上料爬斗的自动控制.docx
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上料爬斗的自动控制
****大学
专业方向设计报告
课程名称：
&&&&方向专业设计
设计名称：
上料爬斗的自动控制
姓名：
学号:
班级：
指导教师：
起止日期：
&&&&大学信息工程学院制
方向设计任务书
学生班级：
…………学生姓名：
学号：
@@！
设计名称：
上料爬斗的自动控制
起止日期：
@！
@@@@
指导教师：
@@@@
设计要求：
（1）设置自动循环和点动控制两种工作方式供选用
（2）自动循环工作方式时，应按照皮带运输机起动一工作20s一爬斗上升一5Q1动作一自动翻斗动作一爬斗下降一SQ2动作一皮带运输机起动……顺序连续工作，按下停止按钮时，料斗可以停在任意位置，起动时可以使料斗随意从上升或下降开始运行。
（3）爬斗拖动系统应有制动抱闸装置。
（4）要具有必要的电气保护和互锁。
（5）方相应的信号灯指示上料爬斗自动控制器工作在哪个环节。
方向设计学生日志
时间
设计内容
2011年11月7日
得到专业方向设计题目
11月8-10日
分析题目内容和题目要求
11月11-13日
查找相关课本资料和其他资源
10月14-15
查找资料，对所需要的元器件做分析和选择
10月15-20日
对上料爬斗控制有个整体的思路
10月21日-23日
主电路图和控制电路图的绘制
10月24日-25日
PLC整体编程设计
10月26日
对前面所做事情做汇总，总结不足和需要改进的地方
10月27日-28日
对所需要改进的地方进行改进和补充
10月29日
和老师联系交流，征求老师意见和帮助
10月30-31
对设计整体进行整理
2011年11月1日
开始撰写设计报告
11月2日
在编写报告过程中发现问题并处理
11月3-4日
对发现的问题做最后的处理
11月5日
准备参加答辩
上料爬斗的自动控制
一、摘要
上料爬斗送料机在我国工业生产中起到了很重要的作用，能很大程度的提高生产的效率和对降低生产成本的控制起了很大的作用，所以对自动爬斗的控制就显得重要，上料爬斗由两个电机，传送带，爬斗，支架以及其他需要的部件组成，电机是整个系统的动力支撑。
当然，对于电机的控制就显得异常重要，由于所处位置和作用不同，所以电机的选择也有所差异，拖动爬斗的电机采用Y100L—6型，带动传送带的电机采用Y90S—4型。
在实现这个整个过程中，要注意主电机的正反转自锁以及由于防止重力原因产生事故的减速和抱闸装置。
在实现循环的过程中，由于实际生产需要，要求能够实现点动控制，能再任意位置停下来。
从而实现稳定、准确等优点。
大大提高效率和安全性能。
FeedinghopperfeederclimbinindustrialproductioninChinahasplayedaveryimportantrole,toalargeextent,improveproductionefficiencyandreduceproductioncostcontrolplayedanimportantrole,sothestruggleforcontrolofautomaticclimbbecomesimportantfeedingbuckettoclimbbytwomotors,conveyors,bucketclimb,stand,andothernecessarycomponents,theelectricalpowertosupporttheentiresystem.Ofcourse,themotorcontrolisextremelyimportant,becausethelocationandroleofthedifferent,sothechoicesvarythemotor,themotorisdraggingthebuckettoclimbY100L-6type,beltdrivenmotorusingY90S-4type.Intherealizationofthiswholeprocess,payattentiontothemainmotorandthepositiveandnegativeswitchedfromlocktopreventthegravityofcauseofaccidentsbecauseofdecelerationandbrakeunit.Inarecyclingprocess,theactualproductionneeds,therequirementscanbeachievedtomovethecontrol,longeranywheretostop.Inordertoachievestable,accurate.Greatlyimprovetheefficiencyandsafetyperformance.
二、设计目的和意义
设计目的：
实现对自动爬斗系统的控制。
通过对自动爬斗系统的要求的理解，实现皮带运输机起动一工作20s-爬斗上升-SQ1动作-自动翻斗动作-爬斗下降-SQ2动作-皮带运输机起动…一系列动作，从而实现稳定效率的结果
通过设计加深对所学知识的综合和巩固
意义：
通过对此次设计的学习，可以更深入的了解自动爬斗系。
更深入了解电机的结构和原理
掌握电机减速和控制方法
可以在学习过程中学习更多的知识和巩固以前学过的知识
电气控制等知识也更加牢靠。
增加动手能力和实际操作能力。
对事情的整体把握能力有一定提高
三、设计原理
从题目要求看来，整个系统要实现一个循环上料卸料的过程，由两台电机带动。
而对系统的控制也主要是堆电机的控制，电机的正反转，停止，自锁，以及防止安全事故的抱闸装置。
三相异步电动机原理：
当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。
当导体在磁场内切割磁力线时，在导体内产生感应电流。
感应电流和磁场的联合作用向电机转子施加驱动力。
闭合线圈经受可变磁通量，产生感应电动势，该电动势会产生感应电流（法拉第定律）。
根据楞次定律，电流的方向为:
感应电流产生的效果总是要阻碍引起感应电流的原因。
因此，每个导体承受相对于感应磁场的运动方向相反的洛仑兹力F。
这样一来，闭合线圈承受一定的转矩，从而沿与感应子磁场相同方向旋转。
电机定子中通入3相交流电，使其产生旋转磁场，转速为n0。
不同的磁极对数p，在
从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可太到改变转速的目的。
从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种。
一、变极对数调速方法
二、变频调速方法
三、串级调速方法
四、绕线式电动机转子串电阻调速方法
五、定子调压调速方法
六、电磁调速电动机调速方法
由于M1电机会拖动爬斗上升下降，所以为了防止M1在拖动爬斗上升过程中突然断电由于重力原因突然下降而造成的安全事故，需采用抱闸装置
在使用抱闸装置的同时，我们需要使电机尽可能快得停下来，对于M1和M2
其中M1对安全性能要求的更高，在为停电的情况下，我们可以利用转子串电阻的方法对电机进行减速控制，若突然发生停电，则抱闸装置作用，避免安全事故发生。
抱闸原理：
1.电磁抱闸的结构：
主要由两部分组成：
制动电磁铁和闸瓦制动器。
制动电磁铁由铁心、衔铁和线圈三部分组成。
闸瓦制动器包括闸轮、闸瓦和弹簧等，闸轮与电动机装在同一根转轴上。
2、工作原理：
电动机接通电源，同时电磁抱闸线圈也得电，衔铁吸合，克服弹簧的拉力使制动器的闸瓦与闸轮分开，电动机正常运转。
断开开关或接触器，电动机失电，同时电磁抱闸线圈也失电，衔铁在弹簧拉力作用下与铁芯分开，并使制动器的闸瓦紧紧抱住闸轮，电动机被制动而停转。
3、电磁抱闸制动的特点
机械制动主要采用电磁抱闸、电磁离合器制动，两者都是利用电磁线圈通电后产生磁场，使静铁芯产生足够大的吸力吸合衔铁或动铁芯（电磁离合器的动铁芯被吸合，动、静摩擦片分开），克服弹簧的拉力而满足工作现场的要求。
电磁抱闸是靠闸瓦的摩擦片制动闸轮．电磁离合器是利用动、静摩擦片之间足够大的摩擦力使电动机断电后立即制动。
四、详细设计步骤
在设计过程中，要实现循环皮带运输机起动一工作20s一爬斗上升一SQ1动作一自动翻斗动作一爬斗下降一SQ2动作一皮带运输机起动…即开始时，系统要有条不紊的运行，需要保证整体设计的完整和紧凑
设计步骤：
1整体电路图
整体电路图中，放料由电机M2拖动皮带完成，由M1电机的正反转来控制爬斗的上升和下降，按要求而上升时间是行程开关SQ2接触后20秒，接触爬斗顶部行程开关SQ1即可爬斗下降。
并按皮带运输机M2起动--工作20s--爬斗上升M1正转--SQ1动作--自动翻斗动作M1反转爬斗下降--SQ2动作--皮带运输机起动完成整体系统的运作。
2控制回路
控制回路要完成对主回路的控制，对主电路的控制通过接触器来完成
3，电机M1的控制
在此次设计中，M1有着非常重要的作用，负责爬斗的拖动。
爬斗的升降由M1的正反转来控制，正转时，爬斗上升，反转时，爬斗下降，由于M1存在正反转，为防止由于某些原因导致电机同时正反转而可能引起的短路等后果，需采取电机正反转自锁措施，即在控制M1正转的回路里串联控制M2的接触器的常闭触点，当M2转动时该接触器常闭触点断开，即连接M1的线路断开
4电机M2的控制
电机M2在设计中的作用是带动皮带，为爬斗送料，它的工作时间为1个周期20秒，即当M1反转放下爬斗至SQ2时，M1即停住转动，M2此时开始转动。
20秒后M2停止。
然后循环
元器件型号选择
整体方向了解后，即可开始元器件选择，因为元器件选择也异常重要，特别是电路保护装置中的元器件选择直接可能影响整个设备的安全性能，所以这些器材要详细查阅资料并作出合适的选择在生产过程中与理论设计还是有很多的不同，很多未知和其他环境等因素有一定影响。
所以对装置的部件以及零件的选择也很重要。
由题目要求知道，带动爬斗的电机M1型号为Y100L-6型，带动传送带的电机M2的型号Y90S-4型
Y表示三相异步电动机，
90和100表示底座型号，
S表示小底座
M表示中型底座
L表示大型底座
4和6表示极对数
Y90S-4型电机和Y100L-6型电机的参数为
由电机的参数由生产需要而决定，但电机的数据或大或小决定着其他元器件参数的选择所以，电机的参数为我们选择其他元件提供了依据。
由表中可知M1额定电流为4A,
M2的额定电流为2.7A。
熔断器型号的选择
熔体额定电流大小与负载大小、负载性质有关
INP=（1.5 ~ 2.5）INM
式中，INP为熔体额定电流（A）；INM为电动机额定电流（A）。
故，主回路保护M1熔断器FU1的额定电流为INP1=1.5*4---2.5*4即6-10A
主回路保护M2熔断器FU2的额定电流为INP1=1.5*2.7---2.5*2.7即4.05-6.75
控制回路的熔断器FU3选择为1.5*5-2.5*5即7.5-12.5
查表可得
RL6-25/10号熔断器参数为380V,50Hz10A
RL6-25/6号熔断器参数为380V50Hz6A
RL6-25/12号熔断器参数为380V50Hz12A
可知
RL6-25/10型号熔断器最为适合主电路
RL6-25/6型号熔断器最适合控制回路
RL6-25/12型号熔断器最适合控制回路
热继电器型号的选择
对于此次设计中使用的电动机，热继电器整流值为
INJ=（0.95-1.05）IN
电机M1对应的热继电器整流值为INJ1=0.95*4---1.05*4=3.8---4.2A
电机M2对应的热继电器整流值为INJ2=0.95*2.7-1.05*2.7=2.565-2.835A
查表可得
CDR1-20（660V,2.5A,50Hz）的整流范围为2-3A
适合M2过载保护；
CDR1-20（660v,3.6A,50Hz）的整流范围为2.8-4.4A
适合M1过载保护。
刀开关型号的选择
易知M1电动机的额定电流是4A，股M1的刀开关采用DZ475A即可
时间继电器的选择
JSS1时间继电器具有延时精度高、延时范围宽、寿命长、功耗小、触点容量大、调整方便直观等特点，适用于交流50Hz，电压至380V，直流电压24V的控制电路，作为延时元件，按预置时间接通或分断电路
在此设计中用到JSS1-20
即JSS1系列通电20秒延时继电器
中间继电器的选择
的工作原理和交流接触器一样，都是由固定铁芯、动铁芯、弹簧、动触点、静触点、线圈、接线端子和外壳组成。
线圈通电，动铁芯在电磁力作用下动作吸合，带动动触点动作，使常闭触点分开，常开触点闭合；线圈断电，动铁芯在弹簧的作用下带动动触点复位。
接触器的选择
型号额定电压额定电流
CJ20-10
380V
10A
指示灯的选择
型号为PH10220V50HZ
本次设计所需元器件列表
编号
名称
型号
规格
备注
1
电动机M1
Y100L-6
380V,4A,50Hz
带动爬斗运动
2
电动机M2
Y90S-4
380V,2.7A,50Hz
拖动皮带传送
3
刀开关QS
DZ47
380V,5A,50Hz
控制主电路电源
4
熔断器FU1
RL6-25/10
380V,10A,50Hz
主电路M1短路保护
5
熔断器FU2
RL6-25/6
380V,10A,50Hz
主电路M2短路保护
6
熔断器FU3
RL6-25/12
380V,10A,50Hz
控制电路短路保护
7
热继电器FR1
CDR1-20
660V,3.6A,50Hz
M1过载保护
8
热继电器FU2
CDR1-20
660V,2.5A,50Hz
M2过载保护
9
启动开关SB1
SW38
380V,50HZ
启动控制电路
10
启动开关SB0
SW38
380V,50HZ
启动控制电路
11
停止按钮SB2
SW38
380V,50HZ
停止控制回路
12
接触器KM1
CJ20-10
380V,10A,50Hz
控制M1正转
13
接触器KM2
CJ20-10
380V,10A,50Hz
控制M1反转
14
接触器KM3
CJ20-10
380V,10A,50Hz
控制M2转动
15
接触器KM4
CJ20-10
380V,10A,50Hz
M1制动
16
接触器KM5
CJ20-10
380V,10A,50Hz
M2制动
17
中间继电器KA
JDZ1-44/44A
380V,5A，50Hz
1只
18
中间继电器KB
JDZ1-44/44A
380V,5A，50Hz
1只
19
中间继电器KC
JDZ1-44/44A
380V,5A，50Hz
1只
20
时间继电器KT1
JSS1-20
380V,50Hz20秒
通电延时
21
时间继电器KT2
JSS1-20
380V,50Hz，20秒
通电延时
22
行程开关SQ1
YBLX-2/2
380V,2A
双轮
23
行程开关SQ2
YBLX-2/2
380V，2A
双轮
五、设计结果及分析
设计结果：
此次设计，完成了对主电路图的绘制和对控制电路图的绘制，能实现设计要求的基本功能，
设计能实现M1电机的正反转和自锁，以及降速，抱闸装置。
也能实现爬斗循环工作。
M2的控制要稍微简单一些，因为它只是绕一个方向转动，至需要实现对它的自动启动停止过程就达到要求。
在系统整体的方面，在设计电机点动控制电路的时候还是有些不熟悉，有些方面没有考虑，但后面还是解决了这个问题。
分析自己觉得这些都是对以前知识遗忘和没有及时复习的缘故，平时也没有加以注意，使得学到的知识又渐渐记不住，我们应该加强复习，也应该加强这方面的训练来巩固我们学的知识。
六、总结
这次设计总体来说还是完成了，在这过程中，经历了一个对这个课题由生到熟，由模糊到清晰的过程，由零散到整体的过程。
在这次设计的过程中也遇到了不少问题，由得问题还比较棘手，在plc程序设计的时候，花了很多时间，首先要去熟悉软件，毕竟还是由很久没有用过了，在这次逐渐解决问题的过程中，也学习到了很多书本上没有的知识，很多资料是自己去查找，去自主学习，并在这个查找的过程中发现自己的薄弱环节和需要改进的地方，也在解决问题后获得新的知识。
此次设计巩固了电机正反转的控制和自锁方面的知识，以前对电机抱闸的概念不是很熟悉，基于这次设计，让我对电机抱闸有了新的认识，并认识到在想起重机，爬斗等有高度上升的装置对电机抱闸的重要性，虽然很小的方面，但我们在生产和实际中却又必须要重视。
对于电机，保护措施应该做到完整，因为电机由于很多原因还是容易出问题的，通过这次设计特别是对参数的选择让我更加了解了很多电气控制方面的更深入的东西，以前只是从很理论的方面去研究问题，通过这次自己的设计，让我对问题思考的更加全面，也对事情有了更整体的把握。
电气控制和其他控制方式来比，有很多优越性，让我在这次设计中更加了解了电气控制的方便和优势。
也清晰地认识了这门专业的范畴和发展方向。
更让我在这次设计中受益的就是在和创造过程中的客服困难后的高兴和获得成功时的喜悦，更多的是让我学习到了一种态度，我相信这些都会对我们在以后的发展起很大的作用。
七、体会
在这次实践的过程中学到到了很多东西，首先是加深了对课程的巩固和对专业方向的认识，让我掌握的技能更加熟练，让我在专业课前面能够更加自信。
做完这个设计，我突然感受到电机的重要性，特别是三相异步电动机，它已经完全地融入了我们的生活，我甚至在想，要是我们的生活离开了电机，那会是多么的糟糕。
这种感觉我相信很促使我更加不畏艰难地向前方走去，探索更多有用的知识。
让我们社会中的电机转的更加完美。
通过这次设计，除了学习到了专业知识，还学习到了很多以外的其他东西,对于我来说，我学到了很多面对困难时的解决办法，就像这次设计，刚开始的时候一团蒙，也不知道该做些什么，就让我想到电机转动调节系统，因为这个设计中的定时20秒和那程序式的动作让我第一眼就想起PLC，可是在后面真正去接触的时候才知道，很多困难在等着我，然后我想了很多办法，查阅书籍，请教老师和咨询同学，后面问题都逐渐被我解决，才发现，只是自己没有迈出去那一步而已，只要我们面对困难不气馁，勇敢面对，就会取得成功。
在设计过程中，我还深深的认识到，理论和实际要相结合，在我们理论设计电机带动起重是不会考虑抱闸和其他安全隐患，而实际中，这些方面都确实要考虑进去，甚至还有更复杂的因数在影响，所以我认识到了理论和实践联系的重要性。
在这次课程设计中，也加深了同学之间的交流和加深了跟老师的感情，人与人之间的交流就是相互的，大家都会在这次讨论中受益，共同进步。
在今后社会的发展和学习实践过程中，更应该不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，客服困难，收获属于我们自己的成功。
在此真心感谢*老师对我的悉心指导，也感谢严老师给予我的帮助，在这过程中我学习到了很多东西，也感受了严老师对我们的关爱，让我受益匪浅，树立了信心。
我也一定会更加努力。
八、参考文献
《现代电气控制及PLC应用技术（第二版）》王永华北京航空航天大学出版社2008.2
《工厂电气控制设备（第二版）》赵明机械工业出版社2009.1
《电机与拖动》孙建忠机械工业出版社2007.6
《电力拖动自动控制系统-运动控制系统》陈伯时机械工业出版社
《机床电器控制（第三版）》王炳实机械工业出版社
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