基于PLC的皮带运输机电器控制系统设计.doc

1、 XXXX职业技术学院 学生毕业设计（毕业论文） 系 别： 机电工程学院 专 业： 机电一体化 班 级： 机电 XXX 学 生 姓 名： 学 生 学 号： 设 计（论文）题目： 皮带运输机电器 控制系统设计 指 导 教 师： 设 计 地 点： XXXX职业技术学院 起 迄 日 期： 2013.09.08-2013.11.12 xxxx 职业技术学院 毕业设计（论文）报 告 毕业设计（论文）任务书 专业 机电一体化 班级 机电 姓名 XXX 一、课题名称： 皮带运输机电器控制系统设计 二、主要技术指标： 1.延时开关延时时间为 5s，使皮带运输机能够按间隔 5s 时间 相继运行，间隔 5s 相继

2、停止 2.三菱 FX2N PLC 程序的设计，使皮带运输机能够自动循环的运行 3.电路及电路保护的设计，使皮带运输机能够防止短路、过载等危险，安全运行 三、工作内容和要求： 1.了解市场皮带运输机的优缺点，明确设计方向及要点 2.电路及保护电路的设计 3.PLC 程序设计 4.皮带运输机电器系统的原理说明 四、主要参考文献： 1.王成福 .可编程序控制器原理及应用 M.北京 :北京机械工业出版社， 2006 2.李景学 .可编程序控制器应用系统设计及方法 M.北京 :电子工业出版社 ， 1995 3.陈新华 .电工技术与可编程序控制 器实践 M.北京：北京机械工业出版社， 2002 4.余雷声

3、 .电气控制与 PLC 应用 M.北京 :机械工业出版社， 2001 5.三菱微型可编程控制器编程手册 (手册 ) 2000 年 学 生（签名） 年 月 日 指 导 教师（签名） 年 月 日 教研室主任（签名） 年 月 日 系 主 任（签名） 年 月 日 xxxx 职业技术学院 毕业设计（论文）报 告 毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 皮带运输机电器控制系统设计 一、选题的背景和意义： 随着社会的发展、科技的进步，现代的工业生产中常常需要对物料进行加工、搬运，如果这繁杂的工作由人工完成的话不但效率低，而且劳动强度大，不适合现代化的生产需要。因此，皮带运输系统应运而生。它因具备长距离、

4、大批量、高速、高效的有点而被广泛应用于冶金、煤炭、港口、建筑、食品加工等工业中。但是因为皮带运输机控制系统的安全、操 作难度等还不够完善，在工业生产中时常发生事故。因此，设计出安全、高效的皮带运输系统以迫在眉睫。它可使企业更高效、更安全的生产、增加效益、减少事故。 二、课题研究的主要内容： 1.皮带运输系统所使用的相关内容和领域 2.三菱 FX2N PLC 在皮带运输机电器控制系统中的应用 3.电工学在皮带运输机电器控制系统设计中的应用 三、主要研究（设计）方法论述： 1.通过网络、书籍了解皮带运输机控制系统存在的优缺点，明确设计方向 2.查阅电工学书籍，学习电路知识，完成电路图及电路保护的设

5、计 3.学习、借助三菱 PLC 软 件，完成 PLC 程序的设计 4.后期处理阶段，完成毕业设计工作 四、设计（论文）进度安排： 时间（迄止日期） 工 作 内 容 2013.9.8-2013.9.15 确定论文题目，通过网络、资料等了解皮带运输控制系统存在背景、意义及优缺点 2013.9.16-2013.9.20 通过查找皮带运输机控制系统的相关资料和书籍，完成并且上交开题报告，模拟初稿 2013.9.21-2013.10.1 通过对皮带运输机控制系统设计的资料的研究，完成绪论部分和第一章的内容 xxxx 职业技术学院 毕业设计（论文）报 告 2013.10.2-2013.10.10 研究 P

6、LC、皮带运输机控制系统设计的相关资料，确定最终设计方案的走向，完成第二章和第三章 2013.10.11-2013.10.21 深刻理解 PLC、电工、皮带运输机控制系统设计的应用，并通过相关资料完成第四章内容 2013.10.22-2013.11.1 经指导老师提出意见，修改以前几章的不足之处并继续完成第五章的内容 2013.11.2-2013.11.12 完成设计剩余的内容，经过修改，审核完成设计并且打印论文，提交设计报告 五、指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日 六、系部意见： 系主任签名： 年 月 日 xxxx 职业技术学院 毕业设计（论文）报 告 目 录 摘要 .1 0.绪论

7、.1 1.皮带运输 机 的研究与设计 .1 1.1 简介 .1 1.2 设计的 内 容 .2 1.3 设计的要求 .2 2.元器件 的选择 .3 2.1 主元器件的选择 .3 2.2 电路保护元 器 件的选择 .4 3. PLC 程序的设 计 .7 3.1 PLC 的 简 介 .7 3.2 I/O 口的选择 .9 3.3 PLC 程序的设计 .9 4.电路的设计 .10 4.1 电路保护的设计 .10 4.2 电路的设计 .11 5.系统工作原 理 说明书 . .12 结论与展望 .12 致谢 信 .12 参考文献 .13 xxxx 职业技术学院 毕业设计（论文）报 告 1 皮带运输机电器控制

8、系统设计 摘要 ： 本设计是设计一种用于皮带运输机的 PLC 电气控制装置，其中使用了交流接触器、熔断器和热继电器等电气元件，在控制电路上加强了保护，增强了控制系统的安全性和便捷性。PLC 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、适合于大型皮带运输机的控制系统。 关键词 ： 皮带运输机机； PLC 控制系统；电气元件 The design of electrical control system for belt conveyor Abstract： This design is to design a PLC electric control devic

9、e for belt conveyor, which used the AC contactor, fuses and thermal relays and other electrical components, the control circuit is to strengthen the protection, enhance the safety and convenience of control system. PLC control system has a stable work, the space requirements of low, reliable perform

10、ance, is a more advanced, more complete, suitable for control system for large belt conveyor. Keywords： belt conveyor machine; PLC control system; electrical components 0.绪论 随着科技的快速发展 ，工业领域已经引入自动化控制技术许多年历史了， 它正推动着工业的快速发展。然而，随着工业的迅猛发展 ， 其对自动化控制技术的要求也越来越高 ， 自动化控制技术也 千变万化，向 着更高端的方向发展 。 自动化控制技术正 在 不断成熟

11、， 并已作为一门应用 学问， 形成了自己的体系和一套有效的分析和设计方法 。 皮带运输机电器控制系统的设计，属于自动化控制的范畴。如今，皮带运输因其长 距离、大批量、高速、高效率等优点，在工业中正扮演这重要的角色。本设计 坚持理论 与 实际 相结合 ，坚持符合机械制造生产情况，尽可能使设计做到技术先进、操作方便、生产可行、安全可靠 及 经济合理。 1.皮带运输机的 研究与设计 1.1 简介 用途：皮带输送机是依靠摩擦传动来实现物料输送的运输设备。适用于输送松散密度为 0.5-2.5t/m3 的各种粒状、粉状等散体物料，也可以输送成件物品。工作环境温度为 -25-60 ，普通输送带适用的物料温度

12、不 应该 超过 80 。 技术参数： 带 宽 : 300 mm 头尾滚筒中心 距： 60400 mm 带 速： 0.3m/s 输送带型号： EP-150 xxxx 职业技术学院 毕业设计（论文）报 告 2 输送带规格长度： 1000X3(3+1.5)X128m（含硫化长度 0.9m） 输送能力： 205m3/h 物料密度： 0.6 t/m3 倾 角： 0 电机功率： 5.5kW 结构： 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 。 工作原理：系统启动后，电机转动带动滚筒转动，滚筒转动 带动皮带运动运输物料， 托辊承载输送带及上面输送的物料 ；

13、到头时，物料落到下一环节，皮带有滚筒牵引改向循环。 故障排除： 1.输送带打滑 ： 输送带张力小或驱动滚筒表面粘有物料 导致的 。应旋紧张紧螺杆，增大张力。清理驱动滚筒并加大清扫力度。 2.输送带在两端跑偏 ： 原因是滚筒装配位置偏斜，应拉紧跑偏一侧的张紧装置的螺杆调整改向滚筒位置。通过调整轴承座调整传动滚筒的位置。 3.输送带在中部跑偏 ： 原因是托辊安装位置不正。应检查各托辊安装位置是否与输送带垂直，否则松开安装螺栓调整托辊位置。调整完毕后旋紧各螺栓。 1.2 设计的 内容 本设计是以 PLC 软件及硬件相结合设计出的皮带运输机电器控制系统，达到了自动化、安全、高效生产的目的。 图 1 皮

14、带运输机 1.如图 1， 本设计是 一台 两 级皮带运输机，分别由 M1、 M2 二台电动机拖动，有手动和自动两种控制方式。 2.手动时，按下启动按钮，要求按 5s 的时间间隔，并按 M1、 M2 的顺序启动； 按下停止按钮，按 5s 的时间间隔，并按 M2、 M1 的顺序停止 3.自动控制时，要求按下启动按钮，按 5s 时间间隔 顺序 启动，经 10s 后，按 5s的时间间隔顺序停止，完成了一个工作循环。经 5s后自动重复上述工作循环。如在 某一时刻，按下停止按钮，必须完成了一个工作循环后停止。 4.要有必要的短路、过载、连锁保护和急停按钮。 1.3 设计的要求 1.设计的内容要求 （ 1）

15、必须具备各种电路的设计及电路保护 （ 2）必须具备 I/O 表及 PLC 程序 （ 3）必须具备元器件的选型 xxxx 职业技术学院 毕业设计（论文）报 告 3 （ 4）必须具备 系统说明书 2.设计的原则要求 （ 1）尽可能地满足控制要求。设计前，应深入现场进行调查研究，搜集资料，拟定电气控制方案，解决设计中出现的各种问题。 （ 2）首先要满足控制要求，然后力求控制系统安全、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）考虑研制和生产过程的改进，为 PLC 控制系统选择容量时，应适当的冗余。 2.元器件的选择 2.1 主元器件的选择

16、 1.电机的选择 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。本系列采用 B 级绝缘，外壳防护等级为封闭式或防护式。 Y 系列电动机额定电压 380V，额定频率 50HZ。 具体选型如下： 表 1 电机参数表 型号 额定功率 KW 满载时 堵转电流 堵转转矩 最大转矩 转动惯量 Kg*m*m 噪声 净重 kg 转速 r/min 电流 A 功率 % 功率因数 cos j 额定电流 额定转矩 额定转矩 同步转速 Y100L-2 5.5 2870 6.39 82 0.87 7.0 2.2 2.2 0.0029 79 33 图 2 Y100L

17、-2电机 2.时间继电器的选择 表 2 继电器表 标志 型号 名称 功能 KT1 JSZ3A 通电延时继电器 通电延时 5s KT2 JSZ3F 断电延时继电器 断电延时 5s xxxx 职业技术学院 毕业设计（论文）报 告 4 图 3 时间继电器 3.按钮的选择 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。不同的颜色和结构型式所具备的作用也不一样。通常情况下，绿色是起动按钮，红色是停止按钮，红色蘑菇头型式是紧急停止按钮；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，多对触头的按钮主要用来控制两个或两个以上的回路。 LA18、 LA19

18、、 LA20 等几种型号主要用在机械设备上的按钮。它们的额定电压为：交流 500V、直流 440V、额定电流为 5A。 图 4 各式按钮 2.2 电路保护元器件的选择 1.热继电器的选择 热继电器：热继电器有双 金属片式和电子式两种，主要用于对电动机过载保护。电子式热继电器保护性能好，主要用于保护重要电动机。若电气控制系统已使用自动开关，那热继电器可不再使用；像冷却泵电机等负载恒定、过载可能性很小的电动机，也可不用热继电器。 选择热继电器时，要根据电动机的额定电流来确定其额定电流及热元件的电流等级。电动机若采用星形连接，则采用两相或三相结构的热继电器；若采用三角形连接，则采用断相保护的热继电器

19、。 热元件的额定整定电流值通常是电动机的额定电流的 0.95-1.05 倍。 选用型号如下： xxxx 职业技术学院 毕业设计（论文）报 告 5 表 3 热继电器参数表 型号 额定电流 (A) 热元件等级 热元件额定电流 电流调节范围（ A） JR16B-20/3 JR16B-20/3D 20 0.35 0.50 0.72 1.1 1.6 2.4 3.5 5 7.2 11 16 22 0.25-0.35 0.32-0.50 0.45-0.72 0.68-1.1 1.0-1.6 1.5-2.4 2.2-3.5 3.2-5 4.5-7.2 6.8-11 10-16 14-22 图 5 热继电器 2.熔断器的选择 熔断器主要类型有：插入式、螺旋式、填料封闭管式等。常用的有 RL1 系列。选择熔断器时，应根据电流的特点及参数求出熔体电流，再根据熔体电流大小选择熔断器的额定电流并确定其型号。 （ 1）对负载电流稳定的电气设备，如照明灯、电阻炉等，可按额定电流选用。 （ 2）对具有冲击电流的电气设备如异步电动机，可按以下方法确定： 单台电动机长期工作时： Ir=(2-3)Ied 电动机频繁起动时，上式的系数为 3-4。如果多台电动机共用一组熔断器保护，则 Ir=（ 2-3） lemax aIed 式中 Ir 熔体额定电流； Ied 电动机额定电流； Iemax 容量最大的电动机的额定电流；