自动送料装车控制系统设计.

自动送料装车控制系统设计1．设计任务（1）硬件设计自动送料装车系统控制电路设计煤矿或沙场自动送料装车系统。

完成工作流程图；主电路图；控制器接线图；元件选型；电机选择，有必要的设计计算。

（给简易控制系统示意图。

）（2）软件设计自动送料装车系统控制程序控制要求：能够控制启动/停止；装车完毕闪烁提示，汽车开走，进行下一轮的装载工作等。

（3）机械设计自动送料输送带机械结构。

2．要求（1）绘制硬件接线框图；控制流程框图及其它原理图。

（2）撰写设计说明书，并附程序清单及其功能注释。

（3）调试控制程序。

二、进度安排及完成时间1．设计时间三周（从2012年12月3日至2012年12月21 日）2．进度安排第1周：布置设计任务；补充相关知识；查阅资料；撰写绪论，确定系统组成方案。

第2周：输送带传动装置结构设计；绘制装配图、零件图。

控制系统硬件设计，选择电气元件，设计系统框图、外部电路接线图。

第3周：编写主程序、功能子程序并调试。

并记录存在的问题和解决问题的方法；整理设计资料；按格式模版撰写设计说明书；上交设计作业（打印稿及电子文档）；并参加答辩。

注：程序设计2人；硬件电路设计2人；机械结构设计2～3人。

目录第1章绪论 (1)1.1自动送料装车控制的发展 (1)1.2自动送料装车控制系统设计的目的和意义 (1)第2章确定课题设计方案 (3)2.1 初定动力部分 (3)2.2 初定传动部分 (3)2.3 初定执行机构 (3)2.4 控制器选型 (4)2.5 系统总体工作流程 (5)第3章机械结构设计 (6)3.1系统设计的原始参数 (6)3.2初选输送带 (6)3.2带速和滚筒转速计算 (7)3.3牵引力和电动机功率计算 (7)3.4电机的选型和传动比的确定 (7)3.4.1电机的选型 (7)3.4.2传动比的确定 (7)3.5传动装置的布置方式 (8)3.6 传动滚筒的作用及类型 (8)第4章硬件部分设计 (10)4.1 主电路的设计 (10)4.2 PLC机型的选择 (11)4.4开关的选择 (11)4.5熔断器的选择 (11)4.6 接触器的选择（KM） (12)4.7 传感器的选择 (12)4.7.1称重传感器的选择 (12)4.7.2霍尔传感器的选择 (12)4.8 继电器的选择 (13)4.9 行程开关的选择 (13)4.10物位传感器的选择 (14)4.10.1电容式物位传感器 (14)4.10.2阻力式料位传感器 (15)4.11 I/O地址表 (16)第5章软件控制 (18)5.1 PLC程序流程图设计 (18)5.2 PLC程序框图 (19)5.3 PLC程序 (21)结论 (23)参考文献 (24)第1章绪论1.1自动送料装车控制的发展送料装车设备广泛地应用于建材、冶金、煤炭、电力、化工、轻工等工业生产部门。

老式送料装车设备因为没有计量而存在多装、少装的问题。

特别是在运输的过程中，不允许车辆超载，多装了，得卸掉，少装了，得进行二次装车，使得装车工作进行非常缓慢。

随着当今社会科学技术的发展，各类物料输送的生产线对自动化程度的要求越来越高，原有的生产送装料设备已经远远的不能满足当前高度自动化的需要。

由于控制系统的不断发展和革新，使得生产线的运输控制也将得到不断的改善和生产效率的不断提高，送料装车的控制经历了以下几个阶段：1.手动控制：在20世纪60年代末70年代初期，便有一些工业生产采用PLC 来实现送料装车的控制，但是限于当时的技术还不够成熟，只能采用手动的控制方式来控制机器设备，而且早期送料装车控制系统多为继电器和接触器所组成的复杂控制系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须要有专人负责操作。

2.自动控制：在20世纪80年代，由于计算机的价格普遍下降，这时的大型工控企业将PLC充分的与计算机相结合，通过机器人技术，自动化设备终于实现了PLC在送料装车控制系统中自动控制方面的应用。

3.全自动控制：现阶段，由于PLC技术向高性能、高速度、大容量发展，大型PLC大多数采用多CPU结构，不断向高性能、高速度、大容量方向发展。

将PLC运用到送料装车控制系统中，可实现送料装车的全自动控制，降低了系统的运行费用。

PLC控制的送料装车自动控制系统具有连线简单、控制速度快、精度高、可靠性和可维护性好、维修和改造方便等优点。

1.2自动送料装车控制系统设计的目的和意义送料装车控制系统的工作环境通常比较恶劣, 设备周围所处的环境一般粉尘比较大、空气湿度相对高且操作分散,所以对送料装车控制系统工作的安全性、可靠性、维护简便性要求比较高。

在早期的送料装车控制中通常都采用继电器逻辑控制,继电器控制系统中大多数采用分立的继电器、接触器等电器元件作为控制元件,其控制系统复杂、操作难度大, 并且安装接线时工作量大、修改控制策略难、维护量大等问题，严重影响了正常的工业生产。

PLC所控制的系统可以方便地通过改变用户程序，以实现各种控制功能，从根本上解决了电器控制系统控制电路难以改变的问题。

同时，PLC控制的系统不仅能够实现逻辑运算，还具有数值运算及过程控制等复杂的控制功能。

对于复杂的控制系统，使用PLC 后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型PLC的体积相当于几个继电器大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/2～1/10。

PLC的配线比继电器控制系统的配线要少得多，从而可以节省下大量的配线和附件，减少了大量的安装接线工作时，可以减少大量费用。

PLC不仅用于开关量控制，还可用于模拟量及数字量的控制，可采集与存储数据，还可对控制系统进行监控；还可联网、通讯，实现大范围、跨地域的控制与管理。

PLC已日益成为工业控制装置家族中一个重要的角色。

第2章确定课题设计方案总体方案包括：初定动力部分、初定传动机构、初定执行机构、初定控制系统。

系统总的工作流程。

2.1 初定动力部分输送机械设备要求动力部分具有启动扭矩大、有一定过载能力、能适应一定冲击载荷的影响、能够适应满载启动的要求，同时希望体积和重量不能太大，且能与工厂其他设备共用动力源（工厂大多设备用三相交流电作为动力源），所以动力部分初定为三相交流电机。

2.2 初定传动部分带传动的优点有：1.带传动可以缓和冲击和振动；2.带传动中心距不受限制，只要陪以合适的紧链结构，理论可以很大；3.可以通过打滑，提高设备的防过载能力；4.传递效率较低，易出现皮带打滑造成皮带磨损剧烈；5.传动比不明确。

齿轮传动的优点有：1、承载能力高，尺寸紧凑；2、传动效率高，一对润滑、加工良好；3、传动精度高；4、传递扭矩达；5、使用寿命长；自动送料装车系统对传动部分没有特殊的要求，为节约成本，获得一定减速比，传递较大扭矩，传动部分初定为带传动和齿轮减速机构的组合。

2.3 初定执行机构首先是它运行可靠。

在许多需要连续运行的重要的生产单位，如发电厂煤的输送，钢铁厂和水泥厂散状物料的输送，以及港口内船舶装卸等均采用带式输送机。

如在这些场合停机，其损失是巨大的。

必要时，带式输送机可以一班接一班地连续工作。

带式输送机动力消耗低。

由于物料与输送带几乎无相对移动，不仅使运行阻力小(约为刮板输送机的1/3-1/5)，而且对货载的磨损和破碎均小，生产率高。

这些均有利于降低生产成本。

带式输送机的输送线路适应性强又灵活。

线路长度根据需要而定.短则几米，长可达10km以上。

可以安装在小型隧道内，也可以架设在地面交通混乱和危险地区的上空。

根据工艺流程的要求，带式输送机能非常灵活地从一点或多点受料.也可以向多点或几个区段卸料。

当同时在几个点向输送带上加料(如选煤厂煤仓下的输送机)或沿带式输送机长度方向上的任一点通过均匀给料设备向输送带给料时，带式输送机就成为一条主要输送干线。

带式输送机可以在贮煤场料堆下面的巷道里取料，需要时，还能把各堆不同的物料进行混合。

物料可简单地从输送机头部卸出，也可通过犁式卸料器或移动卸料车在输送带长度方向的任一点卸料。

带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备（如机车类）相比，具有输送距离长、运量大、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中化控制，尤其对高产高效矿井，带式输送机已成为煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备。

带式输送机主要特点是机身可以很方便的伸缩，设有储带仓，机尾可随采煤工作面的推进伸长或缩短，结构紧凑，可不设基础，直接在巷道底板上铺设，机架轻巧，拆装十分方便。

当输送能力和运距较大时，可配中间驱动装置来满足要求。

根据输送工艺的要求，可以单机输送，也可多机组合成水平或倾斜的运输系统来输送物料。

2.4 控制器选型PLC是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC的特点：（1）可靠性高，抗干扰能力强（2）编程方法简单易学，使用方便（3）功能完善，应用灵活（4）环境要求低，适应性强，（5）体积小，重量轻，能耗低（6）维修工作量小，维修方便（7）系统的设计，安装，调试工作量少综上所述，控制器初定为可编程控制器（PLC）2.5 系统总体工作流程初始状态：绿灯（L1）亮，红灯（L2）灭，表示允许汽车开进装料，此时，进料阀门（K1），料斗阀门（K2），电动机（M1，M2，M3）皆为OFF状态。

当汽车到来时，检测开关S3接通（负载板上未设，可从通用器件板选取），红色信号灯L2亮，绿色L1灭，传送带驱动电动机M3运行；2s后，电动机M2运行；再经过2s，M1运行，依次顺序起动送料系统。

电动机M3运行后，进料阀门K1打开料斗进料，料斗装满时，检测开关S1=1，进料阀门K1关闭（设1料斗物料足够装满1车）；料斗出料阀门K2在M1运行及料满（S1=1）后，打开放料，物料通过传送带的传送，装入汽车。

当装满汽车后，称重开关S2动作，料斗出料阀门K2关闭，同时电动机断电停止，2s后M2停止，再过2s，M1停止，L1亮，L2灭，表示汽车可以开走。

图 2.1 气相色谱装置框图第3章机械结构设计3.1系统设计的原始参数带式输送机是目前煤炭的主要装车输送设备，其设计的自动化先进程度、结构布置方式、使用安全性、可靠性、连续性和高效运行将直接影响矿井生产成本。

运煤车的吨位Q=10t,要求在2min中内装满一车煤块，煤块的密度ρ=1.05~1.1X103kg/m3 。

三段输送带的有效总长度L=15m，滚筒的直径D=315mm。

3.2初选输送带我国目前生产的输送带有以下几种:尼龙分层输送带、塑料输送带、整体带芯阻燃带、钢丝绳芯带等。

在输送带类型确定上应考虑如下因素：1)为延长输送带使用寿命，减小物料磨损，尽量选用橡胶贴面，其次为橡塑贴面和塑料贴面的输送带；2)在同等条件下优先选择分层带，其次为整体带芯和钢丝绳芯带；3)优先选用尼龙、维尼龙帆布层带。