生产线皮带运输机控制系统设计【优秀机械毕业设计论文】
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生产线皮带运输机控制系统设计【优秀机械毕业设计论文】,生产线,皮带,运输机,控制系统,设计,优秀,优良,机械,毕业设计,论文
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密级： 学号： 本 科 生 毕 业 （ 设 计 ） 论 文 生产线皮带运输机控制系统的设计 系 别： 专 业： 班 级： 学生姓名： 指导老师： 完成日期： 学士学位论文原创性申明 本人郑重申明：所呈交的设计（设计）是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本设计（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。 学位论文作者签名（手写）： 签字 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 江西蓝天学院 可以将本论文的全部或部分内容 编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 （请在以上相应方框内打“” ） 学位论文作者签名（手写）： 指导老师签名（手写）： 本学位论文属于 保 密 ， 在 年解密后适用本授权书。 不保密 。 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 1摘要 生产线皮带运输机作为运输机的一种，在各大型公司应用得十分普遍，但传统的生产线皮带运输机控制系统的控制采用执行功能单一的单片机控制系统控制，当皮带运输机上面的产品需要多元化控制，例如随输送线前 进指定的距离，然后后退指定的距离，对于这种多元化的控制，单片机系统与 制系统相比，还是存在很多不足。 加多地是体现在智能化控制方面，操作人员只需要按下一个功能按钮，就可以使通过 制程序中的相应的功能一一实现，灵活，智能化是当今生产线皮带运输机控制系统迫切需要解决的问题。 本文研究的这个系统的控制是采用 编程语言 梯形语言是可编程控制器中的应用最广的语言，因为它在继电器的基础上 增加 了许多功能， 指令清晰明白 ，使逻辑关系清晰直观，编程容 易，可读性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路，可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统， 该系统集智能化产品于一身，方便控制和集成化管理。通常大型综合的控制系统都是采用 制系统。 关键词： 生产线皮带运输机 ； 功能 ； 控制 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 2as a of in of as a a a of to LC is is in to a LC in by is s of is an to In we of is LC is of is it in on in of is of of is a of in It in of as of or 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 3目 录 第 1 章 绪论 . 错误 !未定义书签。 题的来源与研究的目的和意义 . 1 课题的研究内容 . 3 带运输机的结构 . 4 第 2 章 制系统 简介 . 6 概况 . 9 特点 . 10 应用 . 11 工作原理 . 11 第 3 章 生产线皮带运输机控制系统硬件的设计 . 12 选型 . 12 动机的选型 . 13 频器的控制方式及分类 . 13 频器的选型 . 14 电路及控制电路设计 . 15 电路的设计 . 15 制电路的设计 . 15 （设计） 4第一章 绪论 题的来源与研究 的目的和意义 目前，输送带系统在工业的各个领域有着广泛的应用。由于其结构简单，便于控制管理，所以常用于大型的工厂的输送线中。对于输送带的控制，它的控制形式也多种多样，它可以由单片机， 及计算机来控制，以前都采用接触继电器控制系统。而接触继电器控制系统接线复杂、抗干扰能力差，易因接触不良而造成故障，而且功能扩展性差。 其可靠性高、功能完善而越来越受到企业的青睐，传统的接触继电器控制系统已逐步为 取代。 本系统的控制是采用 梯形语言是在可编程控制器中的应用最广 的语言， 因为它在继电器的基础上 增加 了许多功能， 指令清晰明白 ，使逻辑关系清晰直观，编程容易，可读性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路，可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统， 微型计算机和电子技术的迅猛发展，促进了控制技术和微型计算机测量的广泛应用。在国家建设重大项目上，航空航天项目一直到民用的电梯，工厂生产系统等都用到微机测控技术。在工厂生产中的散料包装运输控制系统控制就是典型的微机测控技术的应用。输送带控制系统包括输送和逻辑控制两个部分设计。 到了上世纪 80 年代，由于计算机技术和微电子技术的迅 猛发展，极大地推动了它的发展，使得它的功能日益增强。目前，在先进国家中，它已成为工业控制的标准设备，应用面几乎覆盖了所有企业。皮带运输机控制系统是贸易流通和工业生产中的重要环节。运输是工业生产中不可缺少的应用功能，也是不可缺少的计量工具。随着社会日益发展和商品流通的发展，运输仪的作用越来越重要，而且需求量也越来越大。在以前使用的杠杆式秤明显不能满足现代社会的需要，随着六十年代后的电力电子技术和传感器技术的发展，电子秤越来越重要，技术发展也越来越成熟。到了七十年代后，微机处理器的出现和发展让电子秤重的技术得到 进一步的发展。现代运输系统中测量精确，人为误差的消除，使用方便快速和功能丰富多样成了主要的特点。现代运输仪是提供物品重量的重要工具，而且作为商业管理系统和工业控制系统的一个重要组成部分，让工业生产现代化和自动化发展快速，对操作环境进行改善，以人为本，提高了产品的效率和质量，改善了企业经营管理，降低了各种成本和能源消耗。 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 5本次拟采用 制系统对生产线皮带运输机控制系统进行优化和改进，在原有的控制系统的基础上面，了解生产线皮带运输机的工作原理，从而运用 制系统来对这些动作进行程序的实现，通过模 块化的设计，使程序更加简练，操作也更加方便快捷。 课题研究的内容 本次设计主要针对生产线皮带运输机控制系统进行设计，从生产线皮带运输机控制系统的整体方案出发，然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面： 1、查阅资料，撰写开题报告。 2、制定、比较并确定解决方案。 3、确定生产线皮带运输机控制系统的 控制原理。 4、对控制元器件进行选型。 5、绘制控制系统的接线图、控制程序流程图。 6、编写控制程序并仿真调试。 7、 整理并撰写毕业论文。 带运输机的结构 皮带运输机主要结构有：机架、皮带（或输送带）、机头滚筒、机尾滚筒、驱动装置、上下托轮、拉紧装置及清扫装置等组成。其具体结构图如下图 1示： 图 1带运输机具体结构图 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 6第二章 制系统 简介 本控制系统硬件设计由 制系统硬件、触摸屏系统硬件以及其他辅助硬件设计组成，在设计中应考虑以下原则 : 系统的设计中，要选择尽可靠的电气元件，虽然初期投资较多，但是考虑到可编程控制器的优越性能，后期维护较低，投资值得。 满足机床控制工艺要求的基础上，对系 统尽量完善，提高安全性能。 可靠性和功能方面保证的情况下，考虑经济性。 虑系统的先进性和可扩展性。 概况 1969 世界第一台 美国数据设备公司诞生。 1975 ,德国、日本、美国等将微处理器作为控制器的中央处理单元应用到 ，并且去掉磁心存储器改用了集成电路的存储器，结合了微型计算机的技术与电控制器技术，从而实现了可编程控制器的规模集成化，使得处理器更能适用工业环境，更加的可靠，功能也更加强大，更加的灵活，成 本却大大下降，从而使得 入了实用阶段。 随着科技的不断进步， 性能也飞速增强，其应用和研究现状主要在以下方面体现 : 制大型机的规模越变越大，开关量高的达到了几万。 在 经新增了很多模块，如 制、温度以及运动模块等等。 发展过程中，制造商为了垄断和扩大各自市场，都各自发展自己的标准，开放是发展的一个趋势，各厂商都意识到这一点，并形成了长时期的妥协与竞争，这一过程还将继续。 于通信、信息及控制技术的大力发展，联网也得到了的发展，己经可以实现的远程控制。 正是由于这些性能、使得工业系统可以实现远程化、自动化、控制信息化及智能化。现在应用在不断前进 ,尤其在运动控制、模拟量控制及驱动控制上广泛使用，已经成为 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 7现在系统工作自动化中最有效的工具之一。 我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了 应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。可以预期，随着我国现代化进程的深入， 我国将有更广阔的应用天地。 特点 可靠性高，抗干扰能力强 通用性强，控制程序可变，使用方便。 功能强，适应面广 编程简单，容易掌握。 减少了控制系统的设计及施工的工作量。 体积小、重量轻、功耗低、维护方便。 应用 1)关量的逻辑控制 这是 关量的逻辑控制是基本的控制方法。它可以实现各种逻辑控制工艺，顺序控制工艺以及其他自 动化生产线控制工艺等。 开关量逻辑控制基本取代了接触器 泛应用于各行各业，如注塑机、订书机械、机床、仓库生产线、灌装流水线等。 2)拟量控制 由于自然界存在许多连续变化的物理量，比如压力、温度、流量、液位等都是模拟量。要将模拟量转换为数字量，才能在程序中进行计算和处理，将处理的结果转换为模拟量。 3)据处理 可编程控制器具有各种各样的计算方法，便于完成实际数据处理，数据传送和转换等，可以对数据进行采集和分析处理，具有很明显优势。 4)程控制 过 程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机， 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 8能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。 节是模拟量闭环控制系统中，使用很频繁的调节方法。可编程控制器具有专用的 程序。 5)信及联网 信含 的通信及 其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各 商都十分重视 通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的 具有通信接口，通信非常方便。 工作原理 三个基本部分组 成：外部输入采样单元、内部逻辑计算处理单元、处理结果输出执行单元。可编程控制器的结构框图如图 1知。 图 1编程控制器结构框图 可编程控制器的 I/O 输入单元包含主令按钮、限位开关、检测器等外部输入主令接口，可编程控制器在对外部 I/O 输入单元收集的各种逻辑信号和模拟量采样数据，以及主令台的各种命令等信息进行储存和处理。可编程控制器根据所设计的程序对这些输入信号进行处理计算，并将结果通过输出单元进行输出。通常下都是输出给继电器，继电器通过动作来控制外面的执行单元。可编程控制器可根据外部 工程需要建立通讯控制，通过通讯可以将某执行机构的具体数据进行采样和监控，并计算和输出。如图 1示，可编程控制器的原理框图。由图可知，外部输入变量都有开关量，模拟量，通讯接口传送的变量数据，以及编程执行器等。 关量 I/O 接口 2程器 电 源 逻辑处理 输出接口 输入接口 M t 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 9编程工具一般就是电脑设计的编程软件，我门可以根据编程软件对可编程控制器进行硬件组态设计，输入输出点的分配设计，程序编写设计，可以通过在线连接进行监控，通过监控可以调试程序，并修改程序。当可编程控制器启动运行后，我们可以根据外部动作情况来判断程序的错误和 需要完善的地方。这也是现场调试工程师必须具备的技能。可编程控制器编程软件都是各自厂家自主研发的，对这些软件必须学习，了解指令含义和编程原则，技巧等。我们在编程时，一般要对系统进行总体设计，总体设计可以保证编程的思路清晰，明朗。总体设计完后进行分布设计，对各种功能实现进行单独编程，有必要的时候对程序进行模块化设计，节省编程空间和时间。分布设计完毕后，就进行系统的调试阶段，在调试时，首先必须对系统调试步骤进行了解，对系统工艺进行了解，以免调试时出现差错。 1简易编程器 简易编程器就是很简单的编程工具， 在编程工具上我们可以看到功能输入键，各种指令输入键，各种指令地址数字输入键，还有显示屏显示当前编程的具体情况。在编程时首先简易编程器就可以直接接在可编程控制器的端口上，用专用的通讯电缆与可编程控制器进行连接，通过设置可以对可编程控制器进行程序设计调试工作。在编程时，首先对各种按键进行熟悉，在编程过程中必须进行记录，以便后面的调试修改。在编程的时候必须对输入输出点的地址分配进行详细说明，以免编写程序过程中，思路混乱。在编写程序结束后，就要对系统进行调试，调试的时候，必须判断系统功能实现是否准确，如果不准确，对 相应部分进行修改。使其准确。如果修改完毕，程序运行正常，就可以将简易编程器拔下，保存。 2图形编程器 常用的图形编程器是液晶显示图形编程器 (手持式的 )，它有一个大型的点阵式液晶 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 10 显示屏。除具有简易型的功能外，还具有可以直接打入和编辑梯形图程序，使用起来更方便，直观。但它的价格较高，操作也较复杂。也有用 显示器的台式图形编程器，它实质是一台专用计算机，它的功能更强，使用更方便，但价格也十分昂贵。 3用专用编程软件在个人计算机 (实现编程功能 随着 日益普及，最新发展趋势是使 用专用的编程软件，在通用的 实现图形编 程器的功能。这一编程方法的最大特点是：充分利用 的软、硬件资源 (如：硬盘、打印及各种功能软件 )，大大降低了编程器的成本，同时也大大增强了编程器的功能，使用十分方便。一般的 置一套专用的“编程软件”后就可进行编制、修改梯形图程序，存贮、打印程序文件 (清单 )，与 机调试及系统仿真等。并且用户程序可在 间互传。具有以上功能后， 程序 (特别是大型程序 )编程、调试就显得十分方便和轻松。 输入输出 数字输入 624 数字输出 416 模拟输入 1632 模拟输出 828 输入输出映像（可扩展） 128 输入 128 输出 硬件扩展 最多 7 台扩展模块 中断输入 4 脉冲数出 2（ 20k100k） 性 8 个 制器 最多 2 个串行端口 实时时钟 运行中编辑 浮点运算 状态 示 理时间 位处理： 序存储器 425k 数据存储器 210k 定时器 256 温度模块 16 位分辨率 网络扩展 串行通讯 站 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 11 站 /从站 通讯速率 由口： 程软件 装方式 轨 工作电压 据本系统控制要求，选用 编程控制器。 24 个 入点， 16个 体管输出点。订货号： 616用 件进行编程。 第三章 第 3 章 生产线皮带运输机控制系统硬件的设计 选型 我国市场上流行的有如下几家 品： 施耐德公司，目前有 产品； 罗克韦尔公司 品，目前有 产品； 西门子公司的产品，目前有 700/200 系列产品； 司的产品；日本欧姆龙、三菱、富士、松下等公司产品。 本次设 计选用西门子 床电气控制系统只需要逻辑运算等简单功能，西门子 列 常适用于单机自动化控制系统。现选择西门子 制， 电， 点输入，继电器型交流 3 点输出。 图 1门子 7编程控制器是小型化的 于社会各种行业，各种场合的逻辑控制， 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 12 自动检测和运算功能都适用。 编程控制器具有强大的运算功能和通讯功能，能使用在比较复 杂的自动化控制场合。 编程控制器提供了 4 个不同的型号， 8 中型可以选择使用。本次设计选择的是采用 型可编程控制器。 型的可编程控制器可以集成 24 输入和 16 输出共计 40 个 I/O 点。可以扩展 7 个模块，最大扩展至 248 路数字量 I/O 或者 35 路模拟量 I/O 点。 26K 字节程序和数据存储空间，6 个独立的 30速计数器，具有 制器，具有 2 路独立的 20速计数器输出。 讯编程口共有两个，具有 讯协议， I/O 端子很容易地整体拆卸。用于较高要求 的控制系统。共有更多的输入 /输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能的更强的内部集成特殊功能，可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。 动机的选型 为生产机械的电力拖动系统选用电动机，主要内容包括确定电动机的种类、电动机的型号、电动机的额定电压、额定转速和额定功率等。选择电动机的基本原则如下： （ 1）电动机在工作过程中，其额定功率应得到充分利用。要求温升接近但不超过规定的允许数值。 （ 2）电动机应满足生产机械需要的有关机械特性的要求。保证一定负载下的转速稳定，有一定的转速范围及具有良 好的启动和制动性能。 （ 3）电动机的结构型式应满足设计提出的安装要求和适应周围的工作环境。例如防止灰尘进入电动机内部，或者防止绕组绝缘受气体腐蚀等。电力拖动系统应用电动机来拖动生产机械工作的，由于生产机械种类繁多，工艺要求不一，作为驱动电机的电动机分类也很多。按电流种类分，有直流电动机和交流电动机，交流电动机又有异步电动机和同步电动机两种。 为了合理选用电动机的种类，应同时考虑两个方面的问题：一是电动机的性能，例如机械特性、启动性能和调速性能等；二是要知道生产工艺的特点，要使所选电动机的性能满足生产 机械的工艺要求， 具体从以下几个方面考虑： （ 1）电动机的机械特性； （ 2）电动机的启动性能； （ 3）电动机的调速性能； 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 13 （ 4）电动机的电源； （ 5）电动机的经济性；最后着重强调的是综合的观点：一方面是以上的内容在选择电动机时必须都考虑到都能得到满足；另一方面能满足以上条件的电动机可能不是一种类型，还应综合其他情况，例如节能、货源、技术情况等。综上所述，经过综合考虑本系统采用 电机，是隔爆型三相异步电动机。 频器的控制方式及分类 如何实现变压变频，输 出平滑规则的正弦波形，实现良好的驱动性能，是变频器的根本任务，变频器控制中出现了多种控制方式，现在此做一简单介绍： (1)制电压和频率成正比。控制电路的特点是结构简单、低成本和良好的机械性能 ,可以满足一般传播的平滑调速的要求。 转差频率控制电动机转速的角度 ,这是一种实际的发动机和电动机的速度滑移速度控制模式的逆变器输出频率决定。 矢量控制 (量控制是用来计算定子电流的磁场分量和转矩分量，直接转矩控制(用作直接转矩控制的控制 ,而不是间接控制电流和磁链。 频器的选择 因为该生产线皮带运输机长时间运作，其电动机一直在低速高扭矩中转动。对于这点可以与西门子 配变频器 用，它是一种矢量型通用变频器，具有良好的低速高转矩输出和良好的动态性能。 频器的输出频率的控制有以下四种方式： （ 1）操作的基本操作面板（ 式，该模式是通过操作板键手动调整操作模式的输出频率，以这种方式不适合自动调整。 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 14 （ 2）的频率选择操作模式变频器的外部输入端子的数量通常配备有多个固定频率选择性操作功能。固定频率值由功能码设定，且频率范围内选择由外部终 端。由于这种方法可实现的频率的数目有限，所以不使用这种方式。 （ 3）作为外部输入端子的模拟频率选择性操作模式 置有模拟输入端子，并且当该终端的电流或电压在一定范围内改变时，反相器的输出频率在一定范围内，通常改变。这种方式可以由 以扩展到一个模拟输出模块，模拟转换器，以控制逆变器的输出，这种方法是扩大一个模块的缺点，从而增加成本。 为了便于与网络的接口，该频率转换器具有一个网络接口，其可以通过通信模式接收的频率控制命令。西门子公司设计的通信协议，该协议是通用串行端口协议（ 这是 基于对串行总线的原理。总线可连接到一主站和最多 31 个从属站。所述主站选择的从属站根据通信消息中的地址的字符传输数据。当主并不需要它来进行沟通，从本身不能首先发送数据的站，各个之间的信息来自台的发射不能直接。这种方法可以设置由指令所需的频率输出，并且只需要一个通信线路到 接到转换器。因此与四种方式相比，通信的选择，操作的最佳方式。 电路及控制电路设计 电路的设计 在图 1示中，通过 闭合，电流经过接触器的线圈，使主电路吸合，使四台电机启动，控制皮带机运作。线圈 制 电机 圈 制电机 圈 3、线圈 制 主电路中，如果某一台电机发生故障，都可由对应的低压电器来切断电路，进行保护。刀开关 电源隔离作用。熔断器 为电路后备短路保护。热继电器 有对电机过载保护作用，与电动机的反时限特性配。 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 15 图 1电路图 制电路的设计 根据以上分析，设计出的控制电路图如下图 1示： 图 1制电路图 ，输出点与输出控制一一对应。分配好后，按系 统配 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 16 置的通道与接点号分配给每一个输入信号和输出信号。在本系统中报警器是几个信号共用一个输出点，各报警因素按逻辑关系并联后接到报警输出点。 I/O 分配表如表 1示。 图 1（设计） 17 第四章 生产线皮带运输机控制系统软件的设计 统工作流程图的设计 根据以上分析，制定生产线皮带运输机控制系统流程图如下： 形图程序的设计 根据以上硬件电路的设计 以及 I/O 分配点的确定，该生产线皮带运输机梯形图程序如下： 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 18 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 19 结 论 本次毕业设计的题目是多功能切菜机的设计，直到今天，毕业设计总算接近尾声了，通过这次对于生产线皮带运输机控制系统的设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到的资料或图纸设计，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度，本文所设计的是生产线皮带运输机控制系统的设计，通过初期的方案的制定，查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要 性，从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需要不断钻研，不断进取才可要做的好，总之，本设计完成了老师和同学的帮助下，在大学研究的最感谢帮助过我的老师和同学，是大家的帮助才使我的论文得以通过。 至此，感觉自己受益良深，在以后的工作中，我将继续努力，以期做到更好。 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 20 致 谢 在此论文完成之际，我的心里感到特别高兴和激动，在这里，我打心里向我的导师和同学们表示衷心的感谢！因为有了老师的谆谆教导，才让我学到了很多知识和做人的道理，由衷地感谢我亲爱的老师，您不仅在学术上对我精心指导，在生活上面也给 予我无微不至的关怀支持和理解，在我的生命中给予的灵感，所以我才能顺利地完成大学阶段的学业，也学到了很多有用的知识，同时我的生活中的也有了一个明确的目标。知道想要什么，不再是过去的那个爱玩的我了。导师严谨的治学态度，创新的学术风格，认真负责，无私奉献，宽容豁达的教学态度都是我们应该学习和提倡的。通过近半年的设计计算，查找各类生产线皮带运输机控制系统的相关资料，论文终于完成了，我感到非常兴奋和高兴。虽然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因为我是怎么想的，这是我付出的汗水获得的成果，是我在大 学四年的知识和反映。四年的学习和生活，不仅丰富了我的知识，而且锻炼了我的个人能力，更重要的是来自老师和同学的潜移默化让我学到很多有用的知识，在这里，谢谢老师以及所有关心我和帮助我的人，谢谢大家。 在这里，祝愿我的导师和同学们身体健康，万事如意！ 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 21 参考文献 1 徐灏等 制 原理 M(第二版） 械工业出版社， 2003 2 程悦荪 设计 M国农业出版社，1981 3 周纪良 制系统的设计 M械工业出版社，1991 4 吉林工业大学教研室编 构造 M国农业出版社， 1982 5 成大先主编 减（变）速器电机与电器 M学工业出版社， 1999 6 朱冬梅 M等教育出版社， 2000 7 陈立德 计基础 M等教育出版社， 2002 8 陈立德 计指导书 M等教育出版社， 2002 9 刘劲 M械工业出版社， 2000 10 陈立周 M金工业出版社， 1985 11 拖拉机编辑部主编 设计和计算 M海科学技术出版社， 1980 12 周纪良 构型式和结构图谱 J979(2)： 4713 . 998. 密级： 学号： 本 科 生 毕 业 （ 设 计 ） 论 文 生产线皮带运输机控制系统的设计 系 别： 专 业： 班 级： 学生姓名： 指导老师： 完成日期： 学士学位论文原创性申明 本人郑重申明：所呈交的设计（设计）是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本设计（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。 学位论文作者签名（手写）： 签字 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 江西蓝天学院 可以将本论文的全部或部分内容 编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 （请在以上相应方框内打“” ） 学位论文作者签名（手写）： 指导老师签名（手写）： 本学位论文属于 保 密 ， 在 年解密后适用本授权书。 不保密 。 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 1摘要 生产线皮带运输机作为运输机的一种，在各大型公司应用得十分普遍，但传统的生产线皮带运输机控制系统的控制采用执行功能单一的单片机控制系统控制，当皮带运输机上面的产品需要多元化控制，例如随输送线前 进指定的距离，然后后退指定的距离，对于这种多元化的控制，单片机系统与 制系统相比，还是存在很多不足。 加多地是体现在智能化控制方面，操作人员只需要按下一个功能按钮，就可以使通过 制程序中的相应的功能一一实现，灵活，智能化是当今生产线皮带运输机控制系统迫切需要解决的问题。 本文研究的这个系统的控制是采用 编程语言 梯形语言是可编程控制器中的应用最广的语言，因为它在继电器的基础上 增加 了许多功能， 指令清晰明白 ，使逻辑关系清晰直观，编程容 易，可读性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路，可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统， 该系统集智能化产品于一身，方便控制和集成化管理。通常大型综合的控制系统都是采用 制系统。 关键词： 生产线皮带运输机 ； 功能 ； 控制 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 2as a of in of as a a a of to LC is is in to a LC in by is s of is an to In we of is LC is of is it in on in of is of of is a of in It in of as of or 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 3目 录 第 1 章 绪论 . 错误 !未定义书签。 题的来源与研究的目的和意义 . 1 课题的研究内容 . 3 带运输机的结构 . 4 第 2 章 制系统 简介 . 6 概况 . 9 特点 . 10 应用 . 11 工作原理 . 11 第 3 章 生产线皮带运输机控制系统硬件的设计 . 12 选型 . 12 动机的选型 . 13 频器的控制方式及分类 . 13 频器的选型 . 14 电路及控制电路设计 . 15 电路的设计 . 15 制电路的设计 . 15 （设计） 4第一章 绪论 题的来源与研究 的目的和意义 目前，输送带系统在工业的各个领域有着广泛的应用。由于其结构简单，便于控制管理，所以常用于大型的工厂的输送线中。对于输送带的控制，它的控制形式也多种多样，它可以由单片机， 及计算机来控制，以前都采用接触继电器控制系统。而接触继电器控制系统接线复杂、抗干扰能力差，易因接触不良而造成故障，而且功能扩展性差。 其可靠性高、功能完善而越来越受到企业的青睐，传统的接触继电器控制系统已逐步为 取代。 本系统的控制是采用 梯形语言是在可编程控制器中的应用最广 的语言， 因为它在继电器的基础上 增加 了许多功能， 指令清晰明白 ，使逻辑关系清晰直观，编程容易，可读性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路，可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统， 微型计算机和电子技术的迅猛发展，促进了控制技术和微型计算机测量的广泛应用。在国家建设重大项目上，航空航天项目一直到民用的电梯，工厂生产系统等都用到微机测控技术。在工厂生产中的散料包装运输控制系统控制就是典型的微机测控技术的应用。输送带控制系统包括输送和逻辑控制两个部分设计。 到了上世纪 80 年代，由于计算机技术和微电子技术的迅 猛发展，极大地推动了它的发展，使得它的功能日益增强。目前，在先进国家中，它已成为工业控制的标准设备，应用面几乎覆盖了所有企业。皮带运输机控制系统是贸易流通和工业生产中的重要环节。运输是工业生产中不可缺少的应用功能，也是不可缺少的计量工具。随着社会日益发展和商品流通的发展，运输仪的作用越来越重要，而且需求量也越来越大。在以前使用的杠杆式秤明显不能满足现代社会的需要，随着六十年代后的电力电子技术和传感器技术的发展，电子秤越来越重要，技术发展也越来越成熟。到了七十年代后，微机处理器的出现和发展让电子秤重的技术得到 进一步的发展。现代运输系统中测量精确，人为误差的消除，使用方便快速和功能丰富多样成了主要的特点。现代运输仪是提供物品重量的重要工具，而且作为商业管理系统和工业控制系统的一个重要组成部分，让工业生产现代化和自动化发展快速，对操作环境进行改善，以人为本，提高了产品的效率和质量，改善了企业经营管理，降低了各种成本和能源消耗。 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 5本次拟采用 制系统对生产线皮带运输机控制系统进行优化和改进，在原有的控制系统的基础上面，了解生产线皮带运输机的工作原理，从而运用 制系统来对这些动作进行程序的实现，通过模 块化的设计，使程序更加简练，操作也更加方便快捷。 课题研究的内容 本次设计主要针对生产线皮带运输机控制系统进行设计，从生产线皮带运输机控制系统的整体方案出发，然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面： 1、查阅资料，撰写开题报告。 2、制定、比较并确定解决方案。 3、确定生产线皮带运输机控制系统的 控制原理。 4、对控制元器件进行选型。 5、绘制控制系统的接线图、控制程序流程图。 6、编写控制程序并仿真调试。 7、 整理并撰写毕业论文。 带运输机的结构 皮带运输机主要结构有：机架、皮带（或输送带）、机头滚筒、机尾滚筒、驱动装置、上下托轮、拉紧装置及清扫装置等组成。其具体结构图如下图 1示： 图 1带运输机具体结构图 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 6第二章 制系统 简介 本控制系统硬件设计由 制系统硬件、触摸屏系统硬件以及其他辅助硬件设计组成，在设计中应考虑以下原则 : 系统的设计中，要选择尽可靠的电气元件，虽然初期投资较多，但是考虑到可编程控制器的优越性能，后期维护较低，投资值得。 满足机床控制工艺要求的基础上，对系 统尽量完善，提高安全性能。 可靠性和功能方面保证的情况下，考虑经济性。 虑系统的先进性和可扩展性。 概况 1969 世界第一台 美国数据设备公司诞生。 1975 ,德国、日本、美国等将微处理器作为控制器的中央处理单元应用到 ，并且去掉磁心存储器改用了集成电路的存储器，结合了微型计算机的技术与电控制器技术，从而实现了可编程控制器的规模集成化，使得处理器更能适用工业环境，更加的可靠，功能也更加强大，更加的灵活，成 本却大大下降，从而使得 入了实用阶段。 随着科技的不断进步， 性能也飞速增强，其应用和研究现状主要在以下方面体现 : 制大型机的规模越变越大，开关量高的达到了几万。 在 经新增了很多模块，如 制、温度以及运动模块等等。 发展过程中，制造商为了垄断和扩大各自市场，都各自发展自己的标准，开放是发展的一个趋势，各厂商都意识到这一点，并形成了长时期的妥协与竞争，这一过程还将继续。 于通信、信息及控制技术的大力发展，联网也得到了的发展，己经可以实现的远程控制。 正是由于这些性能、使得工业系统可以实现远程化、自动化、控制信息化及智能化。现在应用在不断前进 ,尤其在运动控制、模拟量控制及驱动控制上广泛使用，已经成为 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 7现在系统工作自动化中最有效的工具之一。 我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了 应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。可以预期，随着我国现代化进程的深入， 我国将有更广阔的应用天地。 特点 可靠性高，抗干扰能力强 通用性强，控制程序可变，使用方便。 功能强，适应面广 编程简单，容易掌握。 减少了控制系统的设计及施工的工作量。 体积小、重量轻、功耗低、维护方便。 应用 1)关量的逻辑控制 这是 关量的逻辑控制是基本的控制方法。它可以实现各种逻辑控制工艺，顺序控制工艺以及其他自 动化生产线控制工艺等。 开关量逻辑控制基本取代了接触器 泛应用于各行各业，如注塑机、订书机械、机床、仓库生产线、灌装流水线等。 2)拟量控制 由于自然界存在许多连续变化的物理量，比如压力、温度、流量、液位等都是模拟量。要将模拟量转换为数字量，才能在程序中进行计算和处理，将处理的结果转换为模拟量。 3)据处理 可编程控制器具有各种各样的计算方法，便于完成实际数据处理，数据传送和转换等，可以对数据进行采集和分析处理，具有很明显优势。 4)程控制 过 程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机， 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 8能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。 节是模拟量闭环控制系统中，使用很频繁的调节方法。可编程控制器具有专用的 程序。 5)信及联网 信含 的通信及 其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各 商都十分重视 通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的 具有通信接口，通信非常方便。 工作原理 三个基本部分组 成：外部输入采样单元、内部逻辑计算处理单元、处理结果输出执行单元。可编程控制器的结构框图如图 1知。 图 1编程控制器结构框图 可编程控制器的 I/O 输入单元包含主令按钮、限位开关、检测器等外部输入主令接口，可编程控制器在对外部 I/O 输入单元收集的各种逻辑信号和模拟量采样数据，以及主令台的各种命令等信息进行储存和处理。可编程控制器根据所设计的程序对这些输入信号进行处理计算，并将结果通过输出单元进行输出。通常下都是输出给继电器，继电器通过动作来控制外面的执行单元。可编程控制器可根据外部 工程需要建立通讯控制，通过通讯可以将某执行机构的具体数据进行采样和监控，并计算和输出。如图 1示，可编程控制器的原理框图。由图可知，外部输入变量都有开关量，模拟量，通讯接口传送的变量数据，以及编程执行器等。 关量 I/O 接口 2程器 电 源 逻辑处理 输出接口 输入接口 M t 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 9编程工具一般就是电脑设计的编程软件，我门可以根据编程软件对可编程控制器进行硬件组态设计，输入输出点的分配设计，程序编写设计，可以通过在线连接进行监控，通过监控可以调试程序，并修改程序。当可编程控制器启动运行后，我们可以根据外部动作情况来判断程序的错误和 需要完善的地方。这也是现场调试工程师必须具备的技能。可编程控制器编程软件都是各自厂家自主研发的，对这些软件必须学习，了解指令含义和编程原则，技巧等。我们在编程时，一般要对系统进行总体设计，总体设计可以保证编程的思路清晰，明朗。总体设计完后进行分布设计，对各种功能实现进行单独编程，有必要的时候对程序进行模块化设计，节省编程空间和时间。分布设计完毕后，就进行系统的调试阶段，在调试时，首先必须对系统调试步骤进行了解，对系统工艺进行了解，以免调试时出现差错。 1简易编程器 简易编程器就是很简单的编程工具， 在编程工具上我们可以看到功能输入键，各种指令输入键，各种指令地址数字输入键，还有显示屏显示当前编程的具体情况。在编程时首先简易编程器就可以直接接在可编程控制器的端口上，用专用的通讯电缆与可编程控制器进行连接，通过设置可以对可编程控制器进行程序设计调试工作。在编程时，首先对各种按键进行熟悉，在编程过程中必须进行记录，以便后面的调试修改。在编程的时候必须对输入输出点的地址分配进行详细说明，以免编写程序过程中，思路混乱。在编写程序结束后，就要对系统进行调试，调试的时候，必须判断系统功能实现是否准确，如果不准确，对 相应部分进行修改。使其准确。如果修改完毕，程序运行正常，就可以将简易编程器拔下，保存。 2图形编程器 常用的图形编程器是液晶显示图形编程器 (手持式的 )，它有一个大型的点阵式液晶 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 10 显示屏。除具有简易型的功能外，还具有可以直接打入和编辑梯形图程序，使用起来更方便，直观。但它的价格较高，操作也较复杂。也有用 显示器的台式图形编程器，它实质是一台专用计算机，它的功能更强，使用更方便，但价格也十分昂贵。 3用专用编程软件在个人计算机 (实现编程功能 随着 日益普及，最新发展趋势是使 用专用的编程软件，在通用的 实现图形编 程器的功能。这一编程方法的最大特点是：充分利用 的软、硬件资源 (如：硬盘、打印及各种功能软件 )，大大降低了编程器的成本，同时也大大增强了编程器的功能，使用十分方便。一般的 置一套专用的“编程软件”后就可进行编制、修改梯形图程序，存贮、打印程序文件 (清单 )，与 机调试及系统仿真等。并且用户程序可在 间互传。具有以上功能后， 程序 (特别是大型程序 )编程、调试就显得十分方便和轻松。 输入输出 数字输入 624 数字输出 416 模拟输入 1632 模拟输出 828 输入输出映像（可扩展） 128 输入 128 输出 硬件扩展 最多 7 台扩展模块 中断输入 4 脉冲数出 2（ 20k100k） 性 8 个 制器 最多 2 个串行端口 实时时钟 运行中编辑 浮点运算 状态 示 理时间 位处理： 序存储器 425k 数据存储器 210k 定时器 256 温度模块 16 位分辨率 网络扩展 串行通讯 站 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 11 站 /从站 通讯速率 由口： 程软件 装方式 轨 工作电压 据本系统控制要求，选用 编程控制器。 24 个 入点， 16个 体管输出点。订货号： 616用 件进行编程。 第三章 第 3 章 生产线皮带运输机控制系统硬件的设计 选型 我国市场上流行的有如下几家 品： 施耐德公司，目前有 产品； 罗克韦尔公司 品，目前有 产品； 西门子公司的产品，目前有 700/200 系列产品； 司的产品；日本欧姆龙、三菱、富士、松下等公司产品。 本次设 计选用西门子 床电气控制系统只需要逻辑运算等简单功能，西门子 列 常适用于单机自动化控制系统。现选择西门子 制， 电， 点输入，继电器型交流 3 点输出。 图 1门子 7编程控制器是小型化的 于社会各种行业，各种场合的逻辑控制， 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 12 自动检测和运算功能都适用。 编程控制器具有强大的运算功能和通讯功能，能使用在比较复 杂的自动化控制场合。 编程控制器提供了 4 个不同的型号， 8 中型可以选择使用。本次设计选择的是采用 型可编程控制器。 型的可编程控制器可以集成 24 输入和 16 输出共计 40 个 I/O 点。可以扩展 7 个模块，最大扩展至 248 路数字量 I/O 或者 35 路模拟量 I/O 点。 26K 字节程序和数据存储空间，6 个独立的 30速计数器，具有 制器，具有 2 路独立的 20速计数器输出。 讯编程口共有两个，具有 讯协议， I/O 端子很容易地整体拆卸。用于较高要求 的控制系统。共有更多的输入 /输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能的更强的内部集成特殊功能，可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。 动机的选型 为生产机械的电力拖动系统选用电动机，主要内容包括确定电动机的种类、电动机的型号、电动机的额定电压、额定转速和额定功率等。选择电动机的基本原则如下： （ 1）电动机在工作过程中，其额定功率应得到充分利用。要求温升接近但不超过规定的允许数值。 （ 2）电动机应满足生产机械需要的有关机械特性的要求。保证一定负载下的转速稳定，有一定的转速范围及具有良 好的启动和制动性能。 （ 3）电动机的结构型式应满足设计提出的安装要求和适应周围的工作环境。例如防止灰尘进入电动机内部，或者防止绕组绝缘受气体腐蚀等。电力拖动系统应用电动机来拖动生产机械工作的，由于生产机械种类繁多，工艺要求不一，作为驱动电机的电动机分类也很多。按电流种类分，有直流电动机和交流电动机，交流电动机又有异步电动机和同步电动机两种。 为了合理选用电动机的种类，应同时考虑两个方面的问题：一是电动机的性能，例如机械特性、启动性能和调速性能等；二是要知道生产工艺的特点，要使所选电动机的性能满足生产 机械的工艺要求， 具体从以下几个方面考虑： （ 1）电动机的机械特性； （ 2）电动机的启动性能； （ 3）电动机的调速性能； 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 13 （ 4）电动机的电源； （ 5）电动机的经济性；最后着重强调的是综合的观点：一方面是以上的内容在选择电动机时必须都考虑到都能得到满足；另一方面能满足以上条件的电动机可能不是一种类型，还应综合其他情况，例如节能、货源、技术情况等。综上所述，经过综合考虑本系统采用 电机，是隔爆型三相异步电动机。 频器的控制方式及分类 如何实现变压变频，输 出平滑规则的正弦波形，实现良好的驱动性能，是变频器的根本任务，变频器控制中出现了多种控制方式，现在此做一简单介绍： (1)制电压和频率成正比。控制电路的特点是结构简单、低成本和良好的机械性能 ,可以满足一般传播的平滑调速的要求。 转差频率控制电动机转速的角度 ,这是一种实际的发动机和电动机的速度滑移速度控制模式的逆变器输出频率决定。 矢量控制 (量控制是用来计算定子电流的磁场分量和转矩分量，直接转矩控制(用作直接转矩控制的控制 ,而不是间接控制电流和磁链。 频器的选择 因为该生产线皮带运输机长时间运作，其电动机一直在低速高扭矩中转动。对于这点可以与西门子 配变频器 用，它是一种矢量型通用变频器，具有良好的低速高转矩输出和良好的动态性能。 频器的输出频率的控制有以下四种方式： （ 1）操作的基本操作面板（ 式，该模式是通过操作板键手动调整操作模式的输出频率，以这种方式不适合自动调整。 江西蓝天学院本科生毕业论文（设计） 14 （ 2）的频率选择操作模式变频器的外部输入端子的数量通常配备有多个固定频率选择性操作功能。固定频率值由功能码设定，且频率范围内选择由外部终 端。由于这种方法可实现的频率的数目有限，所以不使用这种方式。 （ 3）作为外部输入端子的模拟频率选择性操作模式 置有模拟输入端子，并且当该终端的电流或电压在一定范围内改变时，反相器的输出频率在一定范围内，通常改变。这种方式可以由 以扩展到一个模拟输出模块，模拟转换器，以控制逆变器的输出，这种方法是扩大一个模块的缺点，从
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