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目录第1章概述 1第2章整体结构 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 63.1.4 本次设计所采用的PLC 73.1.3 PLC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 变频器的优点 123.2.4 本设计使用的变频器 12电动机 13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章系统软件控制方案系统流程图 15程序指令表 19第5章总结 22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，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。

料流监测功能——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——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——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——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SQ1=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1~3全部停止的情况下，绿灯亮，表示可以开车，而在皮带1~3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l969年研制成功了第一台可编程序控制器PDP—14，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程序控制器DCS-8。

1973～1974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一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。