毕业设计（论文）-基于PLC的皮带运输系统监控设计---图纸.doc

黑龙江工程学院本科生毕业设计全套cad图纸，联系 153893706摘 要皮带输送机在许多企业中占有很重要的地位，但其控制单元种类繁多，都存在着性能和功能的差异。传统继电器控制的皮带传输机存在电路复杂、可靠性差、故障诊断与排除困难等缺点，为了取得企业的良好的经济效益和社会经济效益，提出了采用实用性强、操作方便的plc梯形图（ladderdiagram）编程语言对皮带输送机控制系统进行设计。全文采用了三菱公司生产的 fx2n 系列微型可编程控制器在四段皮带输送机控制系统中的应用，给出了plc控制皮带输送机系统的硬件组成和软件设计，其中包括plc选型、i/o地址分配、i/o端子接线、程序设计和控制原理。该设计大大提高了设备的可靠性，减少了故障率，取得了成功。 关键词：plc；梯形图；皮带输送机；自动控制；监控系统abstracttransmission belt machines occupy a very important position in many businesses, but its control unit is variety,there is a difference between the performance and functionality. the traditional relay control of the transmission belt has complex circuits exist, poor reliability, fault diagnosis and rule out the difficulties shortcomings, in order to achieve the economic benefits of good corporate and social economic benefits,by using user-friendly,practical,strong plc ladder (ladder diagram) programming language on the belt transmission control system design. the topic is introduced the apply for series c omron plc in four paragraphs belt transmission system of control,it is given the hardware and software design of the plc control belt transmission systems,including the plc selection,i/o address assignment, i/o terminal wiring,programming and control theory. the design of the equipment improve the reliability of equipment and reduce the failure rate,it has been successful.keywords：plc；ladder；transmission belt machine；automatic control; supervisory equipment ii目 录摘 要.abstract.第1章 绪 论. .1 1.1 研究现状和研究意义.1 1.1.1国内外皮带运输机的研究现状.1 1.1.2国内外运皮带运输机的技术的差距.11.2 课题的研究目的.31.3研究内容.31.4技术路线.4第2章plc控制系统及程序的设计.62.1 plc的结构及工作原理.6 2.1.1 plc的结构.6 2.1.2 plc的工作原理.82.2 系统设计的基本要求.10 2.3 系统设计的基本步骤.11 2.4系统构成.132.5工艺要求.152.6 本章小结.16第3章 系统设备的选型.16 3.1可编程控制器的特点.17 3.2本设计采用的 plc.17 3.3 电动机.17 3.4 皮带运输机.20 3.5 其他.20 3.6本章小结.27第4 章系统控制方案.28 4.1控制点的统计与描述.28 4.2 程序过程说明.304.3 系统整体运作介绍.314.4 本章小结.33结论.34参考文献.35致谢.37附录.38第1章 绪 论1.1研究现状和研究意义1.1.1国内外皮带运输机的研究现状国外在带式输送机动态分析研究方面开展得比较早,动态分析理论与研制的软件已基本能够满足当前带式输送机发展之需；而我国相对较晚,与国外相比还存在一定的差距,尤其是动态分析软件部分。为了尽快弥补这一差距,赶超世界水平,有必要研究和分析当今国外带式输送机的动态分析软件。国外动态分析软件目前,美国、法国、澳大利亚、意大利等国家在动态分析研究方面,已经达到国际领先地位我国生产制造的上运带式输送机的品种、类型较多。在“八五”期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，带式输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品开发都取得了很大的进步。如大倾角、长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内空白，并对带式输送机的主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以plc为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力耦合器和行星齿轮减速器。1.1.2国内外运皮带运输机的技术的差距1. 大型皮带输送机的关键核心技术上的差距(1) 皮带输送机动态分析与监测技术长距离、大功率皮带输送机的技术关键是动态设计与监测，它是制约大型皮带输送机发展的核心技术。目前我国用刚性理论来分析研究带式输送机并制订计算方法和设计规范，设计中对输送带使用了很高的安全系统（一般取n=10左右），与实际情况相差很远。(2) 可靠的可控软起动技术与功率均衡技术长距离大运量带式输送机由于功率大、距离长且多机驱动，必须采用软起动方式来降低输送机制动张力，特别是多电机驱动时。国内已大量应用调速型液力偶合器来实现输送机的软起动与功率平衡，解决了长距离带式输送机的起动与功率平衡及同步性问题。但其调节精度及可靠性与国外相比还有一定差距。当单机功率500 kw时，可控cst软起动显示出优越性。由于可控软起动是将行星齿轮减速器的内齿圈与湿式磨擦离合器组合而成（即粘性传动）。通过比例阀及控制系统来实现软起动与功率平衡，其调节精度可达98% 以上。但价格昂贵，急需国产化。2. 技术性能上差距我国皮带运输机的主要性能与参数已不能满足高产高效矿井的需要，尤其是顺槽可伸缩带式输送机的关键部件及其功能如自移机尾、高效储带与张紧装置等与国外有着很大差距。(1) 装机功率：我国工作面顺槽可伸缩带式输送机最大装机功率为4250 kw，国外产品可达4970 kw，国产带式输送机的装机功率约为国外产品的30%40%，固定带式输送机的装机功率相差更大。 (2) 运输能力：我国带式输送机最大运量为3000 t/h，国外已达5500 t/h。(3) 最大输送带宽：我国带式输送机为1400 mm，国外最大1830 mm。(4) 带速：由于受托辊转速的限制，我国带式输送机带速为4m/s，国外为5m/s以上。(5) 工作面顺槽运输长度：我国为3000 m，国外为7300m。(6) 自移机尾：国内自移机尾主要依赖进口。对自移机尾的要求是共同的，既要满足输送机正常工作时防滑的要求，又要满足在输送机不停机的情况下实现快速自移。(7) 高效储带与张紧装置：我国采用封闭式储带结构和绞车拉紧为主。国外采用结构先进的开放式储带装置和高精度的大扭矩、大行程自动张紧设备，托辊小车能自动随输送带伸缩到位。(8) 输送机品种：国内机型品种少，功能单一，使用范围受限，不能充分发挥其效能。3. 可靠性、寿命上的差距(1) 输送带抗拉强度：我国生产的织物整芯阻燃输送带最高为2500 n/mm，国外为3150n/mm。钢丝绳芯阻燃输送带最高为4000 n/mm，国外为7000 n/mm。(2) 输送带接头强度：我国输送带接头强度为母带的50%65%，国外达母带的70%75%。(3) 托辊寿命：我国现有的托辊技术与国外比较，寿命短、速度低、阻力大。我国输送机托辊寿命为2万h，国产托辊寿命仅为国外产品的30%40%。(4) 输送机减速器寿命：我国输送机减速器寿命2万h，国外输送机减速器寿命7万h。(5) 带式输送机上下运行时可靠性差。4. 控制系统上差距(1) 驱动方式：我国为调速型液力偶合器和硬齿面减速器，国外传动方式多样，如boss系统、cst可控传动系统等 。(2) 监控装置：国外输送机已采用高档可编程序控制器plc。我国输送机仅采用了中档可编程序控制器来控制输送机的启动、正常运行、停机等工作过程。(3) 输送机保护装置：近年国外输送机先进保护装置技术是国内的空白。1.2 课题的研究目的 皮带输送机控制系统的设计是一个很传统的课题，现在随着各种先进精确的诸多控制仪器的出现，皮带输送机控制的设计方案也越来越先进，越来越趋于完美，各种参考文献也数不胜数。 皮带输送机是在输送设备中是最常用的一种传输机构。该机种具有结构简单，经济方便，使用可靠，传输平稳，输送量大，效率高，低噪音等优点。其形式多样，适用范围广，特别适合一些散碎原料与不规则物品的输送。广泛应用于轻工，电子，食品，化工，木业，机械等行业。它具有输送平稳，物料与输送带没有相对运动，能够避免对输送物的损坏。噪音较小，适合于工作环境要求比较安静的场合等特点。结构简单，便于维护。能耗较小，使用成本低。由于可编程控制器（简称plc）将其系统的继电器技术，计算机技术和通信技术融为一体，以其可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、以及编程简单、维护方便、通讯灵活等众多优点，广泛应用于工业生产过程和装置的自动控制中。plc不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成定时、计算和各种闭环控制功能。设置性能完善、质量可靠、技术先进的可编程控制器plc控制皮带运输机监控系统，可以实现高自动化的皮带机群的集中控制（包括遥控）及保护。 此次毕业设计的课题内容即为plc在皮带输送机控制系统中的应用。1.3研究内容其设计内容和要求是：完成用四台电动机带动四条皮带运输机的传送控制系统，控制要求：启动时先启动最末一条皮带机，经5秒延时，再依次启动其它皮带。停止时应先停止最前一条皮带，待料运完毕再依次停止其它皮带；出现故障时，要求该皮带机及其前面的皮带立即停止，而该皮带机后面的皮带机待运料完毕后才停止；当某皮带载重时，该皮带前面的皮带机停止，该皮带机运行5秒后停，而该皮带以后的皮带机待运料完毕后停止。（1）拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据；（2）选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构；（3）选定plc的型号；（4）编制plc的输入输出分配表或绘制输入输出端子接线图；（5）根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言（常用梯形图）进行程序设计（6）了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系；（7）设计操作台、电气柜及非标准电器元部件；（8）编写设计说明书和使用说明书；根据具体任务，上述内容可适当调整。1.4技术路线对于该课题设计，基本上存在三种方案，但是针对设计的要求，对各个方案进行比较、选择，大致分析过程如下：方案一：利用强电电路，虽然强电电路也可以控制整个系统的运行，但是其电路连接复杂，不便直接操作且不能实现自动化，同时存在一个稳定性、可靠性的问题，而且很难制动继电器，不能够很好的完成所给定的任务。方案二：只利用plc可编程控制器，若只利用plc可编程控制器，其高可靠性是绝对可以保证系统的稳定性的，存在强电容易损坏plc的问题。而且程序复杂，控制器的运算时间变长。方案三：利用plc可编程控制器来控制，再加上强电电路组成的控制部分。这个方案是利用了plc的高可靠性和强电电路的简单化，整个系统的动作均由可编程控制器控制，控制部分的信号通道由plc和按钮开关来控制，这是为了保证电机动作的准确性。这个方案包含了方案三的优点，从而保证了整个系统的可靠性之外，还可以简化程序。 与上面的三个方案相比较，方案三的可行性最高，也是最简单，可靠的。综合上面的简单分析，本设计采用方案三进行设计。第2章plc控制系统及程序的设计可编程控制器技术最主要是应用于自动化控制工程中，如何综合地运用前面学过知识点，根据实际工程要求合理组合成控制系统， 在此介绍可编程控制器控制系统的定义及设计的一般方法。2.1. plc的结构及工作原理2.1.1 plc的结构 plc采用了典型的计算机结构，主要由cpu、ram、rom和输入输出接口电路等组成，如图2.1所示。如果将plc看作一个系统，该系统由输入变量和输出变量组成。外部的各种开关信号、模拟量信号均作为plc的输入变量，它们经plc外部输入到内部寄存器中，经plc运算处理后送到输出端子，它们是plc的输出变量。plc系统各部分的作用说明如下：编程器中央处理单元（cpu）输入单元系统程序存储器用户程序存储器输出单元，电路电源 图2.1 plc结构简化框图（1）中央处理单元（cpu）中央处理单元（cpu）是plc的控制中枢。它按照plc系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、i/o以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当plc投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入i/o映像区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入i/o映像区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将i/o映像区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高plc的可靠性，近年来对大型plc还采用双cpu构成冗余系统，或采用三cpu的表决式系统。这样，即使某个cpu出现故障，整个系统仍能正常运行。（2）存储器存储器是具有记忆功能的半导体电路，用来存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其它一些信息， plc使用两种存储器：rom和ram。rom中存放系统程序，包括检查档字、翻译程序和监控程序。ram中存放用户程序、逻辑变量和供内部程序使用的工作单元。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器，存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。系统程序存储器该存储器存放系统程序（系统软件）。系统程序是plc研制者所编的程序，它是决定plc性能的关键。系统程序包括监控程序、解释程序、故障自诊断程序、标准子程序库及其他各种管理程序等。系统程序由制造厂家提供，一般都固化在rom或eprom中，用户不能直接存取。系统程序用来管理、协调plc各部分的工作，翻译、解释用户程序，进行故障诊断等。用户程序存储器该存储器存放用户程序（应用软件）。用户程序是用户为解决实际问题并根据plc的指令系统而编制的程序，它通过编程器输入，经cpu存放入用户存储器。为便于程序的调试、修改、扩充、完善，该存储器使用ram。变量（数据）存储器变量存储器存放plc的内部逻辑变量，如内部继电器、i/o寄存器、定时器/计数器中逻辑变量的现行值等，这些现行值在cpu进行逻辑运算时需随时读出、更新有关内容，所以，变量存储器也采用ram。现今用户程序存储器和变量存储器常采用低功耗的cmos-ram及锂电池供电的掉电保持技术，以提高运行可靠性。通常plc产品资料中所指的内存储器容量，是针对用户程序存储器而言的，且以字（16位字）为单位来表示存储器的容量。（3）输入输出单元输入单元是plc与工业生产现场的被控设备相连的输入接口，是现场信号进入plc的桥梁。输入接口的主要作用是接收指令元件，检测元件传来的信号。输入接口采用光电耦合电路，目的是把plc与现场电路隔离，提高plc的抗干扰能力。接口电路内部有滤波，电平转移及信号锁存电路。各plc生产厂家都提供了多种形式的i/o部件或模块供用户选用。输出单元也是plc与现场设备之间的连接部件，负责把输出信号送给控制对象的输出接口。输出接口电路一般由微电脑输出接口和功率放大电路组成，其作用将中央处理器送出的弱电信号转换成现场需要的电平信号，驱动被控设备的执行元件。输出接口电路也采用光电耦合，每一点输出都有一个内部电路，由指示电路，隔离电路，继电器组成。输出接口电路也有输出状态锁存、显示、电平转移和输出接线端子排，输出部件或模块也有多种类型供选用。（4）电源plc的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠得电源系统是无法正常工作的，因此plc的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%（+15%）范围内，可以不采取其它措施而将plc直接连接到交流电网上去。2.1.2 plc的工作原理plc虽具有微机的许多特点，但它的工作方式却与微机有很大的不同。微机一般采用等待命令的工作方式，如常见的键盘扫描方式或i/o扫描方式，有键按下或i/o动作则转入相应子程序，无键按下则继续扫描。plc则采用循环扫描工作方式，在plc中用户程序中有众多的操作需要执行，但是一个cpu每一个时刻只能执行一个操作而不能同时执行多个操作，因此用户程序是按先后次序存放的，cpu按程序的顺序依次执行各个操作。即cpu从第一条指令开始执行，直到遇到结束符又返回第一条执行，如此周而复始不断循环10。plc的工作过程基本上是用户的梯形图程序的执行过程，即在系统软件的控制下顺次扫描各输入点的状态，按用户程序解算控制逻辑，然后顺序向各个输出点发出相应的控制信号。除此之外，为提高工作的可靠性和及时地接收外来的控制命令，每个扫描周期还要进行故障自诊断和处理与编程器、计算机的通信请求，因此，plc工作过程分为以下五步：（1）自诊断自诊断功能可使plc系统防患于未然，而在发生故障时能尽快的修复，为此plc每次扫描用户程序以前都对cpu、存储器、输入输出模块等进行故障诊断，若自诊断正常便继续进行扫描，而一旦发现故障或异常现象则转入处理程序，保留现行工作状态，关闭全部输出，然后停机并显示出错的信息。（2）与外设通信自诊断正常后plc即扫描编程器、上位机等通信接口，如有通信请求便响应处理。在与编程器通信过程中，编程器把指令和修改参数发送给主机，主机把要显示的状态、数据、错误码进行相应指示，编程器还可以向主机发送运行、停止、清内存等监控命令。在与上位机通信过程中plc将接收上位机发出的指令进行相应的操作，把现场状态、plc的内部工作状态、各种数值参数发送给上位机以及执行启动、停机、修改参数等命令。（3）输入现场状态完成前两步工作后plc便扫描各个输入点，读入各点的状态和数据，如开关的通断状态、形成现场的内存映象。这一过程也称为输入采样或输入刷新，在一个扫描周期内内存映象的内容不变，即使外部实际开关状态己经发生了变化也只能在下一个扫描过程中的输入采样时刷新，解算用户逻辑所用的输入值是该输入值的内存映象值而不是当时现场的实际值。 （4）解算用户逻辑即执行用户程序。一般是从存储器的最低地址存放的第一条程序开始，在无跳转的情况下按存储器地址的递增方向顺序的扫描用户程序，按用户程序进行逻辑判断和算术运算，因此称之为解算用户逻辑。解算过程中所用的计数器、定时器、内部继电器等编程元件为相应存储单元的即时值，而输入继电器、输出继电器则用的是内存映象值。在一个扫描周期内，某个输入信号的状态不管外部实际情况是否己经变化，对整个用户程序是一致的，不会造成结果混乱。（5）输出结果将本次扫描过程解算得到的最新结果送到输出模块取代前一次扫描解算结果，也称为输出刷新。解算用户逻辑时，每一步所得到的输出信号被存入输出映像寄存器而并未发送到输出模块，相当于输出信号被输出门阻隔，待全部解算完成后打开输出门一并输出，所用输出信号由输出状态表送到输出模块，其相应开关动作。在依次完成上述五个步骤操作后plc又开始进行下一次扫描。如此不断的反复循环扫描，实现对全过程及设备的连续控制，直至接收到停止命令、停电、出现故障或载物。plc的工作过程如图2.2所示。自诊断与外设通信输入现场状态解算用户逻辑输出结果图2.2 plc的工作过程2.2 系统设计的基本要求编制一个较好的plc控制程序一般需要注意以下几个方面：正确性一个程序必须经过实际检验，以证明其运行的正确性，这是对plc程序最基本的要求。而正确，规范地使用各种指令，正确合理地使用各类部件，则是程序正确的重要因素。可靠性plc程序不仅要正确，而且要可靠。可靠性反映了plc在不同工作状态下的稳定性，这也是对程序设计的基本要求。有的用户程序在正常的工作条件下，或合乎逻辑要求的操作情况下能正常工作，但当出现非正常工作情况，或进行非法操作后，程序就不一定能正常工作了。所以为保证plc的正常工作，使plc能应付各种非正常的突发事件，提高实际应用中的可靠性是非常重要的。合理性plc程序的合理性主要表现在两个方面：一是应尽可能使用户程序简短；二是应尽可能缩短扫描周期，提高输入输出响应速度。可读性系统的可读性好，是指程序要层次清晰，结构合理，指令使用得当，并按模块化，功能化和标准化设计；在输入输出点及内部器件的分配和使用上要有规律性；还应在一些功能段以一些特殊指令后作一些注释，以方便记忆和理解。一个可读性好的程序不仅便于设计者加深对程序的理解，便于修改和调试，而且还便于使用者读懂程序，便于调整功能和日常维护。可塑性程序的可塑性是指当控制方案稍作改动时，只需对已设计好的程序略作修改即可，程序容易修改或控制方案容易改变是plc的一大特点。因此，plc可广泛应用于各种控制场合，特别适合在灵活多变的控制系统中应用。2.3系统设计的基本步骤可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤，如图2.3所示。（1）深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求被控对象就是受控的机械、电气设备、生产线或生产过程 ；控制要求主要指控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和联锁等。对较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立部分，这种可化繁为简，有利于编程和调试。（2）确定 i/o 设备根据被控对象对plc控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。（3）选择合适的plc类型根据已确定的用户i/o设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的plc类型，包括机型的选择、容量的选择、i/o模块的选择、电源模块的选择等。（4）分配 i/o 点分配plc的输入输出点，编制出输入输出分配表或者画出输入输出端子的接线图。接着就可以进行plc程序设计，同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。（5）设计应用系统梯形图程序根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是整个应用系统设计的最核心工作，也是比较困难的一步，要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。（6）将程序输入plc当使用简易编程器将程序输入plc时，需要先将梯形图转换成指令助记符，以便输入。当使用可编程序控制器的辅助编程软件在计算机上编程时，可通过上下位机的连接电缆将程序下载到plc中去。（7）进行软件测试程序输入plc后，应先进行测试工作。因为在程序设计过程中，难免会有疏漏的地方。因此在将plc连接到现场设备上去之前，必需进行软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。（8）应用系统整体调试在plc软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试，如果控制系统是由几个部分组成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可先进行分段调试，然后再连接起来总调。调试中发现的问题，要逐一排除，直至调试成功。（9）编制技术文件系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、plc 梯形图。图2.3可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤2.4 系统构成皮带运输系统示意图如下： l1 l2 b3 b1 b2 z b4 y 车船l1 l2 z b1 b2 b3 b4 堆场图2.4 皮带运输系统示意图l1、l2 气动料仓料斗 b1、b2 胶带运输机 b3、b4 制板运输机 z 气动闸门 y 压力传感器气动料仓料l1、l2进料之后，把料卸在皮带机 b1上，通过b1把料传到皮带机 b2上，然后再由 b2传到 b3上，b3上安装了气动闸门 z，当 z全关的时候，所有的料都经过 b3传到了车船；当 z 全开的时候，所有的料都经过闸门 z 传到 b4 上，然后再由 b4传到堆场；当z半开时，料一部分经过b3传到了车船。另一部分经过闸门z传到b4上，再传到堆场。当车船料装满之后，通过车船压力传感器 y 传输一个料满信号给 plc，然后由 plc 控制料斗和输送机停止给料。2.5工艺要求首先确定工艺过程 该系统的工艺过程主要是通过 皮带运输机 b1、b2、b3、b4 将仓料斗里的原料分别运往堆场和车船或同时运往堆场和车船。 具体工艺过程如下： 工艺一：b1b2b3b4堆场工艺二：b1b2b3装车船 工艺三：b1b2b3b4堆场（气动阀门z 半开）装车船 第一台输送机起动及输送机部分起动之前，应沿输送机线全长发出一个清楚的，可听得见的，时间不少于 5 秒钟的自动警告信号，并应随着整个起动结束自动停止信号。 起动时先起动最末一条输送机（b4 或 b3），经过 5 秒钟延时，再依次起动 5s 5s 5s b3 b2 b1 或 b2 b1，然后再打开阀门 l1 或（和）l2 。 输送机线正常停车应由操纵台进行，先停止 l1 或（和）l2，经 4 秒钟延时，再依次停 4s 4s 4s 止 b1 b2 b3 b4 。 当某条输送机发生故障时，该输送机及其前面的输送机应立即停止。如 b2 有故障，l1或 l2 及 b1、b2 立即停止。在紧急切断任何一台输送机时，应给操纵台一个自动音响信号。 在 b2 输送机上装有速度传感器（打滑 h，过速 g），拉线开关（l），跑偏开关（p），撕带开关（s）。 电动机应有一定的过热、过流保护。 在保护装置损坏而人们尚未把它恢复到正常状态之前，不能远距离再次接通有故障的输送机。系统能从自动控制转变成就地控制。 操纵台上装有系统的转换开关、操作开关、电流表、电压表（包括电动机和控制回路）、气压表、各种信号灯（各种事故停车原因的灯光信号应不同）。 在 b2 输送机上配一只控制箱（就地控制）。 当车船装满时，压力传感器 y 动作使输送机及料斗停止给料。2.6本章小结 本章主要介绍了plc的基本原理，本设计的主要要求，以及针对要求的大概设计思路，给出了本设计运输机的示意图。第二部分主要介绍了工艺要求以及工艺过程，为后边的设计及编程做出要求。第3章 系统设备的选型3.1可编程控制器的特点 (1)可靠性高。由于可靠性是用户选用的首位依据，因此，每个 pc 生产厂都将可靠性作为第一指标而加以研制，以单片机为核心，在硬件和软件上采取大量的抗干扰措施，使 pc 的平均无故障时间达到 30 万小时以上，使用寿命长。 (2)控制功能强。pc 具有逻辑判断、计数、定时、步进、跳转、移位、记忆、四则运算和数据传送等功能，可以实现顺序控制、逻辑控制、位置控制和工程控制等等。 (3)编程方便，易于使用。pc 采用与继电器电路相似的梯形图编程，比较直观，易懂易编，深受电气技术人员和电工的欢迎，容易推广应用。 (4)适用于恶劣的工业环境，抗干扰能力强。具有各种接口，与外部设备连接非常方便。 采用积木式结构或模块结构，具有较大的灵活性和可扩性，扩展灵活方便。 维修方便。pc 上有 i/o 指示灯（led），那个 i/o 元件有故障，一目了然。 可根据生产工艺要求或运行情况，随时对程序进行在线修改，不用更改硬接线，灵活性大，适应性强。3.2本设计采用的plc根据实际情况，输入输出点数决定选用三菱公司生产的 fx2n系列微型可编程控制器中的fx2n-48mr型。3.3电动机电动机是电力拖动系统中的原动机，它将电能转化为机械能，去拖动各种类型生产机械的工作机构运动，以实现各种生产工艺的要求，如驱动轧钢机的轧辊、龙门刨床的工作台、起重机的提升机及行走机构、风机的叶轮等等。 随着社会化大生产的不断发展，生产制造技术越来越复杂，对生产工艺的要求也进一步提高，例如要求很高的加工精度和很高的效率等。这就要求生产机械能够在工作速度、定位精度、快速启动和制动、反转等方面达到一定的水平，而作为系统原动机的电动机则是实现这些要求的主体，因此提高电动机的调速技术对于整个电力拖动系统的性能具有十分重要的意义。 电动机又分为直流电动机和交流电动机。由于此次设计主要采用的是交流电动机所以，下面我们主要介绍交流电动机以及它的调速方法。 交流电动机分为异步电动机和同步电动机。如果三相交流电机的转速 n 与定子电流的频率满足方程式的关系，这种电机就称之为同步电机。同步电机的负载改变时，只要电源频率不变，转速就不变。反之，如果不满足上述关系的电机，就称为异步电动机。 异步电机主要用作电动机，去拖动各种生产机械。例如，在工业方面，用于拖动中小型 轧钢设备、各种金属切削机床、轻工机械、矿山机械等；在农业方面，用于拖动水泵飞脱粒机、粉碎机以及其它农副产品的加工机械等；在民用电器方面的电扇、洗衣机、电冰箱、空 调机等也都是用异步电动机拖动的。异步电动机的特点是结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率 较高和具有适用的工作特性。所以我们主要研究异步电动机，下面以三相异步电动机为例说明异步电动机的工作原理、调速方法等。 1. 基本工作原理 三相异步电动机定子接三相电源后，电机内便形成圆形旋转磁通势，圆形旋转磁密，设其方向为逆时针转，如图 3.1 所示。若转子不转，转子鼠笼导条与旋转磁密有相对运动，导条中有感应电动势 e ，方向由右手定则确定。由于转子导条彼此在端部短路，于是导条中有电流i ，不考虑电动势与电流的相位差时，电流方向同电动势方向。这样，导条就在磁场中受力 f ，用左手定则确定受力方向，如图 3.1 所示。转子受力，产生转矩t ，便为电磁转矩，方向与旋转磁通势同方向，转子便在该方向上旋转起来。2.本设计使用的电动机本设计需要四个电动机来带动四个皮带机，这四个电动机都选用齿轮减速异步电动机，其新型号是 ycj，旧型号是 jtc，型号的意义就是异齿减，标准编号是 jb/t644992。用于要求低速，大转矩的机械。如运输机械、矿山机械、炼钢机械、造纸机械及其它要求低转速的械。结构特征是由 y 系列（ip44）电动机与齿轮减速器直接耦合而成的。所以还得选择y 系列 ip44 电动机的具体型号。 图3.1 异步电动机工作原理y（ip44）是指小型三相异步电动机（封闭式），标准编号 zbk2200788（h80315） jb527491(h355)，结构特征是自扇冷却，封闭式结构，能防止灰尘，水滴大量进入电机部。用途是，作一般用途的驱动电源，即用以驱动对起动性能、转差率等无特殊要求的机器和设备，亦可用于灰尘较多，水土飞溅的场所。 选择 y112m-2 型的电动机，技术指标如下：额定功率：4kw 效率：85.5 功率因数：cos0.87 同步转速：3000r/min 铁心长度：105mm 气隙长度：0.45mm 定子外径：175mm 定子内径：98mm 定子线规 ncdc：11.06 每槽线数：48 并联支路数：1 绕组型式：单层同心 节距：116 槽数 z1/z2： 30/36 转动惯量：0.0055kgm 质量：45kg3.4 皮带运输机1.皮带运输机的结构 皮带运输机具有结构简单，操作连续平稳，运输量较大的特点，又因各部分摩擦阻力小，动力消耗也较低，运输距离不受限制，在机体全长中任何地方都能装料与卸料可以水平也可 以倾斜运 送物料。皮带输送机由头部、中部、尾部组成。头部由头辊及支承架成 ；中部由支承架、限位辊、导向辊、张紧辊等组成；尾部由尾辊及支承架、调节装置等成 。此设备的特点是重、高、大，其设计紧凑合理、自动化程度高、内部结构复杂、安装 精度高。 2.皮带运输机的调试 首先应检查运输机支架安装是否牢固，是否有遗漏的焊口，并逐个检查限位辊、张紧辊、导向辊的转动是否灵活，主动辊、从动辊内是否注油。以上确定无误后，采取点动的方式启动主动辊电机，若继电器跳闸，切不可强行启动，应检查主动辊电机内是否进入雨水造成短路，点动无误后，可正常启动主动辊电机。正常运转时，调整皮带是本部工作中的 一个难点，若皮带跑偏，应调整尾部的可调螺母；若调整无效，则应检查导向辊的安装 是否正确 ，必要时，将导向辊一端 支架割开、移位、焊接。如皮带过紧或过松，应调整张紧辊，使之松紧适宜。 3.5 其他1.压力传感器 车船装满时压力传感器承受的压力值大概在 10mpa 左右，所以料斗里的压力传感器选择cy-yz 型。 主要技术指标如下： 量程：020mpa 精度：0.1fs 传感器输出：60mv 2.速度传感器 由于电动机的最高同步转速要求是 3000r/min，所以选择 rc 系列测速传感器，主要技术指标如下： 供电电源：dc12v，60ma，纹波200mv 输出方式：集电极开路脉冲输出， 负载电流：30ma 每转输出的脉红外线通光 测速范围：03000 r/min 测量误差冲个数：120 检测方式：0.1% 使用温度：-555 环境湿度：85rh 特点与用途：本产品的测速范围宽，测量精度高，输出信号与转速成线性关系，具有正反输出功能，该功能特别适用于需正反转控制的自控系统。传感器与变送器一体化设计，其输出脉冲信号可直接与二次数字仪表或计算机相连，结构新颖，安装方便，测速，测角准确，运行稳定，安全可靠，性价比高，配有数字显示表，供需要显示的用户选用。rc 系列测速传感器除可直接使用其转分转角的输出脉冲信号进行反馈控制外，也可应用它的基本功能进行长度、深度、高度的测量，还可将数个传感器安装在同一个轴上组合成多功能传感器。 3. 气压表 因为料斗里的压力