碎渣机的系统设计

本科毕业设计（论文）通过答辩1目 录摘要-3Abstact-4第 一 章 绪 论绪论-5第 二 章 方案设计一方案的选择-6（一）.方案一-6（二）.方案二-6（三）.方案三-6第 三 章 机械结构设计二机械结构的计算-7（一）.工作轴齿轮的计算-8（二）.碎渣牙轮及碎渣座的计算-9（三）.工作轴磨齿-11（四）.受剪螺栓-13（五）.磨齿的计算-14（六）.碎渣牙轮齿数的计算-15（七）.焊接强度的计算-16（八）.轴的计算-17（九）.轴承的计算-19（十）.齿轮轮齿的计算-20（十一）.大齿轮轮毂的计算-21（十二）.弯曲疲劳强度的计算-21（十三）.成型轴的表面挤压应力的计算-22（十四）.小齿轮轴键的选择-22（十五）.间隔环尺寸的确定-23（十六）.轴承座固定螺栓的计算-24（十七）.花键轴的计算-25（十八）.轴承座的设计及其计算-26（十九）.轴承的润滑-27（二十）.联轴器的选择-27（二十一）.侧板的计算-27第四章 控制系统的设计一. 基本思路-29（一）.PLC 基础知识-301 可编程序控制器-302 PLC 的发展趋势 -303 PLC 的基本功能 -304 PLC 的特点 -325 PLC 的分类-326 PLC 应用范围-33本科毕业设计（论文）通过答辩27 PLC 的工作方式-33（二）. PLC 机型的选择与系统控制1 PLC 的选型-362 PLC 控制面版图-363 梯形图-364 指令表-375 电机的选型及其计算-38（三）.变频器的技术原理和应用-391 变频器的选型-412 主电路其他电器的选择-433 矢量控制及其原理-44结 论-49致 谢-50参考文献-51附录（中英文翻译）本科毕业设计（论文）通过答辩3碎渣机的系统设计摘 要碎渣机是电厂炉渣破碎的主要设备,对炉渣的二次利用以及环境保护有重要的意义.碎渣机的机械结构对出渣粒度以及出渣效率具有决定性的作用.所以机械部分是整个设备的关键.碎渣牙轮及碎渣座又是机械部分的核心,其决定着出渣效率及出渣粒度.因工作过程中受到非稳定的冲击载荷故对轴的要求是较高的.因采用开式齿轮传动,且工作环境较为恶劣,故齿轮的加工要求也是较高的.所以采用调质处理使齿轮具有一定的韧性并且保持齿面具有较高的硬度.对于控制部分采用 PLC 与 FU 联合控制,并且采用有反馈式的矢量控制.这样可以使电机在过载或堵转时能完成正反转,并且可以使电机有较硬的机械特性,保证有较大的速度调节范围,以保证工作的稳定性.关键词:碎渣牙轮 碎渣座 开式齿轮 PLC FU 矢量控制本科毕业设计（论文）通过答辩4AbstractA technology that upgrade the slag crusherwhich used in the power planSlag crusher is the main equipment that crush the slag in the power plant .It has a great meaning in the recycle slag and the enviroment .The efficiency and the gain size are determined by the mechanical mechanism.So it is very important.But the crushers tooth and the boad which used with the tooth are the mechanical mechanisms heart.The efficiency and the gain size are determined by it.When it work ,the unstable stress is effect it.And the work enviroment is bad.So the gears surface is very hard.In the control systerm.PLC and FU are unite. There is rector control which has feedback.So when the electric machinery is over load or unrun,it can recover.And the electic machinerys characteristic is verygood.The scop of the speeds characteristic is very wide.So the electic machinerys work is steady.Key words: slag crusher. gear. control systerm本科毕业设计（论文）通过答辩5第一章 绪 论一、简介随着能源消耗的增大，电力供应势必 增大。而电厂产生的炉渣便是急需要解决的问题。由处理后二次利用即可产生经济效益，又保护了环境。在二次处理过程中，必不可少的机械设备便是碎渣机。碎渣机是电厂、锅炉碎渣的设备。也可用于建材、化工等松散物的破碎。在国内，由洛阳市宝环非标准设备有限公司生产的单辊碎渣机对传统的碎渣机进行了改进进一步提高了效率。国外，在碎渣机的破碎结构中，已采用了可调式双破碎板，对出渣粒度可随时调整.碎渣机的机械性能以及控制部分的结构对出渣粒度及出渣效率有重要意义。现在电厂普遍应用的是单辊式或双辊式碎渣机。单辊式碎渣机体积较大且出渣率低等缺点。而双滚式碎渣机较好的克服了这些缺点。本设计即针对双滚式碎渣机进行了一些计算及对控制部分进行了设计。较先进的碎渣机已采用了叶片式结构。其在效率及在出渣粒度上有了较好的改进。但其硬度，强度方面都有一定的局限性。这里涉及的碎渣核心部分仍采用齿状。齿式碎渣牙轮设计、铸造方便，对大块炉渣适应性较好，有较好的剪切性能，但效率稍低。碎渣板采用交错槽形整体式铸造结构，约三分之一工作区域为剪切区域，三分之二区域为研磨区域。工作轴采用方形轴,可提高传递扭矩的能力，并且便于拆卸，表面抗挤压能力较花键轴有所提高。在传递相同转矩的情况下，成型轴抗压溃能力较花键轴有所提高。成型轴的加工工艺过程比花键轴要容易。箱体与轴间的密封采用水封，水封可减少细小炉渣进入密封圈的几率，从而减小轴的磨损，提高轴的疲劳强度。从节省材料及结构紧凑来考虑,轴承采用壁固定式，为减轻重量，节省材料，在满足工作强度的前提下侧壁采用中空铸造结构。为方便移动,四角采用钢轨轮式结构.减速器采用圆锥圆柱式减速器（国标） 。连轴器采用滑块式联轴器（国标） ，可补偿对中误差且具有缓冲、减震作用。电机采用绕线式三相异步电机（国标） 。控制部分基本思路为：启动后电机正转，若遇故障如堵转侧反转，反转若不成立侧停机。若反转成立 侧反转 10s 后正转。若正转仍不成立侧停机，若正转成立侧正转。电机的正反转用 PLC 与变频器联合控制，电机采用有反馈的矢量控制。优点：使电机有较硬的机械特性，有较大范围速度调节，动态响应能力强。变频器主电路中串入空气自动开关，便于断开主回路进行维修，串入继电器以便接通与断开主回路。因控制系统对 PLC 无通信等特殊要求采用三菱的 系列，变频器采用安川变OSFX频器，其他主电路元器件根据电机及变频器的各项参数来确定。二、系列碎渣机1 、优质性能SGS100-1 型 双齿辊式碎渣机利用二平行齿辊对煤渣有劈吸和挤压的破碎作用，应用在锅炉出渣装置中，它具有有下优点； 1 、效率高、传动平稳、噪音小、无泄漏 本科毕业设计（论文）通过答辩62 、有较强的超载和耐冲击性强，故障少 3 、带 7.5KW 电机的 XWD 型减速机配套供应 4 、随机附带必需的易损备用件 2、规格特性本碎渣机适宜破碎煤渣。不能用于破碎转石，混凝土等硬物料。3、结构简介 SGS-100 的破碎力很大。可破碎近似石灰石强度的物料。 碎渣机由行星摆线针轮减速机用链条传动，链轮周围有防护罩，减速机不直接连接碎渣机而在旁侧并安置在抬高的水泥墩基上，防止出渣时灰土、蒸汽和水等的侵袭。碎渣机的双轴由一对大模数的齿轮啮合，带动，二轴彼此成相对回转，齿轮由大链轮上的安全传动销带动，当轴的扭矩超出允许范围时，安全传动销便会立即被切断，大链轮就空转，保护减速机不致因超载而受损，故障消除后，换新传动销继续使用，方法简便迅捷。 轴二端采用双列向心球面滚子轴承，能自动调心，克服轴在安装或使用过程中的变形，齿轮端的轴承为固定端，轴受热后能沿轴向自由膨胀。 轴封材料采用 J 形橡胶油封圈，它能防尘、防漏，结构简单，更换方便，对轴的压力小，不易磨损，消耗轴功率小，效能高。4、功能作用与技术特点碎渣机主要用于火电厂燃煤锅炉的煤渣破碎之用，也适用于建材、冶金、化工行业的块状松散物料的破碎。机体结构分为：Q 型、V 型、Y 型分别适用于三种情况，从而更加合理。技术特点：齿辊由分体式齿板组装形成。其齿形在横截面上沿圆周呈渐开线分布且高低错落有致，对大块渣适应能力强，另外辊齿板磨损后易更换。钩型颚板嵌装在可调颚体上，不需要螺栓禁固，可自由调节出渣粒度。（限 DS6020 型）轴承座为剖分式，便于拆装辊轴、更换轴承。辊轴与机壳间“轴封”采用“多槽迷宫”序号 项目 参数1 湿渣 35-40t/h2碎渣能量干渣 18-28t/h3 轴封水量 154 轴封水压 0.8KG /cm25 齿轮转速 28 转 / 分6 减速剂型号 XWD 75-7-1/437 电动机功率 7.5KW本科毕业设计（论文）通过答辩7式加“水封”式结构，比单一“水封”式更合理。齿辊及齿板为高耐磨材料浇铸形成，寿命长，可靠性高。设有可靠的安全保护系统，当异物卡塞时，可正反转交替反复三次，而后既能继续正常运转。如过载故障不能排除，可发出声光报警提示，并能断电停机。技术参数：序号 项目 参数1 入口尺寸 830*830mm2 出口尺寸 812*500mm3 灰渣碎后粒度 25-50mm4 辊轴转速 31r/min5 有水冲出力 无水冲 60t/h20t/h6 电机功率 7.5kw7 重量 2500kg*第二章 方案设计一. 方案的选择:（一）.方案一:工作轴为三根轴,轴 1 作用是把大块炉渣打碎,工作部分为磨齿.轴2 与轴 3 为主要工作轴,作用是把 1 轴磨碎后的块状炉渣进一步研磨,工作部分采用倾斜叶片式安装.碎渣板采用槽型整体铸造式.图 11优点:对炉渣进行二次破碎,破碎效果好.研磨部分采用叶片式.可保证研磨的连续性.且叶片式磨齿不仅叶片外部与碎渣板研磨,且背部在进入研磨区后也本科毕业设计（论文）通过答辩8可研磨.提高了效率,减小了出渣粒度.缺点:三根轴,提高了成本,增加了设计的难度,增加了箱体的复杂程度. （二）.方案二:在方案一的基础上去掉轴 1,轴 2 与轴 3 研磨部分仍采用叶片式.碎渣板采用双側突出交错式整体铸造. 优点:叶片外部与背部同时研磨,且保证研磨的连续性,提高了效率.缺点:对大块炉渣适应性较差,叶片易磨损,且叶片较难铸造,对铸造工艺要求较高. 图 1.2（三）. 方案三：在方案二的基础上，把轴 2 与轴 3 的叶片改为磨齿。第三章.机械结构的计算：（一）.工作轴齿轮：输出轴（z1 n1）与工作轴齿轮（n2 z2）的传动比本科毕业设计（论文）通过答辩9等 数由 于 碎 渣 牙 轮 个 数 可 取折 算 转 矩效 率等 效 静 载 荷 为 非 周 期 脉 动 载 荷因 工 作 轴 在 旋 转 过 程 中的 折 算负 载 转 矩初 步 估 计 炉 渣 密 度 为 此 算碎 渣 牙 轮 及 碎 渣 座 的 计二 ）可 得可 得减 速 器 效 率 查 手 册 可 得电 机 转 速 堵 堵额堵额额1753975360.1/06214 3147. )0262(5.9760%87: 75.4.12: :59/350.(4.109:27.538:%8034.1905%06.725147.49105.995023633maxin332121 nWnWTnPsradw MN：KFVT：mkgNTmTnTni：mNpTznimLmMLwLLL LMN如图所示:本科毕业设计（论文）通过答辩10本科毕业设计（论文）通过答辩11图 1.3若取 7 个齿，侧间隔环太宽，效率低。若取 11 个齿侧间隔环平均宽度为 m3457069在工作一定时间后因磨损会变窄，若遇堵转现象，强度可能不足。综合以上分析，取九个齿.磨齿宽度：因出料粒度 取齿两侧与碎渣板间隙为 20mm.侧磨齿宽为 30mm.故取槽宽为.25m70mm.（三）.工作轴磨齿：25/min 15004=6000 15005=7500r150in66000+7500=13500 若出粒 7 吨/时 即 7000kg/h 效率 70%V= 3633 107.150%72205 mVm侧 槽内半径为 150mm 计算得初 步 取movS36071.r=220mm324)150(r当内半径课本 得:10P螺栓材料取合金钢 12.9 级 其中 MpaB20AB54245.0.1取 6.1)6.3(810 NMKP表机 械 设 计.5取取 aSKMpas paama2.51.8 1285406.0lili 带入上式得: d 0本科毕业设计（论文）通过答辩25（十七）.花键轴的计算:因转矩较大 采用花键轴联接:取 z=6 D=110mm d=100mm016. 1.032)1.0)(.).(32)( 2424DdbzdWMpaPAMbb 948016.7 T=KZh MNmnrlpm .780.105474. 6花键的校核: .815.065.063822 pmP azhldTK 式中 其中 K=Mpap7 145.028.432 K.2.1.Dm如图所示： 图 1.14本科毕业设计（论文）通过答辩26（十八）.轴承座的设计及计算： d=120mm D=260mm 宽 B=205mm. mB160H=330mm Mdd32443 lmbmL96532图 1.15本科毕业设计（论文）通过答辩27（十九）轴承的润滑：因采用圆柱滚子轴承，且 值为 120nd 510)32(min/3025r所以采用脂润滑由于是低速重载所以发热量较高，且采用水封并采用锂基脂（特点：锥入度大，所以较软，内摩擦阻力小。工作温度范围大-20 - 有较好的稳定性与抗水性） 。coo1减速器的选择：圆锥圆柱型减速器 ZBJ1902690 DCY 型名义中心距 a=200mm mldma 803514011LDlmd 790422 ECBA 32468560 mHhsaF 520515 M=175mm（二十）.联轴器的选择： 选用滑块联轴器（JB/ZQ4384-86）滑块联轴器具有补偿对中误差，减震、缓冲的作用。 mDrnmTn 80120min/38050 1 kgBB 5.92191 质 量（二十一）.侧板的计算：为使结构紧凑侧板宽与轴长相符，箱体入口宽度为 620mm.由轴的长度可确定 a=365mm.由轴承座的宽度可定 h=540mm.当堵转时力最大,为 20082N. MNLFM.5237.028max 132max 20,4,7045 15.6 hmhhmbpbhWZ 取侧取其 中 侧板厚度的校核： NGHTMa 87.232 估 算 为取材 料本科毕业设计（论文）通过答辩28S 为 0.0584 2m.0584.17MpaG铸造成空心如图所示：图 1.16本科毕业设计（论文）通过答辩29第四章 控制系统的设计 一. 基本思路：启动后电机正转，若遇故障如堵转则反转，反转若不成立则停机。若反转成立则反转 10s 后正转。若正转仍不成立则停机，若正转成立则正转。流程图如下：图 2.1本科毕业设计（论文）通过答辩30电机的正反转用 PLC 控制，变频器采用有反馈的矢量控制。优点：使电机有较硬的机械特性，有较大范围速度调节，动态响应能力强。变频器主电路中串入空气自动开关，便于断开主回路进行维修，串入继电器以便接通与断开主回路。（一）可编程控制器的基础知识 1、可编程序控制器(Programmable controller)可编程序控制器简称 PC，是近年来迅速发展并得到广泛应用的新一代工业自动化控制装置。早期的可编程序控制器在功能上只能实现逻辑控制，因此被称为可编程序逻辑控制器(Programmable Logic controller)，简称 PLC。随着技术的进步，微处理器(Microprocesser Unit，即 MPU)获得广泛应用，一些 PLC 生产厂家开始采用微处理器作为 PLC 的中央处理单元，大大加强了 PLC 的功能，它不仅具有逻辑控制功能,而且具有算术运算功能和对模拟量的控制功能。因此，美国电气制造协会(National Electrical Manufacurers Asociation，简称 NEMA)于 1980 年将它正式命名为可编程序控制器(Programmable controller)，简称 PC。该名称已在工业界使用多年，但近年来个人计算机(Personal Computer)也简称 PC，为了区别,目前可编程序控制器常被称为 PLC。美国电气制造协会和国际电工委员会分别于 1980 年和 1985 年给可编程序控制器下了定义，国际电工委员会还在 1982 年和 1985 年颁布了可编程序控制器标准草案。国际电工委员会在 1985 年颁布的标准中，对可编程序控制器定义为：可编程序控制器是一种专为工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统。它采用可编程序的存储器用宋在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种生产机械或过程。近年来，P 比的发展非常迅速其功能已远远超出上述定义范围。2、 PLC 的发展趋势由于工业生产对自动控制系统需求的多样性，PLC 的发展方向有两个：一是朝着小型、简易、价格低廉方向发展。近年来，单片机的出现，促进了 PLC向紧凑型发展，体积减小，价格降低，可靠性不断提高。这种 PLC 可以广泛取代继电器控制系统，应用于单机控制和规模比较小的自动线控制，如日本立石公司的C20P、C40P、C60P、C20H、C40H 等。二是朝着大型、高速、多功能方向发展。大型 PLC 一般为多处理器系统，由字处理器、位处理器和浮点处理器等组成,有较大的存储能力和功能很强的输入输出接口。通过丰富的智能外围接口，可以独立完成位置控制、闭环调节等特殊功能；通过问络接口，可级连不同类型的 PLC 和计算机，从而组成控制范围很大的局部网络,适用于大型自动化控制系统，如霍尼韦尔的 9000 系列等。从 PLC 的发展趋势看，PLC 控制技术将成为今后工业自动化的主要手段。在未来的工业生产中 PLC 技术、机器人技术和 CADCAM 技术将成为实现工业生产自动化的三大支柱。3、 PLC 的基本功能1 逻辑控制功能逻辑控制功能实际上就是位处理功能,是 PLC 的最基本功能之一。PLC 设置有“与”(AND)、 “或”(0R)、 “非”(N()T)等逻辑指令，利用这些指令，根据外部现场(开关、按钮或其他传感器)的状态，按照指定的逻辑进行运算处理后，将结果输出到现场的被控对象(电磁阀、电机等)。因此，PLC 可代替继电器进行开关控制，完成接点的串联、本科毕业设计（论文）通过答辩31并联、串并联、并串联等各种联接。另外，在 PLC 中一个逻辑位的状态可以无限次地使用，逻辑关系的修改和变更也十分方便。2 定时控制功能定时控制功能是 PLC 的最基本功能之一。PLC 中有许多可供用户使用的定时器，其功能类似于继电器线路中的时间继电器。定时器的设定值(定时时间)可以在编程时设定，也可以在运行过程中根据需要进行修改，使用方便灵活。程序执行时，PLC 将根据用户用定时器指令指定的定时器对某个操作进行限时或延时控制，以满足生产工艺的要求。3.计数控制功能计数控制功能是 PLC 的最基本功能之一。PLC 为用户提供了许多计数器，计数器计数到某一数值时，产生一个状态信号(计数值到)，利用该状态信号实现对某个操作的计数控制。计数器的设定值可以在编程时设定，也可以在运行过程中根据需要进行修改。程序执行时，PLC 根据用户用计数器指令指定的计数器对某个控制信号的状态改变次数(如某个开关的闭合次数)进行计数，以完成对某个工作过程的计数控制。4 步进控制功能PLC 为用户提供了苦干个移位寄存器，可以实现由时间、计数或其他指定逻辑信号为转步条件的步进控制。即在一道工序完成以后，在转步条件控制下,自动进行下一道工序。有些 PLC 还专门设置了用于步进控制的步进指令和鼓形控制器操作指令，编程和使用都极为方便。5 数据处理功能PLC 大部分都具有数据处理功能，可以实现算术运算、数据比较、数据传送、数据移位、数制转换、译码编码等操作。中、大型 PLC 数据处理功能更加齐全，可完成开方、PID 运算、浮点运算等操作，还可以和 CRT、打印机相联,实现程序、数据的显示和打印。6 问路控制功能有些 PLC 具有 AD、DA 转换功能，可以方便地完成对模拟量的控制和调节。7 通讯联网功能有些 PLC 采用通讯技术实现远程 IO 控制、多台 PLC 之间的同位链接、PLC 与计算机之间的通讯等。例如日本立石的 C 系列 PLC，利用双绞线或光纤，可以联接多个远程从站，每个从站可达数百个 1O 点。利用 PLC 同位链接，可以把数十台 PLC 采用同级或分级的方式联成网络，使各台 PLC 的 IO 状态相互透明。采用 PLC 与计算机之间的通讯联接，可以用计算机作为上位机，下面联接数十台 PLC 作为现场控制机，构成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统，以完成较大规模的复杂控制。PLC的联网相通讯技术还在迅速发展，目前还没有统一标准。8 监控功能PLC 设置了较强的监控功能。利用编程器或监视器，操作人员可对 PLC 有关部分的运行状态进行监视。利用编程器，可以调整定时器、计数器的设定值和当前值，并可以根据需要改变 PLC 内部逻辑信号的状态及数据区的数据内容，为调试和维护提供了极大的方便。9 停电记忆功能PLC 内部的部分存储器所使用的只 RAM 设置了停电保持器件(如备用电池等),以保证断电后这部分存储器中的信息能够长期保存。利用某些记忆指令，可以对工作状态进行记忆，以保持 PLC 断电后的数据内容不变。PLC 电源恢复后，可以在原工作基础本科毕业设计（论文）通过答辩32上继续工作。10 故障诊断功能PLC 可以对系统构成、某些硬件状态、指令的合法性等进行自诊断，发现异常情况，发出报警并显示错误类型，如属严重错误则自动中止运行。PLC 的故障自诊断功能,大大提高 PLC 控制系统的安全性和可维护性。4 PLC 的特点1.灵活通用在实现一个控制任务时，PLC 具有很高的灵活性。首先，PLC 产品已系列化，结构形式多种多样在机型上具有很大的选择余地。其次，同一机型的 PLC,其硬件构成具有很大的灵活性，用户可根据不同任务的要求，选择不同类型的输入输出模块或特殊模块，组成不同硬件结构的控制装置。再者，PLC 是利用软件实现控制的，在软件编制上具有较大的灵活性。在实现不同的控制任务时，PLC 具有良好的通用性。相同硬件构成的 PLC，利用不同的软件可以实现不同的控制任务。在被控对象的控制逻辑需要改变时利用 PLC 可以很方便地实现新的控制要求，而利用一般继电器控制线路则很难实现。2.安全可靠为满足工业生产对控制设备安全可靠性的要求，PLC 采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，选用的电子器件一般是工业级，有的甚至是军用级，PLC 的平均无故障时间在两万小时以上。PLC 完善的自诊断功能，能及时诊断出PLC 系统的软、硬件故障，并能保护故障现场，保证了 PLC 控制系统的工作安全性。3环境适应性好PLC 具有良好的环境适应性，可应用于较恶劣的工业现场。例如，有的 N 工在电源电压 AC220l5、电源瞬间断电 10ms 的情况下，仍可正常工作；具有很强的抗空间电磁干扰的能力，可以抗 d9 值 1000v、脉宽 10Ps 的矩形被空间电磁干扰能力和抗冲击能力；对环境温湿度要求不高，在环境湿度一 2065、相对湿度 35%85情况下可正常工作。4使用方便、维护简单PLC 的用户界面十分友好，给使用者带来很大的方便。PLC 提供标准通讯接口，可以很方便地构成 PLC 网络或计算机一 PLC 网络。PLC 按制信号的输入输出非常方便，对于逻辑信号来说，输入输出均采用开关方式，不需要进行电平转换和驱动放大；对于模拟信号来说，输入输出均采用传感器、仪表的标准信号。PLC 程序的编制和调试非常方便，PLC 的编程语言一般采用梯形固语言，与继电器控制线路固很相似，即使没有计算机知识的人世很容易掌握；PLC 具有监控功能，利用编程器或监视器可以对PLC 的运行状态、内部数据进行监视或修改，增加了调试工作的透明度。PLC 控制系统的维护非常简单，利用 PLC 的自诊断功能和监控功能，可以迅速查找到故障点，及时予以排除。5速度较慢、价格较高PLC 的速度与单片机等计算机相比相对较低，单片机两次执行程序的时间间隔可以是 ms 级甚至 s 级，一般的 PLC 两次执行程序的时间间隔是 10ms 级。PLC 的一般输入点在输入信号频率超过十几赫后就很难正常工作，为此，有的 PLC 没有高速输入点，可输入频率数千赫的开关信号。PLC 的价格也较高，是单片机系统的 23 倍。但是，从整体上说， PLC 的性能价格比是令人满意的。本科毕业设计（论文）通过答辩335 PLC 的分类PLC 的种类很多，其实现的功能、内存容量、控制规模、外型等方面均存在较大差异。因此，PLC 的分类没有一个严格统一的标准，而是按照结构形式、控制规模、实现的功能进行大致地分类。1按结构形式分类PLC 按照硬件的结构形式可以分为整体式和组合式。整体式 PLC 外观上是一个长方形箱体，又称为箱式 PLC。组合式 PLC 在硬件构成上具有较高的灵活性，其模块可以像拼积木似的进行组合，构成具有不同控制规模和功能的 PLC，因此这种 PLC 又称为积木式 PLC。(1)整体式 PLC：整体式 PLC 的 CPU、存储器、输入输出安装在同一个机体内，如立石公司的 C20P、C40P 等。这种结构的特点是：结构简单，体积小，价格低，输入输出路数固定，实现的功能和控制规模固定，灵活性较低。(2)组合式 PLC：组合式 PLC 为总线结构。其总线做成总线板、上面有若干个总线槽，每个总线槽上可安装一个 PLC 模块，不同的模块实现不同的功能。PLC 的 CPU、存储器和电源等做成一个模块，该模块在总线板上的安装位置一般来说是固定的，而且该模块也是构成组合式 PLC 所必需的。其他的模块可根据 PLC 的控制规模、实现的功能选取，安装在总线板的其他任一总线槽上。组合式 PLC 安装完成后，需进行登记，使 PLC 对安装在各总线槽上的模块进行确认。组合式 PLC 的总线板又称为基板。组合式 PLC 的特点是构成灵活性较高，可构成具有不同控制规模相功能的 PLC；价格较高。2按控制规模分类输入输出的总路数，又称为 I/O 点数，是表征 PLC 控制规模的重要参数。因此按控制规模对 PLC 分类时，可根据 I/O 点数的不同大致分为小型、中型和大型 PLC。(1)小型 PLC：I/O 点数较少,在 256 点以下的 PLC。(2)中型 PLC：I/O 点数较多,在 256 点以上、2048 点以下的 PLC。(3)大型 PLC：I/O 点数较多，在 2048 点以上的 PLC。3按实现的功能分类按照 PLC 所能实现的功能的不同，可以把 PLC 大致地分为低档、中档和高档机三类。(1)低档机：具有逻辑运算、计时、计数、移位、自诊、监控等基本功能，还具有定的算术运算、数据传送和比较、通讯、远程和模拟量处理功能。(2)中档机：除具有低挡机的功能外，还具有较强的算术运算、数据传送相比较、数据转换、远程、通讯、子程序、中断处理棚回路控制功能。(3)高档机：除具有中档机酌功能外，还具有带符号数的算术运算、矩阵运算。函数、表格、CRT 显示、打印机打印等功能。一般地，低档机多为小型 PLC，采用整体式结构；中档机可为大、中、小型 PLC,其中小型PLC 多采用整体式结构,中型和大型 PLC 采用组合式结构；高档机多为大型 PLC 采用组合式结构。目前，在国内工业控制中应用最广泛的是中、低档机。6 PLC 的应用范围日前，在冶金、化工、机械、电子、电力、轻工、建筑建材、交通等几乎所有的工业控制过程均可用 PLC 实现。但是，不同档次的 PLC 又有其不同的应用范围。低档小型 PLC 可广泛地代替继电器控制线路，进行逻辑控制,适用于开关量较多，没有或只本科毕业设计（论文）通过答辩34有很少几路模拟量的场合，如行车的自动控制等。中挡 PLC 可广泛应用于具有较多开关量，少量模拟量的场合，如自动加工机床等。高档 PLC 适用于具有大量开关量和模拟量的场合，如化工生产过程等。7 可编程控制器的工作方式当 PLC 运行时，CPU 就要执行用户程序中的操作。但是 CPU 不可能同时执行多个操作，只能分时地一个操作一个操作地执行。PLC 利用系统软件在其内部建立了输入输出映像区，当 PLC 的 CPU 执行用户程序时从输入映像区中读取轴入信号的状态，进行相应的操作。当 CPU 执行完第一个操作后，将操作结果送到输出映像区，然后再执行第二个操作，操作结果送到输出映像区。在程序执行过程中，PLC 并不读取输入信号的真正状态，执行结果也并没有输出到 PLC 外部。只有当程序执行到结束指令(END)时，将输出映像区中执行结果向 PLC 外部输出一次，将输入信号的状态读取一次送别输入映像区。对输入输出信号的这一操作过程称为 I/O 刷新。I/O 刷新完成后，CPU 再从用户程序的第一条指今开始,进行下一次程序执行。PIC 的这种工作方式被称为扫描方式。由于 PLC 在执行用户程序过程中不对 I/O 信号进行读入和输出，只在程序执行完 遍后进行 I/O 创新,所以从外观上看，用户程序好像是同时执行的。但是，如果程序中有两个操作相互用到对方的操作结果，那么前一个操作所用到的是后个操作在上一次执行程序时的结果，后面个操作用到的是前一个操作当次的执行结果。如果程序中两个操作相互用不到对方的操作结果，那么这两个操作的程序在整个用户程序中的相对位置是无关紧要的。图 2.2 显示的是 C200H 型 PLC CPU 工作流程图。图 2.10 显示的是三菱 PLC系统工作流程图。本科毕业设计（论文）通过答辩35图 2.10本科毕业设计（论文）通过答辩36图 2.2 C200H 型 PLC CPU 工作流程图本科毕业设计（论文）通过答辩37(二). PLC 机型的选择与控制：1.PLC 的选型选用 型 （ 继 电 器 输 出 ）014MRFXOS输入点数 8，输出点数 6，输入电压 24V.输出外部电流 AC250V 或 DC30V 以下。输入输出均为开关量。I/O 分配表输入 过 流 过 压 及 欠 压 信 号紧 急 停 止 信 号启 动 信 号)(210SBXO输入 反 转正 转10Y正 常 工 作 指 示 灯报 警 灯断 开 主 回 路432Y2 PLC 控制面版图：本科毕业设计（论文）通过答辩38图 2.33 梯形图：图 2.44 指令表：0 LD X0 8 ANI M11 OR Y2 9 ANI X22 ANI X1 10 OUT T0本科毕业设计（论文）通过答辩393 OR Y0 11 K 104 OR Y1 12 LD T05 OUT Y2 13 OR Y56 LD Y2 14 ANI X17 ANI X1 15 ANI M116 ANI X2 36 LD X2 17 OUT Y5 37 OR M0 18 LD Y5 38 ANI T019 ORI M0 39 OUT M020 ANI Y3 40 LD M021 ANI Y1 41 ANI X222 ANI X2 42 OUT T023 ANI X1 43 K 10024 ANI M1 44 LD X025 OUT Y0 45 RST C1026 OUT Y4 46 LD X227 LD X2 47 OUT C1028 OR Y1 48 K 229 ANI Y3 49 LD C1030 ANI Y0 50 OUT Y331 ANI X0 51 OUT M132 ANI X133 AND M034 ANI M135 OUT Y15 电机的选型及其计算：由设计任务书给定的电机转速 1440r/min.功率 7.5KW.并且工作状况对电机无特殊要求。但因启动时惯性较大。故选高启动转矩异步电机（绕线式） 。型号：YQ, Y132M-4 接法 额定电流 15.4A(4 级)效率 87% 功率因数 0.85 电压 380V 温升 75 2.0.72. 额 定 转 矩最 大 转 矩额 定 电 流堵 转 电 流额 定 转 矩堵 转 转 矩中心高 132mm 地脚孔距离：轴向 178mm 横向 216mm.轴径 38mm 轴伸长 80mm. 键槽宽 10mm 长 515mm 宽 345mm 高 315mm AII 8.1070.7堵额 堵本科毕业设计（论文）通过答辩40变频器上限频率设置为额定频率 50HZ 下限频率的计算：因出料 6t7t 当出料为 6 吨时 322 07.14)5.0.( mV in/10368.5mi/83%87.93 rni hn 电