基于自动卸料爬斗控制系统

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1、晋 中 学 院 本科毕业论文设计题 目:基于自动卸料爬斗 控制系统设计 院 系:机械学院 专 业:机械设计制造及其自动化姓 名:高兴春 学 号: 1014312122 学习年限:20XX10月至20XX6月指导教师:乔守全职称: 讲师 申请学位:20XX 4 月 23 日摘 要随着工业的不断发展,卸料爬斗成为工业领域的热门对象,是物料提升行业的必需设备。传统的爬斗控制系统通常采用继电器接触器系统,但是由于继电器系统设备体积大,可靠性低,维护不方便,导致该系统控制精度、控制灵活性差、操作不直观、 故障不易分析。 为此, 本设计采用抗干扰能力强,工作可靠性高、使用维护方便的PLC 作为它的主控元件

2、,实现从加料到爬斗的提升,再到爬斗的翻转过程都为自动化。本设计的主要工作是：根据对卸料爬斗电气系统控制要求,在分析卸料爬斗电气控制原理的基础上,将原继电接触器控制系统改造成PLC控制系统,包括系统的硬件与软件系统设计及调试。关键词：卸料爬斗 电气控制 PLC 目 录第一章 绪论1.1 课题选择背景1.2 研究目的和意义1.3 本文的主要工作1.4 已知情况、控制要求、设计要求1.4.1 已知情况1.4.2 控制要求1.4.3 设计要求1.5 总体设计思路1.6 设计章节安排第二章 主要元器件的选择2.1 组合开关2.1.1 组合开关结构2.1.2 组合开关主要技术参数2.1.3 组合开关的选用

3、2.2 按钮开关2.3 单步/连续开关2.4 行程开关2.5 低压断路器2.5.1 低压断路器结构2.5.2 低压断路器的主要技术参数2.5.3 低压断路器的选用2.6 熔断器2.6.1 熔断器结构2.6.2 熔断器主要技术参数2.6.3 熔断器的选用2.7 交流接触器2.7.1 交流接触器结构2.7.2 交流接触器的工作原理2.7.3 交流接触器的主要技术参数2.7.4 交流接触器的选用2.8 继电器2.8.1 电磁继电器2.8.2 热继电器2.9 电动机2.9.1 三相异步电动机的分类2.9.2 三相异步电动机的选择考虑加一点必要的机械装置说明第3章 硬件设计3.1 可编程序控制器工作原理

4、3.2 PLC的选择与控制电路的设计3.2.1 PLC的选择原则3.2.2 硬件接线图第四章 系统软件的设计与实现4.1PLC的I/O分配4.2 顺序功能图、梯形图及程序工作过程简析4.2.1 顺序功能图4.2.2 梯形图及程序工作过程简析第五章 检测与调试课程设计总结致参考文献第一章 绪论1.1 课题选择背景随着人类文明的产生、科学的发展,出现了各式各样的装卸货物的种类,技术也变得相对复杂了许多。而自动卸料爬斗则是人们根据需要对传送带功能的提升和完善。装卸货物作为各种工农业一部分,从最基本的意义上讲,要同时满足安全、省时、方便、易于控制等方面的要求。因此自动卸料爬斗本身的牢固、精细、可靠就显

5、得格外的重要。自动卸料爬的斗是随着人们对生产效率的不断提升、科技的不断发展应运而生的机械设备,因此,它在某些方面具备了一些优势：使用管理起来更加的安全、方便、省力,同时又大大的提高工作效率。也因为如此自动卸料爬斗被广泛的应用于各个施工工地、各大工厂的卸货装货设施等各种场合。本文通过结合PLC控制系统的简介及各种普遍应用的自动卸料爬斗的特点,对由PLC作为控制系统的自动卸料爬斗的概况、原理、软硬件控制系统、PLC程序的编写等都进行了一定的介绍。1.2 研究目的和意义随着科技的不断发展,产生了各种各样的自动装卸货物设备,但由于PLC技术的不断完善,自动卸料爬斗大多采用PLC系统来进行集中控制。因此

6、自动卸料爬斗的发展,一方面是在硬件设施上的完善,另一方面就是PLC控制系统的不断发展。但自动卸料爬斗尤其是高级自动卸料爬斗的造价不菲,目前多应用于采煤场、施工工地、各大工厂的卸货装货设施等比较大的场合。虽然自动卸料爬斗作为一种新型机械设备,但是同样存在着一些安全隐患,如果过程控制不当,容易对人们造成伤害,所以自动卸料爬斗在稳定性上还需要不断的突破。影响自动卸料爬斗不稳定因素的原因是多方面的,电源电压的不稳定是一个重要方面,它对安全产生很大的影响,因此,设计系统时考虑执行部分的输送电压稳定是一个应该重视的问题。由于中国的自动卸料爬斗技术起步较晚,掌握的技术相对稚嫩。虽然从事自动卸料爬斗行业的厂家

7、很多,但真正掌握成熟技术的却很少。由于这些因素,未来自动卸料爬斗的发展应该朝着精简化、安全化、通用化去努力,使自动卸料爬斗的使用更普遍,安全性更有保障。可编程控制器自动卸料爬斗的控制系统的特点：单动调试运行工作,需要人为进行换区控制；自动循环运行工作,自动工作在不同的区域。近年来PLC的性能价格比有较大幅度的提高,使得实际应用成为可能。本系统采用PLC是基于以下三个原因：PLC具有很高的可靠性,通常的平均无故障时间都在30万小时以上；编程能力强,电路接线简单,动作迅速无误；抗干扰能力强,能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作。1.3 本文的主要工作首先,回顾自动卸料爬斗的发展史,随着社会科技的发展

8、,自动卸料爬斗的使用率越来越高,采用可编程程序控制器来代替中间继电器的过程控制,设计开发了自动卸料爬斗控制系统,才会满足稳定可靠的自动卸料爬斗控制系统需求。其次,结合自动卸料爬斗控制系统的要求,进行硬件、程序设计,从主要部件的选择、流程的分析、程序思路的产生来完成本次设计任务。最后,通过对系统的调试和检测,再进行系统性梳理,将隐藏的不足之处加以修正和完善,确保系统能顺利运行。1.4 已知情况、控制要求、设计要求1.4.1 已知情况传送带、爬斗的布置,其工作过程工作循环如图1-1所示,元件动作状态如表1-1所示。图1-1爬斗上升爬斗下降爬斗停运,开始加料 触到SQ1 触到SQ2停止加料 加料20

9、秒表1-11.4.2 控制要求有一物料传送系统,能够将传送带送过来的物料提升到一定的高度,并自动翻斗卸料,如图1-1所示,爬斗由电动机M1拖动,将物料提升到上限时,由行程开关SQ1控制自动翻斗卸料时间,随后反向下降,到达下限SQ2位置停留20秒。料斗下落到SQ2位置时,同时启动由电动机M2拖动的皮带运输机,向料斗加料,加料工作在20秒完成。20秒后皮带运输机自动停止工作,料斗又自动上升,如此不断地循环。1.4.3 设计要求设计上料爬斗PLC自动控制装置,该装置满足以下要求：1设置单动/连续开关,可以使该装置实现单动调试或自动循环两种工作方式。2当选择开关转到单动位置时,爬斗可单独升,降,皮带机

10、可单独运行。3当选择开关转到自动循环工作时,爬斗应从原位SQ2处开始,按照皮带运输机起动,工作20秒后爬斗上升,SQ1动作,自动翻斗动作,爬斗下降,SQ2动作,皮带运输机起动.顺序连续工作。按下停止按钮时,料斗可以停在任意位置,启动时可以使料斗虽已从上升或下降开始运行。4 操作面板上需设有PLC运行指示灯,指示上料爬斗工作在何种工作状态。5要具有必要的电气保护和互锁关联。1.5 总体设计思路根据已知情况、控制要求、设计要求,此PLC控制装置的设计可按照先易后难、各个击破、整体组合的思路,划分为以下3个部分,依序进行,各部分的设计任务分配如下:程序设计及调试通过分析控制要求、选择控制原则,完成程

11、序的设计,并在实验室环境中进行模拟调试；电气设计完成电气线路原理图、元件位置图、接线图、元件明细表的设计；后期工作说明操作过程、拟定常见故障排除方案等。 下面按照这个总体设计思路的任务安排,逐步展开。1.6 设计章节安排本论文的设计章节主要有:第二章主要元器件的选择,在这一章里将具体介绍本课题设计到的一些主要硬件的选择及各元器件如：组合开关、按钮开关、行程开关、低压断路器、熔断器、交流接触器、继电器等的工作原理等。第三章为硬件电路的设计及工作原理。第四章为系统软件的设计与实现。最后一章也就是第五章将对所设计的软件系统进行测试和调试得出最后结论。第二章 主要元器件的选择电器指能够按外界施加的信号

12、或要求,手动或自动地接通或断开电路,断续或连续地改变电路参数,对电路或非电对象进行切换、控制、保护、检测和调试的电气器件或设备。低压电器则通常指工作在额定交流电压1200V以下或直流电压1500V以下电路中的电器。低压电器一般按基本用途分为配电电器和控制电器两类；配电电器主要有组合开关、低压断路器、熔断器、变压器；控制电器主要包括接触器、继电器和主令电器。低压电器分类方法还有：按操作方式分为自动电器与手动电器；按工作原理分为：电磁式电器与非电量控制电器；按有无接触点分为：有接触点电器、无接触点电器与混合式电器；按电器配置分为单个电器和成套电器；按使用场合分为一般工业用电器、化工电器、矿用电器、

13、牵引电器、航空电器、船用电器等。2.1 组合开关组合开关经常作为转换开关使用,但在电器控制线路中也作为隔离开关使用,起不频繁接通和断开电器控制线路的作用。 / 2.1.1 组合开关结构组合开关外型和结构如图2-1所示,组合开关沿转轴4自下而上分别安装了三层开关组件,每层上都有一个动触头8、一对静触头9及一对接线柱1,各层分别控制一条支路的通和断,形成组合开关的三极。当手柄转过一定角度,就带动固定在转轴上的三层开关组件中的三个动触头同时转动到一个新位置上,在新位置上分别与各层的静触头接通或断开。 根据组合开关在电路中的不同作用,组合开关图形与文字符号有两种。当在电路中起隔离开关时,其图形符号如图

14、2-2所示,其文字标注符号为QS,有单极、双极和三极之分。图2-1 组合开关示意图 a 外型 b 结构1. 接线柱 2.绝缘杆 3.手柄 4.转轴 5.弹簧 6.凸轮 7.绝缘垫板 8.动触头 9.静触头 图2-3所示是组合开关作转换开关使用时的图形符号,图示是一个三级组合开关,图中与分别表示组合开关手柄转动的两个操作位置,位置线上的三个空点右方画了三个黑点,表示当手柄转到位置时,L1、L2与L3支路线分别与U、V、W支路线接通；而位置线上三个空点右方没有相应黑点,表示手柄转到位置时,L1、L2与L3支路线与U、V、W支路线处于断开状态。文字标注符号为SA。图2-2 组合开关作隔离开关时的 图形和文字符号a 单极 b 双极 c 三极 图2-3 组合开关作转换开关时的 图形和文字符号2.1.2 组合开关主要技术参数根据组合开关型号可查阅更多技术参数,表征