004
OUT01001
ANDNOT01005
TIM002
#0100
LDNOT00002
ANDTIM002
OUT01002
LD00002
OR01005
ANDNOTTIM004
OUT01005
TIM003
#0150
LDTIM003
TIM004
#0150
END
4.总结
4.1设计总结
本设计通过对皮带输送机的实际要求的分析和理解，通过两种不同的控制方式对于皮带输送机进行相同的控制。
总结出了两种控制方式各自的优缺点及其各自的发展前景。
特制表格如下比较。
特点
方式
优点
缺点
传统
继电器
控制
广泛用于强电领域，是早期实现电气自动控制的方式。
通过接触器，继电器使电路实现
所需要的自动控制功能。
没有辅助器件的限制，通过实际器件之间导线的连接，实现对电机或者其他用电器的控制。
在实际应用中,由于电弧,机械等原因,其可靠性要差很多,并且维护复杂,维修成本高.由于其实际器件受限于制造工艺的影响，触点数有限制。
传统的继电器控制，器控制线路复杂，维护起来也是十分困难。
基于
PLC
控制
1，反应速度快，噪音低，能耗小。
体积小。
2，功能强大，编程方便，可以随时修改程序，
3，控制精度高，可进行复杂的程序控制。
4，能够对控制过程进行自动检测。
功能强,性能价格比高.
5，系统稳定，安全可靠。
6,维修工作量小,维修方便
7,系统的设计.安装.调试工作量少.
PLC控制需要画出梯形图，根据梯形图写出指令语句输入进辅助工具（如电脑，对应的编程工具等）。
如没有辅助工具，则无法顺利的进行PLC控制。
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