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1、111 西* 大学工程学院SHANXISHIFANDAXUE GONGCHENGXUEYUAN课程设计说明书KE CHENG SHE JI SHUO MING SHU课程名称电气控制与PLC课程设计课题名称四级皮带输送机电气控制电路专业班级专业班级机电系1001班*黄*指导教师 同组者 赵*、刘*、孟*、 打滑检测、皮带防撕裂检洌、料流检测、堵料检测、皮带秤。皮带输送机所用的皮带有多种选择，如钢芯带，帆布芯带，尼龙带，聚脂带 等。对载荷较小的皮带输送机一般选择帆布带。如果皮带的载荷较大时可采用钢 芯带。所谓钢芯带是皮带中的芯部采用较细的钢丝绳承受载荷 皮带输送机的输 送能力可以为几百千克/小时
2、到万吨/小时，皮带的宽度可以从100-200mm到 2600mm皮带输送机的张紧装置有多种形式。如重锤张紧，螺旋张紧，液压张 紧等。皮带输送机的托辗一般采用槽形托辗组，个别情况采用吊挂式托辗组。皮带 输送机的承载托辗组的槽角一般选择为30-35度。个别情况选择40度槽角。较 少选择大于或等于45度槽角的托辗组。皮带输送机是散料连续运输机械，是应用于短距离连续运输的的重要机械设 备。皮带输送机概况及控制要求皮带输送机由4台皮带机组成，4台皮带机分别用4台电动机(M1-M4)拖动，如图1所示，控制要求如下：Ml图1-1皮带输送机系统示意图(1) 启动时先起动第一台皮带机(M1),经过10S延时，再
3、依次起动其它皮带 机：(2) 停止时应先停止最后一台皮带机(M4)，待料运送完毕后再依次停止其它皮带机：(3) 当某台皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮 带机后面的皮带机傍曾醇后多停止cy奥鳄痢故障时，M1、M2应立即停， 经过10S延时后，M3停，再过10S后M4停。1.2设计要求和任务M4f M3M2 Ml(1) 设计和绘制电气控制原理图或pc I/O接线图、功能表图和梯形图，编 写指令程序清单。(2) 选择电气元件，编制电气元件明细表。(3) 设计操作面板电器元件布置图。(4) 上机调试程序(5 )编写设计说明书。第2章控制方案论证2.1继电器控制方案继电器控制系
4、统具有以下特点：(1 )逻辑控制继电器控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的串联或并联 等组合成控制逻辑，其连线多且复杂、体积大、功耗大，系统构成后，想再改变 或增加功能、较为困难。(2) 控制速度继电器控制系统依靠机械触点的动作实现的，工作频率低，触点的开关动作 一般在几十毫秒数量级，且机械触点还会出现抖动问题。(3) 顺序控制继电器控制是利用时间继电器的滞后动作来完成时间上的顺序控制。时间继 电器内部的机械结构易受环境温度变化的影响，造成定时的精度不高。(4) 灵活性及可扩展性继电器安装后，受电气设备触电数目的有限性和连线复杂等原因的影响，系 统在今后的灵活性、扩展性很差。(5
5、) 计数功能继电器控制可实现逻辑功能，但不具备计数的功能。(6) 可靠性和可维护性继电器控制使用大量的机械触电，触电在开闭时会产生电弧，造成损伤并伴 有机械磨损，使用寿命短，运行可靠性差，不易维护。2.2微机控制方案微机控制具有体积小、功耗低、性能可靠、价格低廉、使用方便灵活、易于 产品化等诸多优点，特别是强大的面向控制的能力，使它在工业控制、智能仪表、 外设控制、家用电器、机器人、军事装置等方面得到了极为广泛的应用。但与此同时，由于微机控制系统所有的电路集中在一块电路板上，其实现的 功能、输入输出的点数受到限制，而且系统的散热性，维护性受到考验，若其中 一部分损坏，其只能全部更换。另外，微机
6、控制系统开发周期长，一旦要有变化 修改比较麻烦。2.3 PLC控制方案PLC种类繁多，但其结构和工作原理基本相同。PLC其实就是专为工业现 场应用而设计的计算机，采用了典型的计算机结构，主要是由中央处理器 (CPU X存储器、输入/输出单元，电源及编程器几大部分组成。PLC控制具有 以下特点：(1 )控制逻辑PLC采用存储器逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要改变控制逻 辑只需改变程序即可，故称“软接线”。其接线少，体积小，因此灵活性和扩展性 都很好。PLC由大、中规模集成电路组成，因而功耗较小。(2) 可靠性和可维护性PLC配有自检和监督功能，能检查出自身的故障并随时显示给操作人员，还
7、 能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。(3) 控制速度PLC由程序指令控制半导体电路来实现控制，属无触点控制，速度极快，一 条用户指令的执行时间一般在微秒数量级，且不会出现抖动。(4 )定时控制PLC使用半导体集成电路做定时器，时基脉冲由晶体振荡产生，精度相当高， 且定时时间不受环境的影响，定时范围一般从0.001S到若干天或更长。用户可 根据需要在程序中设置定时值，然后用软件来控制定时时间。2.4结论经过比较，我们发现PLC控制系统具有以下鲜明的特点：(1) 系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长。(2) 使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编
8、程语言， 而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程 序，改变控制方案而不拆动硬件。(3) 能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各 种机型。故选用PLC控制方案。第3章控制系统硬件设计3.1电动机主电路电动机主电路原理图如图3-1所示，主电路采用380V三相交流电网。电路 保护装置由刀开关和自动空气断路器QF组成。四个三相380V交流电动机均采 用丫型连接。由PLC控制四个交流接触器的电磁线圈电路的通断，实现对四个 电动机的控制。四个电动机电路都串联了热继电器以实现对电动机故障的报警。图3-1电动机主电路图3.2 PLC控制系统设计3.2.1
9、 PLC控制系统电气元件选择皮带输送机PLC电气控制系统电气元件选型如图3-2所示。序号代号名称数量规格型号备注1QS1刀开关1HZ10-10/32QS2刀开关1HZ10-10/22QF断路器1QF-2403FR熔断器1RL1-154KM1-KM4接触器4CJ20-255FR1-FR4热继电器4T166SB1控制按钮1LA10-1绿色7SB2控制按钮1LA10-1红色8SB3、SB4控制按钮2LA10-1黑色9M1-M4三相交流电动机4JQ2-Z1-4CPU224X10 PLC可编程控制器1P表3-2皮带输送机PLC电气控制系统电气元件选型3.2.2 PLC I/O接线图设计皮带输送机电气控制
10、系统PLC I/O接线如图3-3所示。通信端口 0端口 1SASB1工SB2山SB3SB4HFR1BFR2 hFR3 -rh-FR4.rh-IM0. 0o?T0.20?30. 40. 50. 6o?72ML01. 11. 21. 31. 41. 5MT+-手 DC24VIVMA+B+IL0. 00. 10. 20. 32L0. 40. 50.63L0. 71. 01. 1NLI020mA I 10 10VCPU 224XP CN /AC/DC/Relay 模块M土 +-V V o o11pq KM1M KM2M KM3H KM4UPE总线接口 AC图 3-3 S7-200PLC 1-0 接线图
11、AC220V4=1七oFR QS2 L12012年5月28日课题：四级皮带输送机电气控制电路一.皮带输送机概况及控制要求皮带输送机由4台皮带机组成，4台皮带机分别用4台电动机(M1 M4)拖动，如图1所示，控制要求如下：M4图1皮带输送机系统示意图(1) 启动时先起动第4眷皮带机册i)m经苗伯&延时，再依次起动其它皮带(2) 停止时应先停止最后一台皮带机(M4),待料运送完毕后再依次停止其它皮带机：(3) 当某台皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机后面的皮带机待料运完后才停止。例如当M2故障时，M1、M2应立即停，第4章控制系统软件设计4.1软件的组成部分皮带输送机P
12、LC电气控制系统的软件主要分为以下4个部分:(1 )主程序(2) 手动子程序(3) 自动子程序(4) 故障处理程序4.2主程序设计主程序梯形图设计如图4-1所示。M61M6.2M6.410.0M6.0自动子程序InHNCs)1M遗障处理ENM4敌陲处理EN图41主程序梯形图4.2手动子程序设计当执行手动子程序时，SBLSB4分别控制四个电机的运转，并形成电气互 锁。10.1 Q0.1Q0.2Q0.3Q0.0II / / /C)10.2 QO.OQ0.2Q0.3Q0.1II / / )()10.3 QO.OQ0.1Q0.3Q0.2QO.OQ0.1Q0.2Q0.3II / , C )图42手动子程
13、序梯形图4.3自动子程序设计当执行自动程序且没有发生故障时，按下启动按钮SB1 ,电机按顺序从M1到M4间隔10s依次起动并保持运转。启动完成，全部电机保持正常运转时，按下停止按钮SB2 ,电机由M4至M1按顺序间隔10s依次停止运行图4-3皮带输送机自动子程序顺序功能图M0.410.2M0.5T40M0.7M0.6T42M1.0Q0.2Q0.0M0.7M0.5Q0.1R )1MO.OM1.0 )M0.5M0.6M0.6M0.7M1.0T R)1 )T R)1/ I1_()Q0.3L_( R)1图4-4自动子程序梯形图T40INTON+50-PT100 m$INTON+50-PT100 msT41T42INTON+50-PT100 ms4.4公用子程序设计SM0.1I0.0M0.0T S )1M0.1C R )8M2.0T R )4M3.0T R )3M4.0T R )2M5.0T R )1T37R )12图45公用子程序梯形图进入公用子程序后，M0.0置位，复位，复位，M3.0-M3.2 复位,M4.0-M4.1 复位,M5.0 复位,T37-T48 复位。4.5故障处理子程序在皮带输送机自动运行的过程中，如果4台电机中的某一台出现故障，则自动进入故障处理程序。故障处理子程序分为4个部分：
