自動(dòng)送料裝車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).

1、自動(dòng)送料裝車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(1) 硬件設(shè)計(jì)自動(dòng)送料裝車(chē)系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)煤礦或沙場(chǎng)自動(dòng)送料裝車(chē)系統(tǒng)。完成工作流程圖；主電路圖；控制器接線(xiàn)圖；元件選型；電機(jī)選擇，有必要的設(shè)計(jì)計(jì)算。(給簡(jiǎn)易控制系統(tǒng)示意圖。)(2) 軟件設(shè)計(jì)自動(dòng)送料裝車(chē)系統(tǒng)控制程序控制要求：能夠控制啟動(dòng)/停止；裝車(chē)完畢閃爍提示，汽車(chē)開(kāi)走，進(jìn)行下一輪的裝載工作(3) 機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)送料輸送帶機(jī)械結(jié)構(gòu)。2要求(1) 繪制硬件接線(xiàn)框圖；控制流程框圖及其它原理圖。(2) 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，并附程序清單及其功能注釋。(3) 調(diào)試控制程序。二、進(jìn)度安排及完成時(shí)間1.設(shè)計(jì)時(shí)間三周(從2012年12月3日至2012年12月21日)2進(jìn)度安排第1周：布置設(shè)

2、計(jì)任務(wù)；補(bǔ)充相關(guān)知識(shí)；查閱資料；撰寫(xiě)緒論，確定系統(tǒng)組成方案。第2周：輸送帶傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；繪制裝配圖、零件圖。控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，選擇電氣元件，設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖、外部電路接線(xiàn)圖。第3周：編寫(xiě)主程序、功能子程序并調(diào)試。并記錄存在的問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法；整理設(shè)計(jì)資料；按格式模版撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；上交設(shè)計(jì)作業(yè)(打印稿及電子文檔；并參加答辯。注：程序設(shè)計(jì)2人；硬件電路設(shè)計(jì)2人；機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23人。第1章緒論11.1自動(dòng)送料裝車(chē)控制的發(fā)展11.2自動(dòng)送料裝車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的和意義1第2章確定課題設(shè)計(jì)方案32.1 初定動(dòng)力部分32.2 初定傳動(dòng)部分32.3 初定執(zhí)行機(jī)構(gòu)32.4控制器選型42.5系統(tǒng)總體工作流

3、程5第3章機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)63.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原始參數(shù)63.2初選輸送帶63.2帶速和滾筒轉(zhuǎn)速計(jì)算73.3牽引力和電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算73.4電機(jī)的選型和傳動(dòng)比的確定73.4.1電機(jī)的選型73.4.2傳動(dòng)比的確定73.5傳動(dòng)裝置的布置方式83.6傳動(dòng)滾筒的作用及類(lèi)型8第4章硬件部分設(shè)計(jì)104.1主電路的設(shè)計(jì)104.2PLC機(jī)型的選擇114.4開(kāi)關(guān)的選擇114.5熔斷器的選擇114.6接觸器的選擇（KM）124.7傳感器的選擇124.7.1稱(chēng)重傳感器的選擇124.7.2霍爾傳感器的選擇124.8繼電器的選擇134.9行程開(kāi)關(guān)的選擇134.10物位傳感器的選擇144.10.1電容式物位傳感器144.10.2阻

4、力式料位傳感器154.11I/O地址表16第5章軟件控制185.1 PLC程序流程圖設(shè)計(jì)185.2 PLC程序框圖195.3 PLC程序21結(jié)論23參考文獻(xiàn)24第1章緒論1.1自動(dòng)送料裝車(chē)控制的發(fā)展送料裝車(chē)設(shè)備廣泛地應(yīng)用于建材、冶金、煤炭、電力、化工、輕工等工業(yè)生產(chǎn)部門(mén)。老式送料裝車(chē)設(shè)備因?yàn)闆](méi)有計(jì)量而存在多裝、少裝的問(wèn)題。特別是在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，不允許車(chē)輛超載，多裝了，得卸掉，少裝了，得進(jìn)行二次裝車(chē)，使得裝車(chē)工作進(jìn)行非常緩慢。隨著當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各類(lèi)物料輸送的生產(chǎn)線(xiàn)對(duì)自動(dòng)化程度的要求越來(lái)越高，原有的生產(chǎn)送裝料設(shè)備已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的不能滿(mǎn)足當(dāng)前高度自動(dòng)化的需要。由于控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展和革新，使得生

5、產(chǎn)線(xiàn)的運(yùn)輸控制也將得到不斷的改善和生產(chǎn)效率的不斷提高，送料裝車(chē)的控制經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：1. 手動(dòng)控制：在20世紀(jì)60年代末70年代初期，便有一些工業(yè)生產(chǎn)采用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)送料裝車(chē)的控制，但是限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)還不夠成熟，只能采用手動(dòng)的控制方式來(lái)控制機(jī)器設(shè)備，而且早期送料裝車(chē)控制系統(tǒng)多為繼電器和接觸器所組成的復(fù)雜控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、體積大、成本高等缺陷，幾乎無(wú)數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須要有專(zhuān)人負(fù)責(zé)操作。2自動(dòng)控制：在20世紀(jì)80年代，由于計(jì)算機(jī)的價(jià)格普遍下降，這時(shí)的大型工控企業(yè)將PLC充分的與計(jì)算機(jī)相結(jié)合，通過(guò)機(jī)器人技術(shù)，自動(dòng)化設(shè)備終于實(shí)現(xiàn)了PLC在送料裝車(chē)控制系統(tǒng)中自動(dòng)控制方面的應(yīng)用。

6、3全自動(dòng)控制：現(xiàn)階段，由于PLC技術(shù)向高性能、高速度、大容量發(fā)展，大型PLC大多數(shù)采用多CPU結(jié)構(gòu)，不斷向高性能、高速度、大容量方向發(fā)展。將PLC運(yùn)用到送料裝車(chē)控制系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)送料裝車(chē)的全自動(dòng)控制，降低了系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。PLC控制的送料裝車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)具有連線(xiàn)簡(jiǎn)單、控制速度快、精度高、可靠性和可維護(hù)性好、維修和改造方便等優(yōu)點(diǎn)。1.2自動(dòng)送料裝車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的和意義送料裝車(chē)控制系統(tǒng)的工作環(huán)境通常比較惡劣，設(shè)備周?chē)幍沫h(huán)境一般粉塵比較大、空氣濕度相對(duì)高且操作分散，所以對(duì)送料裝車(chē)控制系統(tǒng)工作的安全性、可靠性、維護(hù)簡(jiǎn)便性要求比較高。在早期的送料裝車(chē)控制中通常都采用繼電器邏輯控制，繼電器控制系統(tǒng)

7、中大多數(shù)采用分立的繼電器、接觸器等電器元件作為控制元件，其控制系統(tǒng)復(fù)雜、操作難度大，并且安裝接線(xiàn)時(shí)工作量大、修改控制策略難、維護(hù)量大等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了正常的工業(yè)生產(chǎn)。PLC所控制的系統(tǒng)可以方便地通過(guò)改變用戶(hù)程序，以實(shí)現(xiàn)各種控制功能，從根本上解決了電器控制系統(tǒng)控制電路難以改變的問(wèn)題。同時(shí)，PLC控制的系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯運(yùn)算，還具有數(shù)值運(yùn)算及過(guò)程控制等復(fù)雜的控制功能。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，小型PLC的體積相當(dāng)于幾個(gè)繼電器大小，因此可將開(kāi)關(guān)柜的體積縮小到原來(lái)的1/21/10。PLC的配線(xiàn)比繼電器控制系統(tǒng)的配線(xiàn)要少得多，從而可以節(jié)省下大量的配線(xiàn)和附件

8、，減少了大量的安裝接線(xiàn)工作時(shí)，可以減少大量費(fèi)用。PLC不僅用于開(kāi)關(guān)量控制，還可用于模擬量及數(shù)字量的控制，可采集與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，還可對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控；還可聯(lián)網(wǎng)、通訊，實(shí)現(xiàn)大范圍、跨地域的控制與管理。PLC已日益成為工業(yè)控制裝置家族中一個(gè)重要的角色。8第2章確定課題設(shè)計(jì)方案總體方案包括：初定動(dòng)力部分、初定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、初定執(zhí)行機(jī)構(gòu)、初定控制系統(tǒng)。系統(tǒng)總的工作流程。2.1初定動(dòng)力部分輸送機(jī)械設(shè)備要求動(dòng)力部分具有啟動(dòng)扭矩大、有一定過(guò)載能力、能適應(yīng)一定沖擊載荷的影響、能夠適應(yīng)滿(mǎn)載啟動(dòng)的要求，同時(shí)希望體積和重量不能太大，且能與工廠其他設(shè)備共用動(dòng)力源（工廠大多設(shè)備用三相交流電作為動(dòng)力源），所以動(dòng)力部分初定為三相交

9、流電機(jī)。2.2初定傳動(dòng)部分帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)有：1.帶傳動(dòng)可以緩和沖擊和振動(dòng)；2帶傳動(dòng)中心距不受限制，只要陪以合適的緊鏈結(jié)構(gòu)，理論可以很大；3可以通過(guò)打滑，提高設(shè)備的防過(guò)載能力；4傳遞效率較低，易出現(xiàn)皮帶打滑造成皮帶磨損劇烈；5傳動(dòng)比不明確。齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)有：1、承載能力咼，尺寸緊湊；2、傳動(dòng)效率高，一對(duì)潤(rùn)滑、加工良好；3、傳動(dòng)精度咼；4、傳遞扭矩達(dá)；5、使用壽命長(zhǎng)；自動(dòng)送料裝車(chē)系統(tǒng)對(duì)傳動(dòng)部分沒(méi)有特殊的要求，為節(jié)約成本，獲得一定減速比，傳遞較大扭矩，傳動(dòng)部分初定為帶傳動(dòng)和齒輪減速機(jī)構(gòu)的組合。2.3初定執(zhí)行機(jī)構(gòu)首先是它運(yùn)行可靠。在許多需要連續(xù)運(yùn)行的重要的生產(chǎn)單位，如發(fā)電廠煤的輸送，鋼鐵廠和水泥廠散狀物

10、料的輸送，以及港口內(nèi)船舶裝卸等均采用帶式輸送機(jī)。如在這些場(chǎng)合停機(jī)，其損失是巨大的。必要時(shí)，帶式輸送機(jī)可以一班接一班地連續(xù)工作。帶式輸送機(jī)動(dòng)力消耗低。由于物料與輸送帶幾乎無(wú)相對(duì)移動(dòng)，不僅使運(yùn)行阻力小（約為刮板輸送機(jī)的1/3-1/5）,而且對(duì)貨載的磨損和破碎均小，生產(chǎn)率高。這些均有利于降低生產(chǎn)成本。帶式輸送機(jī)的輸送線(xiàn)路適應(yīng)性強(qiáng)又靈活。線(xiàn)路長(zhǎng)度根據(jù)需要而定短則幾米，長(zhǎng)可達(dá)10km以上?？梢园惭b在小型隧道內(nèi)，也可以架設(shè)在地面交通混亂和危險(xiǎn)地區(qū)的上空。根據(jù)工藝流程的要求，帶式輸送機(jī)能非常靈活地從一點(diǎn)或多點(diǎn)受料也可以向多點(diǎn)或幾個(gè)區(qū)段卸料。當(dāng)同時(shí)在幾個(gè)點(diǎn)向輸送帶上加料（如選煤廠煤倉(cāng)下的輸送機(jī)）或沿帶式輸送機(jī)

11、長(zhǎng)度方向上的任一點(diǎn)通過(guò)均勻給料設(shè)備向輸送帶給料時(shí)，帶式輸送機(jī)就成為一條主要輸送干線(xiàn)。帶式輸送機(jī)可以在貯煤場(chǎng)料堆下面的巷道里取料，需要時(shí)，還能把各堆不同的物料進(jìn)行混合。物料可簡(jiǎn)單地從輸送機(jī)頭部卸出，也可通過(guò)犁式卸料器或移動(dòng)卸料車(chē)在輸送帶長(zhǎng)度方向的任一點(diǎn)卸料。帶式輸送機(jī)是煤礦最理想的高效連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，與其他運(yùn)輸設(shè)備（如機(jī)車(chē)類(lèi)）相比，具有輸送距離長(zhǎng)、運(yùn)量大、連續(xù)輸送等優(yōu)點(diǎn)，而且運(yùn)行可靠，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和集中化控制，尤其對(duì)高產(chǎn)高效礦井，帶式輸送機(jī)已成為煤炭開(kāi)采機(jī)電一體化技術(shù)與裝備的關(guān)鍵設(shè)備。帶式輸送機(jī)主要特點(diǎn)是機(jī)身可以很方便的伸縮，設(shè)有儲(chǔ)帶倉(cāng)，機(jī)尾可隨采煤工作面的推進(jìn)伸長(zhǎng)或縮短，結(jié)構(gòu)緊湊，可不設(shè)基礎(chǔ)，

12、直接在巷道底板上鋪設(shè)，機(jī)架輕巧，拆裝十分方便。當(dāng)輸送能力和運(yùn)距較大時(shí)，可配中間驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)滿(mǎn)足要求。根據(jù)輸送工藝的要求，可以單機(jī)輸送，也可多機(jī)組合成水平或傾斜的運(yùn)輸系統(tǒng)來(lái)輸送物料。2.4控制器選型PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC的特點(diǎn)：(1) 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)(2) 編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)，使用方便(3) 功能完善，應(yīng)用靈活(4) 環(huán)境要求低，適應(yīng)性強(qiáng)，(5) 體積小，重量輕，能耗低(6) 維修工作量

13、小，維修方便(7) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，安裝，調(diào)試工作量少綜上所述，控制器初定為可編程控制器(PLC)2.5系統(tǒng)總體工作流程初始狀態(tài)：綠燈(L1)亮，紅燈(L2)滅，表示允許汽車(chē)開(kāi)進(jìn)裝料，此時(shí)，進(jìn)料閥門(mén)(K1),料斗閥門(mén)(K2),電動(dòng)機(jī)(M1，M2,M3)皆為OFF狀態(tài)。當(dāng)汽車(chē)到來(lái)時(shí)，檢測(cè)開(kāi)關(guān)S3接通(負(fù)載板上未設(shè)，可從通用器件板選取)，紅色信號(hào)燈L2亮，綠色L1滅，傳送帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3運(yùn)行；2s后，電動(dòng)機(jī)M2運(yùn)行；再經(jīng)過(guò)2s，M1運(yùn)行，依次順序起動(dòng)送料系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)M3運(yùn)行后，進(jìn)料閥門(mén)K1打開(kāi)料斗進(jìn)料，料斗裝滿(mǎn)時(shí)，檢測(cè)開(kāi)關(guān)S1=1，進(jìn)料閥門(mén)K1關(guān)閉(設(shè)1料斗物料足夠裝滿(mǎn)1車(chē))；料斗出料閥門(mén)K2在M1運(yùn)

14、行及料滿(mǎn)(S1=1)后，打開(kāi)放料，物料通過(guò)傳送帶的傳送，裝入汽車(chē)。當(dāng)裝滿(mǎn)汽車(chē)后，稱(chēng)重開(kāi)關(guān)S2動(dòng)作，料斗出料閥門(mén)K2關(guān)閉，同時(shí)電動(dòng)機(jī)斷電停止，2s后M2停止，再過(guò)2s，M1停止，L1亮，L2滅，表示汽車(chē)可以開(kāi)走。圖2.1氣相色譜裝置框圖第3章機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原始參數(shù)帶式輸送機(jī)是目前煤炭的主要裝車(chē)輸送設(shè)備，其設(shè)計(jì)的自動(dòng)化先進(jìn)程度、結(jié)構(gòu)布置方式、使用安全性、可靠性、連續(xù)性和高效運(yùn)行將直接影響礦井生產(chǎn)成本。運(yùn)煤車(chē)的噸位Q=10t,要求在2min中內(nèi)裝滿(mǎn)一車(chē)煤塊，煤塊的密度p=1.05l.lX103kg/m3。三段輸送帶的有效總長(zhǎng)度L=15m,滾筒的直徑D=315mm。3.2初選輸送帶我國(guó)目

15、前生產(chǎn)的輸送帶有以下幾種:尼龍分層輸送帶、塑料輸送帶、整體帶芯阻燃帶、鋼絲繩芯帶等。在輸送帶類(lèi)型確定上應(yīng)考慮如下因素：1）為延長(zhǎng)輸送帶使用壽命，減小物料磨損，盡量選用橡膠貼面，其次為橡塑貼面和塑料貼面的輸送帶；2）在同等條件下優(yōu)先選擇分層帶，其次為整體帶芯和鋼絲繩芯帶；3）優(yōu)先選用尼龍、維尼龍帆布層帶。因在同樣抗拉強(qiáng)度下，上述材料比棉帆布帶體輕、帶薄、柔軟、成槽性好、耐水和耐腐蝕；4）覆蓋膠的厚度主要取決于被運(yùn)物料的種類(lèi)和特性，給料沖擊的大小、帶速與機(jī)長(zhǎng)，輸送石炭石之類(lèi)的礦石，可以加厚2mm表面橡膠層，以延長(zhǎng)使用壽命。綜合該機(jī)各類(lèi)特性參數(shù)和技術(shù)特性，考慮到輸送量較大，且為固定用輸送機(jī)，為此初選

16、輸送帶采用鋼絲繩芯輸送帶，它既有良好的強(qiáng)度，又具有較好的防撕裂性能，是目前礦用帶式輸送機(jī)首選帶型?？梢猿踹x輸送帶如下：輸送帶型號(hào)：ST2500輸送帶每節(jié)帶長(zhǎng)：l=6m帶寬：B=500mm帶高：H=200mm帶質(zhì)量：qd=35.3kg/m23.2帶速和滾筒轉(zhuǎn)速計(jì)算單位長(zhǎng)度上的煤塊質(zhì)量m=pv=l.lX103X0.5X0.2=0.11X103kg因?yàn)橐獫M(mǎn)足2min中裝滿(mǎn)10t礦車(chē)的要求，所以單位時(shí)間內(nèi)的輸送質(zhì)量m1=10X103/120=83.33kg/s。帶速V=m1/m=83.33/110=0.76m/s。滾筒轉(zhuǎn)速nw=60x1000V/nD=60x1000x0.76/3.14x315=46(

17、r/min)3.3牽引力和電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算輸送機(jī)總牽引力F=gl(m+0.5qd)w=10x6x(110+0.5x35.3)x0.025=191.475N其中w為阻力系數(shù)，取值0.025電動(dòng)機(jī)功率KFV1.2x191.475x0.76P=1000-'1000x0.86=0,203kw其中K電機(jī)功率備用系數(shù)，取K=1.2n傳動(dòng)系統(tǒng)的工作效率。3.4電機(jī)的選型和傳動(dòng)比的確定3.4.1電機(jī)的選型由于電動(dòng)機(jī)所需功率P=0.203kw，可以選型號(hào)為Y90S-6的三相異步電動(dòng)機(jī),其額定功率為0.75kw,同步轉(zhuǎn)速為910r/min。3.4.2傳動(dòng)比的確定(1) 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比i總耳電動(dòng)/i滾筒=9

18、10/46=19.78(2) 分配各級(jí)傳動(dòng)比取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i=2.3,則兩級(jí)齒輪減速器的總傳動(dòng)比為1 =i/i=19.78/2.3=8.6231根據(jù)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則，取第二級(jí)齒輪傳動(dòng)比i=1.3i,32又ixi=8.6，所以i=2.57，i=3.34。2 3233.5傳動(dòng)裝置的布置方式電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器、減速器帶動(dòng)傳動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)或其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，借助于滾筒或其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶運(yùn)動(dòng)。常見(jiàn)典型的布置方式如下圖3.1所示：圖31典型的傳動(dòng)裝置布置圖X3.6傳動(dòng)滾筒的作用及類(lèi)型傳動(dòng)滾筒動(dòng)力的主要部件，它是依靠與輸送帶帶運(yùn)行的部件。作為單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式未講，可分成單滾筒傳動(dòng)間的摩擦

19、力帶動(dòng)輸送及雙滾筒傳動(dòng)。在本課程設(shè)計(jì)中采用雙滾筒傳動(dòng)，利用齒輪傳動(dòng)裝置使兩滾筒同速運(yùn)轉(zhuǎn)。傳動(dòng)滾筒根據(jù)承載能力分為輕型、中型和重型三種。同一種滾筒直徑又有幾種不同的軸徑和中心跨距供選用。(1) 輕型：軸承孔徑80100血。軸與輪轂為單鍵聯(lián)接的單幅板焊接筒體結(jié)構(gòu)。單向出軸。(2) 中型：軸承孔徑120180血。軸與輪轂為脹套聯(lián)接。(3) 重型：軸承孔徑200220血。軸與輪轂為脹套聯(lián)接，筒體為鑄焊結(jié)構(gòu)。有單向出軸和雙向出軸兩種。27第4章硬件部分設(shè)計(jì)4.1主電路的設(shè)計(jì)主電路的設(shè)計(jì)對(duì)于本次設(shè)計(jì)小車(chē)自動(dòng)送料裝車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)相當(dāng)重要，只有在主電路設(shè)計(jì)正確且簡(jiǎn)便的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)控制電路及軟件設(shè)計(jì)才能精簡(jiǎn)方便。根

20、據(jù)系統(tǒng)的控制工藝要求，我所設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖4-1所示。圖中，Ml,M2,M3為三臺(tái)皮帶傳輸送料電動(dòng)機(jī)，交流接觸器KM1KM3通過(guò)控制三臺(tái)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行來(lái)控制三個(gè)傳送帶，從而進(jìn)行對(duì)物料的傳輸。FR1，F(xiàn)R2,FR3為起過(guò)載保護(hù)作用的熱繼電器，用于物料傳輸過(guò)程中當(dāng)傳送帶過(guò)載時(shí)斷開(kāi)主電路。FU1為熔斷器，起過(guò)電流保護(hù)作用。（注意：FU和FR不能進(jìn)行互換，它們?cè)诒驹O(shè)計(jì)電路當(dāng)中所承擔(dān)的任務(wù)不一樣。FU起過(guò)流保護(hù)，F(xiàn)R起過(guò)載保護(hù)）主電路原理圖如圖4.1。LlO12O-14O電仙1電貼$圖41自動(dòng)送料裝車(chē)系統(tǒng)主電路原理圖4.2PLC機(jī)型的選擇在PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：(1)

21、 最大限度地滿(mǎn)足被控對(duì)象或生產(chǎn)過(guò)程的控制要求。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，搜索資料，并與機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬定電氣控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。(2) 在滿(mǎn)足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便。(3) 保證控制系統(tǒng)的安全可靠。(4) 考慮到生產(chǎn)發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有余量。在該系統(tǒng)中，輸入點(diǎn)數(shù)為3,輸出點(diǎn)數(shù)為8,為繼電器輸出，則我可以選擇-16-001機(jī)型，由于此設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要求不復(fù)雜，貝何以選用小型控制系統(tǒng)中采用整體式PLC。4.3開(kāi)關(guān)量輸入/輸出模塊的選擇開(kāi)關(guān)量輸入模塊的選擇：選擇三相交流輸入電源AC3

22、80V，采用共點(diǎn)式輸入接線(xiàn)方式，即三個(gè)電動(dòng)機(jī)共用一個(gè)電源。開(kāi)關(guān)量輸出模塊的選擇：該系統(tǒng)中開(kāi)關(guān)輸出模塊的輸出方式為繼電器輸出。4.4開(kāi)關(guān)的選擇在該系統(tǒng)的主電路中，采用三級(jí)的組合開(kāi)關(guān)。4.5熔斷器的選擇在本系統(tǒng)中，熔斷器保護(hù)三臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)，且此三臺(tái)電動(dòng)機(jī)不同時(shí)啟動(dòng)，則熔斷器的額定電流為530123.+25，其中：丄g一與一麺一，則>2.5x1.97+1.97+1.97=16.站，所以丁能16'站熔斷器的額定電壓為AC380V,則可選擇型號(hào)為RT14-32的熔斷器。4.6接觸器的選擇（KM）2. 85額定電流為則可以選擇CJ10-5型號(hào)的交流接觸器。式中：“電動(dòng)機(jī)的額定功率疋經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，

23、一般取11.45電動(dòng)機(jī)的額定電壓4.7傳感器的選擇4.7.1稱(chēng)重傳感器的選擇重量傳感器又稱(chēng)稱(chēng)重傳感器，是將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓或電流控制信號(hào)。其輸出格式是標(biāo)準(zhǔn)的控制信號(hào)類(lèi)型：01OVDC,-101OVDC,420mA,020mA。有的智能稱(chēng)重傳感器也能輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)，但是其動(dòng)作量（檢測(cè)到的壓力信號(hào)）是可調(diào)的。本次設(shè)計(jì)中稱(chēng)重傳感器選擇CS-20型。4.7.2霍爾傳感器的選擇本次設(shè)計(jì)選用HAL815可編程線(xiàn)性霍爾傳感器，其可用于角度或距離測(cè)量。HAL815是一個(gè)可編程的霍爾傳感器，內(nèi)置DSP，可設(shè)置的比例電壓輸出，具有高精度，多個(gè)可編程磁特性存儲(chǔ)在具有冗余和鎖定功能的非易失性存儲(chǔ)器（EEPROM）,

24、多種保護(hù)功能如。開(kāi)路（地和電源線(xiàn)突變檢測(cè)）、過(guò)壓和欠壓檢測(cè)，保證了傳感器的高可靠性，可逐個(gè)編程或通過(guò)選擇拉低輸出腳來(lái)編幾個(gè)并聯(lián)在相同供電電壓上的傳感器，溫度特性可編程可匹配所有常見(jiàn)的磁性材料?？删幊痰奶匦苑奖懔丝蛻?hù)的設(shè)計(jì)。4.8繼電器的選擇繼電器主要用于控制與保護(hù)電路或用于信號(hào)轉(zhuǎn)換。繼電器是一種根據(jù)特定形式的輸入信號(hào)而發(fā)生動(dòng)作的自動(dòng)控制電器。它與接觸器不同，主要用于反應(yīng)控制信號(hào)，其觸點(diǎn)一般接在控制電路中。當(dāng)輸入量變化到某一定值時(shí)，繼電器動(dòng)作，其觸頭接通或斷開(kāi)交、直流小容量的控制回路。繼電器的種類(lèi)有很多，分類(lèi)的方法也很多，常用的分類(lèi)方法有：1. 按輸入量的物理性質(zhì)可分為電壓繼電器、電流繼電器、功

25、率繼電器、時(shí)間繼電器和溫度繼電器等。2. 按動(dòng)作原理可分為電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、電動(dòng)式繼電器、熱繼電器和電子式繼電器等。3. 按動(dòng)作時(shí)間可分為快速繼電器、延時(shí)繼電器和一般繼電器。4. 按執(zhí)行環(huán)節(jié)作用原理可以分為有觸點(diǎn)繼電器和無(wú)觸點(diǎn)繼電器。5. 按用途可分為電器控系統(tǒng)用繼電器和電力系統(tǒng)用繼電器。繼電器的主要特性是輸入、輸出特性、繼電器的返回系數(shù)、吸合時(shí)間、釋放時(shí)間。吸合時(shí)間是從線(xiàn)圈接收型號(hào)到銜鐵完全吸和時(shí)所需要的時(shí)間，釋放時(shí)間是從線(xiàn)圈失電導(dǎo)銜鐵完全釋放時(shí)所需要的時(shí)間。一般繼電器的吸合時(shí)間與釋放時(shí)間為0.050.15s,它的大小會(huì)影響繼電器的操作頻率。本次設(shè)計(jì)所選擇的繼電器有：時(shí)間繼電器JR

26、0,熱繼電器JR16-20/3。4.9行程開(kāi)關(guān)的選擇行程開(kāi)關(guān)又叫限位開(kāi)關(guān)，是用于控制機(jī)械設(shè)備的行程和限位保護(hù)。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，將行程開(kāi)關(guān)安裝在預(yù)先要設(shè)置的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊到行程開(kāi)關(guān)時(shí)，行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，就實(shí)現(xiàn)了電路的切換。因此，行程開(kāi)關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件模塊的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕有些類(lèi)似。行程開(kāi)關(guān)廣泛應(yīng)用于各類(lèi)機(jī)床和起重機(jī)械，用以控制其行程、進(jìn)行終端限位保護(hù)。在電梯的控制電路中，還利用行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制開(kāi)關(guān)轎門(mén)的速度、自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)的限位、轎廂的上、下限位保護(hù)。主令電器應(yīng)用廣泛、種類(lèi)繁多。按其工作可分為：按鈕、行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、萬(wàn)能開(kāi)關(guān)及其它主令電

27、器行程開(kāi)關(guān)按其結(jié)構(gòu)可分為直動(dòng)式、滾輪式、微動(dòng)式和組合式。本次設(shè)計(jì)我選用LX1-11型限位開(kāi)關(guān)。參數(shù)如表4-1。表4-1LX1-11型限位開(kāi)關(guān)主要參數(shù)型號(hào)溫度范圍額定電壓額定電流LX1T10(°C)380(V)10(A)4.10物位傳感器的選擇物位是指貯存容器或工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備里的液體、粉粒壯固體、氣體之間的分界面位置，也可以是互不相溶的兩種液體間由于密度不等而形成的界面位置。根據(jù)具體用途分為液位、料位、界位傳感器或變送器。物位不僅是物料耗量或產(chǎn)量計(jì)量的參數(shù)，也是保證連續(xù)生產(chǎn)和設(shè)備安全的重要參數(shù)。特別是在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)規(guī)模大，速度高，且常有高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕性或易燃易爆物料，對(duì)于物位的監(jiān)

28、視和自動(dòng)控制更是至關(guān)重要。4.10.1電容式物位傳感器利用物料介電常數(shù)恒定時(shí)極間電容正比與物位的原理，可構(gòu)成電容式物位傳感器。根據(jù)電機(jī)的結(jié)構(gòu)可將電容式物位傳感器分為三中：（1）適用與導(dǎo)電容器中的絕緣性物料，且容器為立式圓筒形，器壁為一極，沿軸線(xiàn)插入金屬棒為另一極，其間構(gòu)成的電容C與物位成比例。也可懸掛帶重錘的軟導(dǎo)線(xiàn)作為電機(jī)。（2）適用與非金屬容器，或雖為金屬容器但非立式圓筒形，物料為絕緣性的。這時(shí)在棒壯電極周?chē)媒^緣支架套裝金屬筒，筒上下開(kāi)口，或整體上均勻分布多個(gè)孔，使內(nèi)外物位相同。中央圓棒和與之同軸的套筒構(gòu)成兩個(gè)電極，其間電容和容器形狀無(wú)關(guān)，只取決于物位。所以這種電極只用于液位，粉粒體容易滯

29、留在極間。（3）用于導(dǎo)電性物料，起外形和（1）一樣，但中央圓棒電極上包有絕緣材料，電容是由絕緣材料的介電常數(shù)和物位決定的，與物料的介電常數(shù)無(wú)關(guān)，導(dǎo)電物料使筒壁與中央電極間的距離縮短為絕緣層的厚度，物位升降相當(dāng)于電極面積改變。電容式物位傳感器無(wú)可動(dòng)部件，與物料密度無(wú)關(guān)，但應(yīng)注意物料中含水分時(shí)將對(duì)測(cè)量結(jié)果影響很大，并且要求物料的介電常數(shù)與空氣介電常數(shù)差別大，需用咼頻電路。所以不予米用。4.10.2阻力式料位傳感器阻力式料位傳感器是指物料對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)所呈現(xiàn)的阻擋力。粉末顆粒狀物料比液態(tài)物質(zhì)流動(dòng)性差，對(duì)運(yùn)動(dòng)物體有明顯的阻力，利用這一特點(diǎn)可構(gòu)成各種料10位傳感器：(1) 重錘探索法：在容器頂部安裝由脈沖分

30、配器控制的步進(jìn)電機(jī)，此電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)緩緩釋放懸有重錘的鋼索。重錘下降到與料面接觸后，鋼索受到的合力突然減小，促使力傳感器發(fā)出脈沖。此脈沖改變門(mén)電路的狀態(tài)，使步進(jìn)電機(jī)改變轉(zhuǎn)向重錘提升，同時(shí)開(kāi)始脈沖計(jì)數(shù)。待重錘升至頂部觸及行程開(kāi)關(guān)，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)計(jì)數(shù)器也停止計(jì)數(shù)并顯示料位(料位值即容器全高減去重錘行程之差)。顯示值一直保持到下次探索后刷新為另一值。開(kāi)始探索的觸發(fā)信號(hào)可由定時(shí)電路周期性地供給，也可以人為地啟動(dòng)。不進(jìn)行探索時(shí)，重錘保持在容器頂部，以免物料將重錘淹埋。萬(wàn)一重錘被物位埋沒(méi)，排放物料時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)大拉力就可能拉斷鋼索報(bào)警措施及出料過(guò)濾柵。但這種方法運(yùn)用了邏輯電路和數(shù)字技術(shù)，可連續(xù)測(cè)量料位值并

31、輸出數(shù)字量，是數(shù)字傳感器，但其采樣是周期性的，對(duì)時(shí)間而言不連續(xù)，此設(shè)計(jì)不予采用。(2) 旋槳或推板法：這是一種位式傳感器，或稱(chēng)料位開(kāi)關(guān)。在容器壁的某一高度處裝小功率電動(dòng)機(jī)，其軸伸入容器內(nèi)，末端帶有槳狀葉片。葉片不接觸物料時(shí)，自由旋轉(zhuǎn)的空載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)的電流很小，一旦料位上升到與葉片接觸，轉(zhuǎn)動(dòng)阻力增加，甚至成堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，電流顯著加大。根據(jù)電流的大小使繼電器的接點(diǎn)動(dòng)作，發(fā)出料位報(bào)警或位式控制信號(hào)。如電機(jī)軸經(jīng)過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，則可帶動(dòng)活塞或平板在容器中做推拉動(dòng)作，即成推板法。旋槳法或推板法不一定都是靠電機(jī)電流的大小時(shí)繼電器接點(diǎn)動(dòng)作，也可以利用離合器或連桿上的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在葉片或推板負(fù)載增大時(shí)改

32、變電接點(diǎn)的通斷狀態(tài)。所用電動(dòng)機(jī)應(yīng)能在長(zhǎng)時(shí)間堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下，或離合器打滑狀態(tài)下，不致過(guò)熱而損壞。這類(lèi)原理構(gòu)成的料位開(kāi)關(guān)，只能安裝在容器壁上，安裝高度取決于動(dòng)作所對(duì)應(yīng)的料位值。應(yīng)用不那么廣泛，所以次設(shè)計(jì)也不予采用。(3) 音叉法：根據(jù)物料對(duì)振動(dòng)中的音叉有無(wú)阻力探知料位是否到達(dá)或超過(guò)某高度，并發(fā)出通斷信號(hào)，這種原理不需要大幅度的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率小，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏而可靠。音叉由彈性良好的金屬制成，本身具有確定的固有頻率，如外加交變力的頻率與其固有頻率一致，則叉體處于共振狀態(tài)。由于周?chē)諝鈱?duì)振動(dòng)的阻尼微弱，金屬內(nèi)部的能量損耗又很少，所以只需微小的驅(qū)動(dòng)功率就能維持較強(qiáng)的振動(dòng)。11當(dāng)粉粒體物料觸到叉體之后

33、，能量消耗在物料顆粒間的摩擦上，迫使振幅急劇衰減，音叉停振。為了給音叉提供交變的驅(qū)動(dòng)力，利用放大電路對(duì)壓電元件施加交變電場(chǎng)，靠逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)械力作用在叉體上。用另外一組壓電元件的正壓電效應(yīng)檢測(cè)振動(dòng)，它把振動(dòng)力為微弱的交變電信號(hào)。再由電子放大器和移相電路，把檢振元件的信號(hào)放大。經(jīng)過(guò)移相，施加到驅(qū)動(dòng)元件上去，構(gòu)成閉環(huán)振蕩器。在這個(gè)閉環(huán)中，既有機(jī)械能也有電能，叉體是其中的一個(gè)環(huán)節(jié)，倘若受到物料阻尼難以振動(dòng)，正反饋的幅值和相位都將明顯的改變，破壞了振蕩條件，就會(huì)停振。只要在放大電路的輸出端接以適當(dāng)?shù)钠骷?，不難得到開(kāi)關(guān)信號(hào)。為了保護(hù)壓電元件免受物料損壞和粉塵污染，將驅(qū)動(dòng)和檢振元件裝在叉體內(nèi)部，經(jīng)過(guò)金屬

34、膜片傳遞振動(dòng)。如果在容器的上下方都裝叉體，可以實(shí)現(xiàn)自進(jìn)料或自動(dòng)出料的邏輯控制，或者把料位越限信號(hào)遠(yuǎn)傳到控制室。在控制室里的控制電路判斷料位是否越限，并按要求使被控的進(jìn)出料設(shè)備啟停。并且叉體的制造和裝配良好時(shí)，音叉也可用于液體測(cè)量和控制。在測(cè)量時(shí)不需要大幅度的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率小，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏而可靠。此設(shè)計(jì)選擇音叉法阻力式料位傳感器。4.11I/O地址表此次設(shè)計(jì)，系統(tǒng)占用18個(gè)PLC的I/O端口，分別是8個(gè)輸入端口和10個(gè)輸出端口，具體的I/O分配如表2-3所示。表4-2I/O地址分配表輸入輸出X0啟動(dòng)開(kāi)關(guān)Y0電動(dòng)機(jī)M3XI稱(chēng)重開(kāi)關(guān)S2Y1電動(dòng)機(jī)M2X2裝車(chē)開(kāi)關(guān)S3Y2電動(dòng)機(jī)M1X3緊急停

35、止Y3送料閥門(mén)K2X4料斗已滿(mǎn)Y4進(jìn)料閥門(mén)K1X5電動(dòng)機(jī)M3故障Y5紅燈L2X6電動(dòng)機(jī)M2故障Y6綠燈L1X7電動(dòng)機(jī)M1故障Y7電動(dòng)機(jī)M3故障顯示Y10電動(dòng)機(jī)M2故障顯示Y11電動(dòng)機(jī)M1故障顯示第5章軟件控制5.1PLC程序流程圖設(shè)計(jì)延吋2杪電機(jī)閘I啟動(dòng)戔閉準(zhǔn)科閥門(mén)矣閉電動(dòng)機(jī)*伸蓋閉I11MM2延時(shí)2秒蓋閉iLaMmi小蛆出圖51PLC程序流程圖5.2PLC程序框圖5.3PLC程序0LDXOOO1ORY0002ANIX0013ANIMO4OUTYOQO5OUTTO8LDTO9ORY00110ANIMl11OUTY00112OUTT115LDT116ORY00217ANIM2ISOUTY00219LDXOOO20ANIX00421OUTY00422LDX00423ORY00324ANIX00125ANDYOOOK20K2026ANDY00127ANDY00220ANIX00629ANIX00530ANIX00731OUTY00332LDX00133ORMO34AN