螺旋输送机设计及PLC控制【含全套18张CAD图纸】
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武汉科技大学生本科毕业设计(论文)1目目 录录目 录.1第一章 绪论.31.1 螺旋输送机概述.312 可编程控制器概述.4第二章 螺旋输送机工作原理、构成及作用.62.1 连续输送机的分类及特点.62.2 螺旋输送机工作原理及特点.72.3 螺旋输送机的构成.92.3.1 实体螺旋.92.3.2螺旋输送机的料槽.122.3.3 吊轴承.13第三章 螺旋输送机的安装调试与维修.153.1 螺旋输送机安装技术条件.153.2 螺旋输送机的保养方法.163.2.1 日常保养.163.3 螺旋输送机维修的要求：.183.4 螺旋输送机断轴的改造方法：.183.5 LS 型螺旋机的故障及排除方法.21第四章 螺旋输送机的主要参数运算.244.1 螺旋输送机螺旋螺旋直径以及转速的确定.244.2 螺旋输送机功率的试计算及电机的选用.254.3 键联接的计算.264.4 单个螺栓的强度计算.264.5 轴的设计计算.274.6 轴承的选用及校核.30第五章 PLC 的基本知识.335.1 PLC 的结构与特点.335.1.1 PLC 的基本结构.335.1.2 PLC 的特点.355.2 PLC 的工作原理.375.3 PLC 的技术性能指标.405.4 PLC 的分类.425.5 PLC 应用的设计步骤.435.6 FP1 系列的简单介绍 .445.7 PLC 程序设计的步骤.44致谢.48参考文献.49武汉科技大学生本科毕业设计(论文)2第一章第一章 绪论绪论本次设计主要是螺旋输送机以其 PLC 控制。1.1 螺旋输送机概述螺旋输送机概述螺旋输送机是属于不具有挠性牵引构件的输送机械，它的作用原理是：同带有螺旋片的转动轴在一个封闭的料槽中旋转，使装入料槽的物料，由于本身的重力和对料槽的摩擦力作用，而不和螺旋一起旋转，只沿料糟向前移动，其情况好象不能旋转的螺母沿着螺杆作直线运动一样，在垂直的螺输送机中，物料是靠离心力和对槽壁产生的摩擦力来向前运移的。螺旋输送机可以水平及倾斜垂直向上的方向输送物料。并在输送物料的同时，可以完成混合、掺合、冷却等作业。螺旋输送机被广泛应用于粮食工业、建筑材料工业，化学工业、机械制造工业、交通运输业等经济部门中。所输送的散粒物料有灰渣，水泥、化学品、粘土、煤球、焦炭、矿石、砂子，食品豆类等，其轻的无磨磋性小的物料品种多。按物料的块度、堆积重度、流动性及磨磋性大致可分为轻的无磨磋性的物料，轻的磨磋性小的物料；重的磨磋小的物料；和重的磨磋性物料。除了输送散粒物料 外，在仓库，码头，车站中，亦可用螺旋输送机来输送成件物品。螺旋输送机的主要特征是：结构比较简单，紧凑；工作可靠，维修不太复杂。成本也不贵；因为料槽是封闭的，所以便于输送易飞扬日、炽热的及气味强烈的物料，可减少对环境的污染，输送物料可在线路的任一点装进，也可以在好多点卸载；输送是可逆的，输送机可同时向两个方向输送物料，即集向中心或远离中心；在输送过程中也可以进行混合、搅拌、冷却等作业；料槽的刚度较大，因此能很好地承受一定的弯矩作用。它的主要缺点是：由于物料对螺旋信料槽的摩擦和物料的搅拌，使单位功率消耗很大，同时也引起物料的研碎和磨碎，特别是螺旋和料槽有强烈的磨损，螺旋输送机对超载很敏感，易产生堵塞现象。由于上述原因，螺旋输送机一般在输送距离不大，生产率不高的情况下来输送磨磋性小的粉末状、颗粒状、及小块的散粒物料或成件物品，用于散粒物料的螺旋输送机，其输送长度一般为 3040 米，只有在少数情况下才能达支 5060 米，生产率一般武汉科技大学生本科毕业设计(论文)3不超过 380t/h。对于垂直的螺输送机，其输送高度一般不超过 15 米，输送成件物品的螺旋输送机，当速度为 0.40.5m/时生产率可达 1800 件/小时,而输送距离一般为1530m。螺旋输送机按所输送物料的特性，可分为散粒物料和成件物品两种。而按其空间布置位置，可分为水平及微斜的、垂直的及空间可弯曲的三种结构形式。12 可编程控制器概述可编程控制器概述电 源存 储 器数 据用 户 程 序系 统 程 序输出接口I/O扩展接接口外部设备接口输入接口行 程 开 关触 点按 钮打 印 机I/O扩展接单元编 程 器计 算 机CPU电 磁 阀电 磁 线 圈指 示 灯输 出 设 备图 1.2.1 硬件功能的结构图而可编程控制器，是以中央处理器为核心，综合了计算机和综合控制等先进技术发展起来的一种工业控制器，国际电工委员会对它作了如下定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用和设计，它采用可编程序存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时计数和算术运算等指令，并通过数字式或模拟式的输入输出，控制各种类型的机械，或生产过程。可编程控制器及有关设备，都要易于与工业控制器系统联成一个整体和易于扩充其功能的原则进行设计。PLC 具有可靠性高、功能完善、组合灵活、编程简单以及功耗低等很多优点已广泛用天国民经济的各个领域，它的应用深度和广度已成为一个国家先进水平的一个重要标志。武汉科技大学生本科毕业设计(论文)4PLC 的类型多，功能和指令系统也不相同，但其结构和工作原理却大同小异一般由主机输入输出接口、电源、编程器、扩展接口，和外部设备接口等几个重要部分构成（如图 1.2.1 所示） 。如果把 PLC 看成一个系统,外部各种开关信号,或模拟信号均为开关变量,它们经输入接口寄存到 PLC 内部的数据存储器中,而后经过逻辑运算或数据处理,以输出变量形式送到输出接口,从而控制输出设备。武汉科技大学生本科毕业设计(论文)5第二章第二章 螺旋输送机工作原理、构成及作用螺旋输送机工作原理、构成及作用2.1 连续输送机的分类及特点连续输送机的分类及特点在设计螺旋输送机之前有必要了解一下输送机的分类.按结构形式不同可分为挠性牵引构件和非挠性牵引构件。有挠性牵引构件输送机的特点是：物料放在牵引构件上或与牵引构件连结的承载物上，利用牵引构件的连续运动来输送物料。这类输送机具有牵引构件，承载构件、驱动装置、张紧装置外，一般还具有装载、卸载、改向等装置。它包括带式运输机斗式提升机板式运输机刮板输送机埋刮板输送机悬挂输送机架空索道有牵引构件的运输机自动扶梯螺旋输送机振动输送机无牵引构件的运输机滚柱输送机气力输送装置流体输送装置液力输送装置斗轮取料机连续装卸机械斗轮堆料取料机连续运输机械输送机的辅助装置存仓装置武汉科技大学生本科毕业设计(论文)6供料器称量装置闭锁器表 1.1图 11 所列的带式输送机，斗式提升机，板式输送机，自动扶梯等。它们分别采用输送带或牵引构件。无挠性牵引构件机械的特点是：利用工作构件的旋转运动或往复运动使货物沿封闭的管道或料槽移动。它们输送货物的工作原理各有不同，其共性的零件出很少，如表 11 所列的螺旋输送机、滚柱输送机等。若按输送机的机理分类：可分为机械式和流体式两类。机械式依靠工作构件的机械运动进行；流体式则是利用空气或水的流体动力通过管道进行输送。表 11 中所列的有牵引构件和无牵引构件的运输机械以及连续装卸机械都属于机械式的。而气力输送装置和液力输送装置则属于流体式的。以上分类只是一般分类。分类还有多种，另不赘述。则所要设计的螺旋输送机属于无牵引性输送机，是依靠机械运动来实现物料传送的。2.2 螺旋输送机工作原理及特点螺旋输送机工作原理及特点各类螺旋输送机有何异同点见表 2.2.1,2.2.2 所示表 2.2.1 不同形式螺旋输送机的工作原理形式工作原理普通螺旋输送机（水平螺旋输送机）当物料加入固定的机槽内时由于物料的重力作用及其与料槽间的磨擦力的作用堆积在机槽下部的物料不随螺旋体转动，而只在旋转的螺旋叶片下向前移动，如同不旋转的螺母沿着转动的螺杆作平移一样，达到输送物料的目的垂直螺旋输送机垂直螺旋输送机的转速要比普通螺旋输送机的要高，加入物料在离心力的作用下，与机壳间产生了磨擦力，该磨擦力阻止物料随螺旋叶片一起旋转并克服物料下降的重力，从而实现了物料的垂直输送。可弯曲的螺旋输送机其螺旋体心轴为可挠曲的，因此输送线路可根据需要按空间曲线布置，根据线路中水平及垂直的长度比例不同，其工作原理按普通螺旋机或垂直螺旋机设计。武汉科技大学生本科毕业设计(论文)7螺旋管输送机（滚筒输送机）在其圆筒形的机内焊有圆筒形叶片，机壳与螺旋叶片一起转动加入的物料由于离心和磨擦力的作用随机壳一起转动而被提升，后在物料重力的作用下又沿螺旋下滑，实现了物料和向前移动，如同不旋转的螺杆沿转动的螺母作平移运动一样，达到输送物料的目的。表 2.2.2 不同形式的螺旋输送机的主要特点形式主要特点普通螺旋输送机（水平螺旋输送机）便于多点装料与卸料输送过程中可同时完杨混合、搅拌或冷却功能，对超载敏感，易堵塞，能耗大：对物料有破碎损耗垂直螺旋输送机输送量小，输送高度小，转速较高，能耗大可弯曲螺旋输送机结构简单，造价便宜，维修容易，工作可靠，操作安全方便，横断面尺寸小，布置紧凑灵活，密闭输送，对环境污染小，改善劳动条件缺点是机件磨损较严重，输送能力较低输送体心轴为可曲材料，输送线路可根据需要按空间曲线任意置，避免物料转载不设中间轴承，阻力小，当机壳内进入过多物料或有硬块物料时螺旋体会自由浮起，不会产生卡堵现象；噪声小武汉科技大学生本科毕业设计(论文)8螺旋输送管机（滚筒输送机）能耗低，维修费用低，在端部进料时能适应不均匀进料的要求，可同时完成输送、混合、搅拌的工艺要求，物料进入过多时也不会产生卡阻现象，便于多点装料和卸料。2.3 螺旋输送机的构成螺旋输送机的构成2.3.1 实体螺旋实体螺旋螺旋是螺旋输送机的基本构件,它是由轴和螺旋面组成.螺旋面多由钢板冲压而成,然后再将它们互相焊接起来,其厚度?=2?,且直径很小的且输送面很少工作时,其厚度?可取 2?以下,对于输送磨磋性强烈的物料,和短的输送机,螺旋面由扁钢轧成。最常用的螺旋面母线为直线，通过它的运动速度分析可知，靠近螺旋轴处的物料颗粒，的圆周速度较外层为大，而该处的螺旋速度则很低，因此即使物料内层绕轴转动，形成了附加物流，降低了装置的生产能力，增加了能量的消耗，为此提出了对弯曲母线螺旋面研究，但是由于制造困难，而末能得一到实际的应用。武汉科技大学生本科毕业设计(论文)9图 21 螺旋实体螺旋输送机的螺旋可以是左旋的也可以是右旋的，可以是单头的、双头的、三头的，但是最常用的是右旋单头螺栓，多头螺栓主要用于工业搅拌，信混合的装置中，很少用于输送机械上。1这里也需要介绍下螺旋的画法：正圆柱面在机械制造、农机化工等工业部门都有广泛的应用。螺旋输送器中的转轴是正圆柱螺旋面构成的，它是不可展开面，只能用近似的方法展开。先了解正圆柱螺旋面的画法 假设以直线 AB 为直母线，沿直径 d 的圆柱面作螺旋线运动，并沿母线的延长线始终与圆柱轴线垂直相交，这样形成的曲面才是正圆柱螺旋面。把正圆柱螺旋面分成十二份，分别在一个导程的高度上进行投影，然后用光滑的曲线连接 如图 2-2 所示，两螺旋线组成的面就是所求的正圆柱螺旋面武汉科技大学生本科毕业设计(论文)10D E S C R I P T I O NF S C M N O . S C A L E S I Z EZ O N E R E VD W G N O . S H E E T R E VR E V I S I O N S D A T E A P P R O V E D图 2-2 正圆柱螺旋面的画法正圆柱螺旋面的近似展开2简单介绍一下计算法和三角形法1）计算法 已知螺旋面的外径为 D，内径为 d,导程 h，可不用螺旋面的投影直接用计算法作图。图 2-3 表示一个导程之间的螺旋面展开图，它是一个开口的圆环，其中 （2.1）2,;3602blRLrRrbLlR b螺旋面的宽度；L、 大、小螺旋线一个导程的展开长度，即l （2.2）2222() ;()LhDlhd2）三角形法 将正圆柱分成若干个三角形，然后求出各外三角形的实形，依次排列画出展开图。其步骤如下：在一个导程内将螺旋面分成十二等份，如图所示，每一部分都是由曲面 ABCD 可武汉科技大学生本科毕业设计(论文)11近似地看它为一个空间四边形，连接四形的对角线，将四边形分成两个三角形。其中AB 和 CD 为实长， （如图 2-3 所示） ，然后作出四边形 ABCD 的展开图，在作其余各四边形时可将 AB 和 CD 线延长交于 O，以 O 为圆心，OA 和 OB 分别为半径分别作出大小两圆弧，在大圆弧上截取 11 份弧长，即得到一个导程式螺旋面的展开图如下图所示：38O图 2-3 正圆柱螺旋面的近似展开实体是最常见的一种形式,适用于输送流动性好,干燥、小颗粒或粉状物料，如图 2-1 所示.它的螺旋直径通常是有标准系列,.在各种普通的输送机中,螺距 S 可根据输送机的布置,物料特性以及旋转直径来选取.对于倾斜布置输送流动性差的和有磨磋性的物料,取 S=0.8D;而对于水平布置,输送流动性好磨磋性小的物料,取 S=D,其中 D 为螺旋的直径,这里取 S=320mm。2.3.2 螺旋输送机的料槽螺旋输送机的料槽螺旋输送机的料槽一般是由薄钢板制成，其厚度由螺旋直径和被输送物料的磨磋性大小来决定，一般约等于螺旋叶片的厚度，对于螺旋直径不大，输送磨磋必小的物料，其厚度为 2 到 3 毫米，对于输送磨磋性大的物料，而且是直径大的物料， 、则取 6到 8 毫米，本次设计取 6 毫米，料槽也常用木制的，此时常在槽内垫上金属内衬。构成半圆形底面。如图 22 所示.料槽圆柱形部分的轮廓内径要略大于螺旋内径,二者之武汉科技大学生本科毕业设计(论文)12间的间隙一般是 7 到 15 毫料,同时此数值也随着螺旋直径的增大而增大,但是料槽制造的愈精确装配的愈仔细时,则间隙值可凡例愈小,这对于减少物料的磨碎,及功率的消耗说是重要的。图 2-2 螺旋输送机的壳体为了增加料槽的刚度便于加盖子各各部分的联接，在料槽的纵向和横向焊有角钢，槽盖做成可拆以便于装拆螺旋，但要能保证装配后的密封性，另外料槽上具有装料孔和卸料孔，有闸门，可以调节物料流量的大小。2.3.3 吊轴承吊轴承本次设计采用球面双列滚珠轴承这时为了防止物料进入轴承中，轴承要有可靠的保护，在各种情形中，轴承都要设置润滑油杯进行润滑，如图 23 所示武汉科技大学生本科毕业设计(论文)13 80R6 140h8图 2-3 吊轴承螺旋输送机的作用螺旋输送机主要输送粘性粉状、粒状及小块物料，不易输送变质的粘性大的，易结块的及大块的物料。本次设计物料粒度小于 30mm,关于粒度的概念。粒度 ：单一散粒体的尺寸大小称为物料的粒度 。以长度单位表示，对于球形或类似球形的颗粒，其粒度以球体的质量表示；对于椭圆球体颗粒以长径表示；对于长方体或不规则形体颗粒则以其最大对角线长度来表示。武汉科技大学生本科毕业设计(论文)14第三章 螺旋输送机的安装调试与维修3.1 螺旋输送机安装技术条件螺旋输送机安装技术条件1）安装基础要在输送机正式安装以前二十天以前浇灌而成。基础能可靠地支持输送机并保证不因地基过小而发生设备下沉和装配精度的变化。保证输送机在运输时有足够的稳定性。2） 在安装以前必须清洗雪地那些在运输过程中或卸箱时粘上的污垢机件。相邻机壳法兰面要联接平整、密合，即在机壳表面接头处不超过二毫米。3) 相邻机壳法兰间允许垫石棉垫调整面壳和螺旋体长度的累积误差。螺旋体的外径直和机壳的间隙符合表 3.1 的要求，最小间隙不得少于表中数值和 60%直径表 3.1 螺旋体外径与机壳的间隙直径60100250315400500630800间隙61012.5154） 各中间悬吊轴承可靠地固定在吊耳上，与相邻螺旋联接后转动均匀，不得有卡阻现象。安装时可在吊轴承的底座与机壳吊耳间加调整垫片以保证各吊轴承同轴，安装后螺旋体轴线的同轴度要符合标准规定。表 3.2 螺旋体轴线的同轴度长度L/mm31515203050同轴度/mm3.04.05.02螺旋输送机主轴与减速器的同轴度要符合 GB/T1184形状和位置公差未注公差值的规定。3螺旋输送机的各座机壳安装妥以后，均使之着实后再拧紧地角螺栓。4所有连接螺栓均要联接到可靠程度。5进出料口的法兰安装要使法兰支撑与输送机本体的轴线平行。与相连的法兰紧密贴后贴合，不得有间隙。6螺旋输送机装好之后，要仔细检查各存油处是否有足够有润滑油，如果不够则加之，其后可进行试车，连续四个小时以后无负荷试车、后要检查输送装配的武汉科技大学生本科毕业设计(论文)15正确性，如发现不符合下列条件的，要停止试车，调整后再进行运转，直到处于良好工作状态为止。A 运转平稳可靠，紧固件无松动现象。B 运转两小时之后，轴承温度不大于二十度。C 减速器无渗油，无异常噪声，电器设备与联轴器械可靠安全。D 空载运行时功率不得超过额定功率的 30%。3.2 螺旋输送机的保养方法螺旋输送机的保养方法3.2.1 日常保养日常保养俗称日保或班保，由操作人员进行。它的主要内容是班前外观目检，加油润滑，空载运行，精心操作，班后清料。不管情况如何，均要在交班记录上如实载明备查。（1） 外观目检 班前要对整机外观目测检查，一查各紧固件无松动：二查连接法兰与管体间焊缝在无裂纹：三查管体有无移位：四查有无漏粉渗油的现象。简称一查松动、二查裂纹、三查异常、四查渗漏。发现问题立即解决后，设备方可投入正常运行。（2） 加油润滑 班前要对减速箱油位线（油标）观察油位是否正常，油不够要补充到位。班前对设备的头部、尾部、中部轴承座各干油润滑点补充油质量5%10%。（3） 空载运行 按上述的检查、保养合格后，开机空载运行三分钟，检查设备运行无异常，确认符合“良好运行”四标准后，设备方可进入全面负载状态。（4） 精心操作 按章作业，勤观察，细聆听。发现异常立即停止检查。（5） 班后清料 作业完毕，下班停机前，中止加料后，须将内积料输送干净，方可关机，以免停机后管壁内残留的料板结，造成再作业的超负荷起动，而损害机器。 。保养周期： 每班一次，班前保养。3.2.2 一级保养主要是以设备的运转、润滑、密封部位进行清洗检查，更换磨损的零件、密封武汉科技大学生本科毕业设计(论文)16元件。 一组保养将设备解体成部件，解体顺序按安装顺序。设备解体前须将相邻两管体中间连接油管，各润滑点油管中间接头，以及通向头部的防尘罩油管，全部拆卸，以免设备解体时损坏管件。一级保养的部位、要求如下；（1）减速箱 须将原齿轮内的润滑油全部排出，更换新油，排出的油经沉淀四十八小时以上。去除沉淀物后再用，摆线针轮减速器只需补充润滑脂，清洗换脂在二级保养时进行。（2）头部轴承 清洗换脂。（3）头部防尘罩 更换毛毡吸尘套，清洗防尘罩腔。并要保持骨架原有的相对位置。（4）中间轴承 清洗换脂，更换损坏的滑动轴承及油封。（5）端轴承 清洗换脂，更换损坏的油封。（6）法兰密封垫子 清洗换脂，更换损坏的油封。保养后设备组装、调试程序及要求与新机安装调整方式同。一级保养由操作、保全人员共同进行。保养周期：累计工作完 720 个小时，间隔不得超过九十天。保养时间：4 小时。3.2.3 二级保养保养要全方位进行，需用说明的是，螺旋输送面因其工作环境，特殊，其二级保养与大修同小进行。这种意义上说，该设备的二级保养即为大修。因此除将设备解体成部件外，还要对部件进一步解体 ，进行全面的清洗检查，更换或修复已磨损或已损坏的零件。二级保养除按一级保养的要求外，还需用完成下列工作。（1） 减速箱 解体并清洗所有零件，更换一合格的零件。其中，齿轮、齿轮轴的齿面磨损深度达 0.2mm，齿面裂纹挤压变形，均要认为是不合格产品进行更换。轴承的径向间隙达 0.05 mm,滚道掠夺变形裂纹则轴承昀要报废。（2） 螺旋体 实测螺旋外径与管体内壁间隙，单边间隙超过十五毫米。螺旋体要报废 ，更换新件。（3） 电动机 清洗检查轴承并换脂。（4） 电器线路 全面检查，更换破损、不合格的线路及电器元件。武汉科技大学生本科毕业设计(论文)17（5） 管体 清除外壳管体内壁残留的板结物料，外壁面在除去油漆、锈渍后须上红灰漆保护，并在整机、组装调试程序及要求后均与新机安装同。（6） 润滑系统 检查油功能是否齐全。更换不合格元件，损坏或已阻塞的油管。（7） 保养后设备整机组装，调试程序要与新机安装时间同。二级保养由专业人员指导，管理，操作，保全人员共同进行。保养周期：累计工作完 2400 个小时。间隔期不得超过一年。保养时间 16 个小时。3.3 螺旋输送机维修的要求：螺旋输送机维修的要求：螺旋输送机维修的技术要求如下：1）要无负荷起动，起动后才能向输送要给料。2）初始给料时要慢慢增加给料速度，直至达到额定输送能力，给料要均匀，以防物料积塞和驱动装置过载。3）为保证无负荷起动，输送机要停机要在停止前进行排料，等机壳内的物料全部送出后才可停止运转。4）被输送物料内不得混入坚硬的大块物料，避免螺旋卡死，造成损坏。5）在使用中经常检验各个部件的工作状态，注意各坚固机件是否松动，如有松动要拧紧螺栓。6）要特别注意螺旋管与连接轴间螺钉是否松动，掉下或者剪断，如发现有此现象，则有立即停机，加以修复。7）机器运行时不得取下机盖，以免发生事故。8）运行中如发现异常，要加以检查，并排除之，不得强行运行。9）按设备供应商的品种，数量与周期要求，加好润滑油与润滑脂，保证设备润滑正常。3.4 螺旋输送机断轴的改造方法：螺旋输送机断轴的改造方法：螺旋输送机的轴径频频断裂，是造成其固障和停机的主要原因之一。螺旋轴的武汉科技大学生本科毕业设计(论文)18断裂主要分为空心轴断裂和法兰联接螺栓的断裂。1空心轴的断裂由于吊轴承的轴瓦磨损或者说上下调整不当，造成螺旋轴中心线的弯曲变形，使空心轴受上下交变作用，长时间后空心轴疲劳断裂，经焊接处理后不仅没有消除中心线的弯曲问题，而且使焊接处退火，产生应力集中，运行后再次发生断裂，如果多次焊接处理，材质会变脆，焊接性能降下，出现裂纹，因此 断裂更加频繁，不得不更换新件。2法兰连接处的断裂螺旋轴之间联接大多数采用法兰联接，由于加工和安装的误差，以及螺旋轴中心线的弯曲，法兰螺栓联接不牢，受力不匀会引起两个联接法兰不对中，由此在运转中产生交变力，造成联接螺栓疲劳断裂，螺栓孔和法兰面的磨损变形以及连接不牢固，频繁断裂。3断轴的其它原因输送机前后轴承不同心，造成螺栓轴的同轴度偏差过大，输送机中间悬挂装置安装不当，发生扭斜或不同心，连接短轴的连接处结合不当，中间悬挂轴承中轴瓦或短轴径向磨损超限，输送机内进入较大的硬质物质，造成螺旋轴的弯曲变形。4防止断轴的措施保持螺旋轴整体螺旋轴小于三毫米，消除其径向交变力是解决断轴的关键。对螺旋轴的连接方法进行改造，如图 31 所示，变法兰联接为十字销轴 3，4 联接，螺旋空心轴 1 内镶定位轴套 2，与短轴七相连配合，通过两个？22 的锥销 4，十字形固定，使空心轴，短轴、轴套固接成一外整体。这种改进的优点是：通过短轴及十字销联接，两螺旋轴固接成一外整体，能确保两短轴中心线小于 1 毫米。如果是吊轴承瓦片磨损，由于两螺旋轴固定于一体，短时间不肝造成中心线弯曲，避免了因检查不及时而发生故障，由于固定方式是锥销加螺母紧固，可确保连接紧固。当锥销断裂时反向锤击销轴，拆除更换方便简单。约十分钟可处理完，不会影响生产。输送过程中，输送物料对料槽表面的磨擦造成了料槽表面的磨损。可以用超高分子量聚乙烯衬板套装在送料槽表面上，以减小料槽内壁的磨损，提高使用寿命，这种板磨损性能好轻而易装，磨擦系数小，表面光滑不易粘料。耐冲击强度较高等腰三角形特性。运行时常会出现其轴承座损坏的现象，造成停机生产，同时常更换武汉科技大学生本科毕业设计(论文)19轴承座轴承也增加了维修成本和劳动强度，易坏的原因是螺旋输送机叶片将物料推向前方时，受到物料的反作用力，其反作用力的合力通过螺杆作用在前后轴承座上，易造成轴承壳体开裂并损坏轴承座，另外当输送介质为热物料时，螺杆受热伸长也对轴承座产生了较大的推力。为此可在输送机末端加上一个简易的助推装置。减轻螺杆受热后向两端伸长，给前后轴承座的轴向力。1234567图 31 螺旋轴的联接方式的改变1-空心轴 2-;轴套 3-十字轴承 4-锥销 5-瓦片 6-吊轴承7-短轴 表 3-3 UHMW-PE 塑料性能项目数值采用标准抗拉屈服强度/MP20GB/T1040-1992抗压强度/MP35GB/T1040-1992简支梁冲击韧度/KJm148162GB/T1040-1992吸水率/%610101818303050508080120120150C 或 R0.50.81.01.22.02.53.0武汉科技大学生本科毕业设计(论文)29定，为了防止轴端挡圈的转动而造成螺钉的松脱，可加大圆柱销锁定轴端扼挡圈，也可用双螺钉加上止动垫片防松。圆螺母定位可承受较大的轴向力，但轴上的螺纹处有较大的应力集中，会降低轴的疲劳强度，故一般用于固定轴端的零件，有双圆螺母和圆螺母和止动垫圈两种形式，当轴上零件距离较大不易用套筒定位时，也采用圆螺母定位。轴承端盖使外圈定位。利用弹性挡圈和紧定螺钉及弹性挡圈等进行轴向定位，只适用天零件的轴向力不大之处，紧定螺钉和锁紧挡圈常用于光轴上的零件定位，此外对承受冲击载荷和同心度要求较高的轴端零件，也可采用圆锥面定位。2) 零件的周向定位轴向定位的目的是限制轴上零件与轴发生转动，常用的周向定位零件有键、花键、销、紧定螺钉，以及过盈配合，其中紧定螺钉只用于传力不大之处。4.各轴段直径和长度的确定 80K632d9 80f8 80f82326381423136js12 13.2零件在轴上定位各装拆方案确定以后，轴的形状便大体确定，各轴段所需的直径与轴上载荷的大小有关，初步确定轴的直径时，通常还不知道支反力的作用点，不能确定弯矩的大小，与分布情况，因而还不能按轴所受的具体载荷及引起的应力来确定轴的直径，但在进行轴的结构设计前，通常已得到轴所受有扭矩。因此可按轴的扭矩初步估算轴和直径，为了使与轴作过盈配合的零件易于装配，将初步计算的直径作为承受扭矩轴段的最小直径，然后再用轴上零件的装配方案和定位要求，从最小直径起武汉科技大学生本科毕业设计(论文)30一一确定轴的各段直径，在实际设计中轴的直径也凭设计者的经验取定。或参考同类机器用类比的方法取定。有配合的轴段应尽量采用标准直径，安装标准件部位的轴径，应取为相应的标准值，及所配合的公差。为了使轴承等有配合的部分装拆方便，而减少配合表面的擦伤，在配合轴段前应用较小的直径，为了使与轴作过盈配合的零件易于装配，相配轴段的压入端应制出锥度，或在同一轴段的两部拉采用同一个尺寸公差， 、确定各轴段长度时，应尽可能使结构紧凑。 4.6 轴承的选用及校核轴承的选用及校核轴向力110081480.135PFNV轴上径向力的计算：物料的最大输送量是；70 / t h即；37070 1019.45/3600tKgKg shs而轴的转速；0.135/Vm s其径向力主要是由物料的重力产生所以螺旋长度上物料的重力是：19.45 7.407 101.44GKN初选角接触轴承，背对背安装；7018AC轴承的校核：）由滚动轴承的样本可查得系列轴承背对背安装时可按下式计算：当时，；/0.68arFF 0.92raPFF当时，；/0.68arFF 0.671.41raPFF）本题目中，且工作平稳，所以；/0.68arFF 1.0pf 所以当量动载荷2(0.671.41)1 (0.67 8148 1.41 106)5608.5praPfFFN 根据机械设计手册第二版第四卷表得：武汉科技大学生本科毕业设计(论文)31此中八小时工作制的轴承，推荐值是；计算其当量动载荷 (4.11)hmdntfffCPff1.710 1.5 1.55808.50.919 102348067500NN其中基本额定动载荷计算值（） ；C当量动载荷（） ；P寿命因数，表取；hf1.710hf 速度因数，表取；nf0.919nf 力矩载荷因数，表取；mf1.5mf冲击载荷因数，表取；df1.5df 温度因数，表取；tf1.0tf 轴的基本当量动载荷（） ，表取；rC67500rCN轴承选择背对背安装的好处：交点跨距较大悬臂长度较小，故悬臂的刚性较大，轴承游隙增大，轴承不会被卡死。武汉科技大学生本科毕业设计(论文)32第五章第五章 PLCPLC 的基本知识的基本知识5.1 PLC 的结构与特点的结构与特点随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制技术已经广泛应用在所有的工业领域。现代社会要求制造业对市场需求迅速做出反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性。可编程序控制器（Programmable Logic Controller）正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。可编程序控制器简称为 PLC，它的应用面广、功能强大、使用方便，已经成为当代工业自动化的主要支柱之一。PLC 广泛地应用于各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，PLC 在其他领域，例如在民用和家庭自动化中的应用也得到了迅速的发展。国际电工委员会（IEC）在 1985 年的 PLC 标准草案第 3 稿中，对 PLC 作了如下定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、记数和算术运算等操作指令，并通过数字式、模拟式的输出、控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，武汉科技大学生本科毕业设计(论文)33易于扩充其功能的原则设计。 ”从上述定义可看出，PLC 是一种用程序来改变控制功能的工业计算机，出来能完成各种控制功能外，还有与其他计算机通信联网的功能。5.1.1 PLC 的基本结构的基本结构PLC 主要由 CPU 模块、输入模块、输出模块编程器组成（见图 1.1） 。PLC 的特殊功能模块用来完成某些特殊的任务1.CPU 模块模块CPU 模块主要由微处理器（CPU 芯片）和存储器组成。在 PLC 控制系统中，CPU模块相当于人的大脑和心脏，它不断的采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存储器用来存储程序和数据。图 5.1 PLC 控制系统示意图2.I/O 模块模块输入（Input）模块和输出（Output）模块简称为 I/O 模块，它们是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场设备和 CPU 模块的桥梁。输入模块用来接收和采集信号，开关量输出模块用来接收从按钮、选择开关、数字拨码开关，限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等来的开关量输入信号；模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电机和各种变送器提高的连续变化的模拟量电流电压信号。开关量输出模块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备，模拟量输出模块用来控制调节阀、变频器等执行装置。CPU 模块的工作电压一般是 5 V，而 PLC 的输入/输出信号电压较高，例如 DC24 V 和 AC 220 V。 从外部引入的尖峰电压和干扰噪声可能会损坏 CPU 模块中元器件，武汉科技大学生本科毕业设计(论文)34或使 CPU 不能正常工作。在 I/O 模块中，用光耦合器、光敏晶闸管、小型继电器等器件来隔离 PLC 的内部电路和外部的 I/O 电路。I/O 模块除了传递信号外，还有电平转换与隔离的作用。3.编程器编程器编程器用来生成用户程序，并用它来进行编辑、检查、修改和监视用户程序的执行情况。手持式编程器不能直接输入和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序，因此又叫做指令编程器。它的体积小，价格便宜，一般用来给小型的 PLC 编程，或者用于现场调试和维护。使用编程软件可以在计算机的屏幕上直接生成和编辑梯形图或者指令表程序，并可以实现不同的编程语言之间的相互转换。程序被编译后下载到 PLC，也可以将 PLC中的程序上传到计算机。程序可以存盘或打印，通过网络，还可以实现远程编程和传送。4.电源电源PLC 一般使用 AC 220V 或 DC24V 电源。内部的开关电源为个模块提供 DC5V 、DC12V 和 DC 24V 等电源。小型 PLC 可以为输入电路和外部的电子传感器（例如接近开关）提供 DC24V 电源，驱动 PLC 负载的直流电源一般由用户提供。5.1.2 PLC 的特点的特点1.编程方法简单易学编程方法简单易学梯形图是使用得最广的 PLC 的编程语言，其电路符号和表达与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技术人员只需花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。梯形图语言实际上是一种面向用户的高级语言，PLC 在执行梯形图程序时，将它“翻译”成为汇编语言后再去执行。2.功能强，性能价格比高功能强，性能价格比高一台小型 PLC 内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。PLC 可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。3.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强武汉科技大学生本科毕业设计(论文)35PLC 产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC 的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC 有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和中小型交流接触器。通过修改用户程序，可以方便快速地适应工艺条件的变化。4.可靠性高，抗干扰能力强可靠性高，抗干扰能力强传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障。PLC 用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件，接线可以减少到继电器控制系统的十分之一到百分之一，大大减少了因触点的接触不良造成的故障。PLC 使用了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无鼓掌时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC 已被广大用户公认认为最可靠的工业控制设备之一。5.系统的设计、安装、调试过量少系统的设计、安装、调试过量少PLC 用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。PLC 的梯形图程序可以用顺序控制设计法来设计。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，如果掌握了本书介绍的设计方法，设计梯形图是时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。可以在实验室模拟调试 PLC 是用户程序，输入信号可以用小开关来模拟，通过PLC 上的发光二极管观察输出信号的状态。在现场调试过程中发现的大多数问题可以通过修改程序来解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。6.维修工作量小，维修方便维修工作量小，维修方便PLC 的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC 或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据 PLC 上的发光二极管或编程器提供的信息，方便地查明故障原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故障。7.体积小，能耗低体积小，能耗低控制系统使用 PLC 后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型 PLC 是体积仅相当于几个继电器的大小，因此开关柜的体积比原来小得多。PLC 控制系统的配线比继电器控制系统少得多。武汉科技大学生本科毕业设计(论文)36在发达工业国家，PLC 已经广泛应用于所有的工业部门，随着其性能价格比的不断提高，应用范围也不断扩大。PLC 主要用于以下方面。1. 开关量逻辑控制开关量逻辑控制PLC 用“与” 、 “或” 、 “非”等逻辑指令来实现触点和电路 串、并联，代替继电器进行组合逻辑控制、定时控制和顺序逻辑控制。开关量逻辑控制可以用于单台设备，也可以用于自动生产线，其应用领域已遍及各行各业，甚至深入到家庭中。2. 运动控制运动控制PLC 使用专用的指令或运动控制模块，对直线运动或圆周运动的位置、速度和加速度进行控制，使运动控制与顺序控制功能有机结合在一起，有的可以实现单轴、双轴、3 轴和多轴位置控制。PLC 的运动控制功能广泛应用于各种机械，例如金属切削机床、金属成型机械、装配机械、机器人、电梯等场合。3. 闭环过程控制闭环过程控制闭环过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。PLC 通过模拟量 I/O 模块，实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的 A/D 转换与 D/A转换，并对模拟量实行闭环 PID（比例-积分-微分）控制。现代的 PLC 一般都有 PID闭环控制功能，这一功能可以用 PID 子程序或专用的 PID 模块来实现。其 PID 闭环控制功能已经广泛应用于塑料挤压成形机、加热炉、热处理炉、锅炉等设备，以及轻公、化工、机械、冶金、电力、建材等行业。4. 数据处理数据处理现代的 PLC 具有数学运算（包括四则运算、矩阵运算、函数运算、字逻辑运算、求反、循环、位移和浮点数运算等）和数据传送、转换、排序和查表、位操作等功能，可以完成数据采集、分析和处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，也可以用体系功能传送到别的智能装置，或者将它们打印制表。5. 通信联网通信联网PLC 的通信包括主机与远程 I/O 之间的通信、多台 PLC 之间的通信、PLC 与其他智能控制设备（例如计算机、变频器、数字装置）之间的通信。PLC 与其他智能控制设备一起，可以组成“集中管理，分散控制”的分布控制系统。武汉科技大学生本科毕业设计(论文)375.2 PLC 的工作原理的工作原理1.扫描工作方式扫描工作方式PLC 有两种基本的模式，即运行（RUN）模式与停止模式（STOP） 。在运行模式，PLC 通过反复执行用户程序来实现控制功能。为了使 PLC 的输出即使地响应随时可能变化的出信号，用户程序不是只执行一次，而是不断地重复执行，直至 PLC 停机或切换到 STOP 模式。PLC 处于 STOP 模式时，只执行以上的操作。PLC 处于 RUN 模式时，还要完 1 图 5.2 成另外三个阶段的操作。除了执行用户程序之外，在每次循环过程中，PLC 还要完成内部处理、通信处理等工作，一次序号可以分为 5 个阶段（见图 5.2） 。PLC 的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。由于计算机执行指令的速度极高，从外部输入-输出关系来看，处理过程似乎是同时完成的。在内部处理阶段，PLC 检查 CPU 模块内部的硬件是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些其他内部工作。 在 PLC 的存储器中，设置了一片区域用来存放输入信号和输出信号的状态，它们分别称为影像寄存器和输出影像寄存器。PLC 梯形图中的其他编程元件也有对应的影像存储区，它们统称为元件影像寄存器。在输入处理阶段，PLC 把所以外部输入电路的接通/断开状态读入影像寄存器。外部输入电路接通时，对应的输入影像积存器为 1 状态，梯形图中对应的输入继电器的常开触点接通常闭触点断开。外部输入电路断开时，对应的输入影像寄存器为0 状态，梯形图中对应的输入继电器的常开触点断开，常闭触点接通。某一编程元件对应的影像寄存器为 1 状态时，称该比值农场元件为 ON，影像寄存器为 0 状态时，称该编程元件为 OFF。在程序执行阶段，即使外部输入信号的状态发生了变化，输入影像寄存器的状态武汉科技大学生本科毕业设计(论文)38也不会随之而变，输入信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的输入处理阶段被读入。PLC 的用户程序由若干条指令组成，指令在存储器中按步顺序排列。在没有跳转指令时，CPU 从第一条指令开始，逐条顺序地执行用户程序，直到用户程序结束之处。在执行指令时，从输入影像寄存器或其他元件影象寄存器中将有关编程元件的 0、1 状态读出来，并根据指令的要求执行相应的逻辑运算，运算的结果写入到对应的元件影象寄存器中，因此，各编程元件的影象寄存器（输入影象寄存器除外）的内容随着程序的执行而变化。在输出处理阶段，CPU 将输出影象寄存器的 0、1 状态传送到相互厂锁存器。梯形图中某一输出继电器的线圈“通电”时，对应的硬件继电器的线圈通电，其唱开触点闭合，使外部负载通电工作。若梯形图中输出继电器的线圈“断电” ，对应的输出影象寄存器为 0 状态，在输出处理阶段之后，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈断电，其常开触点断开，外部负载断电，停止工作。2.扫描周期扫描周期PLC 在 RUN 工作模式时，执行一次图 1-5 所示的扫描操作所需的时间称为扫描周期，其典型值约为 1100ms。扫描周期与用户程序的长短、指令的种类和 CPU 执行指令的速度有很大的关系。当用户程序较长时，指令执行时间在扫描周期中占相当大的比例。有的编程软件或编程器可以提供扫描周期的当前值，有的还可以提供扫描周期的最大值和最小值。3.PLC 的工作原理的工作原理下面有一个简单的离子来进一步说明 PLC 的扫描工作过程。图 1-6 给出了 PLC 的外部接线图和梯形图，起动按钮 SB1、停止按钮 SB2 和热继电器 FR 的常开触点分别接在编号为 X0X2 的 PLC 的输入端，交流接触器 KM 的线圈接在标号为 Y0 的 PLC的输出端。图 1-6b 是这 4 个输入/输出变量对应的 I/O 影象寄存器，图 1-6c 是 PLC 梯形图，它与图 1-3 所示的继电器电路的功能相同。但是应注意，梯形图是一种软件，是 PLC 图形化的程序。图中的 X0 等是梯形图中的编程元件，X0X2 是输入继电器，Y0 是输出继电器。梯形图中的编程元件 X0 与接在输入端子 X0 的 SB1 的常开触点和输入影象寄存器 X0 相对应，编程元件 Y0 与输出影象寄存器 Y0 和接在输出端子 Y0的 PLC 内部是输出电路相对应。梯形图以指令的形式储存在 PLC 的用户程序存储器中，图 1-6 中梯形图与下面的武汉科技大学生本科毕业设计(论文)395 条指令相对应（“/”之后是该指令的注释） 。LD XO /接在左侧母线上的 X0 的常开触点 OR Y0 /与 X0 的常开触点并联的 Y0 的常开触点 ANI X1 /与并联电路串联的 X1 的常闭触点 ANI X2 /串联的 X2 的常闭触点 OUT Y0 /Y0 的线圈梯形图完成的逻辑运算为 Y0=（X0+Y0）1X 2X在输入处理阶段，CPU 将 SB1、SB2 和 FR 的常开触点的状态读入相应的输入影象寄存器，外部触点接通时存入寄存器的是二进制数 1，反之存为 0。执行第 1 条指令时，从 X0 对应的影象寄存器中取出二进制数并保存起来。执行第2 条指令时，取出 Y0 对应的影象寄存器中的二进制数，与 X0 对应的二进制数相“或”（电路的并联对应“或”运算） 。运算结束后只保留运算结果，不保留取出来的参与运算的数据。执行第 3 条或第 4 条指令时，分别取出 X1 或 X2 对应的输入影象寄存器中的二进制数，因为是常闭触点，先将取出的数相反，再与前面的运算结果相“与” （电路的串联对应的“与”运算） ，然后存入运算结果寄存器。执行第 5 条指令时，将运算结果寄存器中的二进制数送入 Y0 对应的输出影象寄存器。如果读入的出入影象寄存器 X0X2 的值均为二进制数 0，在程序执行阶段，经过上述逻辑运算过程之后，运算结果仍为 Y0=0，所以 KM 线圈处于断电状态。按下起动按钮 SB1，X0 变为 1 状态，经逻辑运算后 Y0 变为 1 状态。在输出处理阶段，将 Y0对应的输出影象寄存器中的数据 1 送到输出模块，PLC 内 Y0 对应的物理继电器的常开触点接通，接触器 KM 的线圈通电。4. 输入输入/输出滞后时间输出滞后时间输入/输出滞后时间又称为系统响应时间，是指 PLC 的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻的时间间隔，它由输入电路滤波时间、输出电路的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间这三部分组成。输入模块的 RC 滤波电路用来滤除由输入端引起的干扰噪声，消除因外接输入触武汉科技大学生本科毕业设计(论文)40点动作时产生的抖动引起的不良影响，滤波电路的时间常数决定了输入旅伴时间的长短，其典型值为 10ms 左右。输出模块的滞后时间与模块的类型有关。由扫描工作方式引起的滞后时间最长可能达到两三个扫描周期。PLC 总的响应延迟时间一般只有几十毫秒，对于一般那的系统是无关紧要的。要求输入输出信号之间的滞后时间尽量短的系统，可以选用扫描速度快的 PLC 或采用其他措施。5.3 PLC 的技术性能指标的技术性能指标各厂家的 PLC 产品各不相同,且各有特色,这里不可一一介绍,只介绍下基本的常见的技术性能。常见的技术性能指标输入/输出点数（即 I/O 点数）即指点 PLC 外部输入输出端子数。这是最重要的一项技术指标。扫描速度一般以执行 1000 步指令所需的时间来衡量，故单位为毫秒/千步。也有时以执行一步指令的时间计，如微秒/步。内存容量一般以 PLC 所能存放的用户程序的多少衡量。在 PLC 的程序指令是按步存放的，一条指令往往不只一步，一步占用一个地址单元，一个地址单元一般占用两个字节，如一个内存容量为一百步的 PLC 可推知内存为 2K 字节。指令条数这是衡量 PLC 软件强弱的重要指标.PLC 具有的指令种类越你,说明其软个件功能越强。内部寄存器PLC 内部有好多寄存器用来存变量状态，中间结果数据等。还有艰多辅助有寄存器可供用户使用，这些辅助寄存器常可以给用户提供很多功能 ，或简化系统设计，因此 PLC 的配置情况是衡量 PLC 硬件功能的一个重要指标。高功能模块主控模块实现基本控制功能。高功能模块则可实现某一种特殊专门功能，高功能武汉科技大学生本科毕业设计(论文)41模块的多少，功能强弱是衡量 PLC 产品水平的一个重机标志。故各厂家都在开发高功能模块上下很大功夫，近年高功能模块发展很快，种类增多，功能出越来越强。目前开发出的常用的高功能模块如下：A/D 模块、D/A 模块、高速计数模块，速度控制模块、位置控制模块、轴定位模块、温度控制模块、远程通信模块高级语言编辑以及各种物理量转换模块。这些高级功能模块，使 PLC 不但能进行开关量的顺序控制，而且是能使模拟量控制，可进行精确定位和速度控制。2. 关于 PLC 内存分配及 I/O 点数，PLC 的 RAM 存放各种数据和逻辑变量等。PLC 寄存器的分配如下（见表 5-1）：表 5.1I/O 区内部辅助寄存器区特殊寄存器区数据区每个区分配一定数量的实力寄存器单元并按不同的区进行编号。I/O 区的寄存器可直接和个部输入、输出端子传递信息。在 PLC 这个区的寄存器有特殊符号，强输入寄存器的编号为 XN，输出寄存器的编号为 YN，N 可以是任意十进制数，N 的范围主要受 I/O 点寻址能力的限制，I/O 寄存器一般是十六位寄存器，它的每一位代表 PLC 的一个外部端子，I/O 寄存器的个数乘以 16 即 PLC 最大可扩展的的 I/O 点数。如 I/O 寄存器有十逐步形成则可扩展 10*16=160，即本 PLC 可扩展 160 个 I/O 点。不同机型和PLC 配备不同机型的 I/O 点。为了适应不同用户的需用，有少到八点到多到六十点的不同系列的 PLC。一台 PLC 在 I/O 点数不够还可以接扩展 I/O 模块，扩展 I/O 模块也有不同的点数的产品可供选用。一般扩展模块内有 I/O 接口电路。驱动电路而没有 CPU，它只能经总线电缆与主机相连，由主机的内的 CPU 进行寻址，故最大扩展能力受主机的最大扩展点数的限制。如一个 120 点的小型 PLC 系统，可以由一个四十点清和主机加上一个四十点的 I/O 扩展模块构成。武汉科技大学生本科毕业设计(论文)425.4 PLC 的分类的分类一 根据结构形状分类按结构形状分类，PLC 可分为机架模块式和整体式两种，1. 整体式整体式结构的 PLC 是将中央处理机、电源部件、输入输出部件集中配置在一起，结构紧凑，体积小重量轻，价格低，小型的 PLC 常采用这种结构，用于工业生产中的单机控制。2. 机架模块式机架模块式 PLC，是将各部分分开，如中央处理模块，电源模块、输入模块、输出模块，使用时可将这些模块分别插入这些机架底板有插座上，配置灵活方便，便于扩展。可根据生产实际控制要求配制各种不同的模块。构成不同的控制系统。一般大中型采用。二 根据 I/O 点数和功能分类按 PLC 的 I/O 点数储存能量和功能来分可分为大、中、小三个等级。小型 PLC 的 I/O 点数在 120 点以下，用户程序存储器的容量为 2K，字节以下，具有逻辑运算定时计数等功能，它适合开关量的场合，可用它来实现条件控制、定时计数控制，顺序控制，也有些小型的 PLC 增加了模拟量的处理，算术运算功能，其应用面更广。中型 PLC 的 I/O 点数在 120512 点之间，用户程序存储器到 28K 字，具有逻辑运算、算术运算，数据通信、数据传送等功能。可完成有开关量和模拟量的复杂控制。大型的 PLC 的 I/O 点数在 512 点以上，用户程序存储器达到 8K 或 8K 以上，具的数据运算，模拟调节，联网通信，监视、等功能。能进行中断控制，智能控制、远程控制。在用于大规模的过程中，可构成分布式控制系统。或整个工厂的自动化网络。5.5 PLC 应用的设计步骤应用的设计步骤PLC 控制系统是以程序形式来实现其功能的，大量的工作时间将用在软件设计上，程序设计对于初学者通常采用继电器设计方法，中的逐步探索法，以步为核心一步一武汉科技大学生本科毕业设计(论文)43步设计下去，一步一步修改调试，直到完成整个程序设计，由于 PLC 内部的继电器容量大，其接点在内存允许的情况下可重复使用，具的存储数量大、执行快等特点。对于初学才用此法设计可缩短设计周期，PLC 设计的步骤遵循以下顺序：确定被控系统必须完成的动作，及完成这些动作的顺序。分配输入输出设备，即确定哪些外围设备是送信号到 PLC，哪些外围设备是接收来自 PLC 的信号。并将 PLC 输入，输出口与之相对应进行分配。设计 PLC 程序，画出梯形图，梯形图体现了按照正确的顺序所要求的全部功能及其相互关系。实现用计算机对 PLC 的梯形图直接编程。对程序进行调试（模拟和现场） 。保存已完成的程序。显然在建立一个 PLC 控制系统，必须首先把系统需的输入、输出数量确定下来。然后按需要确定各种控制动作的顺序和各个控制装置彼此之间的相互关系。确定控制上相互关系之后，就可以进地编程的第二步，分配输入输出设备，在分配民 PLC 的输入输出点、内部辅助继电器、定时器、计数器后，就可以设计 PLC 程序画出梯形图。在画梯形图时要注意每个从左边母线开始的逻辑行必须终止于一个继电器线圈或定时器、计数器，与实际的电路图不一样，梯形图画好以后，就可以使用 NPSTGR 直接把梯形图输入计算机，并下装到 PLC 进行模拟调试，修改下装直至符合要求。这便是PLC 程序设计的整个过程。5.6 FP1 系列的简单介绍系列的简单介绍FP1 是日本松下生产的小型 PLC 产品，该产品有 C16C72 多种规格，形成系列化虽是小型机，但性能价格比很高，适合我国国情，特别适合于中小企业推广使用。FP1 的硬件配置齐全，除主机外还要加 I/O 扩展模块、A/D 模块、D/A 模块，最多可扩展至几百点。机内有高速的计数器，可输入频率高达 10KHz 的脉冲并同时可以输入两路脉冲，另外还可以输出频率可调的脉冲信号（晶体管输出型） 。该小型机不定期具有八个中断源的优先权管理，该机输入脉冲的捕捉功能可捕捉最小脉冲宽度 0.5ms的输入脉冲,可调输入延时滤波功能,可以使输入响应时间根据外围设备的情况而调节,调节范围是 1128 .手动拔盘式寄存器控制功能,可通过调节面板上的电位器,使特殊寄存武汉科技大学生本科毕业设计(论文)44器 DT90409043 中的数值在 0255 这间改变,实现外部进行输入设定.此外该机还具有强制置位复位控制功能、口令保护功能，固定扫描时间设定功能、时钟日历控制功能等，该机配有 RS232 和 RS422 接口。可实现 PLC 与 PC 之间的通信，并可在 PC 机上用梯形图编程。5.7 PLC 程序设计的步骤程序设计的步骤1确定被控系统必须完成的动作以及完成这些动作的顺序。在磨机的电动机启动后 10 秒钟，螺旋输送机的电动机开始启动；当磨机的负载过大时，螺旋输送机的电动机自动调节转速。2I/O 分配设计（见表 5-2）：表 5-2输入输出启动按钮X01KMY0停止按钮X12KMY1模拟量反馈输入（ST）WX10模拟量输出（OT）WY9模拟量给定输入（设定）WX93画出梯形图，写出指令（梯形图见图 LXSSJ0001）1. ST R 90132. PSHS3. RST Y 04. RDS5. RST Y 16. RDS7. RST R 3009. POPS10. RST R 30112. ST R 901313. F 0 (MV)K 8 WR 018. F 0 (MV)K 4WR 123. F 0 (MV)K 1 WR 228 ST X 029. DF30. SET R 300武汉科技大学生本科毕业设计(论文)4532. SET Y 033. ANS34. SET
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