皮带运输机概述11

1、目 录第1章 皮带运输机概述.11.1 皮带运输机的优点及应用前景.11.2 皮带运输机基本结构.21.3皮带运输机系统的控制要求.2第2章 控制方案论证.32.1 继电器控制.32.2 微机控制.32.3 PLC控制.32.4 结论.4第3章 控制系统硬件设计.53.1 皮带运输机电动机主电路图.53.2 皮带运输机控制电路设计.6 3.3 PLC控制系统设计.73.2.1 PLC控制系统电器元件选择.73.2.2 电路中的电器保护.83.2.3 控制系统I/O口分配.9第4章 控制系统程序设计.134.1 系统梯形图程序设计. .134.2 系统指令表.17第5章 皮带运输机系统的PLC程

2、序调试.205.1 自动子程序调试.205.2 手动子程序调试.20 5.3 故障处理子程序调试.20致谢.21参考文献.222第1章第2章 皮带运输机概述1.1皮带运输机的优点与应用前景 国内外皮带输送机的发展现状：长距离、大运量、高速是带式输送机的最新发展方向。与其他运输设备(如机车类)相比，皮带输送机不仅具有长距离、大运量、连续运输的特点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中控制，经济效益十分明显。与其他设备相比，皮带输送机有以下优点： (1)输送物料种类广泛；(2)输送能力范围宽；(3)输送线路的适应性强；(4)灵活的装卸料，可以灵活实现一点或多点上料或卸料；(5)可靠性和安全性高；(6

3、)费用低。 国外皮带输送机发展趋势：国外皮带输送机技术的发展趋势主要表现在三个方面：(1)皮带输送机功能多元化、应用范围扩大化，如大倾角带式输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型；(2)皮带输送机本身的技术向长运距、大运量、高带速等大型皮带输送机方向发展；(3)皮带输送机本身关键零部件向高性能、高可靠性方向发展。在煤矿井下，由于受环境条件的限制，其皮带输送机的技术指标要比地面用带式输送机的指标为低。 国内皮带输送机的发展趋势： （1）大型化、智能化 为了适应高产高效集约化生产的需要，皮带输送机的运输能力要加大，控制自动化水平要提高，长运距、高带速、大运量、大功率是皮带输送机今后发

4、展的必然趋势。 （2）提高关键零部件的性能和可靠性 设备开机率的高低主要取决于输送机关键零部件的性能和可靠性。而要提高关键零部件的性能和可靠性，除了进一步完善和提高现有零部件的性能和可靠性外，还要不断开发研究新的技术和零部件，如高性能可控软启动技术、动态分析与监控技术、高效储带装置、快速自移机尾、高寿命托辊等，使带式输送机的性能进一步提高。 （3）扩大功能、一机多用化 皮带输送机是一种理想的连续运输设备，但目前其效能还没有充分发挥，资源有所浪费。如将皮带输送机结构作适当修改，并采取一定的安全措施，就可拓展到运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用，使其发挥最大的经济效益。 （4）开发专用机种

5、中国煤矿的地质条件差异较大，在运输系统的布置上经常会出现一些特殊要求，如弯曲、大倾角(>25°)直至垂直提升、长运距下运带式输送机等，而有些场合常规的带式输送机是无法满足要求的。为了满足煤矿井下的某些特殊要求，应开发满足这些特殊要求带式输送机，如波纹挡边输送机、管状带式输送机、平面转弯带式输送机、线摩擦多驱动带式输送机、大倾角上运带式输送机、打倾角下运带式输送机等。 矿井开采是整个国家乃至世界的工业基础，而其产品运输又是最重要的工序之一，它的成本直接关系到工业各部门。所以，世界各国都在不断的改革矿井运输问题。1.2 皮带运输机的基本结构 皮带运输机由3台皮带机组成，3台皮带机分

6、别由3台电动机拖动,如下图所示。 1.3 皮带运输机系统的控制要求1.3.1 控制过程 （1）启动： （2）停止： （3）故障处理： 当某台皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机后面的皮带机待料运完后才停止。例如，当M2故障时，M1、M2应立即停止，经过5秒延时，M3停止。 （4）要求皮带运输机控制系统具有手动和自动两种工作方式。第 2 章 控制方案论证2.1 继电器控制方案 继电器控制的特点： （1）逻辑控制 继电器控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的串联或者并联等组合成控制逻辑，其连线多且复杂、体积大、功耗大，系统构成后，想改变或者增加功能、较为困难。

7、 （2）控制速度 继电器控制系统依靠机械触点的动作实现的，工作频率低，触点的开关动作一般 在几十毫秒数量级，且机械触点还会出现抖动问题。 （3）顺序控制 继电器控制是利用时间继电器的滞后动作来完成时间上的顺序控制。时间继电器内部的机械结构容易受环境温度变化的影响，造成定时的精度不高。 （4）灵活性及可拓展性 继电器安装后，受电器设备触电数目的有限性和连线复杂等原因的影响，系统在今后的灵活性和拓展性很差。 2.2 微机控制方案 微机控制具有体积小、功耗低、性能可靠、价格低廉、使用方便灵活、易于产品化等诸多优点，特别是强大的面向控制能力，使它在工业控制、智能仪表、外设控制、家用电器、机器人、军事装

8、置等方面得到了极为广泛的应用。 但与此同时，当、由于微机控制系统所有的电路集中在一块电路板上，其实现的功能、输入输出的点数受到限制，而且系统的散热性维护性受到考验，若其中一部分受到损坏，其只能全部更换。另外，微机控制系统开发周期长，一旦要有变化，修改起来比较麻烦。 2.3 PLC 控制方案 PLC 种类繁多，但其结构和工作原理基本相同。PLC 其实就是专为工业现场应用而设计的计算机，采用了典型的计算机结构，主要是由中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出单元，电源及编程器几大部分组成。PLC 控制具有以下特点： （1）控制逻辑 PLC采用存储器逻辑，其控制逻辑一程序方式存储在内存中，要改变控制

9、逻辑只需改变程序即可，故称“软接线”。其接线少，体积小，因此功耗较小。 （2）可靠性与可维护性 PLC配有自荐和监督功能，能检查出自身的故障并随时显示给操作人员，还能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。 （3）控制速度 PLC由程序指令控制半导体电路来实现控制，属与无触点控制，速度极快，一条用户指令的执行时间一般在微秒数量级，且不会出现抖动。 （4）定时控制 PLC使用半导体集成电路做定时器，时基脉冲由晶体振荡产生，精度相当高，且定时时间不受环境的影响，定时范围一般从 0.001S 到若干天或更长。用户可根据需要在程序中设置定时值，然后用软件来控制定时时间。 2.4 结论

10、 经过比较，我们发现 PLC 控制系统具有以下鲜明的特点： （1）系统构成灵活，拓展容易，以开关量控制为其特长。 （2）使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或者语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可以在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。 （3）能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种。 故选用 PLC 控制方案。第 3 章 控制系统硬件系统设计 3.1 皮带运输机电动机主电路图 电动机主电路图如图3.1.1所示，电路保护装置由刀开关和自动空气断路器QF组成。 四个三相 380V 交流电动机均采用 Y 型连接。由 PLC

11、 控制四个交流接触器的电磁线圈电路的通断，实现对四个电动机的控制。四个电动机电路都串联了热继电器以实现对电动机故障的报警。3.2 控制电路设计图3-2 控制电路电路启动说明: 启动: 按照顺序为3#、2#、1#电动机依次启动: 按下启动按钮 SB2，接触器KM3得电，其常开触点闭合，常闭触点断开，电 12动机 M3 启动运行，时间继电器KT1得电，其常开触电经一定延时后闭合，接触器 KM2 得电，其常开触点闭合，常闭触点断开，电动机M2启动运行，同时时间继电器KT2得电，其常开触电经一定延时后闭合，接触器KM3得电，其常开触点闭合，常闭触点断开，电动机M1启动运行。 停止: 手动停车，停车顺序

12、为1# ，2#、3#: 按下停止按钮SB1，中间继电器KA得电，其常闭触点断开，接触器 KM1 失电， 其常开触点断开，常闭触点吸合，电动机M1断电停止运行。同时时间继电器KT3得电，其常闭触点延时断开导致接触器KM2失电，电动机 M2 断电而停止运行。同时KT3常开触点延时闭合，时间继电器 KT4 得电，其常闭触点延时断开，KM3 失电，其常开触点断开，电动机M3断电停止运行。 3.2  PLC控制系统设计 3.2.1 PLC控制系统电器元件选择 电气元件选图如图3.1.2所示所示：序号代号名称数量规格型号备注1QS1刀开关1HZ10-10/32QS2刀开关1HZ10-1

13、0/33QF断路器1QF-2404FR熔断器1RL1-155KM1-KM3接触器3CJ20-256FR1-FR3热继电器3T167SB1控制按钮1LA10-1绿色8SB2控制按钮1LA10-1红色9SB3控制按钮2LA10-1黑色10M1-M3三相交流电动机3JQ2-Z1-311PLC可编程控制器1CPU224XP图3.1.2 电气元件选图（1）电动机的选择根据生产设备使用环境，所选三相异步电动机的型号为Y112M-4，定子绕组为接法，额定功率为4KW,额定电流为8.8A,额定电压为80V，转速1440转。（2）热继电器的选择选额定电流为11A的热继电器,其整定电流可取电动机的额定电流8.8A

14、则选用电流等级为6A的热元件,其调节范围为6.8A到11.0A三相带断相保护的热继电器。（3）熔断器类型的选择RL1 系列螺旋式熔断器。这种螺旋式熔断器可以防止振动。熔断器额定电流; 由于电动机需要经常启动，则熔断器额定电流为30A。熔体额定电流为25A。熔断器的额定电流和电压: 选取RL1-30型熔断器，额定电压为500V。 （4）交流接触器的选择主触头的额定电压:380V。接触器主触头的额定电压等于或大于控制线路的额定电压。式中 K-经验系数,一般取 1到1. 4: UN-被控制电动机的额定功率KW ; PN-被控制电动机的额定电压V IC-接触器主触头电流A。 接触器吸引线圈的电压 38

15、0V。 当控制线路简单,使用电器较少时，为节省变压器,可直接选用380 V电压。 （5）时间继电器类型的选择 JS7-2A 系列时间继电器。这种时间继电器价格低廉， 使用灵活，可以做通电延时和断电延时之用，维修也方便。时间继电器的组成元件是通用的。如果将通电延时型时间继电器的电磁机构翻转180安装即成为断电延时型时间继电器。这种时间继电器安全可靠，使用方便。（6） 按钮类型的选择LA10-3N 系列的按钮。这种按钮为普通型的，应用较为广泛，采购和维修也方便。按钮的触头允许通过的电流较小，一般不超过5A，因此一般情况下它不直接控制主电路的通断，而且在控制电路中发出指令或信号去控制接触器、继电器等

16、电器，再由它们去控制主电路的通断、功能转换或电器联锁。3.2.2电路中的电器保护（1）短路保护当电动机绕组和导线的绝缘损坏或者控制电路发生故障时，线路将出现短路现象，产生大量短路电流，短路电流是电动机额定电流的十倍以上、造成电器及导线等电气设备严重损坏。因此，在发生短路故障时，保护电器必须立即动作， 迅速将电源切断。（2）过载保护当电动机负载过大、启动操作频繁或缺相运行时，会使电动机的工作电流长时间超过其额定电流，电动机绕组过热，温升超过其允许值，导致电动机的绝缘材料变脆，寿命缩短，严重时会使电动机损坏。因此，当电动机过载时，保护电器应动作切断电源，使电动机停转，避免电动机在过载或故障下运行。

17、 （3） 欠压保护“欠压”是指线路电压低于电动机应加的额定电压。欠压保护是指当线路电压下降到某一数值时，电动机能自动脱离电源停转，避免电动机在欠压下运行的一种保护。采用接触器线圈控制线路就可避免电动机欠压运行。因为当线路电压下降到一定值(一般指低于额定电压 85%以下) 时，接触器线圈两端的电压也同样下降到此值，从而使接触器线圈磁通减弱，产生的电磁吸力减小到小于反作用弹簧的拉力时，动铁心被迫释放，主触头、自锁触头同时分断，自动切断主电路和控制电路，电动机失电停转，达到了欠压保护的目的。（4） 失压保护失压保护是电动机在正常运行中，由于外界某种原因引起突然断电时，能自动切断电动机电源;当重新供电

18、时，保证电动机不能自行启动的一种保护。 接触器自锁控制线路也可实现失压保护。 因为接触器自锁触头和主触头在电源断电时已经断开， 使控制电路和主电路都不能接通，所以在电源恢复供电时，电动机就不会自行启动运转，保证了人身和设备的安全。（5） 断相保护一般来说，控制电路是受两相电源控制，而第三相是直接经熔断器接电动机。如果第三相熔断器烧坏，就会造成电动机缺相运行，从而使电动机损坏。我们在设计时考虑了这一因素，在主电路设有一个接触器，当熔断器熔断后，接触器线圈失电，切断主电路和控制电路，起到保护电动机的作用。皮带机断相保护采用主电路KA一个中间继电器它的辅助常开触头串接在控制回路中。当合上SQ 电源开

19、关，KA 线圈得电吸合，它的常开辅助触头(串接在控制回路中) 闭合。当任意一台电动机熔断器熔断，它的线圈释放在控制回路的辅助常开触头分断，控制电路失电。这样便保证了三台皮带机整体动作的统一性。KA中间继电器释放电压为240伏，经过试验可以达到控制要求。（6） 跑偏保护 皮带机在运行时可能由于负荷不均等原因造成皮带跑偏，使货物出现推积、 落带等非正常状况，影响生产。我们在设计过程中充分考虑这一因素，在皮带两侧分别设计了行程限位开关。当皮带出现跑偏时，货物碰触到限位开关就会自动停机，提醒操作人员注意。7按下SB0急停按钮，控制电路失电紧急停机，防止意外事故发生。3.2.3 系统I/O口分配 系统I

20、/O点的设置原则： 一般输入点和输入信号、输出点和输出控制是一一对应的。分配好后，按系统配置的通道与接点号，分配给每一个输入信号和输出信号，即进行编号。在个别情况下，也有两个信号用一个输入点的，那样就应在接入输入点前，按逻辑关系接好线(如两个触点先串联或并联)，然后再接到输入点。 (1)确定I/O通道范围 不同型号的PLC，其输入/输出通道的范围是不一样的，应根据所选PLC型号，查阅相应的编程手册。(2)内部辅助继电器 内部辅助继电器不对外输出，不能直接连接外部器件，而是在控制其他继电器、定时器/计数器时作数据存储或数据处理用。从功能上讲，内部辅助继电器相当于传统电控柜中的中间继电器。未分配模

21、块的输入/输出继电器区以及未使用1:1链接时的链接继电器区等均可作为内部辅助继电器使用。根据程序设计的需要，应合理安排PLC的内部辅助继电器。 (3) 分配定时器/计数器 PLC的定时器/计数器数量分别见有关操作手册。3.2.3 PLC的I/O外部接线图外部接线图 第4章 控制系统软件设计4.1 系统梯形图程序设计 梯形图是PLC使用得最多的图形编程语言，被称为PLC的第一编程语言。梯形图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。 4.2系统指令表 网络 1 LD I0.0O M0.0AN I0.4= M0.0网络 2 LD

22、 I0.5 O M0.4A M0.0AN M0.5 = M0.4 网络 3 LD I0.6 O M0.5 A M0.0 = M0.5 网络 4LD M0.4 A M0.0LD I1.3 AN M0.5 OLD O M0.3 AN T37 AN Q0.3 = M0.3TON T37,50 网络 5LD M0.4A T37 LD I1.2 AN M0.5 OLD O M0.2AN T38AN Q0.2 AN Q0.3 = M0.2 TON T38,50 网络 6LD M0.4 LD I1.1AN M0.5 OLD O M0.1 A T38 AN T39 AN Q0.1 AN Q0.2 AN Q0.

23、3 = M0.1 TON T39,50 网络 7LD T39 O Q0.0 AN I0.4AN Q0.1AN Q0.2 AN Q0.3 = Q0.0 TON T40,50 网络 8 LD T40 O M1.1 AN T41 = M1.1 TON T41,50 网络 9 LD T41 O M2.1AN T42 = M2.1 TON T42, 50 网络 10 LD T42 O M3.1AN T43= M3.1TON T43, 50 网络 11 LD M0.3O Q0.7AN M3.1= Q0.7 网络 12 LD M0.2O Q0.6AN M2.1= Q0.6 网络13 LD M0.1O Q0.

24、5AN M1.1 = Q0.5 网络14 LD I0.1O Q0.1 AN I0.4= Q0.1 网络15LD I0.2O Q0.2 AN I0.4= Q0.2 网络16 LD I0.3O Q0.3 AN I0.4= Q0.3  第5章 皮带运输机系统的PLC程序调试5.1 自动子程序调试 通过使用西门子编程调试软件STEP7，可以使PLC程序在PC端实现模拟仿真，开始仿真的时候，拨动SA开关，再按下SB1启动按钮，可以观察到从Q0.3到Q0.0以间隔5S依次亮起绿灯，直到系统的状态保持不变，即皮带运输机启动完成。 启动完成后，再按下停止按钮SB2，此时从Q0.0开始到Q0.3依次熄

25、灭绿灯，分别持续的时间间隔为5S，全部熄灭后，皮带运输机完成了停止动作。5.2 手动子程序调试 手动子程序的调试分为以下几步：（1） 按下SB1按钮，Q0.0触点闭合，松开SB1按钮，Q0.0触点断开（2） 按下SB2按钮，Q0.1触点闭合，松开SB2按钮，Q0.1触点断开（3） 按下SB3按钮，Q0.2触点闭合，松开SB3按钮，Q0.2触点断开5.3 故障处理子程序调试 当系统在自动方式并完成启动后，按下M1故障检测按钮，这时I0.5触点闭合，系统进入M1故障处理程序。先是Q0.0触点断开，Q0.1-Q0.3触点保持闭合，5秒的间隔过后，Q0.1触点断开Q0.2和Q0.3触点继续保证闭合，再

26、一个5秒过后,Q0.2触点也断开，Q0.2触点断开后5秒后，Q0.3触点也断开，这个时候M1的故障处理程序结束。按下M2故障处理的检测按钮，I0.6触点闭合，开始检测，此时，Q0.0和Q0.1触点断开，Q0.2和Q0.3保持闭合，5秒过后，Q0.2也断开，Q0.3继续保持闭合，Q0.2断开后，5秒钟过后，Q0.3也开始断开，这时Q0.0到Q0.3全部断开，M2的故障处理程序完成。按下模拟M3故障处理的按钮，此时I0.7触点闭合，开始检测，首先，Q0.0和Q0.1还有Q0.2触点断开，Q0.3触点保持闭合，5秒过后，Q0.3触点也断开，即Q0.0到Q0.3的触点全部断开，M3的故障处理程序完成。

27、按下M4的故障处理程序的按钮，使I1.0触点闭合，开始检测，Q0.0、Q0.1、Q0.2和Q0.3触点都已经断开，M4的故障检测程序完成。致谢通过这次毕业设计，自己收集资料、设计以及分析问题，使我的能力上了一个新的台阶，同时培养了我独立工作的意识，让我在以后的工作中面临困难时，更有勇气，更有信心，更 加坚定。毕业设计刚开始搞时，总感觉千头万绪，无从下手的感觉，在许老师的指导下， 随着一步步的深入，我逐渐进入了角色。整个毕业设计的过程，虽然累了点，但每天都是充 实的，快乐的!点点滴滴的收获，分分秒秒的付出，都是一次锻炼，一次能力的提高!所有 付出变成手中沉甸甸的带着油香的纸张时，心里顿时轻松起来。走过一个完整的过程，收获 一个踏踏实实的结果，心中那分感觉不言而喻。 通过这次毕业设计，使我懂得了理论联系实践的应用，能够把平时学的专业知识运用到 实际中去，使我对专业知识有了更好的理解，为我以后的工作打下了坚实的基础。在论文完 成之际，我要特别感谢我的指导老师。在设计中曹老师兢兢业业，认真负责,有什么疑难问 题他及时给我们解决。关心学生,平易近人,为帮助我们搞好毕业设计，放弃休息时间，把吃 饭的时间推后。在此对曹老师衷心的说一声-谢谢，老师!没有您的辛苦，我的毕业设计 不会这么顺利的完成。为了不辜负老师和同学们的厚望，也为了我自己