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1、自动供料系统的设计-毕业论文南京信息职业技术学院作者 权亮亮 学号 21014X25 系部 机电学院 专业 机电一体化技术 题目 自 动供料系统的设计 指导教师 王春峰 评阅教师日 完成时间: 2013年 4 月 22毕业设计（论文）中文摘要题目:提升机摘要：目前，现代工业控制设备（PLC、变频器、触摸屏、现场总线、上位机）在 电子产品装配线的应用越来越普及，随着技术进步和设备更新，对现场技术人员和 维护人员的要求也越来越高。不能充分结合现场工艺发挥功能和效益，尤其在设备 出现故障时，不能快速有效地判断和处理故障，影响了正常生产秩序。采用变频控 制的提升电机，其优越的制动可以使提升机获得平稳、
2、安全、可靠的制动运行状 态，避免严重的机械磨损，防止较大的机械冲击，减少机械部分维修的工作量，延 长提升机的使用寿命。变频调速控制可以实现提升机的恒加速和恒减速控制，能很 好的防止提升机过卷和过放事故发生。关键词:可靠性;变频控制;控制系统;PLC;自动控制;提升机;机电一体化 毕业设计（论文）外文摘要Title : elevating conveyorAbstract: Currently, modern industrial control equipment （PLC, inverter,touch screen, field bus, the host computer） in the
3、 application of electronic product assembly lines is becoming increasingly popular. Withthe development of technology and equipment innovation, on-side technicalpersonnel and maintenance personnel are increasingly high requirements. Notfully integrated on-site process function and efficiency, especi
4、ally in the event of equipment failure, you can not judge and deal with faults quickly and effectively, affecting the normal production order. The lifting motor adopts frequency control, its superior braking can hoist to obtain stable, safe, reliable braking operation state, to avoid serious mechani
5、cal wear, prevent the large mechanical impact, reduce the workload of the mechanical parts, extend the service life of the machine. Frequency control can beachieved hoist constant acceleration and constant deceleration control, and can be very good to prevent hoist volumes and overdischarge accident
6、.keywords: Reliability; frequency control; control system; PLC; automation; elevating conveyor; mechanical-electrical integration目录1引言 12 整体设计方案 1 2.1 控制部分方案的确定 4 2.2动力部分方案的确定 92.2.2 直流电机 10 2.2.3 变频电机 10 2.3 传动部分方案的确定13 2.3.1齿轮传动132.3.2 链传动 13 3 提升机的机械结构的设计 143.1 提升机的主要组成部分 14 3.2 电动机功率计算 18 3.3 链的
7、计算 19 3.4 轴的设计21 4 提升机的电器控制 244.1 变频器的选择 244.2 外部电路介绍 26 4.3 软件流程图 28 结论 36致谢 36 参考文献 371 引言提升机作为一种垂直运输工具，在各种社会生产中占有极其重要的地位。我国 早在公元前1100 年左右就发明和使用了辘轳提水和提升重物，这就是现代提升机 的始祖。随着科学技术的发展，“创新”和“发展”已逐渐成为世界各国所关注的最重 要的内容。社会的进步、国家的发展依靠创新，提升机的发展同样离不开创新。目 前，现代工业控制设备（PLC、变频器、触摸屏、现场总线、上位机）在电子产品装 配线的应用越来越普及，随着技术进步和设
8、备更新，对现场技术人员和维护人员的 要求也越来越高。不能充分结合现场工艺发挥功能和效益，尤其在设备出现故障 时，不能快速有效地判断和处理故障，影响了正常生产秩序。因此我们提出了一种新型提升机设计方法。采用变频控制的提升电机，其优越的制动可以使提升机获得平稳、安全、可靠 的制动运行状态，避免严重的机械磨损，防止较大的机械冲击，减少机械部分维修 的工作量，延长提升机的使用寿命。变频调速控制可以实现提升机的恒加速和恒减 速控制，能很好的防止提升机过卷和过放事故发生。2 整体设计方案在大型工业生产线中，由于受到空间的限制，往往要将一条生产线分割为几个 工艺段，分别安装在几个楼层中，这样各个工艺段的货物
9、如果使用传统的货物电梯 进行传送，将会给生产带来许多不便，而且还会影响生产效率。因此，设计一个直 接连接不同楼层的生产线的提升机是必要的。由于在某一时间段内生产线的传送带 都是向固定某一方向运行的，因此在工程设计上，把提升机设计为单向载货，但可 以通过手动开关进行传送方向的转换。工艺流程简介由于向下运行和向上运行的控制方法是相同的，在此以向上运行为例说明工艺 流程，工艺流程简化框图如图 1 所示。当按下启动按钮后，位于传送线上的光电继电器开始检测传送带上是否有板， 有板通过门控电机开门，传送带电机和提升机小车电机进板，实现自动进板;进板 到位后门电机关门，提升机自动上升;上升到位，门控电机开门
10、，传送带电机和提 升机小1车电机起动开始自动出板;出板完成 后进入下一个循环。启动检测N 传送线有板,Y自动进板N 自动进板完成,Y自动上升N上升到位,自动出板YN出板完成,Y图 2-1 工艺流程简化框图硬件设计提升机的硬件设计包括信号检测环节、门控制环节、传送电机控制环节、提升 机小车电机控制环节、变频调速及电机拖动环节它们之间的互相关系如图 2 所 示。2门控电机传送带电机 可检 编 测 程 控信 制 提升机小车电机 器号变频器 提升机电机图 2-2 提升机控制原理框图提升机是典型的顺序控制，控制信号决定其运行状态。提升机信号检测主要由 一系列的行程开关和光电传感器完成。本设计采用光电传感
11、器和 LSX 型行程开关。门控电机和传送带电机实现自动门的开关和货物的传送，采用直流他励电机， 工作时要求有简单的刹车过程。提升机采用变频器的矢量自动转矩提升控制方式;变频电动机为 4极三相电动 机。变频器三相电源 R、S、T 经接线端子进入变频器为自身主回路和控制回路供 电，输出端U、V、W接电动机的快速绕组，N、P端接制动单元和制动电阻，以减 少制动时间，加快制动过程，制动过程中电梯机械系统的动能转换成热能，消耗在 制动电阻上，因此电梯控制柜要保持良好的散热条件。自动控制由于急停或停电恢复后无须通过点动操作完成剩下的操作或者复位，因此辅助 继电器采用断电保护型继电器，定时器也需要具备断电保
12、护功能。自动上升模块和 自动下降模块都可以通过两个条件来实现，一个是载货自动，另一个是被邀自动。 载货自动是指传送货物时运行条件满足时自动运行，被邀自动是指出现传送方向转换时半周期空载自动运行，但无论哪种自动一旦遇到卡板信号或急停信号都会立即 复位。由于采用了 PLC和变频器进行控制，使得控制精度提高，可靠性增强，提高了 生产效率。在实际应用中取得了良好的效果。32.1 控制部分方案的确定变频结合PLC控制2.1.1 变频器简介(1) 变频器的基本结构变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机 的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电
13、变换成 直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变 成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一 个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。(2) 变频器的分类 变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器;按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM 控制变频器;按照工作原理分类，可以分为 V/f 控制变频器、转差频率控制变频器和矢量 控制变频器等;按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相 变频器和三相变频器等。(3) 变频器中常用的控制方
14、式非智能控制方式在交流变频器中使用的非智能控制方式有 V/f 协调控制、转差频率控制、矢 量控制、直接转矩控制等。V/f 控制是为了得到理想的转矩-速度特性，基于在改变电源频率进行调速的 同时，又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的，通用型变频器基本上都采用这 种控制方式。v/f控制变频器结构非常简单，但是这种变频器采用开环控制方 式，不能达到较高的控制性能，而且在低频时，必须进行转矩补偿，以改变低频转 矩特性。转差频率控制是一种直接控制转矩的控制方式，它是在 v/f 控制的基础上， 按照知道异步电动机的实际转速对应的电源频率，并根据希望得到的转矩来调节变 频器的输出频率，就可以使电动机具有对
15、应的输出转矩。这种控制方式，在控制系 统中需4要安装速度传感器，有时还加有电流反馈，对频率和电流进行控制，因此，这 是一种闭环控制方式，可以使变频器具有良好的稳定性，并对急速的加减速和负载 变动有良好的响应特性。矢量控制是通过矢量坐标电路控制电动机定子电流的大小和相位，以达到对电 动机在 d、q、0 坐标轴系中的励磁电流和转矩电流分别进行控制，进而达到控制 电动机转矩的目的。通过控制各矢量的作用顺序和时间以及零矢量的作用时间，又 可以形成各种 PWM 波，达到各种不同的控制目的。例如形成开关次数最少的 PWM 波以减少开关损耗。目前在变频器中实际应用的矢量控制方式主要有基于转差频率 控制的矢量控制方式和无速度传感器的矢量控制方式两种。 基于转差频率的矢量 控制方式与转差频率控制方式两者的定常特性一致，但是基于转差频率的矢量控制 还要经过坐标变换对电动机定子电流的相位进行控制，使之满足一定的条件，以消 除转矩电流过渡过程中的波动。因此，基于转差频率的矢量控制方式比转差频率控
