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) 密級(jí)： 學(xué)號(hào)： 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 年 級(jí)： 2012級(jí)機(jī)械設(shè)本（3）班 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化計(jì) 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性申明 本人鄭重申明：所呈交的設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)）是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究，所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)）不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識(shí)到本申明的法律后果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名（手寫）： 簽字日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文屬于 保 密 □， 在 年解密后適用本授權(quán)書。 不保密 □。 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)江西科技學(xué)院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 （請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√” ） 學(xué)位論文作者簽名（手寫）： 指導(dǎo)老師簽名（手寫）： 簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日 摘要 生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)作為運(yùn)輸機(jī)的一種，在各大型公司應(yīng)用得十分普遍，但傳統(tǒng)的生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)的控制采用執(zhí)行功能單一的單片機(jī)控制系統(tǒng)控制，當(dāng)皮帶運(yùn)輸機(jī)上面的產(chǎn)品需要多元化控制，例如隨輸送線前進(jìn)指定的距離，然后后退指定的距離，對(duì)于這種多元化的控制，單片機(jī)系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)相比，還是存在很多不足。PLC控制系統(tǒng)相對(duì)于單片機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)，更加多地是體現(xiàn)在智能化控制方面，操作人員只需要按下一個(gè)功能按鈕，就可以使通過(guò)PLC控制程序中的相應(yīng)的功能一一實(shí)現(xiàn)，靈活，智能化是當(dāng)今生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)迫切需要解決的問(wèn)題。 本文研究的這個(gè)系統(tǒng)的控制是采用PLC的編程語(yǔ)言----梯形圖,梯形語(yǔ)言是可編程控制器中的應(yīng)用最廣的語(yǔ)言，因?yàn)樗诶^電器的基礎(chǔ)上增加了許多功能，指令清晰明白，使邏輯關(guān)系清晰直觀，編程容易，可讀性強(qiáng)，所實(shí)現(xiàn)的功能也大大超過(guò)傳統(tǒng)的繼電器控制電路，可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，性能優(yōu)越，可以適應(yīng)惡劣的生產(chǎn)環(huán)境。其采用的是可編程序存儲(chǔ)器，用于內(nèi)部的存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)及算術(shù)等操作的指令，并且選用數(shù)字式，模擬式的輸入與輸出，控制合式各樣的機(jī)械或生產(chǎn)的過(guò)程。 關(guān)鍵詞：生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)；PLC；功能；控制 ??????? Abstract Production line conveyor belt as a kind of transport, in the large company used very common, but traditional production line conveyor belt control system control the executive function of single chip control system control, when above the conveyor belt products need multiple control, such as with the conveyor line along a specified distance, and then back a specified distance, for such a wide range of control, compared to the single chip microcomputer system and PLC control system, there is still many problems. PLC control system compared with the one chip computer control system, more and more is reflected in intelligent control. The operator only need to press a button, you can make through the PLC control program in the corresponding function come true one by one, flexible, intelligent is today's production line of skin belt conveyor control system is an urgent need to solve problems. In this paper, we study the system of control is the use of PLC programming languages - ladder, the ladder language is of the programmable controller is the most widely used language, because it in the relay based on the increase in the number of functions and instructions clear, logical relationship clear and intuitive, programming easy, readability is strong, the realization of the function greatly exceeded that of the traditional relay control circuit, programmable controller is a digital computing operation of electronic systems, good performance, can use in the harsh environment. It uses programmable memory used in internal storage implementation of the logical, sequential control, timing, counting and arithmetic operations such as instruction, and using the digital, analog input and output, control all kinds of machinery or production process. 關(guān)鍵詞：生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)；PLC；功能；控制 Keywords: production line conveyor belt; PLC function; control; 目錄 摘要 1 Abstract 1 緒論 1 1.1 課題的來(lái)源與研究的目的和意義 1 1.2 本課題研究的內(nèi)容 1 1.3 皮帶運(yùn)輸機(jī)的結(jié)構(gòu) 2 第二章 生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)的總體設(shè)計(jì) 3 2.1皮帶輸送機(jī)的結(jié)構(gòu) 3 2.2皮帶輸送機(jī)控制的電氣要求 3 2.3皮帶輸送機(jī)控制方案的確定 3 第三章 生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 5 3.1 PLC的選型 5 3.2 電動(dòng)機(jī)的選型 6 3.3 變頻器的控制原理 7 3.4 變頻器的選擇 7 3.5 主電路及控制電路設(shè)計(jì) 7 3.5.1 主電路的設(shè)計(jì) 7 3.5.2 控制電路的設(shè)計(jì) 8 3.5.3 I/O分配表的設(shè)計(jì) 9 第四章 生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 11 4.1系統(tǒng)工作流程圖的設(shè)計(jì) 11 4.2 梯形圖程序的設(shè)計(jì) 11 第五章 生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì) 16 5.1監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法 16 5.2 工程下載 18 5.3系統(tǒng)仿真運(yùn)行分析 18 結(jié) 論 20 參考文獻(xiàn) 21 致 謝 22 緒論 1.1 課題的來(lái)源與研究的目的和意義 目前，輸送帶系統(tǒng)在工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、能耗較低、利于集中控制和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化及管理維護(hù)，在連續(xù)裝載的情況下可以實(shí)現(xiàn)持續(xù)運(yùn)輸。對(duì)輸送帶的控制，它的控制形式也多種多樣，它可以由單片機(jī)，PLC，以及計(jì)算機(jī)來(lái)控制，以前都采用接觸繼電器控制系統(tǒng)。而接觸繼電器控制系統(tǒng)接線復(fù)雜、抗干擾能力差，易因接觸不良而造成故障，而且功能擴(kuò)展性差。PLC因其可靠性高、功能完善而越來(lái)越受到企業(yè)的青睞，傳統(tǒng)的接觸繼電器控制系統(tǒng)已逐步為PLC所取代。? 本系統(tǒng)的控制是采用PLC的編程語(yǔ)言---梯形語(yǔ)言,梯形語(yǔ)言是在可編程控制器中的應(yīng)用最廣的語(yǔ)言，因?yàn)樗诶^電器的基礎(chǔ)上增加了許多功能，指令清晰明白，使邏輯關(guān)系清晰直觀，編程容易，可讀性強(qiáng)，所實(shí)現(xiàn)的功能也大大超過(guò)傳統(tǒng)的繼電器控制電路，可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，其性能優(yōu)越，能夠適應(yīng)惡劣的生產(chǎn)環(huán)境。它選用的是可編程序的存儲(chǔ)器，用于內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)等操作指令，并采用數(shù)字式，模擬式的輸入和輸出，控制多種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。? 現(xiàn)代以來(lái)，PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域一直處于主導(dǎo)地位，為各式各樣的自動(dòng)化設(shè)備提供可靠的控制應(yīng)用，它為自動(dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和較為完善的解決方案，適用于當(dāng)前工業(yè)和企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需求。到了上世紀(jì)80年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，極大地推動(dòng)其發(fā)展，使得它的功能日益完善。目前，在先進(jìn)國(guó)家中，它已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，應(yīng)用面幾乎覆蓋了所有企業(yè)。它綜合了計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)，發(fā)展越發(fā)的平穩(wěn)、快速，功能越發(fā)強(qiáng)大、齊全，因此，它能夠更廣泛地適用于多種行業(yè)。 采用PLC控制系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，在原有的控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上面，了解生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)的工作原理，從而運(yùn)用PLC控制系統(tǒng)來(lái)對(duì)這些動(dòng)作進(jìn)行程序的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)模塊化的設(shè)計(jì)，使程序更加簡(jiǎn)練，操作也更加方便快捷。 1.2 本課題研究的內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)的整體方案出發(fā)，然后具體細(xì)化出具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個(gè)方面： 1、查閱資料，撰寫開題報(bào)告。 2、制定、比較并確定解決方案。 3、確定生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)的控制原理。 4、對(duì)控制元器件進(jìn)行選型。 5、繪制控制系統(tǒng)的接線圖、控制程序流程圖。 6、編寫控制程序并仿真調(diào)試。 7、整理并撰寫畢業(yè)論文。 1.3 皮帶運(yùn)輸機(jī)的結(jié)構(gòu) 皮帶運(yùn)輸機(jī)主要結(jié)構(gòu)有：機(jī)架、皮帶（或輸送帶）、機(jī)頭滾筒、機(jī)尾滾筒、驅(qū)動(dòng)裝置、上下托輪、拉緊裝置及清掃裝置等組成。其具體結(jié)構(gòu)圖如下圖1.1所示： 圖1.1 皮帶運(yùn)輸機(jī)具體結(jié)構(gòu)圖 第二章 生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)的總體設(shè)計(jì) 2.1皮帶輸送機(jī)的結(jié)構(gòu) 皮帶輸送機(jī)由皮帶、機(jī)架、驅(qū)動(dòng)輥、承載托輥、回程托輥、張緊裝置、清掃器等零部件組成，組成結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.1所示；原材料輸送機(jī)示意圖由圖2.2所示： 3 1 2 1、皮帶 2、托輥 3、轉(zhuǎn)動(dòng)輪 圖2.1 皮帶輸送機(jī)的組成部分 MO 1 2 3 3 PD1 PD2 PD3 PD4 圖2.2 原材料皮帶輸送機(jī)輸送示意圖 2.2皮帶輸送機(jī)控制的電氣要求 1）啟動(dòng)時(shí)先啟動(dòng)最后一臺(tái)PD4，然后每間隔15秒，依次向前啟動(dòng)PD3、PD2、PD1皮帶機(jī)。 2）停車時(shí)先停最前面一臺(tái)PD1，待料運(yùn)送完畢后，每間隔30秒，向后PD2、PD3、PD4依次停止運(yùn)行。 3）當(dāng)某臺(tái)皮帶機(jī)發(fā)生故障時(shí)，該皮帶機(jī)和前面的皮帶機(jī)立即停止運(yùn)行，而該皮帶機(jī)后面的皮帶機(jī)待料運(yùn)送完畢后依次每隔30秒停止，如：PD2發(fā)生故障，M1、M2立即停止運(yùn)行，待料送完后，經(jīng)過(guò)30SM3停止運(yùn)行，再經(jīng)過(guò)30SM4停止運(yùn)行。 2.3皮帶輸送機(jī)控制方案的確定 皮帶輸送機(jī)通常采用采用傳統(tǒng)的繼電器控制和PLC控制兩種控制方法，兩種控制方法比較如下： 1） 方式：傳統(tǒng)的繼電器是利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)及延時(shí)繼電器的滯后動(dòng)作等組合方式形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制；PLC采用存儲(chǔ)邏輯，其控制邏輯是以程序的方式存在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需要改變邏輯程序即可，不需要硬件連接，是軟的連接。 2） 速度：傳統(tǒng)的繼電器控制邏輯是依靠觸電的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制的，工作速度低、毫秒級(jí)的、且機(jī)械觸點(diǎn)有抖動(dòng)現(xiàn)象；PLC控制是由程序指令控制電子電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，速度快、微妙級(jí)、嚴(yán)格同步且無(wú)抖動(dòng)現(xiàn)象。 3） 控制：傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)是靠時(shí)間繼電器的時(shí)間滯后動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制的，時(shí)間繼電器定時(shí)精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時(shí)間困難且是有級(jí)調(diào)時(shí)。PLC控制是采用集成電路做成的計(jì)時(shí)器，時(shí)鐘脈沖是由晶體振蕩產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時(shí)間方便且是無(wú)級(jí)調(diào)時(shí)，不受環(huán)境影響。 通過(guò)對(duì)兩種控制方式的大概比較，PLC控制方式控制效果比較好，可實(shí)現(xiàn)皮帶輸送機(jī)的自動(dòng)化控制，而采用傳統(tǒng)繼電器控制方式，還停留在以人工手動(dòng)操作為主（當(dāng)然也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，但是線路較為復(fù)雜，使用硬件元器件太多，不經(jīng)濟(jì)也不劃算，且維修困難），控制效果也就不是很明顯，為此采用PLC控制是很好的選擇。當(dāng)利用變頻器構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)，采用的是和PLC配合使用。變頻器利用內(nèi)部繼電器接點(diǎn)或具有繼電器接點(diǎn)開關(guān)特性的元器件(如晶體管)與PLC連接。PLC作為整個(gè)系統(tǒng)的“大腦”，負(fù)責(zé)接收外部信號(hào)(主令控制器、變頻器、轉(zhuǎn)速傳感器、限位等)，經(jīng)過(guò)程序運(yùn)行處理后，再提供指令通斷信號(hào)(正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、檔數(shù)等)給變頻器和其它動(dòng)作單元，由變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向、速度(頻率)。整個(gè)系統(tǒng)接線見圖2.3。 圖2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 第三章 生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 3.1 PLC的選型 我國(guó)市場(chǎng)上流行的有如下幾家PLC產(chǎn)品： 施耐德公司PLC主要有原Modicon旗下的Quantum、Momentum、Premium等產(chǎn)品； 羅克韋爾公司PLC產(chǎn)品，目前有SLC、Control?Logix、 Micro?Logix等產(chǎn)品； 西門子公司的產(chǎn)品，目前有SIMATIC?S7-400/300/200系列產(chǎn)品； GE公司的產(chǎn)品；日本歐姆龍、三菱、富士、松下等公司產(chǎn)品。 本次設(shè)計(jì)選用西門子S7-200型PLC。車床電氣控制系統(tǒng)只需要邏輯運(yùn)算等簡(jiǎn)單功能，西門子S7-200系列PLC非常適用于單機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)?，F(xiàn)選擇西門子S7-200 CPU226型PLC控制，AC220V供電，DC24V 6點(diǎn)輸入，繼電器型交流3點(diǎn)輸出。 圖3.1 西門子S7-200型PLC S7-200可編程控制器是小型化的PLC，對(duì)于社會(huì)各種行業(yè)，各種場(chǎng)合的邏輯控制，自動(dòng)檢測(cè)和運(yùn)算功能都適用。S7-200可編程控制器具有強(qiáng)大的運(yùn)算功能和通訊功能，能使用在比較復(fù)雜的自動(dòng)化控制場(chǎng)合。S7-200可編程控制器提供了4個(gè)不同的型號(hào)，8中CPU類型可以選擇使用。本次設(shè)計(jì)選擇的是CPU226類型可編程控制器。其中這種類型的可編程控制器可以生成24輸入和16輸出I/O點(diǎn)。可以擴(kuò)展成7個(gè)模塊，最大擴(kuò)展到248路數(shù)字量I/O亦可以擴(kuò)展到35路模擬量I/O點(diǎn)。26K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，6個(gè)獨(dú)立的30KHz高速計(jì)數(shù)器，具有PID控制器以及2路獨(dú)立的20KHz高速計(jì)數(shù)器輸出。RS485一共兩個(gè)通訊編程口， PPI和MPI通訊協(xié)議，并且I/O端子也很容易地實(shí)現(xiàn)整體拆卸。一般是用于要求較高的控制系統(tǒng)。其輸入和輸出點(diǎn)、模塊擴(kuò)展能力、運(yùn)行速度和功能、內(nèi)部集成特殊功能都異常的完善，可完全適應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。 3.2 電動(dòng)機(jī)的選型 為生產(chǎn)機(jī)械的電力拖動(dòng)系統(tǒng)選用電動(dòng)機(jī)，主要內(nèi)容包括確定電動(dòng)機(jī)的種類、電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、電動(dòng)機(jī)的額定電壓、額定轉(zhuǎn)速和額定功率等。選擇電動(dòng)機(jī)的基本原則如下： （1）電動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中，其額定功率應(yīng)得到充分利用。要求溫升接近但不超過(guò)規(guī)定的允許數(shù)值。 （2）電動(dòng)機(jī)應(yīng)滿足生產(chǎn)機(jī)械需要的有關(guān)機(jī)械特性的要求。保證一定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，有一定的轉(zhuǎn)速范圍及具有良好的啟動(dòng)和制動(dòng)性能。 （3）電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式應(yīng)滿足設(shè)計(jì)提出的安裝要求和適應(yīng)周圍的工作環(huán)境。例如防止灰塵進(jìn)入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，或者防止繞組絕緣受氣體腐蝕等。電力拖動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用電動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械工作的，由于生產(chǎn)機(jī)械種類繁多，工藝要求不一，驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)分類有很多。例如，工作原理的分類、運(yùn)動(dòng)方式的分類、工作電源分類等等，其中工作電源的分類包括有直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。 為了合理選用電動(dòng)機(jī)的種類，應(yīng)同時(shí)考慮兩個(gè)方面的問(wèn)題：一是電動(dòng)機(jī)的性能，例如機(jī)械特性、啟動(dòng)性能和調(diào)速性能等；二是要知道生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，要使所選電動(dòng)機(jī)的性能滿足生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求， 具體從以下幾個(gè)方面考慮： （1）電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性； （2）電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能； （3）電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能； （4）電動(dòng)機(jī)的電源； （5）電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性；最后著重強(qiáng)調(diào)的是綜合的觀點(diǎn)：一方面是以上的內(nèi)容在選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)必須都考慮到都能得到滿足；另一方面能滿足以上條件的電動(dòng)機(jī)可能不是一種類型，還應(yīng)綜合其他情況，例如節(jié)能、貨源、技術(shù)情況等。綜上所述，經(jīng)過(guò)綜合考慮本系統(tǒng)采用YBSS-220型電機(jī)，是隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)。 3.3 變頻器的控制原理 如何實(shí)現(xiàn)變壓變頻，輸出平滑規(guī)則的正弦波形，實(shí)現(xiàn)良好的驅(qū)動(dòng)性能，是變頻器的根本任務(wù)，變頻器控制中出現(xiàn)了多種控制方式，現(xiàn)在此做一簡(jiǎn)單介紹： UCf控制電壓和頻率成正比?？刂齐娐返奶攸c(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低成本和良好的機(jī)械性能,可以滿足一般傳播的平滑調(diào)速的要求。 轉(zhuǎn)差頻率控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的角度,這是一種實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的速度滑移速度控制模式的逆變器輸出頻率決定。 矢量控制(VC)矢量控制是用來(lái)計(jì)算定子電流的磁場(chǎng)分量和轉(zhuǎn)矩分量，直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)是用作直接轉(zhuǎn)矩控制的控制,而不是間接控制電流和磁鏈。 3.4 變頻器的選擇 因?yàn)樵撋a(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作，其電動(dòng)機(jī)一直在低速高扭矩中轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于這點(diǎn)可以與西門子PLC匹配變頻器MM440使用，它是一種矢量型通用變頻器，具有良好的低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動(dòng)態(tài)性能。 MM440變頻器的輸出頻率的控制有以下四種方式： （1）操作的基本操作面板（BOP）模式，該模式是通過(guò)操作板鍵手動(dòng)調(diào)整操作模式的輸出頻率，以這種方式不適合自動(dòng)調(diào)整。 （2）其頻率選擇操作模式變頻器的外部輸入端子的數(shù)量通常配備有多個(gè)固定頻率選擇性操作功能。固定頻率值由功能碼設(shè)定，且頻率范圍內(nèi)選擇由外部終端。由于這種方法可實(shí)現(xiàn)的頻率的數(shù)目有限，所以不使用這種方式。 （3）作為外部輸入端子的模擬頻率選擇性操作模式MM440設(shè)置有模擬輸入端子，并且當(dāng)該終端的電流或電壓在一定范圍內(nèi)改變時(shí)，反相器的輸出頻率在一定范圍內(nèi)，通常改變。這種方式可以由PLC可以擴(kuò)展到一個(gè)模擬輸出模塊，模擬轉(zhuǎn)換器，以控制逆變器的輸出，這種方法是擴(kuò)大一個(gè)模塊的缺點(diǎn)，從而增加成本。 為了便于與網(wǎng)絡(luò)的接口，該頻率轉(zhuǎn)換器具有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，其可以通過(guò)通信模式接收的頻率控制命令。西門子公司設(shè)計(jì)的通信協(xié)議，該協(xié)議是通用串行端口協(xié)議（USS），這是基于對(duì)串行總線的原理?？偩€可以連接到1個(gè)主站和1到31個(gè)從屬站。其中主站是通過(guò)通信消息中的地址的字符傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)從而自主選擇其從屬站。這種方法可以設(shè)置由指令所需的頻率輸出，并且只需要一個(gè)通信線路到PLC連接到轉(zhuǎn)換器。因此與四種方式相比，通信的選擇，操作的最佳方式。 3.5 主電路及控制電路設(shè)計(jì) 3.5.1 主電路的設(shè)計(jì) 在圖3.2所示中，通電后，當(dāng)閉合開關(guān)QF101時(shí)，電流就會(huì)通過(guò)接觸器的線圈聯(lián)通主電路，從而使得主電路吸合，主電路吸合后，四臺(tái)電機(jī)就會(huì)啟動(dòng)，控制著皮帶機(jī)的運(yùn)作。圖中，線圈KM101、KM102、KM103、KM104分別控制著不同的電機(jī)M1、M2、M3、M4。在主電路中，如果某一臺(tái)電機(jī)發(fā)生故障，都有相對(duì)應(yīng)的低壓電器來(lái)切斷電路從而達(dá)到保護(hù)作用。刀開關(guān)QF起電源隔離作用。熔斷器FU作為電路后備短路保護(hù)。熱繼電器FR具有對(duì)電機(jī)過(guò)載保護(hù)作用，與電動(dòng)機(jī)的反時(shí)限特性配。 圖3.2 主電路圖 3.5.2 控制電路的設(shè)計(jì) 根據(jù)以上分析，設(shè)計(jì)出的控制電路圖如下圖3.3所示： 圖3.3 可編程控制器接線圖 3.5.3 I/O分配表的設(shè)計(jì) 一般情況下輸入點(diǎn)與輸入信號(hào)，輸出點(diǎn)與輸出控制一一對(duì)應(yīng)。分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點(diǎn)號(hào)分配給每一個(gè)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)。在本系統(tǒng)中報(bào)警器是幾個(gè)信號(hào)共用一個(gè)輸出點(diǎn)，各報(bào)警因素按邏輯關(guān)系并聯(lián)后接到報(bào)警輸出點(diǎn)。I/O分配表如表1.7所示。 輸入信號(hào) 輸出信號(hào) 啟動(dòng)按鈕SB1 I0.0 電機(jī)M4 Q0.0 停車按鈕SB2 I0.1 電機(jī)M3 Q0.1 一號(hào)按鈕SB3 I0.2 電機(jī)M2 Q0.2 二號(hào)按鈕SB4 I0.3 電機(jī)M1 Q0.3 三號(hào)按鈕SB5 I0,4 報(bào)警燈 Q0.4 四號(hào)按鈕SB6 I0.5 停車輸出 Q0.5 手動(dòng)自動(dòng)按鈕SA1 I0.6 M1故障 Q0.6 M1熱繼 I0.7 M2故障 Q0.7 M2熱繼 I1.0 M3故障 Q1.0 M3熱繼 I1.1 M4故障 Q1.1 M4熱繼 I1.2 圖3.4 I/O分配表 第四章 生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 4.1系統(tǒng)工作流程圖的設(shè)計(jì) 根據(jù)以上分析，制定生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)流程圖如下： 4.2 梯形圖程序的設(shè)計(jì) 根據(jù)以上硬件電路的設(shè)計(jì)以及I/O分配點(diǎn)的確定，該生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)梯形圖程序如下： 第五章 生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì) 5.1監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法 （1）、安裝好Wincc flexible 2008軟件后，在[開始]/[程序]/[ WinCC flexible 2008]下找到相應(yīng)的可執(zhí)行程序點(diǎn)擊，打開觸摸屏軟件。界面如下： 　 （2）、點(diǎn)擊菜單[選項(xiàng)]里的[創(chuàng)建一個(gè)空項(xiàng)目]，在彈出的界面中選擇觸摸屏[Smart Line][ Smart 700],點(diǎn)擊確定，進(jìn)入如下界面。 （3）、在上述界面中，左側(cè)菜單選擇通訊下的雙擊“連接”，選擇通訊驅(qū)動(dòng)程序（SIMATIC S7 300），采用以太網(wǎng)通信。設(shè)置完成，再雙擊左側(cè)菜單選擇通訊下的“變量”，建立變量表。如下圖 （4）、變量建立完成，再雙擊左側(cè)菜單選擇畫面下的“添加 畫面”，可以增加畫面的數(shù)量，再選擇畫面一，進(jìn)行畫面功能制作。 （5）、制作畫面，按照說(shuō)明書要求進(jìn)行編輯。效果如下圖所示。 5.2 工程下載 1）、通過(guò)PC/PPI通信電纜連接觸摸PPI/RS422/RS485接口與PC機(jī)串口。 2）、觸摸屏需開啟用數(shù)據(jù)通道選擇“Control Panel”，在彈出窗口激活“Enable Channel”復(fù)選框選中后關(guān)閉，后選擇“Transfer”啟動(dòng)下載。 3）、點(diǎn)擊下載按鈕下載工程。如下圖: 4） 、下載完成，觸摸屏需在開啟用數(shù)據(jù)通道選擇“Control Panel”，在彈出窗口取消選中后關(guān)閉，用專用連接電纜連接PLC與觸摸屏就可以實(shí)現(xiàn)所設(shè)定的控制。 5.3系統(tǒng)仿真運(yùn)行分析 在仿真的時(shí)候，可以啟動(dòng)每一個(gè)電機(jī)，觀察相應(yīng)的PLC輸出點(diǎn)是否燈亮，可以啟動(dòng)每一個(gè)電機(jī)，觀察相應(yīng)的PLC輸出點(diǎn)是否燈亮。在生產(chǎn)系統(tǒng)打到自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，就可以觀察生產(chǎn)部分的電機(jī)啟動(dòng)順序，程序中編寫了許多聯(lián)鎖功能，在某一個(gè)功能條件成熟滿足下，下一步工序就可以啟動(dòng)運(yùn)行。 仿真畫面如下： 結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，直到今天，畢業(yè)設(shè)計(jì)總算接近尾聲了，通過(guò)這次對(duì)于生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度，本文所設(shè)計(jì)的是生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過(guò)初期的方案的制定，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門學(xué)問(wèn)不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過(guò)我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過(guò)。 至此，感覺(jué)自己受益良深，在以后的工作中，我將繼續(xù)努力，以期做到更好。 參考文獻(xiàn) [1]?徐灝等.PLC控制原理[M](第二版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003?? [2]?程悅蓀.生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1981?? [3]?周紀(jì)良.生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991?? [4]?吉林工業(yè)大學(xué)教研室編.生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)的構(gòu)造[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1982?? [5]?成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)——減（變）速器·電機(jī)與電器[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999? [6]?朱冬梅.畫法幾何及機(jī)械制圖[M].北京：高等教育出版社，2000? [7]?陳立德.PLC設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2002? [8]?陳立德.PLC設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[M].北京：高等教育出版社，2002? [9]?劉勁.機(jī)械制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000? [10]?陳立周.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)方法[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1985?? [11]?《拖拉機(jī)》編輯部主編.生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1980 [12]?周紀(jì)良.生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)結(jié)構(gòu)型式和結(jié)構(gòu)圖譜[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，1979(2)：47-63? [13] Charles W. Beardsly, Mechanical Engineering, ASME, Regents Publishing Company,Inc,1998. 20 致 謝 在此論文完成之際，我的心里感到特別高興和激動(dòng)，在這里，我打心里向我的導(dǎo)師和同學(xué)們表示衷心的感謝！因?yàn)橛辛死蠋煹恼佌伣虒?dǎo)，才讓我學(xué)到了很多知識(shí)和做人的道理，由衷地感謝我親愛的老師，您不僅在學(xué)術(shù)上對(duì)我精心指導(dǎo)，在生活上面也給予我無(wú)微不至的關(guān)懷支持和理解，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)，也學(xué)到了很多有用的知識(shí)，同時(shí)我的生活中的也有了一個(gè)明確的目標(biāo)。知道想要什么，不再是過(guò)去的那個(gè)愛玩的我了。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，創(chuàng)新的學(xué)術(shù)風(fēng)格，認(rèn)真負(fù)責(zé)，無(wú)私奉獻(xiàn)，寬容豁達(dá)的教學(xué)態(tài)度都是我們應(yīng)該學(xué)習(xí)和提倡的。通過(guò)近半年的設(shè)計(jì)計(jì)算，查找各類生產(chǎn)線皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)的相關(guān)資料，論文終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因?yàn)槲沂窃趺聪氲?，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學(xué)四年的知識(shí)和反映。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的個(gè)人能力，更重要的是來(lái)自老師和同學(xué)的潛移默化讓我學(xué)到很多有用的知識(shí)，在這里，謝謝老師以及所有關(guān)心我和幫助我的人，謝謝大家。 在這里，祝愿我的導(dǎo)師和同學(xué)們身體健康，萬(wàn)事如意！ 魏?jiǎn)⒓? 年 月 日 21