多级运输皮带控制系统.docx

1、多级运输皮带控制系统课程设计题 目： 多级运输皮带控制系统学 院： 应用技术学院 专业班级： 机电一体化技术 01班指导教师： 肖渊 职称: 副教授学生姓名： 张亚俊 学 号： 125 第1早概述1第2早整体 结构2整体描述3系统构成 4工艺要求4第3章 系统硬件设备的设计和介绍可编程控制器（PLC _.53.1.1可编程控制器（PLC的出现 53.1.2可编 程控制器 的组成63.1.3可编 程控制器 的发展673.1.4本次 设计所采 用的PLC7Q3.1.3PLC连接图8变频器-113.2.1变频调速原理. 113.2.2通用变频器123.2.3变 频器的优占八、3.2.4本设计使用的变

2、频器 123.3.113交流电动机133.3.2 本次所用电动机皮带运输机143.4.1皮带运输机的结构143.4.2皮带运输机的调试14第4章 系统软件牛控制方案系统流程图 15程序指令表 19第5章 总结一22电动机13第1章概述PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用 可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和 算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机 械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体, 易于扩展其功能的原则而设计。20世纪80年代初，可编程控制器

3、在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期 可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一 个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程 控制器已步入成熟阶段。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工 业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来 说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控 制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编 程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化 工、冶金钢铁、汽车、轻工

4、业等领域的应用都得到了长足的发展。PLC皮带控制系统是胶带运输机的自动化控制系统。可在矿山、港口码头、冶金、钢铁、建材 等行业中使用的皮带机顺序控制及保护的智能控制系统，其通用性、适应性强，能够完成各种控 制任务它能完成各种传感器工作状态的监测、皮带及给煤机的电机起停控制、通讯、现场管理、 集中监控，集控系统采用多台 PLC组成控制系统和数据传输网络，可以组成不同的控制规模，每 一台PLC又可以采用单独控制。由于采用网络系统，用户可以方便的对整个系统内的每一台设备 进行管理。未来带式输送机将向着大型化发展、扩大使用范围、物料自动分拣、降低能 量消耗、减少污染等方面发展。向大型化方向发展，包括大

5、输送能力和大单机长度等 几个方面。现在世界上最长的水力输送装置其长度已经超过四百公里，带式输送机最长的单 机长度已将近15公里了，并且已经出现了联系两个城市的带式输送道。 世界各主要发达国家也正在研发具有长距离、大运量连续输送能力的输送机结构。第2章整体结构整体描述（1）PLC皮带控制系统系统特点PLC皮带控制系统在组态系统时具有极大的灵活性，具有极强的处理能力，以及大 的I/O容量。适应性好可编程控制器是通过程序实现控制的。当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，适应能力非常强，即可控制一台单机，又可控制一条生产线，既可现场

6、控制，又可远距离控制。功能强大：PLC内部有丰富的软元件供您使用，可以很方便的进行 程序修改，调整计时器、 计数器 的值来适应现场设备运行的要求。（2）PLC皮带控制系统皮带监测保护胶带跑偏保护 可采用跑偏 开关用于皮带运输跑偏监测和保护，成对使用。报 警并可急停皮带（根据需要）。旋转探测仪（速度、打滑保护） 采用速度 传感器探测胶带输送机速度及加速 度，实现超速打滑保护。（报警并急停皮带）急停双向拉绳开关 控制急停的闭锁保护及故障识别，拉线急停闭锁开关，用 于皮带沿线紧急闭锁保护。当闭锁开关动作，控制机报警并发出 急停命令。（报警 并急停皮带）皮带纵向撕裂保护 纵向撕裂传感器安装在皮带下方，

7、 当皮带发生纵向撕裂故 障时 ,煤落在传感器上面，传感器动作报警并急停。烟雾保护 采用烟雾传感器，当皮带或煤有烟雾产生时，控制机显示、音响报 警并启动洒水灭尘装置。该信号为锁存信号需要人为复位按钮来复位，再次报警时间 为 30 分钟。温度监测 采用非接触式 温度传感器 来测量滚筒温度， 并将它转换成电压信号， 控制机根据所测量的温度与设定温度之比，来控制洒水装置灭火，同时显示报警和急 停。自动洒水灭火灭尘 采用自动灭尘灭火洒水装置，该装置由隔爆电磁阀、自动 水阀、水管喷咀和阀门等组成。当控制系统根据保护温度、烟雾煤尘等 多种 传感器提 供的信号，可控制电磁阀开启实现自动洒水灭尘灭火。料流监测功

8、能一一采用接触式料流传感器，可使皮带系统在自动状态下根据物料的情况起、停皮带，为矿方节省了电能。（3）PLC皮带控制系统报警显示状态显示一一在控制台上可显示各皮带、给煤机的启停状态、指示、松闸指示等。故障指示一一在控制台上可显示各皮带机跑偏、闭锁、纵撕、超温、打滑、烟雾、堆 煤、洒水、电机故障等信号，可查询皮带保护点并显示。通讯及启动告警功能 一一系统配置扩音电话和起动前的语言告警装置。维修人员可通过皮带沿线设置的扩音电话 与各皮带分站联系，故障保护时，系统通过沿线语言装置，进行语言报警，便于维修 工查找故障点，节省故障查询时间。自动运行方式时，根据 PLC内部设定的程序自动起停设备；还可根据

9、需要使设备单机运行 当对设备进行检修时还可将运行方式转换到检修状态，检修人员可通过机头、机尾安放的本安就地箱启停设备。系统构成-M2M3-满仓信号_空仓信号图系统硬件整体图工艺要求1料罐进料放料由电磁阀 YV1和YV2控制，当料罐中的料位底于下料位监测点时，（SQ4=0进料阀YV1动作，向料罐中进料，当料位高于上料位监测点时，（ SQ3=1） 进料阀YV1关闭。2当装料小车到达装车点时，装车位开关 SQ仁1此时黄灯亮，按下起动按钮 SB1黄灯 闪，2秒钟后，黄灯灭，同时皮带 3起动。再经过2秒钟后皮带2起动，再过2秒钟 后皮带1起动。再过2秒后，放料阀YV2动作进行放料。当小车装满后达到规定重

10、量 时，SQ2动作，放料阀YV2关闭（YV2=0。之后每隔2秒依次停皮带1、皮带2和皮 带3。在皮带13全部停止的情况下，绿灯亮，表示可以开车，而在皮带 13在运行时，红灯亮表示不能开车。3停止控制：按下停止按钮SB2放料阀YV2关阀之后每隔2秒依次停皮带1、皮带2和 皮带3。按下急停按钮SB3,放料阀和皮带同时停止。4电路的保护：电路应设总的短路保护，每台电动机应设短路保护和过载保护，当一台电动机发生过载时应逆序停止，工作停止过程和按停止按钮的作用相同。第3章 系统硬件设备的设计和介绍可编程控制控制器（PLC可编程序控制器是由传统的继电器，接触器等所构成的逻辑控制系统发展而来的。 微处理机的

11、出现，对可编程序控制器产生了划时代的影响。3.1.1可编程控制器（PLC的出现60年代中期，美国通用汽车公司（GM）为适应生产工艺不断更新的需要，提出 了一种设想：把计算机的功能完善、通用灵活等优点和继电控制系统的简单易懂、操 作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种通用控制装置，并把计算机的编程方法 和程序输入方式加以简化，采用面向控制过程、面向问题的语言编程，使不熟悉计算 机的人也能方便地使用。美国数字设备公司（DEC根据这一设想，于1969年研制成功了第一台可编程序控制 器PDF14,并在汽车自动装配线上试用获得成功。1971年，日本从美国引进了这项新技术，并很快研制成功了日本第一台可编

12、程序控制器DCS-8 19731974年原西德和法国也研制出了他们的可编程序控制器。我国从1974年开始研制，1977年研制成功了以一位微处理器 MC14500为核心的可编程序控 制器，并开始工业应用3.1.2可编程控制器的基本组成可编程控制器主要由CPU存储器、基本I/O接口电路、外设接口、编程装置、电 源等组成。可编程控制器的结构多种多样，但其组成的一般原理基本相同，都是以微处理器 为核心的结构。编程装置将用户程序送入可编程控制器， 在可编程控制器运行状态下, 输入单元接收到外部元件发出的输入信号，可编程控制器执行程序，并根据程序运行 后的结果，由输出单元驱动外部设备。PLC的一般结构如下

13、图所示.图3.1.2可编程控制器的组成其核心主要有CPU,I/O模块,电源模块以及它的存储模块，它们各自的特点如下：（1）CPUPLC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。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读 取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号， 去指挥有关的控制电路，与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控 制

14、及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、 工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏 由震荡信号控制；CPU的运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作；CPU 的寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。（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

15、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）电源模块：有些PLC中的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途 是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供 24V的工作电源。电源以其输入类型有：交流电源，加的为交流 220VAC或110VAC直流电源，加的为直流电压，常用的为24V。（4）存储模块：PLC的存储器包括系统储存器和用户储存器两种。系统储存器用于存储系统程序， 用户存储器用于存放PLC的用户程序。现在的PLC般均采用可电擦除的E2PROM存 储器来作为系统储存器和用户储存器。3.1.3本次设计所采

16、用的PLC根据学校现有的实验设备和输入输出点数决定选用三棱公司生产的 FX2n系列维系可 编程控制器中的FX2n-48M型。FX2n系列可编程控制器性能规格如下表表3-1 FX 2基本单元型号规格型号1输入点数扩展模块最大继电器输出晶体管输出输出点数I/O点数FX 2 -16MRFX 2 -16MT8816表3-2 FX 2扩展单元型号规格型号输入点数（24VDC输出点数扩展模块最大I/O点数FX-32ER1616 （继电器）16FX-48ER2424 （继电器）32FX-48ET2424 （晶体管）32FX 2 -24MRFX 2 -32MRFX 2 -48MRFX 2 -64MRFX 2

17、-80MR表3- 3 FX 2扩展模块型号规格FX-8EYR8 （晶体管）FX-8EYS8 （晶闸管）FX 2系列可编程控制器输入技术指标、输出技术指标、电源技术指标和性能技术指标（Performanee Specification，分别如表 4-4,表 4-5,表 4-6,表 4-7 及表 4-8 所示。表3-4 FX 2 一般技术指标环境温度0 55C环境湿度35% 89%RH抗振JIS C091标准1055Hz最大ZG） 3轴方向各2h抗冲击JIS C0912标准10G 3轴方向各3次S,用噪声仿真器产生电压为1000V p-p噪声脉冲宽度为1卩抗噪声干扰周期为30100Hz的噪声，在此

18、噪声干扰下PLC工作正常耐压1500V AC 1min各端子与接地端之间绝缘电阻5MQ 以上 500V DC接地第3种接地，不能接地时，亦可浮空使用环境禁止腐蚀气体，严禁尘埃表3-5 FX 2输入技术指标输入电压24V DC隔离光电隔离注：输入端X0X17的响应时间可由程序调整7mA10ms响应时间为060ms输入电流3.1.3PLC连接图图 PLC连接图变频器3.2.1变频调速原理通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作 变频器”该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（ DC）。然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（AC）。变频器同时改变输出频率与

19、电压，也就是改 变了电机运行曲线上的n0,使电机运行曲线平行下移。因此变频器可以使电机以较小 的启动电流，获得较大的启动转矩，即变频器可以启动重载负荷。变频器具有调压、调频、稳压、调速等基本功能，应用了现代的科学技术，价 格昂贵但性能良好，内部结构复杂但使用简单，所以不只是用于启动电动机，而是广 泛的应用到各个领域，各种各样的功率、各种各样的外形、各种各样的体积、各种各 样的用途等都有。随着技术的发展，成本的降低，变频器一定还会得到更广泛的应用。3.2.2变频器的优点1 首先使用的是价格便宜、容易维护的笼型感应电动机。并且，可直接使用原有感 应电动机，不必改造机械和驱动系统，提高机械功能。2.

20、可进行连续、广泛的操作。使用原有的常用电源时，利用另外的变速设备（减 速机、传动带等）进行变速。但是，只能进行阶段性变速、不能进行连续变速。3.以变频器可替代DC发动机，这时使用感应电动机。与DC发动机相同，无需 刷子、slip-ring等，维护性和耐环境性优秀。4.变频器可以软启动和软关闭，任意调整发动机的加 /减速时间。5.减低启动电流。 通过变频器的软启动和软关闭，能减低启动电流到电机启动时额定电流的2倍。一般直入启动时，流动额定电流 6倍的启动电流，因此会给电 机的频繁运转/停止带来负荷。6.变频器的回升制动便于进行电制动。7.以1台变频器可并行运转控制几台发动机。8.运转效率高。9.

21、在通风机、抽水机等使用变频器，能节减能源；用于空调设备，能创出舒适 环境。10.可进行发动机额定电流以上的高速运转。11用最佳速度控制，提高质量。3.2.3 本设计使用的变频器根据现有的实验器材以及电动机的容量，本设计使用四台西门子 MMV系列变频器来控制四台电动机。随着无传感器矢量控制的推出， MICROMASTER是要求更加严格的应用对象的首要选择，例如纺织业，打包机或工业洗条机械。这个革命性的控制 技术可提供200%的起动转矩，仍然不会牺牲高速时的性能。特殊的算法使用独特的电 动机自适应技术，可以对广泛的环境条件和电动机类型加以补偿。具有更小的尺寸， 更好的性能是世界上最小的750W 2

22、30W变频器之一，带有一个内置式的滤波器。他 可以适应的周围环境温度为 0-50C。防护等级为IP56,特殊设计的MIDIMASTER VCCTO外壳采用高水平的IP56保护。 这使得该产品可以再极端严酷的环境条件下使用。名称： MIDIMASTER VECTOR功率范围： 一45KW 230V 3AC电压范围：380吒00V 10%输入频率：47 63HZ功率因数：COS ，Total变频效率：97%相对湿度:95%存储温度：-40 +70 C操作温度：0F0 C （50 C无盖）保护等级：IP56/NEMA4冷却方式：风扇冷却输出频率进度：输出频率：0650HZ过在能力：200% 3 秒，

23、150% 60 秒控制方式：V/f开关量输入:6路模拟量输入1: 010， 4 20mA, 10 位精度模拟量输入2: 4 20 Ma, 10 位精度模拟量输入1:无 420 mA模拟量输入2: 无继电器输出1： 30VDC 2A, 240VAC 常开续电器输出2: 30VDC 2A, 240VACRS485接 口 : D型端子PID闭环控制： 自带PID制动单元：自带选件混合制动：有快速电流限幅：有外部电机保护：PLC温度传感器输入内部电机保护：12t过热保护变频器保护：接地， 短路保护，欠压，过压，过热，过流保护电动机电动机（Motors）是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈（

24、也就是定 子绕组）产生旋转磁场并作用于转子鼠笼式式闭合铝框形成磁电动力旋转扭矩。电动 机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流 机电，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同 步速）0电动机主要由定子与转子组成，通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向 和磁感线（磁场方向）方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动 机转动。3.3.1交流电动机交流电机是用于实现机械能和交流电能相互转换的机械。由于交流电力系统的巨大 发展，交流电机已成为最常用的电机。交流电机与直流电机相比，由于没有换向器（见 直流电机的换向），因此结构简

25、单，制造方便，比较牢固，容易做成高转速、高电压、 大电流、大容量的电机。交流电机功率的覆盖范围很大，从几瓦到几十万千瓦、甚至 上百万千瓦。3.3.2本次所用电动机本设计需要四个电动机来带动四个皮带机，这四个电动机都选用齿轮简述异步 电动机，起新型号是YCJ旧型号是JTC型号的意义就是异齿减，标准编号是JBT6449_92. 用于要求低速，大转矩的机械。结构特征是有 丫系列（IP44）电动机与齿轮减速器直接耦合而成的。所以选择丫系列IP44电动机的具体型号。Y（IP44是指小型三相异步电动机。 标准编号ZBK22OO7_88（H8O_315结构特征是自 扇冷却，封闭式结构，能防止灰尘，水滴大量进

26、入电动机内部。Y112M_2型的电动机，技术指标如下：额定功率：4KW效率：%同步转速：3000r/mi n铁心长度：105mm气隙长度：定子外径：175mm定子内径：98mm每槽线数：48绕组型式：单层同心节距：1 16槽数 Z1Z2: 30/36转动惯量：A2质量：45kg皮带运输机皮带输送机是用连续的无端输送带输送货物的机械，通称带式输送机。输送带根据摩 擦传动原理而运动，既是承载货物的构件，又是传递牵引力的构件，用来输送松散物 料或成件物品，根据输送工艺要求，可以单台输送，也可多台组成或与其他输送设备组成水平或倾斜的输送系统，以满足不同布置型式的作业线需要。所以带式输送机广 泛应用于现

27、代化的各种工业企业中，如采矿、冶金、化工、铸造、建材等行业的输送 和生产流水线以及水电站建设工地和港口等大宗散货的输送装卸作业中， 在我国国民经济中占有主要地位。341皮带运输机的结构(1)皮带的材质有：橡胶、帆布、尼龙、硅胶、PVC PU等多种材质，除用于普通物料的输送外，还 可满足耐油、耐腐蚀、防静电等有特殊要求物料的输送。采用专用的食品级输送带， 可满足食品、制药、日用化工等行业的要求。(2)结构形式有：槽型皮带机、平型皮带机、爬坡皮带机、转弯皮带机等多种形式， 输送带上还可增设提升挡板、裙边等附件，能满足各种工艺要求。输送机两侧配以工 作台、加装灯架，可作为电子仪表装配，食品包装等装配

28、线。(3)驱动方式有：减速电机驱动、电动滚筒驱动。调速方式有：变频调速、无极变速。(4)机架材质有：碳钢、不锈钢、铝型3.4.2皮带运输机的调试设备的调试关系着以后的运行也可以检测出其安装的是否有问题，通过简单的调 试可以检验出设备的好坏，因此这一环节也其着非常重要的作用。皮带运输机的检查 及调试方法如下：(1)首先应检查运输机支架安装是否牢固， 是否有遗漏的焊口，并逐个检查限位辊、张紧辊、导向辊的转动是否灵活，主动辊、从动辊内是否注油。(2)以上确定无误后，采取点动的方式启动主动辊电机，若继电器跳闸，则切 不可强行启动，应检查主动辊电机内是否进人雨水造成短路。点动无误后，可正常启 动主动辊电机。(3)正常运转时，调整皮带是本步工作中的一个难点，若皮带跑偏，应调整尾部 的可调螺母；若调整无效，则应检查导向辊的安装是否正确，必要时将导向辊一端支 架割开、移位、焊接。如皮带过紧或过松，应调整张紧辊，使之松紧适宜。系统软件控制方案第 4 章 系统软件控制方案系统流程图图 系统流程图程序指令表程序指令表步数指令步数指令1LDX02ANIX13ANIX24OUTY05LDX16X0X07ANI