带PLC和变频器的带式运输机传动系统设计说明书

目录TOC\o"1-3"\u第一部分课程设计前言································2一、课程设计目的···································2二、设计任务········································2三、设计内容········································2第二部分传动装置的总体设计·························3一、传动方案········································3二、电动机的选择····································4三、计算传动装置的运动和动力参数····················5四、传动装置的选择与校核····························5第三部分控制系统的总体设计··············7一、控制装置的选择··································7二、控制系统设计····································11第四部分心得体会····································17第五部分参考文献····································17第一部分课程设计前言一、课程设计目的1．学习机电一体化系统总体设计方案的拟定。2．通过机械系统的设计，掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算方法与选用原则。通过进给伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式。通过控制系统的设计，掌握一些典型控制系统的设计方法和控制软件的设计思路。培养学生独立分析问题和解决问题的能力，并培养系统设计的思想。提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。设计任务：设计一种供带式运输机使用的传动系统。三、设计内容1，电动机选型2，PLC和变频器选择3.传动系统设计：机械部分设计：传动系统与运输机的联接设计控制部分设计：控制装置及控制设计第二部分传动装置的总体设计传动方案1．主要设计参数（1）运输带工作拉力:2300(N)（2）运输带传输速度:1.8~2.0(m/s)（3）卷筒直径:290(mm)（4）运输机工作条件：在不同速度下连续运转，载荷平稳，空载起动，两班制工作，使用期5年。运输带速度允许误差5%.电动机直接与皮带轮连接，皮带轮与卷筒连接。3、方案简图如下：图1传动方案图二、电动机的选择1、选择电动机的类型按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型2、选择电动机的功率由电动机至运输带的传动总效率为：（分别是带传动、轴承和卷筒的传动效率）分别取=0.96、=0.98、=0.96=0.9所以确定电动机的转速:卷筒轴的工作转速为按指导书表取V带的传动比，故电动机转速的可选范围根据转速和功率，取电动机型号：Y160M2-8电动机的具体参数如下表：计算传动装置的运动和动力参数1、计算轴转速计算轴输入功率计算轴输入转矩传动装置的选择与校核1、轴的设计选择轴的材料：选取40Cr钢,调质处理。2、初步计算轴的最小直径用初步估算的方法，即按纯扭矩并降低许用扭转切应力确定轴径d，计算公式：，选用40Cr调质钢，查机设书P370表15-3，得故初选3、轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案，经分析比较，选用如下方案：图2卷筒轴4、确定滚动轴承因轴承受径向力和轴向力作用大，转速较小，载荷大，故选用角接触球轴承7212AC，，故。5、确定V带和带轮直径（1）工作情况系数：（2）计算功率：（3）选带型号：B型（4）小带轮的直径：查表得。，取大带轮，由于传动比所以取,圆整为D=800mm。验证带速V因为，故带速合适。（5）计算带长初取中心距 计算带所需的基准长度：选带的基准长度为计算实际中心距中心距的变化范围为646mm-788mm。验算小带轮上的包角计算带的根数查表得于是计算V带的根数，故取3根第三部分控制系统的总体设计一、控制装置的选择 1、变频器的选择由电动机的功率，并且运输带属于恒转矩负载，根据变频器型号表可以选出，所需变频器型号为EV1000-4T0055G.变频器具体参数如下：变频器型号额定容量（KVA）额定输入电流（A）额定输出电流（A）适配电机（KW）EV1000-4T0055G8.914.613.05.5图3变频器的外形图图4变频器安装示意图2、PLC的选择PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下,力争最佳的性能价格比。选择时应主要考虑到合理的结构型式,安装方式的选择,相应的功能要求,响应速度要求,系统可靠性的要求,机型尽量统一等因素。综合以上选型基本原则，选择的PLC为EC10-1614BTA图5EC10-1614BTA主模块外形结构及端口分布EC10-1614BTA的具体参数如下表型号电源电压Vac输入/输出点数数字量输入信号电压数字量输出类型数字量输入端/公共端数字量输出端/公共端EC10-1614BTA85-26416/1424Vdc晶体管16/114/4控制系统设计1，PLC与变频器自由口协议通讯组网方式：单机RS485连接图6PLC与变频器组网方式（2）关键参数设置变频器功能码名称设定范围最小单位设定值F0.00频率给定通道选择0：数字给定1，LED键显示1：数字给定2，端子UP/DN调节2：数字给定3，串行口给定3：VCI模拟给定（VCI-GND）4：CCI模拟给定（CCI-GND）5：端子脉冲（PULSE）给定6：LED键盘显示单元电位计给定

12F0.03运行命令通道选择0：LED键盘显示单元运行命令通道1：端子运行命令通道2：串行口运行命令通道12FF.00通讯配置LED个位：波特率选择0：300BPS1：600BPS2：1200BPS3：2400BPS4：4800BPS5：9600BPS6:19200BPS

7：38400BPSLED十位：数据格式0：1-8-1格式，无校验1：1-8-1格式，偶校验2：1-8-1格式，奇校验LED百位：虚拟输入端0：无效1：有效LED千位：接线方式0：直接电缆连接（RS485）1：MODEM连接方式(需RS485-RS232适配器转换)10015FP.01参数写入保护0：全部参数允许被改写；1：除设定频率（F0.02）和本功能码外，其它功能码参数禁止改写2：除本功能码外，全部禁止改写10FP.02参数初始化0：无动作1：清除故障记录（FL.14~FL.19）2：恢复出厂设定值10PLC在Controlstar“系统块”的“通讯口”选项卡中设置相应的通讯参数，包括波特率，起始位，数据位,停止位，校验位和PLC站地址。（3）PLC与变频器通过RS485接口连接。图7电气原理图根据所需的速度分配变频器控制电动机的频率。传送带速度m/s大带轮转速r/min电动机转速r/min电动机频率HZ1.8118.60593.0239.531.84121.24606.1940.411.88123.87619.3741.291.92126.51632.5542.171.96129.15645.7343.052131.78658.9143.93(5)连接按钮与PLC的输入端并分配各按钮的功能。按钮SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB7PLC输入端口X0X1X2X3X4X5X6功能正转速度1正转速度2正转速度3正转速度4正转速度5停止反转速度1在Controlstar编程环境中编写课程设计程序。图8Controlstar主界面编写的程序如下：第四部分心得体会机电一体化课程设计是机械专业机电一体化方向学习当中一个重要环节。本次课程设计与我们的专业综合实验联系在一起，在做课程设计期间，我们同时进行了实验操作及对课程设计所设计的内容进行了验证。本次课程设计，完成了传动方案设计，电机选择，PLC选择，变频器选择以及PLC系统设计选型，IO端口数确定，地址分配，变频器基本参数设定以及程序调试等一系列的工作。在设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程，机电传动控制及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，通过这次设计再次熟悉了AUTOCAD绘图软件和microsoftword文字处理软件，在设计与实验的过程中还培养出了我们的团队精神。实验中，我们五个人为一组，大家互相帮助，集思广益，互补缺点，共同解决很多难题。在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。第五部分参考文献【１】《爱默生PLC使用手册》【２】《EC系列小型PLC编程参考手册》【３】《爱默生EV1000变频器说明书》【４】濮良贵、纪名刚《机械设计》（第八版）高等教育出版社2006年【５】孙桓、陈作模、葛文杰《机械原理