1、 本科毕业论文 （ 20 届） 200KG 传送带传动装置及其 PLC 控制设计 所在学院 专业班级 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - 1 - 摘 要 随着社会的不断发展 ,科学的不断进步 ， 自动化程度也越来越高 ，传送带则理所当然的成为了自动化流水线运用上的宠儿。 传送带设备的不断改进，不断发展，为自动化技术高速发展的今天 ， 做出了不可磨灭的贡献。 PLC 在传送带上的应用，主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于 PLC 具有逻辑运算、计数、定时和数据输入输出的功能，在传送带工作过程中，各种逻辑开关和 PLC的完美配合，很好的实现了对传送带的运输
2、控制。 流水线中的传送带要求在加工生产时流水线上的物料能可靠、迅速的停止在指定的加工位置 ， 这就要求皮带传送时有多种速度变化。传统的变速电机都存在体积较大、变速单一、价格偏高、适用范围较窄等方面的缺点。 本设计中， PLC 和变频器组合控制系统的运用有效的解决了这些难题。 PLC 控制系统适用于各种普通的电动机 ,是以应用为中心、计算机技术为基础、辅助特定设备高质量的完成电动机对各种速度的要求。变频器具有多种算术逻辑运算和智能控制功能 ， 输出频率精度高等特点使变频器可以很容易改变电动机 的速度 ,且具有精度高、稳定性好、可靠性高、存储容量大、灵活性好等优点。 关键词 ： 传送带 ；流水线；
3、 PLC 1 Abstract With the continuous development of society, the continuous progress of science, the degree of automation is also increasing, the conveyor belt is taken for granted become the darling of the use of the automated assembly line. Continuous improvement of conveyor equipment, continuous d
4、evelopment is the rapid development of automation technology, has made an indelible contribution to the transport of automated production lines. PLC in conveyor applications, mainly in its logic switch control functions. PLC logical operations, counting, timing and data input and output functions in
5、 the conveyor belt in the work process, a perfect match of the various logic switches and PLC, good control of transport conveyor. The conveyor belt in the pipeline requires the material in the processing pipeline can be reliably and quickly stopped at the processing position specified, which requir
6、es a variety of speed change when the belt conveyor. Traditional variable-speed motors are larger, variable-speed single, high prices for a narrow range of shortcomings. This design, the use of the control system of PLC and inverter combination is effective to solve these problems. PLC control syste
7、m applicable to a variety of ordinary motor, based on the application of computer technology as a foundation, supporting a specific device quality completion of the requirements of the motor for a variety of speed. Converter with a variety of arithmetic and logic and intelligent control function, th
8、e output frequency accuracy and high so the drive can easily change the speed of the motor, and with high accuracy, good stability, high reliability, large storage capacity, good flexibility advantages. Keywords: pipeline; conveyor belt; PLC 2 目 录 1.前言 .1 2.传送带传动的装置总体分析 .2 2.1 减 速器类型选择 . 2 2.2 各主要部件
9、选择 . 3 2.3 电动机的选择 . 3 2.4 分配传动比 . 4 2.5 传动系统的运动和动力参数计算 . 5 2.6 设计高速级齿轮 . 7 2.6.1 选精度等级、材料及齿数，齿型 . 7 2.6.2 按齿面接触 强度设计 . 7 2.6.3 按齿根弯曲强度设计 . 9 2.6.4 几何尺寸计算 . 11 2.6.5 验算 . 12 2.7 设计低速级齿轮 . 12 2.7.1 选精度等级、材料及齿数，齿型 . 12 2.7.2 按齿面接触疲劳强度设计 . 12 2.7.3 按齿根弯曲强度设计 . 14 2.7.4 几何尺寸计算 . 16 2.7.5 验算 . 16 2.8 链传动的
10、设计 . 16 2.9 箱体的设计 . 18 3.PLC 特点及结构原理 . 21 3.1 概述 . 21 3.2 PLC 的由来 . 21 3.3 PLC 的定义 . 22 3.4 PLC 功能 . 22 3.5 PLC 的特点 . 23 3.6 PLC 的应用 . 23 3.7 PLC 的分类 . 24 3.8 PLC 的结构 . 25 3.9 PLC 的工作原理 . 28 3.10 PLC 汇编语言 . 28 3.11 PLC 的基本指令 . 29 3 4.传送带与 PLC 控制系统设计 . 32 4.1 控制要求 . 32 4.2 工作过程 . 32 4.3 软件系统设计 . 32 4
11、.4 硬件系统设计 . 34 结论 . 35 谢 辞 . 37 参考文献 . 38 1 1. 前言 为了满足安全生产的要求，减少传送带故障造成的经济损失，近年对传送带反复研究，融合当前最新的计算机技术与工业 控制理论体系。设置了传送带的远程监控系统。该系统已工业 计算机与 PLC 为控制核心，采用了先进的网络通信技术，利用了先进的检测和控制技术，实现了传送带的传输过程中集中控制管理，以及传送现场的实时通讯的状态。 随着 PLC 技术，计算机技术的发展，传送带的控制系统的控制能力、可靠性、自动化过程度都有了很大的提高。并且伴随着现场总线技术的运用，传送带控制系统也实现了远程控制、集散控制，大大节
12、约了人力，提高了效率。传送带 传动装置系统是煤矿、工厂生产工艺过程中的一个重要工序，传送带的传动是一个多输入、输出系统，各条传送带运行是严格协调控制，对料位、速度、温度及时准确地进行监测 和调节。 传送带的远程控制系统的发展经历了人工的手动控制、机械电气控制、单片控制、工业计算机集中控制等几个阶段。第一阶段，加工机械比较简单，各机械之间基本上没有逻辑联系，现场操作人员一般只负责一到两个设备的操作与监控，并着手记录各项数据，产品质量的人为因素很大。第二阶段，继电器手动控制在很大程度上降低了工人的劳动强度但是大量的中间继电器组成的电控系统非常复杂，可靠性极低，特别是在调试和改造时难度很大。第三阶段
13、，随着大规模集成芯片技术的成熟，单片控制系统应运而生。单片机传送带远程控制系统较之前两种系统设计电路 复杂程度降低，可靠性大大地提高，但其抗干扰能力比较差也局限了它的应用。第四阶段，随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，基于工控机的自控系统也开始出现了。这种系统大多采用集中控制方式，计算机具有工艺流程控制、工况实时显示。提供数据存储、报表打印等功能 外，还要完成对各对象的直接控制和数据采集的任务。 本文主要研究传送带传动装置的组、 PLC 控制的概念和原理以及 PLC 和传送装置组成的整个系统所存在的意义。 2 2.传送带传动的装置 总体分析 2.1 减 速器类型选择 选用 展开式 两级圆柱齿轮
14、减速器 特点及应用：结构简单，但齿轮相对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大的刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样，轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分地互相抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。高速级一般做成斜齿，低速级可做成直齿 。 整体布置如下： 图 1-1 带式输送机传动简图 图示： 1 为电动机， 2 为联轴器，为减速器， 4 为高速级齿轮传动， 5 为低速级齿轮传动 ， 6 为链传动， 7 为输送机滚筒。 辅助件有 :观察孔盖 ， 油标和油尺 ， 放油 孔和 螺塞 ，通气器， 吊耳和吊钩 ，定位销 ， 启盖螺钉 ， 轴承套 ， 密封圈等。 如下表
15、 1 所示 3 表 1 带式输送机的设计参数 2.2 各主要部件选择 各部件主要指的是动力源，齿轮，轴承，联轴器，链传动 。根据其的影响因 素，选择最佳的部件。如表 2 所示。 表 2 各部件的选择 2.3 电动机的选择 电动机的选择 主要的取决因素在于类型功率以及型号，如下表所示，分析过程后找到最佳的电动机。 输送带的牵引力 F/KN 2 输送带的速度 v/(m/s) 1.3 输送带滚筒的直径 D/mm 370 部件 因素 选择 动力源 电动机的功率 电动机 齿轮 斜齿 传动平稳， 承载能力大，传动 效率高 直齿轮不产生轴向力，但传动平稳性差一些 高速级做成斜齿，低速级做成直齿 轴承 此减速
16、器轴承所受轴向力不大 滚动 球轴承 联轴器 结构简单，耐久性好 弹性联轴器 链传动 工作可靠，传动效率高 单排滚子链 4 目的 过程分析 结论 类型 根据一般带式输送机选用的电动机选择 选用 Y 系列封闭式三相异步电动机 功率 工作机所需有效功率为 Pw F V 2000N 1.3m/s 圆柱齿轮传动 (7 级精度 )效率 (两对 )为 1 0.98 2 滚动轴承传动效率 (四对 )为 2 0.99 4 弹性联轴器传动效率 3 0.99 带式 输送机 的传动 效率为 4 0.96 链传动的效率 5 0.96 电动机输出有效功率为241 2 3 4 5( 1 .1 1 .3 ) ( 1 .1 1
17、 .3 ) 2 0 0 0 1 .3 ( 3 .4 4 .0 1 5 )0 .9 8 0 .9 9 0 .9 9 0 .9 6 0 .9 6wd PP K W 电动机输出功率为(3.44.015)dP KW 型号 按 mdPP 选电动机型号 查得型号 Y132S-4 封闭式三相异步电动机参数如下 额定功率 p=5.5 kW 满载转速 1440 r/min 同步转速 1500 r/min 选用型号Y132S-4封闭式三相异步电动机 表 3 电动机的选择 2.4 分配传动比 分配传动比的整体过程如下 5 目的 过程分析 结论 分配传动比 传动系统的总传动比wmnni 其中 i 是传动系统的总传动比
18、，多级串联传动系统的总传动等于各级传动比的连乘积； nm 是电动机的满载转速（ r/min） ； nw 为工作机输入轴的转速 （ r/min） 。 计算如下 1440 / minmnr , 6 0 6 0 1 . 3 6 7 . 1 / m i n3 . 1 4 0 . 3 7w vnrd 1440 21.4667.1mwni n 取 1 2i 2 1 21.46 10.732ii i 2 lhi i i 2( 1 . 3 1 . 4 ) ( 1 . 3 1 . 4 ) 1 0 . 7 3 3 . 7 3 3 . 8 8hii 3 .8, 2 .8 2hlii取 则 i :总传动比 ， 1i
19、：链传动比 ， li ：低速级齿轮传动比 ， hi ：高速级齿轮传动比 1 2i 2 10.73i 3.8hi 2.82li 表 4 分配传动比 2.5 传动系统的运动和动力参数计算 传动系统的运动和动力参数的计算 ，采用的是假设法，先假设 从电动机到输送机滚筒轴分别为 轴、 轴、轴、轴； 则 对应于各轴的转速分别为1 2 3 4, , ,n n n n ；对应各轴的输入功率分别为 1 2 3 4, , ,P P P P ；对应各 轴的输入转矩分别为 1 2 3 4, , ,T T T T ；相邻两轴间的传动比分别为 12 23 34,i i i ；相邻两轴间的传动效率分别为 12 23 34,n n n 。 各轴转速 n(r/min)，输入功率 P(KW)，输入转矩 T(N m)。 因此可以列出以下等式： 高速轴 的转速，输入功率，输入转矩 1 1 3 1 1 1, , 9 5 5 0 /mmn n P P T P n
