三级皮带运输机控制程序的设计、安装与调试毕业设计.doc

皮皮 带带 传传 输输 机机 电电 气气 控控 制制 设设 计计 任任 务务 书书 学院 学院 机电工程学院 班级 班级 09 级农电 1 班 学号 学号 090514200 090518129 姓名 姓名 祁飞 马菊梅 2 目录目录 1 控制要求控制要求 3 1 1 设计要求设计要求 3 2 方案设计方案设计 3 2 1 硬件设计硬件设计 3 2 1 1 要求分析 3 2 1 2 电气控制原理图 4 2 控制回路控制回路 5 2 1 3 控制过程 5 1 手动控制 5 2 自动控制 6 2 1 4 电路故障分析 7 2 2 设备的选择设备的选择 8 2 2 1 空气断路器 8 2 2 2 接触器 8 2 2 3 热继电器 9 2 2 4 中间继电器 9 2 2 5 时间继电器 9 3 PLC 设计设计 10 3 1 PLC 选型选型 10 3 1 1 PLC 的组成 10 3 2 PLC 的端子分配及外部接线的端子分配及外部接线 10 3 2 1 端子分配 10 3 2 2 PLC 外围接线 11 3 3 PLC 梯形图梯形图 12 3 4 PLC 指令指令 13 4 总结总结 15 4 1 设计总结设计总结 15 3 1 控制要求控制要求 1 1 设计要求设计要求 本次课题是三级皮带运输机控制程序的设计 安装与调试 要求如下 1 某一生产线的末端有一台三级皮带运输机 分别由 M1 M2 M3三台电动 机拖动 有手动和自动两种控制方式 15KW 2 手动时 为了便于调试 每一台电机都可以单独启动 单独停止 3 自动控制时 M1 M2 M3的顺序启动 间隔均为10秒 若需要停止 则 M3 M2 M1的顺序停止 4 电路有紧急情况总停按钮 6 要有必要的短路 过载等保护 2 方案设计方案设计 2 1 硬件设计硬件设计 继电器控制系统 控制功能是用硬件继电器实现的 继电器串接在控制电路中根据主电路中的电 压 电流 转速 时间及温度等参量变化而动作 以实现电力拖动装置的自动 控制及保护 可以直观的看清电路的结构及其原理 是最初常用的控制方式 缺点是系统复杂 在控制过程中 如果某个继电器损坏 都会影响整个系统 的 正常运行 查找和排除故障往往非常困难 虽然继电器本身价格不太贵 但是 控制柜的安装接线工作量大 因此整个控制柜价格非常高 灵活性差 响应速 度慢 2 1 1 要求分析要求分析 本控制电路要求对三台电机实现顺序启动 顺序停止 单启 单停功能 顺序 控制的控制原理是将前一台电机的常开触点串联到下一台电机的线圈前 若对 4 启动或者停止有时间的要求 则将时间继电器的线圈与前一台电机的线圈并联 实现同时得电 以控制后一台电机启动的时间 单独启动和单独停止需要使用 开关直接对各个电机的接触器实现控制 相应开关闭合即相应接触器触点闭合 其控制的电机启动 若相应开关闭合 则控制相应电机也停止运行 根据此要 求的分析及其逻辑关系 需要的器件大概有控制自动启动和自动停止的按钮开 关 控制三台电机手动停止和启动的旋转开关 控制顺序停止和启动的时间继 电器 及中间继电器 和控制三台电机运行或者停止的接触器 2 1 2 电气控制原理图电气控制原理图 1 主回路主回路 5 2 控制回路控制回路 2 1 3 控制过程控制过程 1 手动控制手动控制 手动控制电机的启动停止通过三个旋转开关实现 旋转开关是控制线路通断并 且可以保持动作不变的一类开关 其优越性就在于不需要线圈的自锁就可以控 制电路持续接通 本设计为了使电路更加简单明了 不采用线圈的自锁而直接 用旋转开关进行关断控制 6 2 自动控制自动控制 通过两个按钮开关 SB1 SB2 控制其顺序启动和停止 7 2 1 4 电路故障分析电路故障分析 故障一 控制电路接通电源后无法通电 处理 1 可能是电源进线与空气断路器未接触好 导致电流无法进入 2 可能是总停开关 SB0 存在断路的情况 3 可能是未形成回路 故障二 正常启动 并且电路得电的情况下 KM3 电机无法正常控制 处理 手控正常但是自控不正常 可能是自控电路出现接触不良或者控制开关 故障 同理于自控正常手控不正常 若手控和自控均不正常 极有可能是接触 器故障 8 2 2 设备的选择设备的选择 2 2 1 空气断路器空气断路器 1 根据空气开关额定电压大于等于线路额定电压的原则 本线路额定电压为 220V 则选择的空气断路器额定电压应比220V 大 2 空气开关额定电流和过电流脱扣器的额定电流大于等于线路计算负荷电流 I P U P 1500W U 220V I 1500 220 6 8A 由于电动机不属于纯电阻性负载 因此粗略计算线路计 算负荷电流应该为 2 I 13 6A 因此选择的空气断路器额定电流应该大于 13 6A 综上所述 选择 DZ47 20A C25 2 2 2 接触器接触器 1 1 选择接触器的类型 选择接触器的类型 根据电路中负载电流的种类选择 交流负载应选用交流接触器 直流负载 应选用直流接触器 如果控制系统中主要是交流负载 直流电动机或直流负载 的容量较小 也可都选用交流接触器来控制 但触点的额定电流应选得大一些 2 2 选择接触器主触头的额定电压 选择接触器主触头的额定电压 应等于或大于负载的额定电压 3 3 选择接触器主触头的额定电流 选择接触器主触头的额定电流 被选用接触器主触头的额定电流应不小于负载电路的额定电流 也可根据 所控制的电动机最大功率进行选择 根据以上原则 选择 CJX1 16 9 相关元件主要技术参数及原理如下 1 操作频率为 1200 h 2 机电寿命为 1000 万次 3 主触头额定电流为 20A 4 额定电压为 380 220V 5 控制容量为 360VA 2 2 3 热继电器热继电器 在非频繁其动的场合 必须保证电动机的起动不致使热继电器误动 当电动机 起动电流为额定电流的 6 倍 起动时间不超过 6S 很少连续起动的条件下 一 般可按电动机的额定电流来选择热继电器 根据以上原则 选择 NR3 45 电流范围 27 45A 2 2 4 中间继电器中间继电器 根据控制回路额定电压 220V 选择 JXZ 22F 4Z 型中间继电器 额定电压为 220V 额定电流为 3A 2 2 5 时间继电器时间继电器 根据控制回路额定电压 220V 选择 JS14P 型中间继电器 额定电压为 220V 延时 99s 2 3 元件清单元件清单 序号序号元器件名称元器件名称元器件规格元器件规格数量数量备注备注 1 空气断路器 DZ47 20A C253 2 接触器 CJX1 163 3 热继电器 NR3 453 4 时间继电器 JS14P4 10 5 中间继电器 JXZ 22F 4Z3 6 按钮开关 LAY373 7转换开关BE1013 3 PLC 设计设计 3 1 PLC 选型选型 3 1 1 PLC 的组成的组成 PLC 的一般结构如下图所示 主要有 6 个部分组成 包括 CPU 中央处理 器 输入 输出接口电路 电源 外设接口 I O 扩展接口 1 CPU1 CPU PLC 中的 CPU 是 PLC 的核心 起神经中枢的作用 每台 PLC 至少 有一个 CPU 它按 PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据 用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据 并存入规定的寄存 器中 同时 诊断电源和 PLC 内部电路的工作状态和编程过程中的语法错 误等 2 2 I OI O 模块 模块 PLC 的对外功能 主要是通过各种 I O 接口模块与外界联 系的 按 I O 点数确定模块规格及数量 I O 模块可多可少 但其最大数 受 CPU 所能管理的基本配置的能力 即受最大的底板或机架槽数限制 I O 模块集成了 PLC 的 I O 电路 其输入暂存器反映输入信号状态 输出点反 映输出锁存器状态 11 3 2 PLC 的端子分配及外部接线的端子分配及外部接线 3 2 1 端子分配端子分配 功能描述动作器件I O 地址 总停 SB000000 M1启动 M1停止 SB300003 M2启动 M2停止 SB400004 M3启动 手动 M3停止 SB500005 顺序启动 SB1 00001 自动 顺序停止 SB200002 电动机1开 KM101000 电动机2开 KM201001 电动机3开 KM301002 14 3 2 2 PLC 外围接线外围接线 15 3 3 PLC 梯形图梯形图 16 3 4 PLC 指令指令 LD 00003 ANDNOT 00000 OUT 01000 LD 00004 ANDNOT 00000 OUT 01001 LD 00005 ANDNOT 00000 OUT 01002 LD 00001 OR 01003 ANDNOT 00000 ANDNOT TIM004 OUT 01003 OUT 01000 ANDNOT TIM002 TIM 001 0100 LD TIM001 OR 01004 ANDNOT TIM003 OUT 01004 OUT 01001 ANDNOT 01005 TIM 002 0100 LDNOT 00002 12 AND TIM002 OUT 01002 LD 00002 OR 01005 ANDNOT TIM004 OUT 01005 TIM 003 0150 LD TIM003 TIM 004 0150 END 4 总结总结 4 1 设计总结设计总结 本设计通过对皮带输送机的实际要求的分析和理解 通过两种不同的控制方式 对于皮带输送机进行相同的控制 总结出了两种控制方式各自的优缺点及其各 自的发展前景 特制表格如下比较 特点特点 方式方式 优点优点缺点缺点 传统传统 继电器继电器 控制控制 广泛用于强电领域 是早期 实现电气自动控制的方式 通过接触器 继电器使电路 实现 所需要的自动控制功能 没 在实际应用中 由于电弧 机械等原因 其 可靠性要差很多 并且维护复杂 维修成 本高 由于其实际器件受限于制造工艺 的影响 触点数有限制 传统的继电 器控制 器控制线路复杂 维护起来 12 有辅助器件的限制 通过实 际器件之间导线的连接 实 现对电机或者其他用电器的 控制 也是十分困难 基于