生产线皮带运输机控制系统

关键词：皮带机；PLC 控制系统；电气元件；张紧装置；
Abstract: Design for a belt conveyor, the PLC control device adopts PLC control system has the work is smooth, low requirements for space, reliable performance advantages, is a more advanced, more perfect, suitable for large belt conveyor control system. At the same time, the use of the drawing software CAD2006 mapped the Auto electric structure arrangement and system diagram, etc. Keywords: belt conveyer ；PLC control system；Electrical components；Tensioner device；
三 系统传动方式的确定
传动方式包括驱动和调速两个方面。它分为机械传动、电气传动和流体传动三种方 式。机械设备的传动方式直接影响设备的性能及结构。在机械设备总体设计时，必须从 机械性能和电气性能两方面综合考虑后确定其传动方式。 1.往复运动工作机构传动方式的确定 对于仅有一两个简单往复动作的普通机械，可采用三相鼠笼式异步电动机拖动，经 齿轮减速后用螺旋传动机构来传动。如果机械设备具有多个往复运动工作机构，而且往 复动作的调速性能和自动化程度有一定要求时，应采用电磁换向阀控制的液压传动或气 压传动系统。若往复运动的调速性能要求比较高，应采用电液比例控制系统来传动。对 于往复运动位移控制和速度控制要求比较高时，应采用步进电机、直流伺服电机或交流 伺服电机家滚珠丝杠副来驱动和控制。选择三相鼠笼式异步电动机拖动，Y 系列电动机 是笼型转子电动机，符合 IEC 标准和 DIN42673 标准。本系列采用 B 级绝缘，外壳防护 等级为封闭式 （IP44）或防护式 （IP23） 。 Y 系列电动机额定电压 380V，额定频率 50HZ， 主要参数如表 2.1，实物图如图 2.2。 表 2.1 选定电机的型号参数
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第二章 设计的内容与步骤
一 设计的基本原则
任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象(生产设备或生产过程)的工艺要求， 以提高生产效率和产品质量。因此，在设计控制系统时，应遵循以下基本原则： （1）最大限度地满足被控对象的控制要求。设计前，应深入现场进行调查研究， 搜集资料， 并与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合， 共同拟定电气控制方案， 协同解决设计中出现的各种问题。 （2）在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济，一次性投资小，使 用后节约能源。 （3）保证控制系统的安全、可靠，使用与维修方便。 （4）考虑到生产的发展和工艺的改进，对于 PLC 控制系统，在选择 PLC 容量时， 应适当留有裕量。
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第一章 绪 论
一 生产线皮带运输机控制系统设计的意义
本设计是学完大学机械类专业众多课程后，进行的最后实践检验性实践教学环节。 它要求通过设计能获得综合运用过去所学知识的能力，同时也培养自己独立查阅有关资 料、独立思考、独立完成任务的能力。通过这次设计能够很好提高分析问题和解决实际 问题的能力，对于提高的综合素质是大有好处的，对即将走上工作岗位的毕业生具有一 定的实际意义。
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生产线皮带运输机控制系统设计
摘
要：设计一种用于带式输送机的 PLC 电气控制装置，PLC 采用此种控制系统具有工作较平稳、
对空间要求低、性能可靠等优点，是一种较先进、较完善、适合于大型带式输送机的控制系统。同 时，利用绘图软件 Auto CAD2006 绘制了电气结构布置图、系统原理图等。
额定 功率 K W 满载时 转 速 r/mi n 287 0 电流 A 效 率 ﹪ 功率因数 cos 堵转 电流 额定 电流 堵转 转矩 额定 转矩 最大 转矩 额定 转矩 转动 惯量 Kg. m2
Hale Waihona Puke Baidu
型 号
躁 声
净 重 kg
同步转速 3000r/min Y100 L-2 5.5 6.39 82 0.87 7.0 2.2 2.2 0.00 29 79 33
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图 2.2 Y100L-2 电机
2. 传动方式的选择 调速性质是指电动机的转矩、功率与其转速的关系。负载特性是指机械设备的负载属于 恒功率负载（即功率不随转速变化而变化）还是恒转矩负载， （即转矩不随转速变化而 变化） 。设计任何一个电力拖动系统，必须使调速性质与负载特性相适应。也就是说， 恒功率负载必须采用恒功率调速性质的传动方式，而转矩负载则必须采用恒转矩调速性 质的传动方式。 3.电动机起动方式的确定 对于起动性能要求不高的机械设备，电动机的起动可根据其容量决定，当电动机总 容量不超过供电变压器容量的 20%时，一般采用直接起动。当容量大于该值时，可采用 星—三角形降压起动或在定子中串电阻降压起动、也可采用自耦变压器降压起动。如果 机械设备要求电动机软起动，应采用软起动器起动或变频器控制的加速起动。 4.电气系统的保护 电气保护是电气控制系统不可缺少的环节，在电路中正确设置保护环节，是确保电 动机、其他用电设备、电器元件和电网安全运行的重要措施。 ①短路保护 电路在发生短路时，由于短路线路的阻抗很小而产生很大的短路电流，在短路线路 上的电器元件触头，会因此时流过的电流大大超过其额定容量而被烧毁回发生熔焊，导 线的绝缘层也会因此被烧毁，甚至会导致火灾。所以发生短路时必须瞬间切断电源，以 保证电气线路的安全。 常用的短路保护措施有：a.熔断器保护；b.自动开关的脱扣保护。 a.熔断器 选用工业低压电器常用的 RT18(HG30)系列熔断器,如图 2.3。
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号使得 YV 阀口减小或关闭。 2.皮带的张紧和跑偏调整装置 皮带运输机运行时皮带跑偏是最常见的故障， 皮带跑偏轻则造成撒料、 皮带磨损： 重则由于皮带与机架剧烈摩擦引起皮带软化、 烧焦甚至引起火灾， 造成整个生产线停产， 因而，正确地处理好皮带跑偏关系到整个生产系统的正常运转。皮带的张紧是防止皮带 打滑的重要手段，也对系统的寿命起着至关重要的作用。
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图 2.3
RT18(HG30)低压熔断器
b．自动开关的脱扣保护。自动开关一般用的是自动空气开关，自动空气开关又称 自动空气断路器，是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，它集 控制和多种保护功能于一身。除了能完成接触和分断电路外，尚能对电路或电气 设备发生的短路．严重过载及欠电压等进行保护，同时也可以用于不频繁地启动 电动机。本次设计采用 DZ47 系列自动开关 DZ47LE。图 2.4 为其工作原理图，图 2.5 为其实物图。
前
言
自动化控制技术被引入工业领域已经有一百多年的历史了，随着工业的迅猛发展自 动化控制技术更加日新月异。伴随着数学、控制理论计算机、电子器件的发展，出现了 自动化控制技术系统，并作为一门应用科学已发展成熟，形成了自己的体系和一套行之 有效的分析和设计方法。 随着我国国民经济的飞速发展，机械在品种`规模`设计与制造技术等方面也得到了 迅速的发展和提高。目前全国各地均建有机械制造厂，并逐步走向专业化生产，以能独 立自主地进行从单机到成套设备乃至自动生产线的设计与制造。随着新材料 `新工艺`新 技术的发展，必须推动各种自动机械向电气控制化和智能化的方向发展。 皮带式输送机具有输送量大、结构简单、维修方便、部件标准化等优点，广泛应用 于矿山、冶金、煤炭等行业，用来输送松散物料或成件物品，根据输送工艺要求，可单 台输送，也可多台组成或与其它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 ,适用于输送堆积密度小于 1.67/吨/立方米，易于掏取的粉状、粒 状、小块状的低磨琢性物料及袋装物料，如煤、碎石、砂、水泥、化肥、粮食等。被送 物料温度小于 60℃。其机长及装配形式可根据用户要求确定，传动可用电滚筒，也可用 带驱动架的驱动装置。 我国生产制造的带式输送机的品种、 类型较多。 在“八五”期间， 通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，带式输送机的技术水平有了很大提 高，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产吕开发都取得了很大 的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机 等均填补了国内空白， 并对带式输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究 和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以 PLC 为核心的可编程电控装置， 驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。 而通过本毕业设计， 则可使学生熟悉常用低压电器的结构、 工作原理、 特性及应用； 掌握继电接触器控制系统基本分析和设计能力，特别是掌握典型电气控制电路的分析和 设计能力、可编程控制器的工作原理及结构特点、基本逻辑指令的应用、步进顺控指令 编程方法及应用；进一步树立正确的设计思想。在整个设计过程中，坚持实践是检验真 理的唯一标准，坚持理论联系实际，坚持与机械制造生产情况相符合，使设计尽可能做 到技术先进、经济合理、生产可行、操作方便、安全可靠。
二 设计的目的
1、能熟练运用过去所学的理论知识和实践知识，按题目所提出的各项要求，正确 设计主电路及控制线路设计。 主要完成继电器、 接触器及 PLC 控制线路设计、 编写 PLC 梯形图及语句表，正确选择电器元件，画出主电路及 PLC 控制外部接线原理图，保证 满足题目所提出的各项要求，提高学生继电器、接触器控制线路设计及 PLC 控制线路 设计的综合能力。 2、使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料名称、出处，并做到熟练 运用，提高独立工作及分工协作能力。
图 2.4 DZ47 自动开关工作原理图
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图 2.5 DZ47LE 实物图
②过载保护
在电力拖动系统中，当负载转矩超过电动机额定转矩时，电动机绕组的温升会急剧 升高并超过其额定值，轻者会使绕组的绝缘层老化变脆，寿命降低；重者会导致电动机 绕组烧坏。因此在电动机过载时必须及时切断电源，以保证电动机能在寿命期内安全运 行。常用的过载保护措施有热继电器保护、自动开关过载脱扣保护。除此以外，还有以 下一些过载保护的新措施， 如电子式继电器过载保护、 埋入电动机绕组的温度继电器 （有 双金属片式和热敏电阻式） 过载保护， 软起动器过载保护。 本次设计基于生产成本考虑， 采用价格相对低廉，用途广泛的热继电器。根据电机参数，选择华洋公司生产的热过载 继电器 JRS1(LR1)，如图 2.6。
二 设计的内容
图 2.1 某原料皮带运输机示意图
1.基本结构设计 在建材、化工、食品、机械、钢铁、冶金、煤矿等工业生产中广泛使用皮带运输机 运送原料或物品。图 2.1 是某原料皮带运输机的示意图，原料从料斗经过 PD-2、PD—1 两台皮带运输机送出。从料斗向 PD-2 供料由电磁阀 YV 控制，PD-1 和 PD-2 分别由电 动机 M1 和 M2 驱动。PD-2、PD-1 下均安装有称重传感器，一旦皮带轮超重，则发出信
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图 2.6 JRS1(LR1)实物图
③零电压和欠电压保护
在电动机正常运行时，如果出现非正常停电后再恢复供电，电动机又自行起动，很 可能会造成生产机械动作错乱，运动部件互相碰撞的设备事故，甚至酿成人身事故。对 电网来说，许多电动机及其他用电设备在恢复供电后同时自行起动，也会引起电网过大 的瞬间压降。为了防止电动机失电时停止且电压恢复时自行起动，须采取零电压保护措 施。 在电动机运行过程中，如果电源电压过低，会导致电动机转速过低甚至停转，结果 造成所拖动的设备不能正常运行，甚至可能酿成事故。因此，需要在电源电压降到允许 值以下时，降电源切断，实施欠电压保护。 电动机的零压保护和欠压保护无需特别的保护电器元件，只要将控制电动机的接触 器控制电路连接成自锁电路即可。 ④电气元件的选择 按钮：按钮是用于人工操作瞬间接通和断开小电流（5A 以下）控制电路的开关。 它有不同的结构型式和颜色。一般情况下，起动按钮选用绿色，停止按钮选用红色，紧 急停止按钮选用红色蘑菇头型式；需要显示按钮操作状态时选用带指示灯的按钮；大多 数按钮的触头为一常开和一常闭，如果需要一个按钮控制两个或两个以上的回路，则选 用多对触头的按钮。 机械设备上常用的按钮有 LA18、LA19、LA20 等几种型号。它们的额定电压为： 交流 500V、直流 440V、额定电流为 5A，如图 2.7 所示。