基于PLC皮带运输机设计

毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目:基于PLC皮带运输机设计专业:班级:学号:姓名:指导教师:2021年6月13日目录第1章前言 摘要皮带是最常用的连续运输工具，广泛应用于国民经济的各个部门。本次设计是关于浮出式移栽台电机作为动力源，驱动皮带的PLC控制系统设计。该控制系统用于中小型皮带运输的控制系统，生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差的背景下，正是基于以上原因和目的。本文以在基本理论和设计方法的基础上，对其进行了详细分析与设计。简述输送带的结构，根据具体参数要求进行成主要测控硬件选型，通过对皮带输送机结构和进本性能进行分析,设计驱动单元，煤矿电力传动装备的调速性能、采用高压变频器，保证带式输送机在手动控制和自动控制各个工作模式下的启停控制与功率平衡，提高运输效率及经济性。控制系统将三菱FX2N系列PLC作为控制核心，结合电动传送装置、高压变频器、称重传感技术完成输送带的驱动电机功率平衡，节能优化和监控系统要求。在软件设计时，给出了程序流程图，并设计了梯形图程序，此外，还研究了MCGS在输送带控制系统中的应用。系统监控界面传送带控制采用MCGS控制软件设计，为故障的维护和诊断提供了多种功能，提高了系统的性能。关键词PLC；皮带输送机；自动化第1章前言带式输送机又称皮带机，是一种较大的操作设备，主要用于连续作业，远距离、大规模的物资运输到国家生产。经过几百年的发展历史，输送带的设计和使用已经非常成熟，其零部件的设计和生产已形成系列化、标准化，在散料运输方面也具有明显的优势。随着生产技术的迅速发展，各部件的机械化和自动化程度也越来越高皮带性能不断提高，具有高性能、低耐久性、低消耗、可靠性和安全性等优点，逐步取代人、车等传统交通工具，变成了工业领域散装货物的主要生产设备。在使用过程中极为方便，可以大大减少在生产过程中的人力资源，从而得以减少企业生产成本。除了工业生产，生活中有很多交通带的应用，如商场的自动扶梯、机场的机动人行道等，但并不符合发展方向煤矿的现代化和机械化，无论地下或选煤设施如何，其运输设备的发展速度相对较慢，相关设备也提出了更高的标准，所以皮带机运行的正常与否直接关系着煤矿开采企业的经济利益。新材料技术、监测监控技术等多种现代化技术不断革新，监测和监控技术的发展，本论文以矿用带式输送机电气控制系统为研究对象，设计了一种基于PLC的矿用带式输送机电气控制系统，查阅现存的运输机控制系统的统计数据，分析运输机控制系统的现状以及技术在运输机控制系统控制中的优势。并借鉴国内外在运输机控制系统技术，有依据的证明运输机控制系统。本文通过对带式输送机控制的智能控制策略，分析了输送带的现状，可以实时监控带式输送机的各种数据类型，为主要煤炭生产系统的科学运行提供依据。其更重要的意义的在于这项技术的成功运用，工作效率显著提高，为我国各生活部门的运输和装卸节省了大量资金.第2章皮带运输机总体结构方案设计2.1皮带运输机的结构皮带运输机具有结构简单，其特点是连续稳定运行，输送量大，各部件摩擦阻力小，功耗低，输送距离不受限制。皮带机驱动形式包括使用电机直接进行启动与调速启动。它可以在机器的任何部位水平或横向装卸物料，驱动装置是输送带的动力源，发动机通过液力偶合器和卷收器驱动驱动滚筒转动，物料连续输送到输送带上，并随输送带一起移动继电器固定在机架上。降低皮带的回转阻力，确保皮带可以稳定运行。惰轮由轴组成，输送带不仅是一个传动机构，也是一个牵引机构，最终输送到指定位置进行卸料。其结构如下图2-1所示。图2-1带式传送机整机结构传送带的上下部分由传动装置支撑，电压装置为传送带的正常运行提供电压操作时，移动气缸通过传送带和传送带之间的摩擦将物料从装载点装载到运输区，形成连续移动的供应线。在卸货点卸货。一般情况下，材料被加载到上部区域（加载段）。材料卸在气缸盖上（这里是驱动气缸）。特定的着陆装置也可用于中间着陆。2.1.1传动滚筒传动滚筒是传动的主要部件，为输送带提供动力。滚筒表面的胶泥与输送带直接接触，二者之间的摩擦力传递驱动力，利用双滚动传递动能，载体的电机功率明显提高，因此经常使用，特别是输送长度为：一般采用双鼓盘。传送带的传输功率由驱动装置驱动传送滚筒，通过摩擦将功率加载到传送带中，以实现：将散装材料从一个地点运输到另一个地点的目的。传动滚筒示意图如图2-2所示：图2-2传动滚筒初查设计手册，可得轴承孔径d=80mm，可选轻型滚筒。其连接轴和节之间的键的板焊接筒的结构。如图2-3所示：图2-3滚筒轴和滚筒的联结2.1.2输送带输送带在磁带传送机既是一种装载元件，又是一种牵引元件（钢丝传送机除外）；钢丝核心的传送带不仅能够运输，而且能够承受牵引。钢丝核心的传送带由一系列精细而软的钢丝组成，这些钢丝被一个特定的空间隔开，并与紧贴钢丝的橡胶材料捆绑在一起。钢丝核心具有较强的弯曲强度和较强的垂直牵引强度；寿命较短，需要更紧的行程。钢丝芯传送带，如果其强度相同，其厚度则较低：钢核传送带。2.1.3托辊托辊是决定输送带运行影响，支撑托辊是带式输送机的皮带运输的重要支撑机械部分，输送带下面通过托辊给予支撑，为了保证特殊环境下能够延伸托辊使用寿命，特别是输送带寿命的重要部件之一，继电器组的结构决定了运输区域和继电器中负载的大小和性质。对于一般固定运输工具的正式设计，选择小于800mm的皮带宽度b，皮带直径96689mm；宽度1000-140mm选择圆筒直径为φ108mm。输送延伸过程中需进行中部支架和托辊组的安装。托辊组种类的确定，如下图2-4所示。图2-4a-槽形托辊；b-平行托辊图2-5a-橡胶圈式缓冲托辊；b-弹簧板式托辊滚筒分离装置应确保滚筒之间传送带的峰值尽可能小。相邻继电器之间传送带的高度不应超过继电器之间距离的2.5%；通常，皮带之间的距离为3000毫米或皮带之间距离的两倍；在接收位置，继电器之间的距离为300-600毫米。弧形圆柱体之间的距离为水和圆柱体之间距离的1/2。2.1.4拉紧装置如果中心距离不能调整，牵引轮可用于提升。图中所示的牵引杆布置适用于扁平带发动机。图中所示的牵引杆布置适用于皮带V型发动机，张紧轮一般安装在松边，使皮带只倾斜一次，同时应尽量：靠近大型机车车辆，避免减小小型机车车辆的侧翻角度。张紧轮直径可小于小带轮直径，其轮槽尺寸与带轮相同。图2-6张紧轮张紧装置各种牵引部件灵活的运输工具均应安装牵引装置。由于所设计的运输机长度为25m，功率5.5kw，所以根据设计要求选用螺旋拉紧装置，行程S为500mm。螺旋卷收器的相对功率范围和允许强度（即上臂和下臂传送带的张力之和）如下所示桌子。图2-7螺旋拉紧装置2.1.5清扫器当输送机工作面绕过起落架滚筒时，上述破碎物料不可能全部卸下，特别是在输送液体物料时，清洗剂对延长输送带的使用寿命具有重要意义。本系列清扫器有头部及空段清扫器两种。当残余物料不易清除时，可使用更先进的清洁剂，刷子可以是尼龙式的，也可以是棕色头发的，等等。一个滚子的铀转子所引起的运动方向与传送带的方向相反，而且在重量的情况下，刷子会在传送带上挤压。250米/分.尾向滚柱再入带将使用一个空段清扫器（犁网清扫器），用以清扫输送带非工作面上的物料。清扫器可根据相应的带宽选择相应的型号。图2-8头部清扫器示意图图2-9空段清扫器示意图2.2系统的设计内容使用PLC控制马达驱动完成煤炭运转的带式输送机控制系统，实现了相反的顺序启动、停止、故障停止、输煤系统的自动运行有手动和自动两种控制方式。如果发生故障，应立即停止前安全带和安全带，启动自动控制当第一个开始最后的皮带机，5秒之后延迟，进而启动其他带；手动启动和自动启动紧急开关，在失败的时候，应急开关动作，所有运输工具必须停车维护设备。每条传送带的发动机应连接至速度表和仪表，并显示：相应的数据，可以手动监控。如果电流或电压过高，可以手动关闭输送带，然后进行检查和维护。电机电机变频器PLC控制系统旋转编码器传感器图2-10带式运输机装置控制系统框架第3章皮带运输机装置控制系统的硬件设计3.1可编程控制器（PLC）的选型PLC通常也被称之为可编程逻辑控制器，根据项目的实际需要，确定PLC材料的配置，并将输入信号分为数字或比例信号。对于CPU入口和出口点的选择，一个主要方面是确定其总体点。如果你选择点数较多的型号，会造成浪费。如果考虑的点少了，在运行中就不能满足设计要求，在实际选型过程中，还必须考虑系统升级的需要。为了满足CPU扩展计划的需要，系统选用日本三菱FX2N系列PLC，由PLC控制台完成主控过程，PLC的主要功能是根据进入点状态的变化执行预定的指令。在估计I/O点时，适当的平衡应考虑，这是根据通常的统计输入和输出的点，并且可以作为估计的数据之间的估计20分输入和输出。为了评估方案的能力，PLC的输入点主要对应不同的传感器信号，可编程控制器及其相关的外部设备应按此原则设计它易于与工业控制系统作为一个整体连接并扩展其功能。电气柜可密封设计，防尘，无需定期维护。表3-1FX2N-4AD模块的技术参数项目电压输入电流输入四通道模拟量电压或电流的输入，可通过对其输入端子的选择实现模拟量输入范围DC：-10-10V（输入阻抗：200kΩ）（绝对最大量程±15VDC）DC：-20～20mA（输入阻抗：250Ω）（绝对最大量程±32mA）数字量输出范围12位转换结果，以16位二进制补码方式存储，其输出范围为：-2048～+2047分辨率5mV（10V默认范围：1/2000）20μA(20mA默认范围：1/1000)转换速度常速：15ms/通道；高速；6ms/通道外界输入电源24（1±10﹪）V，55mA，可由PLC基本单元或扩展单元内部供电；5V，30mA模拟量用电源-10～10V-4～20mA或-20～20mAI/O占有点数8个输入或输出点均可隔离方式模拟量与数字量之间为光电隔离；4个模拟通道之间没有隔离由于本系统的控制是顺序控制，选用三菱FX2N作为控制单元来控制整个系统，无触发信号输出24V高电平，皮带运输机运行过程中总体额定功率最高约为260w。故综合考虑下，PLC供给电源输入电压的范围为双相交流电100~240V，电池组的最大过电流为14A，需要进行电平转换才能接到PLC输入端口，完全满足供电需求。3.2传感器的选择3.2.1电感传感器接近感应开关属于带有输出开关的位置传感器，它由一个高频LC振荡器和一个执行传感器输出功能的支持电路组成一种圆形玻璃管，使两个感应线圈的感应发生变化。这种旋转电流对接近开关产生反应，使接近开关振荡，削弱内部电路参数的变化，传感器通过测量原理测量转矩值通过改变电阻值产生相应的电压信号。电信号经放大电路放大后，最终送入V/F转换器，传输响应频率的平方信号，判断是否有响应频率。附近有金属物体，然后检查开关是否打开。该系统选择M18x4x40感应传感器。接线图如图3-1，原理图如图3-2。图3-1M18X1X40DC二线常开式电感传感器接线图图3-2电感传感器工作原理图3.2.2电容传感器容量传感器也是一个带有开关输出的位置传感器。是接近开关。测量头通常是电容器的一块板，另一块板是被测量的对象。当物体在接近开关上移动时，物体的介电常数和接近开关发生变化，并且电路还将连接到测量头的状态，可以控制开关的开关。此系统选择容量传感器E2kx8me1，原理图如图3-3。图3-3电容传感器工作原理图3.2.3光电传感器光电传感器的选择影响着测量的准确性，在整个运输系统中起着重要的作用。负载可以连接到PLC的地方。特别是当接收到的信号很弱时，输出响应也可能发生显著变化，对系统的分析越多，测量结果就越准确。图3-4光电传感器原理图光电传感器是一种能将可见光转换成一定电量的传感器光电元件作为探测器，唯一的光路是在圆形扩散盘中集成两个不同波长的滤光片。当入射辐射从聚光透镜进入时，无刷电机驱动差动盘，用相应的工作波长滤除入射光。最后，光电传感器在差动盘的旋转下接收两个有效波长的辐射。3.3调速模块电路设计3.3.1调速电机选择步进电机用作驱动器，将传送带向前推动并将其与旋转编码器连接。通过控制脉冲的数量，转角移动可以实现正确的定位。另外，脉冲频率控制，对快递包裹拾取装置的程序控制系统，电机的旋转速度控制，达到流量调整的目的。步进电机被用作一个执行机构，发动机的驱动逻辑主要由控制电路和程序指令决定，以便对其进行精确定位。可编程材料控制系统可以控制发动机的转速，控制脉冲的频率，以达到速度。步进电机选用的型号为42BYGH101。图3-5步进电机主电路针对负载保护装置来说，其主要应用智能保护装置，而另外的保护装置可以选择塑壳断路器，未超过90KW的电动机电路可选择综合保护的方式。本次在设计过程中，载体上装有四个传动级的皮带，因此需要四个发动机来驱动，并且有些短路、过载等保护装置。PLC用于控制四级传动系统。皮带的每一级应由发动机驱动。3.3.2变频器的选型变频器（Variable-frequencyDrive，VFD）是采用变频技术和微电子技术对交流发动机功率控制装置进行控制。变频器通讯功能是将PLC和变频器连接到RS-485通讯模式，它可以监控多达16台变频器的运行，读取各种指令和参数通信功能和参数设置，一个中心站可以控制多达32个从站。不同模式的默认设置显示不同的显示表在各个情况下的预定值，根据发动机的实际要求提供所需的电源，以达到目标；节能调速，通过变换器将直流电变换为可变电流，频率可调。最先进的无速度传感器矢量控制技术可为高启动转矩，启动预载控制，S型启动和停止控制以及扭矩阶跃响应时间<5ms提供卓越的扭矩和速度特性。对于变频和电压变换器，我们称之为反向。变频器的视在波形为比例正弦波，它主要用于调节三相异步发动机的转速，也称为变频器。图3-6变频器图3-7变频器连接图为了能够让带式输送机在工作时可以对皮带速率展开调控，让带速得到显著的优化，煤少降低带速，避免出现皮带压死的情况，让输送机能够长期稳定的工作。3.3.3旋转编码器旋转编码器是用来测量转速的装置。对于光电编码器，其特征在于产生的每个脉冲信号对应于增大的位移角，即。可产生相当于角横向边界的电脉冲。提供连续轴离散或增加的角位移和角位移变化的检测方法。应安装轴编码器在机器人发动机的后端，与发动机轴相连，同时工作。应使用分体式编码器或霍尔传感器操作发动机，然后计算车轮移动距离。轴编码器应用于：直流发动机输出转速和角位移的测量。这里选用了海德HEDSS-24E-A4H型光电编码器。转换器与一个步进发动机连接，可作为系统中的计数器使用。它被转化为位置位移，并允许对传送带上的材料进行位置控制，当传送到相应的传感器时，它向PLC发送一个信号进行分类，也可以用来控制步进发动机的转速，原理如图3-8所示。光电码盘光电码盘图3-8旋转编码器原理示意图3.4PLC的输入输出端子分配根据传输系统的需要，配置了相应的I/O功能，系统内配置了PLC输入输出端子，如表3-2所示表3-2物料分拣装置PLC输入/输出端子分配表三菱plc(I/O)分拣系统接口(I/O)备注输入部分x00SB1启动按钮x01sQ1上料物料接近开关x02sQ2物料A接近开关x03sQ3物料B接近开关x04sQ4物料C接近开关x05sA电感传感器x06sB电容传感器x10sN判断下料有无（光电传感器）X17SB2停止按钮输出部分y00yv1上料先导式电磁换向阀y01yv2物料A先导式电磁换向阀y02yv3物料B先导式电磁换向阀y03yv4物料C先导式电磁换向阀Y04yv5其他物料先导式电磁换向阀y05m传送带Y06LD1红色指示灯Y07LD2绿色指示灯第4章皮带运输机软件以及调试设计4.1编程软件介绍PLC控制程序采用GX-Developet编程软件开发。系统流程图，梯形图语言编程。当从左到右执行PLC扫描循环时，记录值显示图像。通过调用指定程序，变送器的输出值也可用作用户程序中的状态。软件包包括三种语言：lad，阅读语言（STL）是一种用于存储器的计算机汇编语言，特别适用于机械材料的语言应用语言中，线性图语言（LAD）是最接近变速器控制系统的控制图。计算机程序设计语言可以看作是一种语言，它的开始几乎是语言的一部分。独立成分分析（ICA）中系统的内部结构和材料。易于维护和电子工程设计，以接受FWD数字电路的结构和工作模式，而功能剖面图与模块的输入输出端子非常相似模块基本相同。4.2运输机软件的流程图设计图4-1软启动程序设计流程图本文的软件设计的基础是根据PLC交互指令控制输送带的运行，在区域运行期间，它向计算机提供实时状态信号和参数。控制步进电机的路径控制包括根据电机产生相应的电脉冲信号和从起搏器输入数据，控制步进电机。皮带运输机的启动加速度达到最大值，主电机的输出轴转矩也达到最大。4.3运输机的工作流程4.3.1启动自动启动：按下自动启动按钮，以便启动灯能够永久打开，从输出部分（最后）的M4频带机开始，在5秒延迟激活M3后，在5秒延迟激活M2后，在5秒延迟激活M1后开始，即M4[启动]→5s延时→M3[启动]→5s延时→M2[启动]→5s延时→M1[启动]；M4手动激活:点击开始按钮，开始光线明亮，通常情况下，启动皮带机M4，按钮然后点击M3，然后开始M3的带式输送机，然后单击按钮平方米，开始带式输送机M2，终于按下开始按钮M1，M1开始带式输送机。系统启动流程图如图4-2所示图4-2皮带启动流程图4.3.2停止自动停止：自动停止按钮，停止灯照亮，正常情况下，停止停止送电端(头)皮带机，后安排再次装运，以阻止其他带式输送机；M1手动停止:按下停止按钮，停止灯，在正常情况下，停止皮带机M1，刹车灯灯;停止按钮，然后单击平方米，然后停止皮带输送机M2，M3，然后单击停止按钮，然后停止皮带机M3，M4终于停止按钮，然后停止M4带式输送机。系统停止流程图如图4-3所示。图4-3皮带停止流程图4.4组态MCGS界面运行的设计MCGS（通用监控系统）是为快速建造和生产控制计算机系统而配置的软件包：用于运输大规模毁灭性武器材料的配置软件是为购置和实时监测分类系统而设计的，以使运营者远离。从操作地点，并控制生产线。图形编辑工具中有图形设计工具，组态王图库中有一些标准工业组件的图形，例如电机、按钮和指示板。首先，在配置环境和屏幕中视窗之间单击一个文本框配置环境图标，并以动画形式描述物理对象的特性。如图4-4所示图4-4MCGS组态画面添加元件并分布好位置如图4.5所示：图4-5元件添加表图4-6元件添加平行运动方向包含两个横向和纵向方向，使用相同的动画连接方法。首先，要确定连接对象的表达方式，然后再定义与表达式值相应的位置偏移。图4-7四级传送带监控模拟视图上位机接收下位机发送的信号，通过MCGS控制软件实时监控系统的运行和运行状态；在用户界面上显示，并以变频的形式显示采集的数据，实时监控整个系统。第5章结论本系统设计的皮带综合保护系统主要包括若干台三相异步电机，小型皮带，PLC控制器，本设计包括MCGS、PLC和传感器控制软件的应用在模拟、监测、控制方面也体现了很大的应用。计划对电气设备选择，如PLC的选型，传感器的选型，电机选型等。在考虑了自己的兴趣和今后的工作后，选择了基于PLC的输送带控制系统的设计，并完成了启动问题。对PLC系统的规划和配置，我们正在努力实现独立编程的程度，并制作仿真图像首先，根据系统的要求，定义PLC所需的I/O点，以选择PLC的类型。然后，按照系统设计流程，逐步进行系统设计。结合目前的研究现状，对今后的工作进行了一些展望，通过对控制系统精度要求不高的设备，适当选择低精度元件，意识到PLC对织带的累计控制，同时建议开发一个防止电磁干扰的系统，采用一个汇合点和一个地面装置，以进一步加强系统的安全，加速采矿公司控制系统的自动化。致谢历时几个月的撰写和修改，我的本科毕业论文终于画上了圆满句号。这篇论文是在指导老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。虽然老师平时的教学和工作特别繁忙，但从课题的选择到项目的最终完成，老师都抽出时间给予我细心的指导和不懈的支持。老师十分注重细节和思路，每次都准确的指出错误，并提醒我修改过程中应该注意的格式问题。在此谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。当然论文的顺利完成，也离不开同学的热情帮助。在我对论文格式和流程迷茫的时候，是他们毫不犹豫的给予了我及时的帮助。感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，在