皮帶運(yùn)輸機(jī)PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1

1、皮帶運(yùn)輸機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書姓名：專業(yè)：設(shè)計(jì)課題：皮帶運(yùn)輸機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)條件及要求：設(shè)計(jì)條件：（1）起動(dòng)：起動(dòng)時(shí)為了避免在前段運(yùn)輸皮帶上造成物 料堆積，要求逆物料流動(dòng)方向按一定時(shí)間間隔順序起動(dòng)。其起動(dòng)順序?yàn)椋篜D-1巒叫PD-2順叫YV（2）停止：停止時(shí)為了使運(yùn)輸皮帶上不殘留物料， 要求順物料流 動(dòng)方向按一定時(shí)間間隔順序停止。其停止順序?yàn)椋海?） 緊急停止：緊急情況下無條件 地把PD-1、PD-2、YV全部同時(shí)停止。（4）故障停止：運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng)M1過載時(shí)，應(yīng)使PD-1、PD-2、YV同 時(shí)停止。當(dāng)M2過載時(shí)，應(yīng)使PD-2、YV同時(shí)停止；PD-1在PD-2停 止后延遲10s后停止。（5

2、）M1和M2電機(jī)功率都是5.5KW設(shè)計(jì)要求：1、掌握繼電接觸器控制系統(tǒng)基本分析和設(shè)計(jì)能力；2、 掌握可編程控制器的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；3、熟練掌握基本邏輯指令的應(yīng)用；4、繪制系統(tǒng)的主電路圖、繼電接觸器控制線路圖（一張）； 5、編寫設(shè)計(jì)說明書（一份）。設(shè)計(jì)時(shí)間：自20*年*月*日 至20*年*月*日設(shè)計(jì)指導(dǎo)人（簽字）：教研室主任（簽字）： 目錄、八、-.前 言 4一、機(jī)床電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)的目的 5二、設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟 5（一）設(shè)計(jì)的基本原則 5（二）設(shè)計(jì)的內(nèi)容 6三、系統(tǒng)傳動(dòng)方式的確定 6（ 1） 往復(fù)運(yùn)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的確定 7（ 2）傳動(dòng)方式的選擇應(yīng)使調(diào)速性質(zhì)與負(fù)載特性相適 8（ 3）

3、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方式的確定 8（ 4）電氣系統(tǒng)的保護(hù) 8四 電氣控制方案的確定 13（一）電氣邏輯控制裝置的選擇 13（二）控制方式的選擇 14（三）系統(tǒng)動(dòng)作要求 15（四）確定I/O點(diǎn)數(shù)及PLC的選型 16設(shè)計(jì)總結(jié) 25感 謝 信 26參考文獻(xiàn) 27、/. 前言自動(dòng)化控制技術(shù)被引入工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有一百多年的歷史了， 隨著工業(yè)的迅猛 發(fā)展自動(dòng)化控制技術(shù)更加日新月異。 伴隨著數(shù)學(xué)、 控制理論計(jì)算機(jī)、 電子器件的 發(fā)展，出現(xiàn)了自動(dòng)化控制技術(shù)系統(tǒng)， 并作為一門應(yīng)用科學(xué)已發(fā)展成熟， 形成了自 己的體系和一套行之有效的分析和設(shè)計(jì)方法。電氣控制與 PLC 課程是機(jī)電類高職工科專業(yè)開設(shè)的實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)應(yīng)用 型課程

4、。它不僅為電機(jī)調(diào)速控制技術(shù)、機(jī)電傳動(dòng)與控制技術(shù)、電梯應(yīng)用技術(shù)、樓 宇自動(dòng)化技術(shù)等后續(xù)課程、 集中實(shí)訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)， 而且為相關(guān)專業(yè)學(xué)生 考初、中級(jí)電工資格證書做準(zhǔn)備。 本課程的教學(xué)目的是讓學(xué)生熟悉電氣控制系 統(tǒng)的基本控制電路， 具有電氣控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的基本能力； 掌握可編程控制 器原理及編程方法，具備一定的 PLC程序設(shè)計(jì)和PLC應(yīng)用能力。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，機(jī)械在品種 ' 規(guī)模 '設(shè)計(jì)與制造技術(shù)等方面也 得到了迅速的發(fā)展和提高。 目前全國(guó)各地均建有機(jī)械制造廠， 并逐步走向?qū)I(yè)化 生產(chǎn)，以能獨(dú)立自主地進(jìn)行從單機(jī)到成套設(shè)備乃至自動(dòng)生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與制造。 隨 著新材

5、料 '新工藝'新技術(shù)的發(fā)展，必須推動(dòng)各種自動(dòng)機(jī)械向電氣控制化和智能化 的方向發(fā)展。通過設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟悉常用低壓電器的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性及應(yīng)用； 掌握繼電接觸器控制系統(tǒng)基本分析和設(shè)計(jì)能力， 特別是掌握典型電氣控制電路的 分析和設(shè)計(jì)能力、可編程控制器的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基本邏輯指令的應(yīng)用、 步進(jìn)順控指令編程方法及應(yīng)用； 進(jìn)一步樹立正確的設(shè)計(jì)思想。 在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中， 堅(jiān)持實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)， 堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際， 堅(jiān)持與機(jī)械制造生產(chǎn)情況 相符合，使設(shè)計(jì)盡可能做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、生產(chǎn)可行、操作方便、安全可 靠。由于時(shí)間和水平有限，本設(shè)計(jì)難免有不少缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，懇請(qǐng)老師批

6、評(píng)指正。一、機(jī)床電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)的目的機(jī)床電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完電工學(xué)、 機(jī)床設(shè)計(jì)、 機(jī)床電 氣控制技術(shù)等課程后， 進(jìn)行的下一個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。 它一方面要求通 過設(shè)計(jì)能獲得綜合運(yùn)用過去所學(xué)知識(shí)的能力， 同時(shí)也培養(yǎng)自己獨(dú)立查 閱有關(guān)資料、獨(dú)立思考、獨(dú)立完成任務(wù)的能力。通過這次設(shè)計(jì)能夠很 好提高分析問題和解決實(shí)際問題的能力， 對(duì)于提高的綜合素質(zhì)是大有 好處的，對(duì)即將走上工作崗位的畢業(yè)生具有一定的實(shí)際意義。 另一方 面，通過本次設(shè)計(jì)也為以后作好畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。 因此，要求通過機(jī)床電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)在以下幾方面得到鍛煉。1、能熟練運(yùn)用過去所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)，按題目所提

7、出 的各項(xiàng)要求，正確設(shè)計(jì)主電路及控制線路設(shè)計(jì)。主要完成繼電器、接 觸器及PC控制線路設(shè)計(jì)、編寫PC梯形圖及語句表，正確選擇電器元 件，畫出主電路及PC控制外部接線原理圖，保證滿足題目所提出的 各項(xiàng)要求，提高學(xué)生繼電器、接觸器控制線路設(shè)計(jì)及PC控制線路設(shè)計(jì)的綜合能力。2、使用手冊(cè)及圖表資料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料名稱、 出處，并做到熟練運(yùn)用，提高獨(dú)立工作及分工協(xié)作能力。二、設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟（一）設(shè)計(jì)的基本原則 任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象 （生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn) 過程）的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則:（1）最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要

8、求。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng) 進(jìn)行調(diào)查研究，搜集資料，并與機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員 密切配合，共同擬定電氣控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問題。（2）在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，一 次性投資小，使用后節(jié)約能源。（3）保證控制系統(tǒng)的安全、可靠，使用與維修方便。（4）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，對(duì)于 PC控制系統(tǒng)，在選擇PC容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。（二）設(shè)計(jì)的內(nèi)容（3圖一：某原料皮帶運(yùn)輸機(jī)示意圖在建材、化工、食品、機(jī)械、鋼鐵、冶金、煤礦等工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)送原料或物品。圖一是某原料皮帶運(yùn)輸機(jī)的示意圖，原料 從料斗經(jīng)過PD-2、PD 1兩臺(tái)皮帶運(yùn)輸機(jī)送出。從料

9、斗向 PD-2供料 由電磁閥YV控制，PD-1和PD-2分別由電動(dòng)機(jī)M和M驅(qū)動(dòng)。三、系統(tǒng)傳動(dòng)方式的確定傳動(dòng)方式包括驅(qū)動(dòng)和調(diào)速兩個(gè)方面。它分為機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng) 和流體傳動(dòng)三種方式。機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)方式直接影響設(shè)備的性能及結(jié) 構(gòu)。在機(jī)械設(shè)備總體設(shè)計(jì)時(shí)，必須從機(jī)械性能和電氣性能兩方面綜合 考慮后確定其傳動(dòng)方式。（1）往復(fù)運(yùn)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的確定對(duì)于僅有一兩個(gè)簡(jiǎn)單往復(fù)動(dòng)作的普通機(jī)械， 可采用三相鼠籠式異 步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，經(jīng)齒輪減速后用螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來傳動(dòng)。 如果機(jī)械設(shè)備 具有多個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，而且往復(fù)動(dòng)作的調(diào)速性能和自動(dòng)化程度 有一定要求時(shí)，應(yīng)采用電磁換向閥控制的液壓傳動(dòng)或氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)。 若往復(fù)運(yùn)動(dòng)

10、的調(diào)速性能要求比較高，應(yīng)采用電液比例控制系統(tǒng)來傳 動(dòng)。對(duì)于往復(fù)運(yùn)動(dòng)位移控制和速度控制要求比較高時(shí)，應(yīng)采用步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)或交流伺服電機(jī)家滾珠絲杠副來驅(qū)動(dòng)和控制。選擇三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，丫系列電動(dòng)機(jī)是籠型轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，符合 IEC標(biāo)準(zhǔn)和DIN42673標(biāo)準(zhǔn)。本系列采用B級(jí)絕緣，外殼防護(hù)等級(jí)為 封閉式（IP44）或防護(hù)式（IP23）。Y系列電動(dòng)機(jī)額定電壓380V,額 定頻率50HZ。具體選型如下：型 號(hào)額疋功率KW滿載時(shí)堵轉(zhuǎn) 電流堵轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量Kg.m2躁聲凈重kg轉(zhuǎn) 速 r/min電流A效 率 %功率因數(shù)cos j額定 電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩同步轉(zhuǎn)速3000r/minY10

11、0L-25.528706.39820.877.02.22.20.00297933（2）傳動(dòng)方式的選擇應(yīng)使調(diào)速性質(zhì)與負(fù)載特性相適 調(diào)速性質(zhì)是指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、 功率與其轉(zhuǎn)速的關(guān)系。 負(fù)載特性是指機(jī) 械設(shè)備的負(fù)載屬于恒功率負(fù)載 （即功率不隨轉(zhuǎn)速變化而變化） 還是恒 轉(zhuǎn)矩負(fù)載，（即轉(zhuǎn)矩不隨轉(zhuǎn)速變化而變化） 。設(shè)計(jì)任何一個(gè)電力拖動(dòng)系 統(tǒng)，必須使調(diào)速性質(zhì)與負(fù)載特性相適應(yīng)。也就是說，恒功率負(fù)載必須 采用恒功率調(diào)速性質(zhì)的傳動(dòng)方式， 而轉(zhuǎn)矩負(fù)載則必須采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 性質(zhì)的傳動(dòng)方式。（3）電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方式的確定 對(duì)于起動(dòng)性能要求不高的機(jī)械設(shè)備， 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)可根據(jù)其容量 決定，當(dāng)電動(dòng)機(jī)總?cè)萘坎怀^供電變壓器容量的

12、20%時(shí)，一般采用直 接起動(dòng)。當(dāng)容量大于該值時(shí)， 可采用星三角形降壓起動(dòng)或在定子中 串電阻降壓起動(dòng)、 也可采用自耦變壓器降壓起動(dòng)。 如果機(jī)械設(shè)備要求 電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)，應(yīng)采用軟起動(dòng)器起動(dòng)或變頻器控制的加速起動(dòng)。（ 4）電氣系統(tǒng)的保護(hù) 電氣保護(hù)是電氣控制系統(tǒng)不可缺少的環(huán)節(jié)， 在電路中正確設(shè)置保 護(hù)環(huán)節(jié)，是確保電動(dòng)機(jī)、其他用電設(shè)備、電器元件和電網(wǎng)安全運(yùn)行的 重要措施。 短路保護(hù)電路在發(fā)生短路時(shí)， 由于短路線路的阻抗很小而產(chǎn)生很大的短路 電流，在短路線路上的電器元件觸頭， 會(huì)因此時(shí)流過的電流大大超過 其額定容量而被燒毀回發(fā)生熔焊， 導(dǎo)線的絕緣層也會(huì)因此被燒毀， 甚 至?xí)?dǎo)致火災(zāi)。 所以發(fā)生短路時(shí)必須瞬間

13、切斷電源， 以保證電氣線路的安全。常用的短路保護(hù)措施有：a.熔斷器保護(hù)；b.自動(dòng)開關(guān)的脫扣保護(hù)。 過載保護(hù)在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中， 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩時(shí)， 電動(dòng)機(jī) 繞組的溫升會(huì)急劇升高并超過其額定值， 輕者會(huì)使繞組的絕緣層老化 變脆，壽命降低； 重者會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)繞組燒壞。因此在電動(dòng)機(jī)過載時(shí) 必須及時(shí)切斷電源， 以保證電動(dòng)機(jī)能在壽命期內(nèi)安全運(yùn)行。 常用的過 載保護(hù)措施有熱繼電器保護(hù)、自動(dòng)開關(guān)過載脫扣保護(hù)。除此以外，還 有以下一些過載保護(hù)的新措施， 如電子式繼電器過載保護(hù)、 埋入電動(dòng) 機(jī)繞組的溫度繼電器（有雙金屬片式和熱敏電阻式）過載保護(hù)，軟起 動(dòng)器過載保護(hù)。 零電壓和欠電壓保護(hù)在電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)

14、行時(shí)， 如果出現(xiàn)非正常停電后再恢復(fù)供電， 電動(dòng) 機(jī)又自行起動(dòng)， 很可能會(huì)造成生產(chǎn)機(jī)械動(dòng)作錯(cuò)亂， 運(yùn)動(dòng)部件互相碰撞 的設(shè)備事故，甚至釀成人身事故。對(duì)電網(wǎng)來說，許多電動(dòng)機(jī)及其他用 電設(shè)備在恢復(fù)供電后同時(shí)自行起動(dòng)，也會(huì)引起電網(wǎng)過大的瞬間壓降。 為了防止電動(dòng)機(jī)失電時(shí)停止且電壓恢復(fù)時(shí)自行起動(dòng)， 須采取零電壓保 護(hù)措施。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中， 如果電源電壓過低， 會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過 低甚至停轉(zhuǎn)， 結(jié)果造成所拖動(dòng)的設(shè)備不能正常運(yùn)行， 甚至可能釀成事 故。因此，需要在電源電壓降到允許值以下時(shí)，降電源切斷，實(shí)施欠 電壓保護(hù)。電動(dòng)機(jī)的零壓保護(hù)和欠壓保護(hù)無需特別的保護(hù)電器元件，只要降控制電動(dòng)機(jī)的接觸器控制電路連接成自

15、鎖電路即可。 電氣元件的選擇按鈕：按鈕是用于人工操作瞬間接通和斷開小電流（ 5A以下） 控制電路的開關(guān)。它有不同的結(jié)構(gòu)型式和顏色。一般情況下，起動(dòng)按 鈕選用綠色，停止按鈕選用紅色，緊急停止按鈕選用紅色蘑菇頭型式； 需要顯示按鈕操作狀態(tài)時(shí)選用帶指示燈的按鈕；大多數(shù)按鈕的觸頭為 一常開和一常閉，如果需要一個(gè)按鈕控制兩個(gè)或兩個(gè)以上的回路，則選用多對(duì)觸頭的按鈕。機(jī)械設(shè)備上常用的按鈕有 LA18 LA19 LA20等幾種型號(hào)。它們 的額定電壓為：交流500V、直流440V、額定電流為5A行程開關(guān)：行程開關(guān)用于控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的行程。它有觸點(diǎn)式和無 觸點(diǎn)式兩種類型。有觸點(diǎn)行程開關(guān)又分為直動(dòng)式、杠桿式、微動(dòng)式、

16、 組合式，常用的型號(hào)有：LX2、LX19 JLXK1、JXW LXK3 X2等。無 觸點(diǎn)行程開關(guān)有接近開關(guān)、干簧管開關(guān)、霍爾開關(guān)等。接觸器：選用主要考慮主觸頭的額定電流、額定電壓、電磁線圈 的額定電壓，還應(yīng)考慮常開和常閉輔助觸頭的數(shù)量和接觸器的操作頻 率。主觸頭的額定電壓應(yīng)等于或大于主電路的額定電壓；電磁線圈的額定電壓必須與控制電路的額定電壓相同；主觸頭的額定電流可按以3下公式計(jì)算確定：Iec? IcKUe式中Iec 所選接觸器的額定電壓（A）；Ic接觸器主觸頭電流（A）；Pe 被控電動(dòng)機(jī)功率（kWW；K 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取11.2;Ue 電動(dòng)機(jī)額定線電壓（V）。其選型如下:型號(hào)額定電流額定操作

17、 頻率（次/ 小時(shí)）可控制電動(dòng)機(jī)最大容量（kW）主觸點(diǎn)輔助觸點(diǎn)220V380V500VCJ10-202056005.51010熱繼電器：用于對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)的熱繼電器有雙金屬 片時(shí)和電子式兩種。電子式熱繼電器保護(hù)性能好，適用于重要電動(dòng)機(jī) 的保護(hù)。如果電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)采用自動(dòng)開關(guān)，不必再采用熱繼電器； 對(duì)負(fù)載恒定、過載可能性很小的電動(dòng)機(jī)，如冷卻泵電機(jī)，可不設(shè)熱繼 電器。選擇熱繼電器時(shí)，要根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流來確定其額定電流及 熱元件的電流等級(jí)。對(duì)星形連接電動(dòng)機(jī)，可使用兩相或三相結(jié)構(gòu)的熱 繼電器，對(duì)三角形連接的電動(dòng)機(jī)可采用斷相保護(hù)的熱繼電器。熱元件的額定整定電流值通常按電動(dòng)機(jī)的額定電流的0

18、.951.05倍選用。選用型號(hào)如下:型號(hào)額定電流(A)熱元件等級(jí)熱元件額定電流電流調(diào)節(jié)范圍(A)0.350.250.350.500.320.500.720.450.721.10.681.11.61.01.6JR16B-20/3202.41.52.4JR16B-20/3D3.52.23.553.257.24.57.2116.811161016221422熔斷器主要類型有：插入式、螺旋式、填料封閉管式等。常用的有RL1系列。選擇熔斷器時(shí)，應(yīng)根據(jù)電流的特點(diǎn)及參數(shù)求出熔體電流， 再根據(jù) 熔體電流大小選擇熔斷器的額定電流并確定其型號(hào)。 對(duì)負(fù)載電流穩(wěn)定的電氣設(shè)備，如照明燈、電阻爐等，可按額定 電流選用。

19、對(duì)具有沖擊電流的電氣設(shè)備如異步電動(dòng)機(jī)，可按以下方法確定:單臺(tái)電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期工作時(shí)：lr=(23)led電動(dòng)機(jī)頻繁起動(dòng)時(shí)，上式的系數(shù)為 34。如果多臺(tái)電動(dòng)機(jī)共用一 組熔斷器保護(hù)，則|r ? （2 3）|e max ? I ed式中Ir熔體額定電流；led 電動(dòng)機(jī)額定電流；lemax容量最大的電動(dòng)機(jī)的額定電流；? led除容量最大的電動(dòng)機(jī)之外，其余電動(dòng)機(jī)的額定電流 之和。型號(hào)熔斷器額定電流（A）熔體額定電流等級(jí)（A）交流380V時(shí)極限分?jǐn)嗄芰Γˋ,有效值）RL1-15152、4、5、6、10、152000四電氣控制方案的確定電氣控制方案的合理性直接影響機(jī)械設(shè)備工作的可靠性、 易維修 性以及經(jīng)濟(jì)性。設(shè)計(jì)

20、電氣控制系統(tǒng)時(shí)必須綜合考慮， 在保證機(jī)械設(shè)備 要求的工作可靠性和易維修性的前提下， 應(yīng)采用簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的電氣控 制方案。機(jī)械設(shè)備電氣控制系統(tǒng)通常包括電氣調(diào)速系統(tǒng)、邏輯控制系統(tǒng)和數(shù)字控制系統(tǒng)。（一）電氣邏輯控制裝置的選擇電氣邏輯控制裝置有繼電器-接觸器控制屏、順序控制器和 PLC 繼電器-接觸器控制屏的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，直觀易懂，輸出功率大， 價(jià)格便宜。其缺點(diǎn)是觸頭容易產(chǎn)生電磨損，工作時(shí)有機(jī)械振動(dòng)，容易 造成觸頭松動(dòng)。這幾種情況的發(fā)生都會(huì)降低控制系統(tǒng)的工作可靠性， 一旦出現(xiàn)故障，檢查和維修很不方便。順序控制器是一種介于繼電器-接觸器控制屏和PLC之間的一種 控制裝置。它具有改變 容易的特點(diǎn)，尤其是采用

21、插銷板編程時(shí)，改 變插銷的位置就可以改變程序， 使用很方便。 這種控制裝置適用于動(dòng) 作順序不太復(fù)雜的控制系統(tǒng)， 特別適用于需要經(jīng)常改變工作順序的生 產(chǎn)機(jī)械的自動(dòng)控制。 但是這種控制系統(tǒng)由于插銷比較多， 接觸不良的 故障時(shí)有發(fā)生，可靠性不太高，而且這種產(chǎn)品由于沒有專業(yè)廠生產(chǎn)， 所以目前已很少應(yīng)用。PLC具有通用性強(qiáng)、應(yīng)用控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)組裝周期短、編程簡(jiǎn)單、修改 容易、調(diào)試直觀、維護(hù)方便、可靠性高、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，目 前以廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)控制。但與繼電器 - 接觸器 控制屏相比，PLC的價(jià)格比較貴。如果機(jī)械設(shè)備執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較少，工作程序和控制要求比較簡(jiǎn)單， 無論采用電氣傳動(dòng)還是液

22、壓傳動(dòng)或氣壓傳動(dòng)， 其控制系統(tǒng)宜采用繼電 器- 接觸器控制屏。對(duì)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較多、工作程序和控制要求比較復(fù)雜的機(jī)械設(shè) 備，其控制裝置應(yīng)采用 PLC。有些機(jī)械設(shè)備雖然執(zhí)行機(jī)構(gòu)少， 工作程序也不復(fù)雜， 但工作程序 要求經(jīng)常變動(dòng)，這種設(shè)備應(yīng)采用 PLC控制。（二）控制方式的選擇控制方式通常有行程控制、時(shí)間控制和其他物理量（壓力、流量、 電流、速度等）控制。行程控制方式是利用機(jī)械設(shè)備運(yùn)動(dòng)部件上的碰塊或感應(yīng)頭，觸發(fā)在固定位置安裝的行程開關(guān)或無觸頭行程開關(guān)， 以此發(fā)出行程信號(hào)來 實(shí)現(xiàn)位置控制。凡是要求進(jìn)行位置控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)都應(yīng)采用行程控制 方式。時(shí)間控制方式是利用時(shí)間繼電器或 PLC的定時(shí)器，使控制系統(tǒng)按

23、 工藝要求的不同時(shí)段進(jìn)行程序步切換， 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。因 此，機(jī)械設(shè)備的工作程序如果要求要求延續(xù)一般時(shí)間后才切換的則應(yīng) 采用時(shí)間控制方式。對(duì)于要求實(shí)現(xiàn)位置控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如果其行程 很短，無法安裝行程開關(guān)。在運(yùn)動(dòng)速度比較穩(wěn)定的情況下，根據(jù)運(yùn)動(dòng) 速度與時(shí)間的乘積等于行程的原理，也可以采用時(shí)間控制方式來實(shí)現(xiàn) 位置控制。（三）系統(tǒng)動(dòng)作要求1、起動(dòng)：起動(dòng)時(shí)為了避免在前段運(yùn)輸皮帶上造成物料堆積，要 求逆物料流動(dòng)方向按一定時(shí)間間隔順序起動(dòng)。其起動(dòng)順序?yàn)椋?、停止:PD-1*PD-2停止時(shí)為了使運(yùn)輸皮帶上不殘留物料，要求順物料流動(dòng)方向按一定時(shí)間間隔順序停止。 其 停止順序?yàn)?3、 緊急停止：緊急情況

24、下無條件地把 PD-1、PD-2、YV全部同時(shí) 停止。4、 故障停止：運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng) M1過載時(shí)，應(yīng)使PD-1、PD-2、YV同 時(shí)停止。當(dāng)M2過載時(shí)，應(yīng)使PD-2、YV同時(shí)停止；PD-1在PD-2停 止后延遲 10s 后停止。5、M1和M2電機(jī)功率都是5.5KW（四）確定I/O點(diǎn)數(shù)及PLC的選型伴隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展， PLC的成本不斷下 降，因?yàn)榇龠M(jìn)了 PLC的應(yīng)用。但并不是所有的控制都必須使用 PLC 可以使用計(jì)算機(jī)控制或繼電接觸器控制。在確定控制系統(tǒng)方案時(shí)，首先應(yīng)明確是否有必要采用PLC控制。如果控制系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單， 所需 I/O 點(diǎn)很少，或者雖然 I/O 點(diǎn)需要較多， 但控

25、制關(guān)系非常簡(jiǎn)單，各部分之間聯(lián)系很少，可以考慮不用PLC而采用傳統(tǒng)的繼電接觸器控制。除此之外，只要滿足下列情況之一，應(yīng) 該首選 PLC。1）系統(tǒng)所需 I/O 點(diǎn)數(shù)較多（比如在十幾個(gè)點(diǎn)以上） ，控制要求比 較復(fù)雜。2）現(xiàn)場(chǎng)處于工業(yè)環(huán)境，而又要求控制系統(tǒng)具有較高可靠性。3）系統(tǒng)的工藝流程可能經(jīng)常發(fā)生變化，輸入、輸出控制量需經(jīng) 常調(diào)整。4）要求完成多種定時(shí)、計(jì)數(shù)、甚至復(fù)雜的邏輯、算術(shù)運(yùn)算，以 及對(duì)模擬量的控制。5）需要完成與其他設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信或聯(lián)網(wǎng)。6）系統(tǒng)體積很小，要求控制設(shè)備嵌入系統(tǒng)設(shè)備之中等。1、輸入、輸出設(shè)備的數(shù)量 根據(jù)示意圖和控制要求可知， 該系統(tǒng)需要 5 個(gè)輸入點(diǎn)和 3個(gè)輸出 點(diǎn)。2、PLC

26、的選擇此控制系統(tǒng)只有簡(jiǎn)單的開關(guān)量控制，沒有模擬量的輸入或輸出， 對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間也沒有特殊的要求，時(shí)間繼電器的定時(shí)也是固定 的，小型PLC即可滿足要求。因系統(tǒng)需要5個(gè)輸入點(diǎn)和3個(gè)輸出點(diǎn)， 可選用三菱公司的整體式小型 PLCF1-20M它具有12個(gè)輸入點(diǎn)和8 個(gè)輸出點(diǎn)，完全滿足要求。F系列PLC一共有三種不同單元，即基本單元、擴(kuò)展單元和特殊 單元?；締卧獌?nèi)有中央處理器（CPU、存貯器和輸入/輸出接口電 路等，每個(gè)控制系統(tǒng)必須有一個(gè)基本單元。要增加 I/O 的點(diǎn)數(shù)，可連 接擴(kuò)展單元。要增加控制功能，則可連接相應(yīng)的特殊單元，如高速計(jì) 數(shù)單元、模擬量單元等。 F系列PLC的型號(hào)為了滿足用戶的不同要求

27、，F(xiàn)系列PLC有多種型號(hào)規(guī)格，表示方 法如下：F，其中：表示輸入/輸出總點(diǎn)數(shù)；表示本單 元的類型：M為基本單元，E為擴(kuò)展單元；表示輸出類型：R為繼 電器輸出，T為晶體管輸出，S為晶閘管輸出；表示電源電壓種類： V為100/110V交流，E為220/240V交流，D為24V直流。F系列PLC總體技術(shù)特性和數(shù)據(jù)如下:項(xiàng)目F 20MF 40M電源功耗<11VA<25VA電壓AC100110V AC200220V50/60HZ計(jì)時(shí)點(diǎn)數(shù)8點(diǎn)16點(diǎn)設(shè)定位數(shù)2位3位設(shè)定范圍0.199s0.1999s計(jì)數(shù)點(diǎn)數(shù)8點(diǎn)16點(diǎn)設(shè)定方式設(shè)定范圍1991999輔助繼電器64個(gè)（其中16個(gè)有掉電保護(hù)功能）192

28、個(gè)（其中64個(gè)有掉電保持功能）用戶存貯器容量數(shù)制八進(jìn)制十進(jìn)制數(shù)量477890運(yùn)算指令繼電器符號(hào)速度100 ms/步序（平均）45 ms/步序（平均）可靠 性 施 和 情 況電池保護(hù)鋰電池，可連續(xù)使用五年，保持RAM程序瞬時(shí)停電補(bǔ)償<20ms瞬間停電可不出錯(cuò)繼續(xù)運(yùn)行抗電平干擾能力1000V, 1 ms耐振動(dòng)能力1055Hz,0.5mm,最大2g（重力加速度）CPU出錯(cuò)自診斷程序監(jiān)視器，求和檢驗(yàn)電池電壓監(jiān)視電壓不足指示燈顯示一般環(huán)境溫度0+55C（儲(chǔ)存溫度-15+65 C）環(huán)境濕度85%RF以下（無結(jié)露）絕緣電阻>5MW (DC500V絕緣耐壓AC1500V 1mi n外形尺255mm

29、K 80mm305mnX 110mmx 100mmx 110mm重量1.5kg2.3kg 常用PLC的編程指令系統(tǒng)（1）LD指令LD （Load）:取指令，適用于梯形圖中與左母線相 連的第一個(gè)常開觸點(diǎn)，表示一個(gè)邏輯行的開始。（2）LDN指令LDI （ Load In verse）:取反指令，適用于梯形圖 中與左母線相連的第一個(gè)常閉觸點(diǎn)。（3）OUT指令OUT（Out）：線圈驅(qū)動(dòng)指令（又叫輸出指令），適 用于將運(yùn)算結(jié)果驅(qū)動(dòng)輸出繼電器、 輔助繼電器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的線 圈，但不能用于輸入繼電器。OUT指令用于計(jì)數(shù)器和定時(shí)器時(shí)，必須 有常數(shù)K值緊跟，K分別表示定時(shí)器時(shí)間或計(jì)數(shù)次數(shù)，它也作為一個(gè) 步序

30、。（4）AND指令A(yù)ND（And）: “與”指令，適用于和觸點(diǎn)串聯(lián)的常 開觸點(diǎn)。（5） ANI指令 ANI （ And In verse ）: “與反”指令，適用于和 觸點(diǎn)串聯(lián)的常閉觸點(diǎn)。（6）OR指令OR （Or）: “或”指令，適用于單觸點(diǎn)并聯(lián)的常開 觸點(diǎn)。（7） ORI指令 ORI （ Or In verse ）: “或反”指令，適用于單觸 點(diǎn)并聯(lián)的常閉觸點(diǎn)。(8) RST指令RST (Reset):計(jì)數(shù)器和移位寄存器的復(fù)位指令， 適用于將計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值回復(fù)到設(shè)定值或清除移位寄存器中所有位 的信息，即清零。 計(jì)數(shù)器有計(jì)數(shù)輸入和復(fù)位輸入兩個(gè)輸入端。當(dāng)計(jì)數(shù) 輸入端觸點(diǎn)每次從斷開至接通時(shí)，計(jì)數(shù)

31、器的值減 1，當(dāng)通斷次數(shù)達(dá)計(jì) 數(shù)值后，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值減為 0，此時(shí)計(jì)數(shù)器的線圈接通，其常開觸 點(diǎn)閉合。如果要計(jì)數(shù)器從當(dāng)前值回到最初設(shè)定值， 則要接通復(fù)位輸入 端的觸點(diǎn)，RST起復(fù)位作用，使計(jì)數(shù)器線圈斷開，其常開觸點(diǎn)斷開。RST指令總是優(yōu)先執(zhí)行的，因此當(dāng) RST的輸入保持時(shí)，對(duì)計(jì)數(shù)器或移 位寄存器的輸入不再接受。 所有的計(jì)數(shù)器和部分寄存器具有掉電保護(hù) 功能，所以當(dāng)不必再保持計(jì)數(shù)器原有狀態(tài)時(shí)，在工作開始之前，要使 用特殊輔助繼電器M71在主機(jī)投入運(yùn)行的瞬時(shí)，產(chǎn)生的初始化脈沖， 使計(jì)數(shù)器或位移寄存器復(fù)位。(9) SFT指令SFT (Shift)：移位指令，適用于將移位寄存器 中的內(nèi)容做移位操作。 可

32、由 8個(gè)或 16個(gè)輔助繼電器組成移位寄存器。 移位寄存器三個(gè)輸入端功能為：數(shù)據(jù)輸入端IN :當(dāng)連接IN端的觸點(diǎn)接通時(shí)，表示把“ 1”送到 移位寄存器的最低位，反之則把“ 0”送到此位。移位信號(hào)輸入端CP當(dāng)連接CP端的觸點(diǎn)每由斷變通一次、來一 個(gè)脈沖時(shí)， 移位寄存器的內(nèi)容從編號(hào)小的低位， 向編號(hào)大的高位順序 移動(dòng)一次，最高位原來的數(shù)據(jù)丟失。復(fù)位信號(hào)輸入端R:當(dāng)連接R的觸點(diǎn)接通時(shí)，對(duì)應(yīng)的輔助繼電器全部斷開，即移位積存器全部清零。如果R端連接的觸點(diǎn)一直處于接 通狀態(tài)，則數(shù)據(jù)輸入和移位輸入的信號(hào)全無效。F系列指令系統(tǒng)如下:指令功能指令功能LD公共總線或支 路的起始常開觸 占八、PLS脈沖產(chǎn)生指令LDI

33、公共總線或支路的起始常閉觸點(diǎn)SFT移位寄存器的移位指令A(yù)ND串聯(lián)的常開觸點(diǎn)NOP空操作指令A(yù)NI串聯(lián)的常閉觸點(diǎn)END程序結(jié)束指令OR單個(gè)并聯(lián)的常開觸點(diǎn)S操作保持指令ORI單個(gè)并聯(lián)的常閉觸點(diǎn)R操作保持復(fù)位指令A(yù)NB電路塊的串聯(lián)連接MC主控轉(zhuǎn)移指令ORB電路塊的并聯(lián)連接MCR主控復(fù)位指令OUT線圈驅(qū)動(dòng)指令CJP條件跳步指令RST計(jì)數(shù)器、移位寄存器復(fù)位指令EJP跳步結(jié)束指令3、繼電器的選擇JZ17型繼電器是引進(jìn)日本OMRO公司技術(shù)。設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品（原型號(hào)為MA460）可用于交流50Hz或60Hz,額定電壓至220V的控制電路中。該產(chǎn)品采用直動(dòng)式磁系統(tǒng)，橋式雙斷點(diǎn)觸頭，共有8對(duì)觸頭（4常開4常閉）。J

34、Z17型繼電器的技術(shù)數(shù)據(jù):額定 絕緣 電壓（V）約定 發(fā)熱 電流（A）使 用 類 別觸頭 額定 工作 電壓（V）觸頭額 定控制 容量（VA）電壽 命（萬 次）機(jī)械壽 命（萬次）操作頻 率（次/h）動(dòng)作 時(shí)間 （s）重量4406AC-113803605060012000.030.291808072120DC-1122028604、I/O地址分配地址分配如下：輸入設(shè)備輸入點(diǎn)編號(hào)輸出設(shè)備輸出點(diǎn)編號(hào)起動(dòng)按鈕X400M1接觸器Y430停止按鈕X401M2接觸器Y431急停按鈕X402YVY432M1熱繼電器 動(dòng)斷觸點(diǎn)X403M2熱繼電器 動(dòng)斷觸點(diǎn)X4045、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求用基本邏輯指令編程編制

35、的梯形圖如圖二。圖中，T450 T451分別為PD-2、YV延時(shí)起動(dòng)的計(jì)時(shí)器；T452、T453分別為PD-2、PD-1延時(shí)停止的計(jì)時(shí)器。XOO X4O2 XOS K+53 Y+3OY430HPT45DIIHMHHHh-OY4MLtPT431MlCftHIFUz>mooY4J1UbK5*語句表LDX 400LDT451ORY430ANDNM101ANDNX 402OUTY432ANDNX 403LDX 401ANDNX 453ORM101OUTY430ANDNX 400TMRT450OUTM101K5TMRT452LDT450K10OUTM100LDY430LDM100ANDNX 404

36、ORY431ORY452ANDNX 402TMRT453ANDNX 403K10ANDNX 404ANDNX 452OUTY431TMRT451K5程序運(yùn)行過程起動(dòng)時(shí)，按下起動(dòng)按鈕，X400接通，Y430接通并自鎖，M1起動(dòng), PD-1投入運(yùn)行；T450開始計(jì)時(shí)常開觸點(diǎn)閉合，M100產(chǎn)生一脈沖，使 Y431接通并自鎖，M2起動(dòng)，PD-2投入運(yùn)行；T451開始計(jì)時(shí)。T451 計(jì)時(shí)到，T451常開觸點(diǎn)閉合，Y432接通，YV投入運(yùn)行，完成全部起 動(dòng)過程。停止時(shí)，按下按鈕，X401接通，M101接通并自鎖。Y432斷開， YV停止；T452開始計(jì)時(shí)，T452開始計(jì)時(shí)到，T452常閉觸點(diǎn)斷開，使 Y4

37、31斷開，M2停止，PD-2停止運(yùn)行；同時(shí)T452常開觸點(diǎn)閉合，使 T453計(jì)時(shí)。T453計(jì)時(shí)到，T453常閉觸點(diǎn)斷開，使 Y430斷開，M2停 止， PD-1 停止運(yùn)行，完成全部停止過程。運(yùn)行中緊急停止時(shí)，按下急停按鈕，X402常閉觸點(diǎn)斷開，使Y430T450 Y431、T451斷開，Y432也斷開，同時(shí)停止運(yùn)行。運(yùn)行中當(dāng)M1過載時(shí)，X403常閉觸點(diǎn)斷開，使Y430 T450、Y431、 T451斷開，Y432也斷開，PD-1、PD-2、YV同時(shí)停止運(yùn)行。運(yùn)行中當(dāng)M2過載時(shí)，X404常閉觸點(diǎn)斷開、使Y431、T451斷開,Y432也斷開，PD-2、YV同時(shí)停止運(yùn)行；X404常閉觸點(diǎn)斷開使T4

38、53 計(jì)時(shí)。T453計(jì)時(shí)時(shí)，T453常閉觸點(diǎn)斷開，使Y430斷開，M1停止， PD-1 停止運(yùn)行。設(shè)計(jì)總結(jié)“操千曲而后曉聲，觀千劍而后識(shí)器。 ”在參加本次機(jī)床電氣控 制技術(shù)課程設(shè)計(jì)的過程中， 獲益匪淺， 對(duì)所學(xué)的專業(yè)課程知識(shí)有了更 系統(tǒng)的理解和掌握。 第一次系統(tǒng)地參加了整個(gè)設(shè)計(jì)過程， 對(duì)于設(shè)計(jì)程 序有了深刻的了解和掌握。 在本次為期一周的機(jī)床電氣控制技術(shù)課程 設(shè)計(jì)中，通過查閱有關(guān)書籍， 了解和掌握了機(jī)床電氣控制技術(shù)設(shè)計(jì)的 一般步驟和方法， 并運(yùn)用了這些方法和步驟進(jìn)行了皮帶運(yùn)輸機(jī)電氣控 制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)， 使我們對(duì)機(jī)床電氣控制技術(shù)設(shè)計(jì)的基本原理和步驟有 深入的了解， 打好了一定的基礎(chǔ)。 只有在基礎(chǔ)知

39、識(shí)扎實(shí)后才可根據(jù)工 程實(shí)際的需要對(duì)一些不是十分必要的步驟和計(jì)算進(jìn)行簡(jiǎn)化， 達(dá)到滿足 要求，又簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的目的。在這次設(shè)計(jì)過程中， 我們學(xué)會(huì)了充分利用圖書館的資源， 查閱了 大量相關(guān)書籍。 在對(duì)采用調(diào)速回路系統(tǒng)時(shí)， 確定電動(dòng)幾功率是應(yīng)以泵 的最大功率作為依據(jù)。 管路的長(zhǎng)度在確定電動(dòng)機(jī)功率時(shí)應(yīng)以詳盡的方 法能計(jì)算確定，但往往也很難做到， 工程設(shè)計(jì)中一般按遵守原則進(jìn)行。同時(shí)深入實(shí)際， 通用零件的調(diào)查，使我們開拓了視野，鞏固了學(xué) 過的知識(shí)， 還讓我們加深了對(duì)許多概念的理解。 同時(shí)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程 中我們遇到很多困難，也有很多體會(huì)，知道了怎樣合理利用資料。譬 如在設(shè)計(jì)過程中，由于學(xué)過制圖，我們最初覺得很容易，但是實(shí)際情 況切實(shí)大相徑庭。 如梯形圖的設(shè)計(jì)和繪制， 就算一個(gè)看似簡(jiǎn)單的條形 塊，在設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮到其他功能的實(shí)現(xiàn)等，而根本就是自相矛盾， 一改再改?？傊?， 通過參與本次創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽，對(duì)我來說是對(duì)自己能 力的一次考驗(yàn)， 不