電氣課程設(shè)計(jì)-- 皮帶運(yùn)輸機(jī)控制設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　電氣課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p><b>　　皮帶運(yùn)輸機(jī)控制設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　學(xué) 院：</b></p><p><b>　　專 業(yè)：</b></p><p><b>　　

2、姓 名：</b></p><p><b>　　班 級(jí)：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)完成日期：</b></p><p>　　摘要：皮帶機(jī)是皮帶傳輸?shù)暮?jiǎn)稱，皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)用三節(jié)或多節(jié)皮帶的連續(xù)運(yùn)動(dòng)

3、或間歇運(yùn)動(dòng)來(lái)輸送物品，即可輸送散裝物品，也可傳輸包裝好的物品，所以用途廣泛。他的控制也多種多樣，他可以通過(guò)電器控制系統(tǒng)或者PLC來(lái)控制。在電器控制線路中，他們通過(guò)各種接觸器，繼電器的相互配合，可以達(dá)到自鎖，互鎖，延時(shí)斷開(kāi)閉合的作用，這樣可以在低壓線路中完成對(duì)危險(xiǎn)，高壓電路的操作。通過(guò)PLC來(lái)控制的系統(tǒng)中，由于PLC為主夠的控制系統(tǒng)具有可靠性高，控制功能強(qiáng)大，性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)，是目前工業(yè)自動(dòng)化的首選。</p><p>

4、;　　關(guān)鍵詞：PLC 電氣控制 皮帶傳輸機(jī)</p><p><b>　　一．設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　1.繪制電氣控制原理圖（A2圖幅），PLC外圍接線圖（A3圖幅），編寫(xiě)PLC控制程序。</p><p>　　2.制作電器控制板；按照設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)要求的控制功能，設(shè)計(jì)制作安裝M1，M2，M3電動(dòng)機(jī)主回路，控制回路取消電機(jī)保護(hù)功能

5、。</p><p>　　3.完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。</p><p><b>　　二．設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　有一臺(tái)三級(jí)皮帶運(yùn)輸機(jī)。分別由M1，M2，M3三臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，其動(dòng)作順序如下：?jiǎn)?dòng)要求按M1→M2→M3順序啟動(dòng)；停車要求按M3→M2→M1順序停車。</p><p><b>　　控制設(shè)計(jì)要求：&l

6、t;/b></p><p>　　可以進(jìn)行集中與單臺(tái)控制；</p><p>　　集中控制時(shí)，順時(shí)啟動(dòng)時(shí)間間隔10s，順停時(shí)間間隔為15s；</p><p>　　有總?？刂坪捅匾亩搪?，過(guò)載保護(hù)；</p><p><b>　　有單臺(tái)起，停功能。</b></p><p>　　通過(guò)對(duì)時(shí)間繼電器的投入

7、以及切斷來(lái)完成對(duì)接觸器線圈的控制，通過(guò)線圈常開(kāi)常閉的觸點(diǎn)來(lái)控制主電路以及控制回路各部分的開(kāi)通與斷開(kāi)。</p><p>　　電氣控制原理圖的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　主電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　電機(jī)要求順時(shí)啟動(dòng)，順時(shí)停車，有短路和過(guò)載保</p><p>　　通過(guò)控制線圈KM1，KM2，KM3來(lái)控制電機(jī)

8、1,2,3的順起和順停，通過(guò)熔斷器以及熱繼電器來(lái)為電機(jī)提供短路，過(guò)載保護(hù)。</p><p><b>　　控制電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)思路：通過(guò)時(shí)間繼電器來(lái)控制電路的順起和順停，然后再通過(guò)中間繼電器來(lái)切斷時(shí)間繼電器以及接通接觸器來(lái)完成對(duì)線圈的單獨(dú)控制。</p><p>　　最初共有兩種設(shè)計(jì)方案。下面分別介紹一下兩種方案。以及最

9、終選擇其中一種的原因（通過(guò)兩種方案進(jìn)行比較）。</p><p>　　此方案是最初的設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)而成的，此方案中通過(guò)閉合SB1，從而使KM1以及時(shí)間繼電器KT1得電，當(dāng)KT1計(jì)時(shí)10秒結(jié)束時(shí)，KT1的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，KM2及時(shí)間繼電器KT2得電，當(dāng)KT2計(jì)時(shí)10秒結(jié)束時(shí)，KT2的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，最終是KM3得電，以此來(lái)完成電動(dòng)機(jī)M1,M2,M3的順時(shí)啟動(dòng)。當(dāng)按下SB5時(shí)，SB5的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)

10、的瞬間，線圈KM3斷電，同時(shí)中間繼電器KA,時(shí)間繼電器KT3得電，中間繼電器KA的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合來(lái)完成對(duì)SB5按鈕的常開(kāi)觸點(diǎn)的自鎖。這時(shí)KT3開(kāi)始計(jì)時(shí)15秒后，KT3的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，完成對(duì)KT4線圈的通電以及使KM2線圈斷電，KT4計(jì)時(shí)15秒后，KT4的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使KM1線圈斷電，由此完成M3，M2，M1的順序停止。</p><p>　　當(dāng)單獨(dú)控制電機(jī)M1,M2,M3時(shí)，按下SB6，使中間繼電器K

11、A1接通，KA1的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，接通線圈KM1的電路，因?yàn)榘粹oSB6處有線圈KM1的常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)，當(dāng)線圈KM1得電時(shí)，SB6按鈕外的常開(kāi)觸點(diǎn)會(huì)閉合達(dá)到自鎖的目的，保持KA1,始終接通，以此達(dá)到單獨(dú)開(kāi)啟電機(jī)1的目的，當(dāng)想要關(guān)閉電機(jī)M1時(shí)，按下SB3斷開(kāi)線圈KM1使得線圈的常開(kāi)觸點(diǎn)斷電來(lái)完成對(duì)電動(dòng)機(jī)1的停止，同理，電動(dòng)機(jī)M2，電動(dòng)機(jī)M3也可以達(dá)到目的。</p><p>　　此圖為方案二的設(shè)計(jì)圖，當(dāng)想要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)M1,

12、M2,M3順時(shí)啟動(dòng)時(shí)，按下按鈕SB1，使得接觸器線圈KM1得電，同時(shí)時(shí)間繼電器KT1得電開(kāi)始計(jì)，KM1得電時(shí)，使得KM1的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，對(duì)SB1形成自鎖，保持KM1所在電路始終接通，當(dāng)時(shí)間繼電器KT1計(jì)時(shí)10秒結(jié)束時(shí)，KT1的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，從而使得線圈KM2的線路接通，KM2通電的同時(shí)，時(shí)間繼電器KT2得電，KM2通電瞬間，KM2的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。此時(shí)KT2的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合之后，自鎖了時(shí)間繼電器KT1的常開(kāi)觸點(diǎn)，保持線圈KM2

13、始終得電。同時(shí)，KM2的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，可使時(shí)間繼電器KT1切除出電路。當(dāng)KT2計(jì)時(shí)10秒結(jié)束后，KT2的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使線圈KM3得電，當(dāng)KM3得電時(shí)，KM3的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，自鎖住KT2的常開(kāi)觸點(diǎn)，并且切掉了KT2，使線路上只有KM1，KM2，KM3在運(yùn)行。當(dāng)想要順停電路時(shí)，先按下SB2，SB2的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，KM3線路瞬間斷開(kāi)。按鈕SB2的常開(kāi)觸點(diǎn)也會(huì)閉合，使得中間繼電器KA，時(shí)間繼電器KT3，KT4同時(shí)得電。KA得電后，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合

14、，使得按鈕SB2的常開(kāi)觸點(diǎn)自鎖。同時(shí)常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷一些不必要的線路，當(dāng)K</p><p>　　單獨(dú)啟動(dòng)時(shí)，按下按鈕SB3，中間繼電器KA1通電，使得KA1的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)一共有兩個(gè)，一個(gè)完成對(duì)按鈕SB3的自鎖，一個(gè)完成接通線圈KM1的工作，KA1的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使得KT1被切除出電路，避免啟動(dòng)KM2，KM3。當(dāng)關(guān)閉電機(jī)M1時(shí)。按下SBt1和SBt1’（雙層按鈕）使KA1和KM1同時(shí)斷電，

15、完成電動(dòng)機(jī)1的停車任務(wù)，電動(dòng)機(jī)M2,M3依次類推。</p><p><b>　　兩種方案的對(duì)比：</b></p><p>　　方案一的設(shè)計(jì)，由于第一次設(shè)計(jì)電路圖，也未經(jīng)老師指導(dǎo)所以有所不足，設(shè)計(jì)過(guò)程中，并沒(méi)有考慮到時(shí)間繼電器觸發(fā)電路之后最好切除,也沒(méi)有給常開(kāi)觸點(diǎn)做自鎖。第二點(diǎn)是設(shè)計(jì)中沒(méi)有考慮清楚順時(shí)停車中，能否停下的問(wèn)題，因?yàn)镵M3瞬間斷電之后要隔15s之后，KM2才

16、斷電，但是KT2得電的同時(shí)，會(huì)使KM3線路再度接通，所以達(dá)不到斷電的目的。而且單獨(dú)控制回路中，按鈕SB3用的是線圈KM1的常開(kāi)觸點(diǎn)來(lái)自鎖電路，但如果這樣，當(dāng)KM1線圈得電之后，KA1也會(huì)接通，使KT1的計(jì)時(shí)失敗，達(dá)不到順時(shí)啟動(dòng)的目的。當(dāng)?shù)玫嚼蠋熤乐?，完成了方案二的設(shè)計(jì)。方案二明顯的解決了方案一的不足之處，因此，在連接實(shí)物的時(shí)候參照方案二進(jìn)行連接。</p><p>　　電氣控制板安裝、調(diào)試</p>

17、<p><b>　　安裝制作內(nèi)容要求</b></p><p>　　制作電氣控制板：按照設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)要求的控制功能，制作安裝M1，M2，M3電機(jī)的主回路及控制回路。</p><p><b>　　電氣安裝的工藝要求</b></p><p>　?。?）安裝前的準(zhǔn)備工作</p><p>　　A.圖

18、紙和資料的準(zhǔn)備</p><p>　　B.常用材料，工具和測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)備</p><p>　?。?）電氣設(shè)備的總體布局</p><p>　　A.劃分組件和布局的原則</p><p>　　B.電氣控制的各部分及組件之間的接線方式</p><p>　　（3）繪制電氣控制裝置的電氣元件布置圖</p><p&

19、gt;　?。?）繪制電氣控制裝置的接線圖</p><p><b>　?。?）電氣配線工藝</b></p><p><b>　　元器件的選擇</b></p><p>　?。?）空氣開(kāi)關(guān)的選擇</p><p>　　低壓斷路器俗稱自動(dòng)開(kāi)關(guān)，空氣開(kāi)關(guān)，是一種既有手動(dòng)開(kāi)關(guān)作用，又能自動(dòng)進(jìn)行短路，過(guò)載，欠壓保護(hù)

20、的電器。</p><p>　　空氣開(kāi)關(guān)的額定電壓和額定電流應(yīng)不小于電路的正常工作電壓，電流。</p><p><b>　?。?）接觸器的選擇</b></p><p>　　接觸器是一種能頻繁地接通和斷開(kāi)遠(yuǎn)距離用電設(shè)備的主回路及其他大容量用電回路的自動(dòng)控制電器，主要的控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　A.選擇接觸器的類

21、型：接觸器的類型應(yīng)根據(jù)負(fù)載電流的類型和負(fù)載的輕重來(lái)選擇,即是交流負(fù)載還是直流負(fù)載,是輕負(fù)載、一般負(fù)載還是重負(fù)載. </p><p>　　B.額定電壓的選擇：接觸器的額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載回路的電壓。</p><p>　　C.額定電流的選擇：接觸器的額定電流應(yīng)大于或等于被控回路的電流。對(duì)于電動(dòng)機(jī)負(fù)載可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：I=P／KU(I為接觸器主觸點(diǎn)電流，P為電動(dòng)機(jī)額定功率，U為電動(dòng)機(jī)額定

22、電壓，K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取1～1.4)。</p><p>　　D.吸引線圈的額定電壓選擇：吸引線圈的額定電壓應(yīng)與所接控制電路所接控制電路的電壓一致。</p><p>　　E.接觸器的觸點(diǎn)數(shù)量、種類的選擇：觸點(diǎn)數(shù)量和種類應(yīng)滿足主電路和控制線路的要求。</p><p>　　(3)時(shí)間繼電器的選擇：根據(jù)控制回路的額定電壓來(lái)選擇，所以，選擇JS14P型時(shí)間繼電器，額定電壓為

23、220V,延時(shí)99s。</p><p>　?。?）中間繼電器電路的選擇：根據(jù)控制回路的額定電壓來(lái)選擇。所以選擇JXZ-22F/4Z型中間繼電器，額定電壓為220V，額定電流為3A。</p><p>　?。?）熱繼電器的選擇：</p><p>　　熱繼電器是一種保護(hù)電器，專門用來(lái)對(duì)電機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)盒斷相保護(hù)，以防止電動(dòng)機(jī)過(guò)熱損壞。</p><p&g

24、t;　?。?）熔斷器的選擇：熔斷器是一種最賤的有效的保護(hù)電器。使用時(shí)，串聯(lián)在所保護(hù)的電路中，作為電路及用電設(shè)備的短路和嚴(yán)重過(guò)載保護(hù)，主要用作短路保護(hù)。 </p><p><b>　　元件明細(xì)表</b></p><p><b>　　電氣控制板的調(diào)試</b></p><p>　　安裝好電氣控制板之后，接觸器之間動(dòng)作，按鈕

25、沒(méi)有發(fā)揮作用，且控制要求沒(méi)有達(dá)到，經(jīng)分析，電路自鎖的常開(kāi)觸點(diǎn)全部接到了常閉觸點(diǎn)，所以電路直接接通，當(dāng)調(diào)整之后，再次調(diào)試之后，電路中的接觸器依然吸合，然后開(kāi)始檢查電路，多次檢查之后，并未發(fā)現(xiàn)線路中的不足，經(jīng)過(guò)分析之后，電路的設(shè)計(jì)依然存在不足，是因?yàn)楫?dāng)初設(shè)計(jì)之時(shí)，并未分析明確，之后經(jīng)過(guò)多次修改，反復(fù)測(cè)試，不斷地完善所設(shè)計(jì)的電氣控制線路，直至最終的安裝完畢。控制線路沒(méi)有問(wèn)題，街上電機(jī)測(cè)試，完全符合設(shè)計(jì)要求，電氣控制部分完成。</p>

26、;<p>　　皮帶傳輸PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　電氣控制原理圖的I/O分析</p><p>　　控制板上的按鈕有：緊急停車、順時(shí)啟動(dòng)、順時(shí)停車、電機(jī)1,2,3的單獨(dú)啟動(dòng)以及停止按鈕，所以輸入有9個(gè)。</p><p>　　控制主電路的輸出有：KM1，KM2，KM3所以有3個(gè)輸出。</p><p><b>　

27、　PLC的選型</b></p><p>　?。?）對(duì)輸入輸出點(diǎn)的選擇</p><p>　　要先弄清控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)，再按實(shí)際點(diǎn)數(shù)的15%～20%留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需PLC的點(diǎn)數(shù)。</p><p>　　一些高密度輸入點(diǎn)的模塊對(duì)同時(shí)接通的輸入點(diǎn)數(shù)有限制，一般同時(shí)接通的輸入點(diǎn)不得超過(guò)總輸入點(diǎn)的60％。</p><

28、;p>　　選型時(shí)要考慮PLC每個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力（A／點(diǎn)）也是有限的，有的PLC每點(diǎn)輸出電流的大小還隨所加負(fù)載電壓的不同而異；一般PLC的允許輸出電流隨環(huán)境溫度為升高而有所降低等。</p><p>　　PLC的輸出點(diǎn)可分為共點(diǎn)式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點(diǎn)之間可以用不同的電壓種類和電壓等級(jí)，但這種PLC平均每點(diǎn)的價(jià)格較高。如果輸出信號(hào)之間不需隔離，則應(yīng)選擇前兩種輸出方式的PLC。</p

29、><p>　?。?）對(duì)存儲(chǔ)容量的選擇</p><p>　　對(duì)用戶存儲(chǔ)容量只能作粗略的估算。在僅對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點(diǎn)數(shù)乘10字／點(diǎn)＋輸出總點(diǎn)數(shù)乘5字／點(diǎn)來(lái)估算；計(jì)數(shù)器／定時(shí)器按（3～5）字／個(gè)估算；有運(yùn)算處理時(shí)按（5～10）字／量估算；在有模擬量輸入／輸出的系統(tǒng)中，可以按每輸入（或輸出）一路模擬量約需（80～100）字左右的存儲(chǔ)容量來(lái)估算；有通信處理時(shí)按每個(gè)接口200字以上的

30、數(shù)量粗略估算。一般按估算容量的50~100%留有裕量。對(duì)缺乏經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者，要留有更大的裕量。</p><p>　　（3）對(duì)I/O響應(yīng)時(shí)間的選擇 </p><p>　　PLC的 I/O響應(yīng)時(shí)間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時(shí)間延遲（一般在 2～3個(gè)掃描周期）等。對(duì)開(kāi)關(guān)量控制的系統(tǒng)，PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間一般都能滿足實(shí)際工程的要求，可不必考慮I/O響應(yīng)問(wèn)題。對(duì)模擬量控制的系

31、統(tǒng)、特別是閉環(huán)控制系統(tǒng)要考慮I/O響應(yīng)問(wèn)題。</p><p><b>　　I/O分配表</b></p><p><b>　　輸入</b></p><p><b>　　輸出</b></p><p><b>　　外圍接線圖</b></p><

32、;p><b>　　詳見(jiàn)A3圖紙</b></p><p><b>　　控制程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。?）PLC運(yùn)行過(guò)程圖（2）編程 （見(jiàn)附頁(yè)）</p><p>　　6.PLC控制程序的調(diào)試 </p><p>　　順序啟動(dòng)時(shí)按下按鈕 線圈KM1得電</p>

33、<p>　　順序啟動(dòng)中 線圈KM2 KM3得電</p><p>　　順序停止時(shí)，線圈KM3斷電</p><p>　　順序停止中 線圈KM2斷電</p><p>　　順序停止中 線圈斷電瞬間</p><p><b>　　順序停止完成</b></p><p>　　單臺(tái)啟動(dòng)時(shí) 按下按鈕瞬間

34、KM1得電</p><p>　　單臺(tái)啟動(dòng) 線圈KM1停止</p><p>　　單臺(tái)啟動(dòng) KM2得電</p><p>　　單臺(tái)啟動(dòng) KM2斷電</p><p>　　單臺(tái)啟動(dòng) KM3得電</p><p>　　單臺(tái)啟動(dòng) KM3斷電</p><p><b>　　結(jié)論</b><

35、/p><p>　　利用接觸器、繼電器來(lái)達(dá)到控制目的的電氣控制方式。由于繼電器、接觸器利用他們的觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)及延時(shí)的滯后動(dòng)作等組合成控制邏輯，接線多而且非常復(fù)雜，體積大，功耗大，一旦控制系統(tǒng)安裝完成后再想改變或增加功能很困難。而且接觸器和繼電器的觸點(diǎn)也很少，靈活性比較差，做改動(dòng)很困難。接觸器，繼電器的觸點(diǎn)都是由螺絲連接，所以一旦動(dòng)作過(guò)于頻繁，次數(shù)過(guò)多之后，可能造成線路松動(dòng)，帶來(lái)一些麻煩。</p>&l

36、t;p>　　PLC采用存儲(chǔ)器邏輯，其控制邏輯以程序的方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序，其接線少，體積小，控制速度快，一般一條用戶指令執(zhí)行在微秒數(shù)量級(jí)，能實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。系統(tǒng)完成后，現(xiàn)場(chǎng)施工和控制邏輯的設(shè)計(jì)可以同時(shí)進(jìn)行，周期短，調(diào)試和維護(hù)方便。但PLC造價(jià)較高。</p><p>　　通過(guò)課程設(shè)計(jì)的親身經(jīng)歷，我們明白了理論與實(shí)際的差距，只停留在理論層次是不行的。 </p><

37、p><b>　　七、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]宋伯生.可編程控制器.北京：中國(guó)勞動(dòng)出版社，1993</p><p>　　[2]田瑞庭.可編程控制器應(yīng)用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994</p><p>　　[3]耿文學(xué).可編程控制器應(yīng)用技術(shù)手冊(cè).北京：科學(xué)技術(shù)出版社，1996</p><p>　

38、　[4]王艷秋.電機(jī)及電力拖動(dòng).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.8</p><p>　　[5]李禮賢.電力拖動(dòng)與控制[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1986</p><p>　　[6]張鳳池.現(xiàn)代工業(yè)與電氣控制[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2000</p><p>　　[7]程周.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用:歐姆龍機(jī)型.北京：電子工業(yè)出版社，2012.1</p>&