生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),生產(chǎn)線,皮帶,運(yùn)輸機(jī),控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) 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。 隨著我國國民經(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。 皮帶式輸送機(jī)具有輸送量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、部件標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、煤炭等行業(yè)，用來輸送松散物料或成件物品，根據(jù)輸送工藝要求，可單臺(tái)輸送，也可多臺(tái)組成或與其它輸送設(shè)備組成水平或傾斜的輸送系統(tǒng)，以滿足不同布置型式的作業(yè) 線需要 ,適用于輸送堆積密度小于1.67/噸/立方米，易于掏取的粉狀、粒狀、小塊狀的低磨琢性物料及袋裝物料，如煤、碎石、砂、水泥、化肥、糧食等。被送物料溫度小于60℃。其機(jī)長(zhǎng)及裝配形式可根據(jù)用戶要求確定，傳動(dòng)可用電滾筒，也可用帶驅(qū)動(dòng)架的驅(qū)動(dòng)裝置。我國生產(chǎn)制造的帶式輸送機(jī)的品種、類型較多。在“八五”期間，通過國家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設(shè)備”項(xiàng)目的實(shí)施，帶式輸送機(jī)的技術(shù)水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)呂開發(fā)都取得了很大的進(jìn)步。如大傾角長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)成套設(shè)備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機(jī)等均填補(bǔ)了國內(nèi)空白，并對(duì)帶式輸送機(jī)的減低關(guān)鍵技術(shù)及其主要元部件進(jìn)行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)，研制成功了多種軟起動(dòng)和制動(dòng)裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合器和行星齒輪減速器。 而通過本畢業(yè)設(shè)計(jì)，則可使學(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。 生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要：設(shè)計(jì)一種用于帶式輸送機(jī)的PLC電氣控制裝置，PLC采用此種控制系統(tǒng)具有工作較平穩(wěn)、對(duì)空間要求低、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，是一種較先進(jìn)、較完善、適合于大型帶式輸送機(jī)的控制系統(tǒng)。同時(shí)，利用繪圖軟件Auto CAD2006繪制了電氣結(jié)構(gòu)布置圖、系統(tǒng)原理圖等。 關(guān)鍵詞：皮帶機(jī)；PLC控制系統(tǒng)；電氣元件；張緊裝置； Abstract: Design for a belt conveyor, the PLC control device adopts PLC control system has the work is smooth, low requirements for space, reliable performance advantages, is a more advanced, more perfect, suitable for large belt conveyor control system. At the same time, the use of the drawing software CAD2006 mapped the Auto electric structure arrangement and system diagram, etc. Keywords: belt conveyer ；PLC control system；Electrical components；Tensioner device； 第 2 頁 共 35 頁 第一章 緒 論 一 生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義 本設(shè)計(jì)是學(xué)完大學(xué)機(jī)械類專業(yè)眾多課程后，進(jìn)行的最后實(shí)踐檢驗(yàn)性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。它要求通過設(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。 二 設(shè)計(jì)的目的 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PLC控制線路設(shè)計(jì)、編寫PLC梯形圖及語句表，正確選擇電器元件，畫出主電路及PLC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PLC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。  第二章 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PLC控制系統(tǒng)，在選擇PLC容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。 二 設(shè)計(jì)的內(nèi)容 圖2.1 某原料皮帶運(yùn)輸機(jī)示意圖 1.基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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2.1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)M1和M2驅(qū)動(dòng)。PD-2、PD-1下均安裝有稱重傳感器，一旦皮帶輪超重，則發(fā)出信號(hào)使得YV閥口減小或關(guān)閉。 2.皮帶的張緊和跑偏調(diào)整裝置 皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行時(shí)皮帶跑偏是最常見的故障，皮帶跑偏輕則造成撒料、皮帶磨損：重則由于皮帶與機(jī)架劇烈摩擦引起皮帶軟化、燒焦甚至引起火災(zāi)，造成整個(gè)生產(chǎn)線停產(chǎn)，因而，正確地處理好皮帶跑偏關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。皮帶的張緊是防止皮帶打滑的重要手段，也對(duì)系統(tǒng)的壽命起著至關(guān)重要的作用。 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)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)，Y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，主要參數(shù)如表2.1，實(shí)物圖如圖2.2。 表2.1選定電機(jī)的型號(hào)參數(shù) 型號(hào) 額定 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 額定 電流 額定 轉(zhuǎn)矩 額定 轉(zhuǎn)矩 同步轉(zhuǎn)速3000r/min Y100L-2 5.5 2870 6.39 82 0.87 7.0 2.2 2.2 0.0029 79 33 圖2.2 Y100L-2電機(jī) 2. 傳動(dòng)方式的選擇 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。 ①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)。 a.熔斷器 選用工業(yè)低壓電器常用的RT18(HG30)系列熔斷器,如圖2.3。 圖2.3 RT18(HG30)低壓熔斷器 b．自動(dòng)開關(guān)的脫扣保護(hù)。自動(dòng)開關(guān)一般用的是自動(dòng)空氣開關(guān)，自動(dòng)空氣開關(guān)又稱自動(dòng)空氣斷路器，是低壓配電網(wǎng)絡(luò)和電力拖動(dòng)系統(tǒng)中非常重要的一種電器，它集控制和多種保護(hù)功能于一身。除了能完成接觸和分?jǐn)嚯娐吠猓心軐?duì)電路或電氣設(shè)備發(fā)生的短路．嚴(yán)重過載及欠電壓等進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)也可以用于不頻繁地啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。本次設(shè)計(jì)采用DZ47系列自動(dòng)開關(guān)DZ47LE。圖2.4為其工作原理圖，圖2.5為其實(shí)物圖。 圖2.4 DZ47自動(dòng)開關(guān)工作原理圖 圖2.5 DZ47LE實(shí)物圖 ②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)。本次設(shè)計(jì)基于生產(chǎn)成本考慮，采用價(jià)格相對(duì)低廉，用途廣泛的熱繼電器。根據(jù)電機(jī)參數(shù)，選擇華洋公司生產(chǎn)的熱過載繼電器JRS1(LR1)，如圖2.6。 圖2.6 JRS1(LR1)實(shí)物圖 ③零電壓和欠電壓保護(hù) 在電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)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，只要將控制電動(dòng)機(jī)的接觸器控制電路連接成自鎖電路即可。 ④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，如圖2.7所示。 圖2.7 各式按鈕 行程開關(guān)：行程開關(guān)主要用于將機(jī)械位移轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，使電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)得以改變，從而控制機(jī)械動(dòng)作或用作程序控制。 行程開關(guān)真正的用武之地是在工業(yè)上，在那里它與其它設(shè)備配合，組成更復(fù)雜的自動(dòng)化設(shè)備。 　　機(jī)床上有很多這樣的行程開關(guān)，用它控制工件運(yùn)動(dòng)或自動(dòng)進(jìn)刀的行程，避免發(fā)生碰撞事故。有時(shí)利用行程開關(guān)使被控物體在規(guī)定的兩個(gè)位置之間自動(dòng)換向，從而得到不斷的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。比如自動(dòng)運(yùn)料的小車到達(dá)終點(diǎn)碰著行程開關(guān)，接通了翻車機(jī)構(gòu)，就把車?yán)锏奈锪戏钩鰜?，并且退回到起點(diǎn)。到達(dá)起點(diǎn)之后又碰著起點(diǎn)的行程開關(guān)，把裝料機(jī)構(gòu)的電路接通，開始自動(dòng)裝車?？偸沁@樣下去，就成了一套自動(dòng)生產(chǎn)線，用不著人管，日以繼夜地工作，節(jié)省了人的體力勞動(dòng)。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、組合式，常用的型號(hào)有：LX2、LX19、JLXK1、JXW、LXK3、X2如圖2.8。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。 圖2.8 JLXK1系列行程開關(guān)實(shí)物圖 接觸器：接觸器(Contactor)是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，使觸頭閉合，以達(dá)到控制負(fù)載的電器。接觸器由電磁系統(tǒng)（鐵心，靜鐵心，電磁線圈）觸頭系統(tǒng)（常開觸頭和常閉觸頭）和滅弧裝置組成。其原理是當(dāng)接觸器的電磁線圈通電后，會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)，使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵，并帶動(dòng)觸頭動(dòng)作：常閉觸頭斷開；常開觸頭閉合，兩者是聯(lián)動(dòng)的。當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸頭復(fù)原：常閉觸頭閉合；常開觸頭斷開。 在電工學(xué)上，因?yàn)榭煽焖偾袛嘟涣髋c直流主回路和可頻繁地接通與大電流控制(某些型別可達(dá)800安培)電路的裝置，所以經(jīng)常運(yùn)用于電動(dòng)機(jī)做為控制對(duì)象﹐也可用作控制工廠設(shè)備﹑電熱器﹑工作母機(jī)和各樣電力機(jī)組等電力負(fù)載，接觸器不僅能接通和切斷電路，而且還具有低電壓釋放保護(hù)作用。接觸器控制容量大，適用于頻繁操作和遠(yuǎn)距離控制。是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要元件之一。本次設(shè)計(jì)選用主觸頭參數(shù)如表2.2，實(shí)物圖如圖2.9。 表2.2 主觸頭的參數(shù) 型號(hào) 額定電流 額定操作頻率（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) 220V 380V 500V CJ10-20 20 5 600 5.5 10 10 圖2.9 CJ10-20接觸器 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0.95~1.05倍選用，各型號(hào)熱元件電流參數(shù)如表2.3，本次設(shè)計(jì)采用的JR16B-20/3D繼電器實(shí)物圖如圖2.10。 表2.3 熱繼電器的型號(hào)參數(shù) 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） JR16B-20/3 JR16B-20/3D 20 0.35 0.50 0.72 1.1 1.6 2.4 3.5 5 7.2 11 16 22 0.25~0.35 0.32~0.50 0.45~0.72 0.68~1.1 1.0~1.6 1.5~2.4 2.2~3.5 3.2~5 4.5~7.2 6.8~11 10~16 14~22 圖 2.10 JR16B-20/3D繼電器 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)。 ①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。 ②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)： Ir=(2~3)Ied 電動(dòng)機(jī)頻繁起動(dòng)時(shí)，上式的系數(shù)為3~4。 本次設(shè)計(jì)采用熔斷器主要參數(shù)如表2.4,實(shí)物如圖2.11。 表2.4 熔斷器RL1-15主要參數(shù) 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） RL1-15 15 2、4、5、6、10、15 2000 圖2.11 RL1-15熱熔斷器 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)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)。 1.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 。 2.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。 3.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? 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? 3、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、M1和M2電機(jī)功率都是5.5KW。 4.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。 ①F系列PLC的型號(hào),表2.5為F系列PLC總體技術(shù)特性數(shù)據(jù)表 為了滿足用戶的不同要求，F(xiàn)系列PLC有多種型號(hào)規(guī)格，表示方法如下：F—①②③④，其中：①表示輸入/輸出總點(diǎn)數(shù)；②表示本單元的類型：M為基本單元，E為擴(kuò)展單元；③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；④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。本次設(shè)計(jì)選用的F1-20M PLC實(shí)物如圖2.12。 表2.5 F系列PLC總體技術(shù)特性數(shù)據(jù)表 項(xiàng) 目 F—20M F—40M 電 源 功 耗 <11VA <25VA 電 壓 AC100~110V，AC200~220V 50/60Hz 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 0.1~99s 0.1~999s 計(jì) 數(shù) 點(diǎn) 數(shù) 8點(diǎn) 16點(diǎn) 設(shè)定方式 設(shè)定范圍 1~99 1~999 輔助繼電器 64個(gè)（其中16個(gè)有掉電保護(hù)功能） 192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 477 890 運(yùn) 算 指 令 繼電器符號(hào) 速 度 100s/步序（平均） 45s/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，1s 耐振動(dòng)能力 10~55Hz,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~+55℃（儲(chǔ)存溫度-15~+65℃） 環(huán)境濕度 85%RH以下（無結(jié)露） 絕緣電阻 >5M（DC500V） 絕緣耐壓 AC1500V 1min 外形尺 255mm×80mm×100mm 305mm×110mm×110mm 重 量 1.5kg 2.3kg 圖2.12 F1-20M ②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 Inverse）：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。 （4）AND指令 AND（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 Inverse）：“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 Inverse）：“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)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?？捎?個(gè)或16個(gè)輔助繼電器組成移位寄存器。 ③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PLC常用指令如表2.6所示。 表2.6 F系列PLC指令系統(tǒng)表 指 令 功 能 指 令 功 能 LD 公共總線或支路的起始常開觸點(diǎn) PLS 脈沖產(chǎn)生指令 LDI 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 AND 串聯(lián)的常開觸點(diǎn) NOP 空操作指令 ANI 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 ANB 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OMRON公司技術(shù)。設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品（原型號(hào)為MA460N）?？捎糜诮涣?0Hz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），其要參數(shù)如表2.7，實(shí)物如圖2.13。 表2.7 繼電器的主要參數(shù) 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 440 6 AC-11 380 360 50 600 1200 0.03 0.29 180 80 72 120 DC-11 220 28 60 圖2.13 JZ17繼電器 4、PLC的I/O 分配如表2.8。 表2.8 地址分配表 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 X400 M1接觸器 Y430 停止按鈕 X401 M2接觸器 Y431 急停按鈕 X402 YV Y432 M1熱繼電器 動(dòng)斷觸點(diǎn) X403 ―― ―― M2熱繼電器 動(dòng)斷觸點(diǎn) X404 ―― ―― 5.軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) PLC外部接線圖如圖2.14，根據(jù)控制要求用基本邏輯指令編程編制的梯形圖如圖2.15。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。 圖2.14 PLC外部接線圖 圖 2.15 控制T形圖 ①語句表 LD ?。?00 　　 LD T451 OR 　Y430 ANDN M101 ANDN ?。?02 OUT Y432 ANDN ?。?03 LD Ｘ401 ANDN 　Ｘ453 OR M101 OUT 　Y430 　 ANDN Ｘ400 TMR 　T450 OUT M101 　K5 TMR T452 LD 　T450 K10 OUT 　M100 LD Y430 LD 　M100 ANDN Ｘ404 OR 　Y431 OR Y452 ANDN ?。?02 TMR T453 ANDN ?。?03 K10 ANDN 　Ｘ404 ANDN ?。?52 OUT 　Y431 TMR　　　T451 　　　K5 TMR——定時(shí)時(shí)鐘為0.01s ②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Y431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Y430、T450、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T453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。 第三章 皮帶的跑偏控制 皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行時(shí)皮帶跑偏是最常見的故障，皮帶跑偏輕則造成撒料、皮帶磨損：重則由于皮帶與機(jī)架劇烈摩擦引起皮帶軟化、燒焦甚至引起火災(zāi)，造成整個(gè)生產(chǎn)線停產(chǎn)，因而，正確地處理好皮帶跑偏關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為解決這類故障重點(diǎn)要注意安裝的尺寸精度與日常的維護(hù)保養(yǎng)。跑偏的原因有多種，需根據(jù)不同的原因區(qū)別處理。一般皮帶機(jī)構(gòu)如圖3.1。 圖3.1 皮帶機(jī)的常見結(jié)構(gòu) 一 皮帶跑偏的原因 1．安裝時(shí)引起的皮帶跑偏 皮帶機(jī)安裝質(zhì)量的好壞對(duì)皮帶跑偏的影響最大，由安裝誤差引起的皮帶跑偏最難處理，安裝誤差主要是： (1)輸送帶接頭不平直。造成皮帶兩邊張力不均勻，皮帶始終往張緊力大的一邊跑偏。 (2)機(jī)架歪斜。機(jī)架歪斜包括機(jī)架中心線歪斜和機(jī)架兩邊高低傾斜，這兩種情況都會(huì)造成嚴(yán)重跑偏，并且很難調(diào)整。 (3)導(dǎo)料槽兩側(cè)的橡膠板壓力不均勻。由于橡膠板壓力不均勻，造成皮帶兩邊運(yùn)行阻力不一致，引起皮帶跑偏。 2．運(yùn)行中引起的皮帶跑偏 (1)滾筒、托輥粘料引起的跑偏。皮帶機(jī)在運(yùn)行一段時(shí)間后，由于礦科有的具有一定的粘性，部分礦粉會(huì)粘沾在滾筒和托輥上，使得滾筒或托輥局部筒徑變大，引起皮帶兩側(cè)張緊力不均勻，造成皮帶跑偏。 (2)皮帶松弛引起的跑偏。調(diào)整好的皮帶在運(yùn)行一段時(shí)間后，由于皮帶拉伸產(chǎn)生永久變形或老化，會(huì)使皮帶的張緊力下降，造成皮帶松弛，引起皮帶跑偏。 (3)礦料分布不均勻引起的跑偏。如果皮帶空轉(zhuǎn)時(shí)不跑偏，重負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)就跑偏，說明礦料在皮帶兩邊分布不均勻。礦辯分布不均主要是礦辯下落方向和位置不正確引起的，如果礦料偏到左側(cè)，則皮帶向右跑偏，反之亦然。 (4)運(yùn)行中振動(dòng)引起的跑偏。皮帶機(jī)在運(yùn)行時(shí)的機(jī)械振動(dòng)是不可避免的，在皮帶運(yùn)行速度越快時(shí)，振動(dòng)越大，造成的皮帶跑偏也越大。在皮帶機(jī)中，托輥的徑向跳動(dòng)引起的振動(dòng)對(duì)皮帶跑偏影響最大。 二 皮帶跑偏的調(diào)整 1. .調(diào)整承載托輥組 皮帶機(jī)的皮帶在整個(gè)皮帶輸送機(jī)的中部跑偏時(shí)可調(diào)整托輥組的位置來調(diào)整跑偏；在制造時(shí)托輥組的兩側(cè)安裝孔都加工成長(zhǎng)孔，以便進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整方法如圖３.２示，具體方法是皮帶偏向哪一側(cè)，托輥組的哪一側(cè)朝皮帶前進(jìn)方向前移，或另外一側(cè)后移。如圖下圖所示皮帶向上方向跑偏則托輥組的下位處應(yīng)當(dāng)向左移動(dòng)，托輥組的上位處向右移動(dòng)。 圖3.2 調(diào)整槽形托滾糾偏原理圖 2. 調(diào)整兩側(cè)螺桿 如發(fā)現(xiàn)皮帶跑偏，應(yīng)降低旋轉(zhuǎn)速度，調(diào)整給料機(jī)皮帶兩側(cè)的張緊程度。調(diào)整好的皮帶位置中心應(yīng)與料倉出料口的中心基本對(duì)齊。糾偏的方法如圖3.3：皮帶往哪邊跑，就張緊哪邊的螺桿或松另一邊的螺桿。調(diào)整時(shí)不可操之過急，應(yīng)仔細(xì)觀察，半扣半扣地調(diào)整螺桿，調(diào)整好后應(yīng)及時(shí)鎖緊一邊的鎖緊螺母。當(dāng)皮帶帶料運(yùn)行并在3個(gè)小時(shí)以上不跑偏時(shí)，應(yīng)將兩邊的鎖緊螺母全部上緊。當(dāng)在調(diào)整張緊螺桿仍不能滿足要求時(shí)，則調(diào)整托輥，方法是，皮帶往哪邊跑，就將哪邊的托輥向前調(diào)整。注意要少量的仔細(xì)調(diào)整，不可操之過急。 圖3.3 調(diào)整絲桿法調(diào)整皮帶跑偏 3.. 調(diào)整驅(qū)動(dòng)滾筒與改向滾筒位置 驅(qū)動(dòng)滾筒與改向滾筒的調(diào)整是皮帶跑偏調(diào)整的重要環(huán)節(jié)。因?yàn)橐粭l皮帶輸送機(jī)至少有2到5個(gè)滾筒，所有滾筒的安裝位置必須垂直于皮帶輸送機(jī)長(zhǎng)度方向的中心線，若偏斜過大必然發(fā)生跑偏。其調(diào)整方法與調(diào)整托輥組類似。對(duì)于頭部滾筒如皮帶向滾筒的右側(cè)跑偏，則右側(cè)的軸承座應(yīng)當(dāng)向前移動(dòng)，皮帶向滾筒的左側(cè)跑偏，則左側(cè)的軸承座應(yīng)當(dāng)向前移動(dòng)，相對(duì)應(yīng)的也可將左側(cè)軸承座后移或右側(cè)軸承座后移。尾部滾筒的調(diào)整方法與頭部滾筒剛好相反。調(diào)整方法。經(jīng)過反復(fù)調(diào)整直到皮帶調(diào)到較理想的位置。在調(diào)整驅(qū)動(dòng)或改向滾筒前最好準(zhǔn)確安裝其位置. 4.張緊處的調(diào)整 皮帶張緊處的調(diào)整是皮帶輸送機(jī)跑偏調(diào)整的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。重錘張緊處上部的兩個(gè)改向滾筒除應(yīng)垂直于皮帶長(zhǎng)度方向以外還應(yīng)垂直于重力垂線，即保證其軸中心線水平。使用螺旋張緊或液壓油缸張緊時(shí)，張緊滾筒的兩個(gè)軸承座應(yīng)當(dāng)同時(shí)平移，以保證滾筒軸線與皮帶縱向方向垂直。具體的皮帶跑偏的調(diào)整方法與滾筒處的調(diào)整類似。 5.轉(zhuǎn)載點(diǎn)處落料位置對(duì)皮帶跑偏的影響 轉(zhuǎn)載點(diǎn)處物料的落料位置對(duì)皮帶的跑偏有非常大的影響，尤其在兩條皮帶機(jī)在水平面的投影成垂直時(shí)影響更大。通常應(yīng)當(dāng)考慮轉(zhuǎn)載點(diǎn)處上下兩條皮帶機(jī)的相對(duì)高度。相對(duì)高度越低，物料的水平速度分量越大，對(duì)下層皮帶的側(cè)向沖擊也越大，同時(shí)物料也很難居中。使在皮帶橫斷面上的物料偏斜，最終導(dǎo)致皮帶跑偏。如果物料偏到右側(cè)，則皮帶向左側(cè)跑偏，反之亦然。在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)盡可能地加大兩條皮帶機(jī)的相對(duì)高度。在受空間限制的移動(dòng)散料輸送機(jī)械的上下漏斗、導(dǎo)料槽等件的形式與尺寸更應(yīng)認(rèn)真考慮。一般導(dǎo)料槽的的寬度應(yīng)為皮帶寬度的三分之二左右比較合適。為減少或避免皮帶跑偏可增加擋料板阻擋物料，改變物料的下落方向和位置。 6.限位輪調(diào)整皮帶跑偏 在皮帶架上面裝有限位輪，限位輪的安裝應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來決定。如圖3.4，如果皮帶輪在運(yùn)行過程中有輕微的跑偏趨勢(shì)，則應(yīng)當(dāng)先用限位輪來調(diào)整皮帶跑偏。在皮帶的上面有2個(gè)限位輪，如果皮帶從哪邊偏，則應(yīng)擰松哪邊限位輪的調(diào)整螺栓而擰緊另一邊限位輪的調(diào)整螺栓。限位輪只能調(diào)整輕微的皮帶跑偏，因其作用于皮帶上的作用力不能太大。 圖3.4 限位輪調(diào)整皮帶運(yùn)輸機(jī)實(shí)例 7.跑偏開關(guān)控制皮帶輪跑偏 跑偏開關(guān)主要用于檢測(cè)實(shí)際運(yùn)行中帶式輸送機(jī)的偏移狀態(tài)來發(fā)出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)跑偏后自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)停機(jī)功能；來防止因輸送機(jī)偏移傾斜使物料撒落。 三 跑偏開關(guān) 1.主要作用: 本開關(guān)具有兩級(jí)動(dòng)作功能，一級(jí)動(dòng)作用于報(bào)警，二級(jí)動(dòng)作用于停機(jī)。 a.輕微偏移報(bào)警：當(dāng)輸送機(jī)在運(yùn)行過程中發(fā)生輕微偏移時(shí)，則開關(guān)輸出一級(jí)報(bào)警信號(hào)。 b.嚴(yán)重偏移報(bào)警；當(dāng)輸送機(jī)在運(yùn)行過程中發(fā)生嚴(yán)重偏移時(shí)，則開關(guān)輸出二級(jí)停機(jī)信號(hào)。 2. 跑偏開關(guān)的選型： 選用成都市地坤機(jī)械設(shè)計(jì)研究所生產(chǎn)的KPTl系列跑偏開關(guān)。KPTl系列跑偏開關(guān)是帶式輸送機(jī)必備的安全保護(hù)裝置。它徹底改變了傳統(tǒng)跑偏開關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)不合理、使用壽命短的瘸疾。并采用了聚碳酸脂原料作為殼體與零件，此原料在工業(yè)、航空等領(lǐng)域中使用廣泛，其具有防砸、防腐、堅(jiān)及柔韌性強(qiáng)等特點(diǎn)，適合在不同的惡劣環(huán)境中使用。KPTl．A2B型調(diào)偏再啟動(dòng)塑(兩級(jí)跑偏)，此型立輥可通過手動(dòng)橫向掰轉(zhuǎn)70。(左右均可)并鎖住，鎖住時(shí)，其中二級(jí)動(dòng)作開關(guān)(即跑偏停機(jī)開關(guān))復(fù)位，使現(xiàn)場(chǎng)人員可重新啟動(dòng)輸送帶進(jìn)行調(diào)偏，調(diào)偏結(jié)束后操縱復(fù)位手柄使開關(guān)立輥恢復(fù)到初始位置即可繼續(xù)使用。 3.跑偏開關(guān)的工作原理： 跑偏開關(guān)由立輥、復(fù)位手柄(調(diào)偏再啟動(dòng))、凸輪及行程開關(guān)等組成(見圖3.5)。KPT系列跑偏開關(guān)采用立輥式測(cè)偏結(jié)構(gòu)，利用帶式輸送機(jī)跑偏時(shí)的橫向位移觸碰到開關(guān)立輥，立輥產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，然后以立輥的偏轉(zhuǎn)角確定膠帶路偏量。當(dāng)立輥偏轉(zhuǎn)角達(dá)到12。時(shí)，一級(jí)開關(guān)動(dòng)作并輸出輕跑偏報(bào)警信號(hào)；當(dāng)立輥偏轉(zhuǎn)角達(dá)到30。時(shí)，二級(jí)開關(guān)動(dòng)作并輸出重跑偏停機(jī)信號(hào)(見圖3.6) 圖3.5 跑偏開關(guān)的組成 圖3.6 跑偏開關(guān)的工作原理 4.跑偏開關(guān)的安裝 將開關(guān)按膠帶槽角傾斜安裝，以保證開關(guān)立輥與膠帶面相垂直，并使膠帶面位于立輥高度的l／3處，同時(shí)保證電纜出線口靠近膠帶內(nèi)側(cè)。跑偏開關(guān)應(yīng)成對(duì)地安裝在膠帶兩側(cè)，一般每百米膠帶安裝三對(duì)跑偏開關(guān)，分別設(shè)置在機(jī)頭、機(jī)尾和中間部位。由于膠帶機(jī)都存在不同程度的不影響正常工作自然跑偏，所以在安裝時(shí)將立輥距帶邊窘有一定的空闋，為40ram～80ram，具體安裝方法見圖3.7： 圖3.7 跑偏開關(guān)的安裝第四章 設(shè)計(jì)總結(jié) “操千曲而后曉聲，觀千劍而后識(shí)器?！痹趨⒓颖敬螜C(jī)床電氣控制技術(shù)畢業(yè)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)畢業(yè)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ㄟ^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)，不僅提高了理論聯(lián)系實(shí)踐的能力，還培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作精神，為走向社會(huì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 致謝 在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，要求通過設(shè)計(jì)，能對(duì)常用低壓電器的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性及應(yīng)用有一個(gè)總體的、全貌的了解與把握，能掌握繼電接觸器控制系統(tǒng)基本分析和設(shè)計(jì)能力，掌握可編程控制器的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 和掌握基本邏輯指令的應(yīng)用。為此要查閱和使用大量的手冊(cè)及圖表資料，工科文獻(xiàn)中心最大限度為我們提供了借閱資料的平臺(tái)。 各種性能參數(shù)需要非常繁重的計(jì)算，同學(xué)之間的合作互助為我們這次能夠按時(shí)完成任務(wù)起到至關(guān)重要的作用，之間的討論加深了我們對(duì)知識(shí)的理解及應(yīng)用。 對(duì)于比較關(guān)鍵的知識(shí)點(diǎn)同學(xué)之間討論不出來的，李老師給予我們及時(shí)的指導(dǎo)，培養(yǎng)了我們理論聯(lián)系實(shí)踐的能力，為以后在工程技術(shù)中的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)，在此感謝老師在百忙之中為我們按時(shí)輔導(dǎo)。 最后感謝學(xué)校為我們安排了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，為進(jìn)一步培養(yǎng)我們的實(shí)際應(yīng)用能力，給予我們機(jī)會(huì)，以及一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，從學(xué)生的切身利益考慮，為我們將來從事的工作崗位，積累經(jīng)驗(yàn)。 至此，我們體會(huì)到作為一個(gè)未來工科的工程技術(shù)人員需要扎實(shí)的理論基礎(chǔ)及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，為保證要求要達(dá)到的程度，必須實(shí)事求是，事必躬親，解決所遇到的問題。 參考文獻(xiàn) [1]田瑞庭.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版，1994. 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