《山东科技大学课程设计(精)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《山东科技大学课程设计(精)（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 山东科技大学学生课程设计山东科技大学课程设计说明书 设计题目: PLC皮带机变频调速设计 专 业: 自动化 班 级： 11-01 设计人: 山 东 科 技 大 学2014年 06 月 16 日课程设计任务书学院 电气与自动化工程学院 专业 自动化 班级 姓名 1、 课程设计题目 基于西门子S7-200系列PLC设计的可变频调速的双滚筒皮带机系统 2、 课程设计主要参考资料：（1） 徐文尚.电气控制技术与PLC.机械工业出版社.2011 （2） 冯世刚.煤矿皮带运输集控系统的设计 （3） 廖常初.PLC编程及应用. 北京：机械工业出版社，2003. 3、 课程设计应解决主要问题：（1） 皮带机
2、的平稳启动与停车 （2） 皮带机可进行正反转 （3） 皮带机可进行在额定转速之间的调速运行 4、 课程设计相关附件（如：图纸、软件等）：（1） 接线图两张（主电路图一张，控制电路一张） （2） 皮带机正反转源程序；皮带机正转源程序；去除PID的正转源程序导出仿真文件 5、 任务发出日期： 2014年06月16日 课程设计完成日期： 2014年06月29 日 指导教师签字： 系主任签字： 指导教师对课程设计的评语 指导教师签字： 年 月 日 摘要在各种规模的煤炭生产中，皮带输送机以其大输送力、低投入高性价比的优势，成为煤矿井上、井下主要的运输工具。皮带运输系统是否安全可靠，关系着煤矿生产的高产高
3、效。然而，皮带运输经常出现打滑、跑偏、撕裂等故障，传统的运输控制方式继电器控制，存在的可靠性差、劳动强度大及生产效率低等问题，同时，皮带机对电机的起动、制动、换向以及调速控制要求也很高。因此，本设计控制系统选用的是西门子S7-200系列PLC控制器进行控制电路的控制，而在硬件电路设计中，完成PLC选型、外部低压电器的选用以及使用西门子系列变频器MM420对电动机进行调速控制。本设计中电动机运行时有工频与变频两种方式。在报告书中，详细设计了硬件接线图，提出了接线要求，使之具有控制和保护的功能；在软件设计中，给出了程序流程图，编程语言采用了梯形图逻辑的方式，将硬件和软件有机的结合在一起，使控制系统
4、运行可靠，达到了预期的设计目的。关键词：皮带机 PLC 变频器 故障保护目录第一章 引言 6 1.1 皮带机现状 6 1.2 采用可编程控制器（PLC）控制的优势6 1.3 变频器在皮带机拖动上的应用特点 6第二章 控制器选择方案确定 82.1方案比较82.2方案确定9第三章 硬件设计93.1 系统功能设计分析 93.2可编程控制（PLC） 103.2.1 PLC的简介 10 3.2.3 PLC的工作原理 103.2.3 PID算法 11 3.2.4 PLC的选型 12 3.3 变频器的选择与参数设置143.3.1 变频器的选择 143.3.2 变频调速原理 143.3.3变频器工作原理153
5、.3.4 变频器的快速设置153.4 传感器的选型与布置 183.5 PLC外围硬件电路的设计与硬件电路图 193.5.1 PLC的I/O点分配 193.5.2 PLC外部接线203.5.3 实验总电路图21第四章 软件设计234.1 STEP 7 编程软件简介 234.2 PLC程序编写 23 4.2.1 PLC程序结构图23 4.2.2 主程序流程图及内容 24 4.2.2.1 主程序流程图 24 4.2.2.2 主程序 254.2.3 子程序部分304.2.4 中断程序部分31 4.3软件仿真32 4.4 PID参数整定40第五章 总结42致谢 43参考文献 44第1章 引言1.1 皮带
6、机现状 随着国民经济的快速发展，煤矿、冶金、钢铁、化工、制药、仓储、电厂等方面对于皮带输送机有了许多高新的要求。皮带输送机俗称带式运输机，是一种连续性的带式运输机械，也是一种通用的机械，它既可以运送散状物料，也可以运输件式成品物料。工作过程中噪音较小、结构简单，皮带输送机可用于水平或倾斜运输。皮带输送机还用于装船机、卸船机、堆取料机等连续运输移动的机械上。以前的皮带输送机的电气控制部分为继电器和接触器控制，采用手工的操作方式，存在劳动强度大、能耗高、维护量大、可靠性能差等缺点。随着工业大发展继电器控制系统无法达到相应的要求，且使用元件过多，因此根据不同行业不同用户的要求，采用PLC控制皮带输送
7、机是十分必要的。 1.2采用可编程控制器（PLC）控制的优势采用可编程控制器（PLC）控制的优势有如下几条： 可靠性能高，皮带机的综合保护装置以PLC控制器为核心，系统具有高可靠性和强抗干扰等特点，对环境要求不高，适用于较为恶劣的工作场所。 配置灵活，PLC在组态系统时具有极大的灵活性，极强的处理能力，以及极大的输入输出I/O扩容量，当现场发生变化时，只需改变程序即可，因此能够方便灵活地进行系统配置，组成不同规模、不同功能的控制系统，即可控制一台单机，也可控制一条生产线，即可现场控制，也可远程集中控制。 设备扩展性强，PLC具有很强的组网能力和扩展能力，今后可以很方便的添加新设备，如果与计算机
8、PC控制相结合，则功能就更高了，它既可一通过MPI又可以通过BUS总线与其它PC系统相连，从而避免了以前上套设备需要更换一套控制设备的弊端，因此节省了大量的人力和财力。 维护方便，模块连接采用插拔式接线端子排，更换和维护都相当的方便快捷。1.3 变频器在皮带机拖动上的应用特点 优越的软起动、软停止特性。 隔爆变频器的起动、停止时间是任意可调（0-10min）的，也就是说起动时的加速度和停车时的减速度任意可调，同时为了平稳起动，还可匹配其具备的S型加减速时间，这样可将皮带机起停时产生的冲击减少至最小，这是其它驱动设备难以达到的。如图1.3.1 。 验带功能 煤矿的生产运输系统多以皮带机为主，运输系统检验维护的主要工作是皮带机的检验维护，低速验带功能是皮带机检验的主要要求，变频调整系统为无极调速的交流传动系统，在空载验带状态下，变频器可调整电机工作在5%-100%额定带速范围内的任意带速。 平稳的重载起动 皮带机在运煤过程中任意一刻都可能立即停车再重新起动，必须考虑“重载起动”能力。由于变频器采用无速度传感器矢量控制方式，低频运转可输出1.5-2倍额定转矩，因此最适于“重载起动”。 功率平衡 煤矿井下皮带机系统多为双滚筒驱动或多滚筒驱动，为了保证系统内的同步性能，首先，要求
