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辽宁工业大学PLC技术及应用课程设计(论文)题目多级皮带输送机控制系统设计院(系)电气工程学院专业班级学号学生姓名指导教师(签字)起止时间
2010.
12.22-
2010.
12.31课程设计(论文)任务及评语院(系)电气工程学院教研室自动化学号学生姓名专业班级课程设计(论文)题目多级皮带输送机控制系统设计课程设计(论文)任务课题完成的功能、三级皮带输送机,控制系统需完成以下功能
1、按启动按钮,电动机C启动,C运转2秒后,电动机B自动启动,B运转2秒后,电动机A自动启动,A运转2秒后,料阀D自动打开;
2、按停止按钮,料阀D关闭,延时10秒后,A自动停运,A停运10秒后B自动停运,B停运10秒后C自动停运;
3、监控画面上可以启停各个皮带输送机,并能显示各个电机的速度设计任务及要求
1、采用西门子公司200系列PLC;
2、方案设计,I/O分配表;
3、硬件设计和软件开发;
4、离线运行结果分析;
5、撰写课程设计说明书;技术参数
1、电动机的额定功率22Kw,额定电压380V,额定电流7A,额定转速1450rpm
2、各个皮带的长度为2米进度计划
1、熟悉课程设计题目,查找及收集相关书籍、资料(2天);
2、设计系统的结构原理图(1天);
3、仪表、控制系统等设备的选型(1天);
4、程序开发(4天);
5、撰写课设论文(
1.5天);
6、设计结果考核(
0.5天);指导教师评语及成绩平时论文质量答辩总成绩指导教师签字年月日注成绩平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算摘要皮带运输机又称带式输送机,是一种连续运输机械,也是一种通用机械皮带运输机被广泛应用在港口、电厂、钢铁企业、水泥、粮食以及轻工业的生产线即可以运送散状物料,也可以运送成件物品工作过程中噪音较小,结构简单皮带运输机可用于水平或倾斜运输皮带运输机还应用与装船机、卸船机、堆取料机等连续运输移动机械上皮带运输机由皮带、机架、驱动滚筒、改向滚筒、承载托辊、回程托辊、张紧装置、清扫器等零部件组成在大型港口或大型冶金企业,皮带运输机得到最广泛的应用利用S7-200系列的PLC控制皮带传输机,即方便又体积小,利用PLC的输入,输出,直接连接电机,通过定时器逐台启动电机,这样可以防止物料的堆积通过利用物料过高报警系统,断带报警系统,越界报警系统,可以使系统正常的运行,万一发生断带,越界,物料堆积,也不会造成太的危险和损失关键词皮带运输机;S7-200;监控;MCGS目录TOC\o1-3\f\h\z第1章绪论1第2章课程设计的方案
22.1概述
22.2系统组成总体结构
22.3系统I/O分配2第3章硬件设计
43.1系统的硬件设计
43.2主回路电机的外部接线设计
43.3系统电气原理设计
53.4驱动装置的选择
53.
4.1电机的选用
63.
4.2减速器的选用
63.
4.3液力偶合器
63.
4.4联轴器
63.5带式输送机部件的选用7第4章软件设计
84.1系统的软件流程图
84.
1.1系统的启动流程
84.
1.2系统的停止流程
94.2程序编写
94.3组态监控12第5章系统测试与分析/实验数据及分析13第6章课程设计总结16参考文献17第1章绪论本次设计选择了用PLC来控制皮带机的整个运行过程,PLC的运用使得系统的电路变得简明清楚,而且十分便于日后的运行维护带式输送机(BeltConveyor)于19世纪初开始萌芽,而于19世纪60年代慢慢地被人使用,早期之带式输送机其轮使用铸铁实心圆筒做成,笨重且耗电,直到19世纪90年代,滚轮改造为空心并装上抗磨轴承之后,带式输送机才显示其优势,一般而言,带式输送机具有以下之优点
(1)信赖度高,安全可靠;
(2)高度节省能源;
(3)人工费用节省;
(4)可连续大量的物料,且输送能量可大可小;
(5)可配合多种原料输送设备,如堆取料机﹑装船机﹑卸料机等使用在工业应用上,输送机随处可见,从输送原材料,到输送产品,到组装产品的流水线作业,无不要用到各种各样的输送机,现代工业的自动化已经离不开输送机在农业上,输送机也得到了越来越多的应用,如收割稻谷等的联合收割机,用于采摘水果的输送机,用于筛选农产品的输送机等等农业规模化要依靠输送机,农业现代化的进程中少不了输送机的重要作用从带式输送机的发展趋势来看,将走向更加环保化,自动化,计算机化控制带式输送机近年来的发展一直走向自动化,整个输送系统均可由控制中心来控制及操作,但是操作员难免会产生误操作的情形,因此为摆脱这种人力上的局限,今后的趋势是走向计算机化控制PLC即可编程控制器(ProgrammablelogicController),是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置在1987年国际电工委员会(InternationalElectricalCommittee)颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义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PLC在皮带机上面的应用,使的皮带机的控制机构变得简单,运行更加可靠,同时维修起来也是十分的简单方便第2章课程设计的方案
2.1概述在本监控系统的设计中,最主要的控制对象是皮带机带式输送机是一种连续运输机械带式输送机可用于水平或倾斜运输,还可用于装船机、卸船机、堆取料机等连续运输机械上在大型港口、矿山或冶金企业,带式输送机得到了广泛应用其单根皮带长度可以是几十米甚至几千米,运输线的总长度可达十几千米带式输送机输送机的输送能力可以为几百千克/小时到万吨/小时带式输送机是散料连续运输机械,是应用于短距离连续运输的重要机械设备因此,在实际生产应用中,对皮带运输过程进行监控显得尤为重要带式输送机由皮带、机架、驱动滚筒、该向滚筒、承载托辊、回程托辊、张紧装置、清扫器等零部件组成带式输送机的驱动装置由单个或多个驱动滚筒驱动,驱动电机可以是单个电机或多个电机驱动三级皮带输送机,控制系统需完成以下功能
(1)按启动按钮,电动机C启动,C运转2秒后,电动机B自动启动,B运转2秒后,电动机A自动启动,A运转2秒后,料阀D自动打开;
(2)按停止按钮,料阀D关闭,延时10秒后,A自动停运,A停运10秒后B自动停运,B停运10秒后C自动停运
2.2系统组成总体结构图
2.1为多级皮带输送机控制系统总体设计图
2.1多级皮带输送机控制系统结构框图
2.3系统I/O分配多级皮带输送机控制系统采用三级皮带输送机控制,控制系统需完成以下功能
(1)按启动按钮,电动机C启动,C运转2秒后,电动机B自动启动,B运转2秒后,电动机A自动启动,A运转2秒后,料阀D自动打开;
(2)按停止按钮,料阀D关闭,延时10秒后,A自动停运,A停运10秒后B自动停运,B停运10秒后C自动停运其I/O分配见表
2.1表
2.1三级皮带输送机控制系统I/O分配功能I/O分配启动I
0.0停止I
0.5料阀Q
0.1电动机AQ
0.2电动机BQ
0.3电动机CQ
0.4第3章硬件设计
3.1系统的硬件设计本系统基于S7-200PLC控制,CPU选择CPU224,输入模块选择EM221,输出模块选择EM222,其模块连接方式见图
3.1图
3.1模块连接方式
3.2主回路电机的外部接线设计图
3.2为主回路的电机外部接线设计本次设计因为有三级皮带机,故需要三个电机来拖动,当然需要有一些短路、过载等保护图
3.2主回路的电机外部接线图
3.3系统电气原理设计根据系统设计要求,设计出如图
3.2的系统电气原理图图
3.2系统电气原理图
3.4驱动装置的选择带式输送机的负载是一种典型的恒转矩负载,而且不可避免地要带负荷起动和制动电动机的起动特性与负载的起动要求在带式输送机上比较突出,一方面为了保证必要的起动力矩,电机起动时的电流要比额定运行时的电流大6~7倍,要保证电动机不因电流的冲击过热而烧坏,电网不因大电流使电压过分降低,这就要求电动机的起动要尽量快,使起动过程不超过3~5s驱动装置是整个皮带输送机的动力来源,它由电动机、偶合器,减速器、联轴器、传动滚筒组成驱动滚筒由一台电机通过各自的联轴器、减速器、和链式联轴器传递转矩给传动滚筒传动滚筒采用焊接结构,主轴承采用调心轴承,传动滚筒的机架与电机、减速器的机架均安装在固定大底座上面,电动机可安装在机头任一侧
3.
4.1电机的选用电动机额定转速根据生产机械的要求而选定,一般情况下电动机的转速不低500r/min,本设计皮带机所采用的电动机的额定功率22Kw,额定电压380V,额定电流7A,额定转速1450rpm拟采用YB200JDSB-4型电机,该型电机转矩大,可以满足要求
3.
4.2减速器的选用选取输送带宽为800mm,传动滚筒的直径D为500mm,则工作转速为,已知电机转速为=1450r/min,则电机与滚筒之间的总传动比为本次设计选用JS30型矿用减速器,传动比为
253.
4.3液力偶合器目前,在带式输送机的传动系统中,广泛使用液力偶合器,它安装在输送机的驱动电机与减速器之间,电动机带动泵轮转动,泵轮内的工作液体随之旋转,这时液体绕泵轮轴线一边作旋转运动,一边因液体受到离心力而沿径向叶片之间的通道向外流动,到外缘之后即进入涡轮中,泵轮的机械能转换成液体的动能,液体进去涡轮后,推动涡轮旋转,液体被减速降压,液体的动能转换成涡轮的机械能而输出作功本次设计选用的YOD400,输入转速为1450r/min,效率达
0.96,起动系数为
1.3~
1.
73.
4.4联轴器本次驱动装置的设计中,较多的采用联轴器,这里对其做简单介绍联轴器是机械传动中常用的部件它用来把两轴联接在一起,机器运转时两轴不能分离;只有在机器停车并将联接拆开后,两轴才能分离联轴器所联接的两轴,由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等,往往不能保证严格的对中,而是存在着某种程度的相对位移这就要求设计联轴器时,要从结构上采取各种不同的措施,使之具有适应一定范围的相对位移的性能根据对各种相对位移有无补偿能力,联轴器可分为刚性联轴器(无补偿能力)和挠性联轴器(有补偿能力)两大类挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别
3.5带式输送机部件的选用输送带在带式输送机中既是承载构件又是牵引构件,它不仅要有承载能力,还要有足够的抗拉强度输送带有带芯和覆盖层组成输送机的带芯主要是有各种织物或钢丝绳构成按输送带带芯结构及材料不同,输送带被分成织物层芯和钢丝绳芯两大类钢丝绳芯输送带是有许多柔软的细钢丝绳相隔一定的间距排列,用与钢丝绳有良好粘合性的胶料粘合而成钢丝绳芯输送带的纵向拉伸强度高,抗弯曲性能好;伸长率小,需要拉紧行程小同其它输送带相比,钢丝绳芯输送带的厚度小第4章软件设计
4.1系统的软件流程图
4.
1.1系统的启动流程如图
4.1为系统启动的软件流程图
4.1系统启动的软件流程
4.
1.2系统的停止流程如图
4.2为系统停止的软件流程图
4.2系统关闭的软件流程
4.2程序编写采用西门子STEP—7软件进行梯形图编写,编写程序如图
4.3(a)系统梯形图(Network1-3)(b)系统梯形图(Network4-7)(c)系统梯形图(Network8)图
4.3系统梯形图程序
4.3组态监控本系统采用MCGS组态软件进行组态,完成系统界面监控其监控画面见图
4.4图
4.4监控画面第5章系统测试与分析/实验数据及分析经STEP-7软件编程完毕后,在面板上进行程序仿真演示图
5.1为系统仿真面板图
5.1系统仿真面板图
5.2为启动按钮按下后,启动电动机C的实景图
5.2电动机C启动实景图
5.3为2s定时时间到后,电动机B启动的实景,此时皮带C和皮带B正常工作图
5.3电动机B启动实景图
5.4为电动机B启动后2s,电动机A启动的实景,至此全部传送带工作图
5.4电动机A启动实景再过2s后,料阀开启,原料从料阀送出,经传送带传送出去第6章课程设计总结本次设计我做的题目是《多级皮带输送机控制系统设计》皮带运输机又称带式输送机,是一种连续运输机械,也是一种通用机械皮带运输机被广泛应用在港口、电厂、钢铁企业、水泥、粮食以及轻工业的生产线即可以运送散状物料,也可以运送成件物品工作过程中噪音较小,结构简单皮带运输机可用于水平或倾斜运输皮带运输机还应用与装船机、卸船机、堆取料机等连续运输移动机械上皮带运输机由皮带、机架、驱动滚筒、改向滚筒、承载托辊、回程托辊、张紧装置、清扫器等零部件组成在大型港口或大型冶金企业,皮带运输机得到最广泛的应用利用S7-200系列的PLC控制皮带传输机,即方便又体积小,利用PLC的输入,输出,直接连接电机,通过定时器逐台启动电机,这样可以防止物料的堆积通过利用物料过高报警系统,断带报警系统,越界报警系统,可以使系统正常的运行,万一发生断带,越界,物料堆积,也不会造成太的危险和损失三级皮带输送机,控制系统需完成以下功能
(1)按启动按钮,电动机C启动,C运转2秒后,电动机B自动启动,B运转2秒后,电动机A自动启动,A运转2秒后,料阀D自动打开;
(2)按停止按钮,料阀D关闭,延时10秒后,A自动停运,A停运10秒后B自动停运,B停运10秒后C自动停运电动机额定转速根据生产机械的要求而选定,一般情况下电动机的转速不低500r/min,本设计皮带机所采用的电动机的额定功率22Kw,额定电压380V,额定电流7A,额定转速1450rpm拟采用YB200JDSB-4型电机,该型电机转矩大,可以满足要求通过这次课程设计,我的PLC硬件设计及软件编程都有了很大的提高参考文献
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