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2.2.2硬件电路主电路图及说明8
2.3硬件电路的接线要求……………………………………………………………….......9
第三章控制系统的软件设计10
3.1软件设计思路10
3.2程序流程图与梯形图及说明10
第四章抗干扰的设计13
4.1设备选型……………………………………………………………………………….13
4.2综合抗干扰设计……………………………………………………………………....13
第五章系统调试…………………………………………….……………………14
第六章总结与谢辞………………………………………….……………………....15
1.皮带传输机集中控制系统的结构及工作过程
1.1皮带传输机的结构
皮带传输机由皮带、机架、驱动滚筒、改向滚筒、承载托轴、张紧托轴、清扫器等零件不见组成。
1.2皮带运输机的电气控制要求
1.2.1设计目的和技术要求
1)启用时先启动最后一台皮带机,然后每隔15s,依次从后向前启动各种皮带机。
2)停车是首先停止嘴前面的一台皮带机,待料运送完毕后,每隔30s依次从前向后停止各台皮带机
3)当某台皮带机发生故障时,该皮带机和前面的皮带机立即停止,而该皮带机以后的皮带机待料运送完后停止。
例如,电机M2发生故障,M1、M2立即停止,经过30s
延时后M3停止,在过20s,M4停止
1.3皮带运输机的总体方案确定
皮带运输机控制可采用PLC控制与传统采用继电器控制两种控制方法,两种控制方法的比较如下:
1)方式:
继电器的控制是采用硬件接线实现的,是利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的之后动作等组合形成控制逻辑,只能完成既定的逻辑控制。
PLC采用存储逻辑,其控制逻辑是以程序方式存储中,要改变控制逻辑,只需改变程序即可,称软界线
2)速度:
继电器控制逻辑是依靠触点的机械动作实现控制,工作频率低,毫秒级,机械触点有抖动现象。
PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制,速度快,微秒级,严格同步,无抖动
3)控制:
继电器控制系统是靠时间继电器的之后动作实现延时控制,而时间继电器定时精度不高,受环境影响大,调整时间困难。
PLC用半导体继承电路作定时器,时钟脉冲由晶体振荡器产生,精度高,调整时间方便,不受环境影响。
通过对两种控制方式的比较,PLC控制方式控制效果比较好,可实现皮带运输机的自动化;
而采用继电器控制方式,这种方式还停留在人工操作,效果也就不是很明显。
为此用PLC控制皮带运输机是一个很好的选择。
而PLC控制方式又分集中控制和分散控制两块。
集中控制就是一台多个I/O点PLC控制多台设备,实行的是一对多的控制方式;
分散控制是多台PLC,而每台的PLC的I/O点相对来说就比较少,实现的是多对多的控制方式。
两者的优缺点比较如下表:
表1方案比较
方案
优点
缺点
一
控制集中、紧凑、易于安装、占地少、费用少。
一旦故障影响安全装置、运行时难于维护。
二
控制分散、互不影响、便于维护。
占地较大、费用略高。
考虑到控制成本,占地等综合因数还是采用PLC集中控制方式较为合理。
集合PLC控制与集中控制,本片论文对皮带运输机就采用PLC集中控制方案。
2.控制系统的硬件电路设计
2.1PLC选型及I/O表的分配
输入信号:
启动开关需要1个输入端
停止开关需要1个输入端
故障开关需要4个输入端
以上共需6个输入信号点,考虑到以后对系统的调整与扩充,留有15%的备用电共需要7个输入点。
输出信号:
电动机需要4个输入端
报警机需要1个输入端
停车需要1个输入端
故障需要4个输入端
以上共需10个输出信号点,考虑到以后对系统的调整与扩充,留有15%的备用点,共需12个输出点。
所以我们选用日本OMRON公司CPM2A系列30点I/O(输出为18点输入为12点)可编程控制器,它具有以下几个特点:
1)同步控制
CPM2A/2C的高速技术功能可以和脉冲输出功能结合起来,依照输入脉冲频率按比例产生一个特定的输出脉冲。
2)高速处理
高速处理包括50ms的快速响应输入,更短的扫描周期(0.64ms/LD)和1ms的定时器,高速处理可以在很大程度上提高生产效率,以包装机械为例,这可以显著缩短检测标签记号和检测产品之间的时间间隔
3)高速计数器
CPM2A/2C支持单轴高速计数20kHz单相或5kHz双相,线形计数方式(加/减)从-8388608到388607四轴高速计算(中断计数方式)2kHz单相加或减从0000到FFFF
4)脉冲输出到位置控制
CPM2A/2C支持4种脉冲方式2点:
10—10kHz脉冲输出1点10—10kHz(加/减速度定位)脉冲输出2点;
PWM输出0.1-999.9Hz0-100%
1点:
同步控制功能
5)RS232端口
CPM2A/2C提供一个内置的RS232C端口能方便地连接可编程终端,确认操作环境和调试时能实现可视化。
6)价格低廉
在价格方面PLC也是比较方便的,因为1个PLC就可以公职整个控制系统。
一般情况下输入点与输入信号,输出点与输出控制一一对应。
分配好
后,按系统配置的通道与接点号分配给每一个输入信号和输出信号。
在本系统中报警是几个信号共用一个输出点,各报警因素按逻辑关系并联后接到报警输出点。
I/O分配表如图所示号。
在本系统中报警器是几个信号共用一个输出点,各报警因素按逻辑关系并联后接到报警输出点。
2.2PLC外围硬件电路设计与硬件电路图
2.2.1PLC外围硬件电路图
SB1为启动按钮(00000)。
SBS2为停止按钮(00001)。
SB3-SB6为四台所对应的信号(点击正常时为常开信号,有故障时信号为常闭信号)。
经SB3-SB6(00002-00005)输入PLC处理。
01004为故障报警输出。
当任何一台电机发生故障,HA便开始报警。
电机的故障信号(过流,断相,短路,过载)可由热继电器,交流接触器来检测。
2.2.2硬件电路电路图及说明
在图4所示中,通过QF1的闭合,电流经过接触器的线圈,使主电路吸合,使四台电机启动,控制皮带机运作。
线圈KM1控制电机M1、线圈KM2控制电机M2、线圈KM3控制M3、线圈KM4控制M4。
在主电路中,如果某一台电机发生故障,都可由对应的低压电器来切断电路,进行保护。
刀开关QF起电源隔离作用。
熔断器FU作为电路后备短路保护。
热继电器FR具有对电机过载保护作用与电动机的反时限特性匹配。
2.3硬件电路的接线要求
在硬件电路图的基础上,对一些相关的控制接线做一些要求:
1)采用“远程集中”控制,完全由PLC按照工艺要求来启动生产线上各个设备
2)电动机容量小10KW或其容量不超过电源变压器容量15%~20%,可实行直接启动
3)交流接触器的容量根据电机功率来选取,所有接触器线圈电压均为AC220V。
4)所有电机都配有相应的低压电器保护:
具有短路、过载、过电流、断相等保护功能
5)电控系统采用三相四线制供电系统。
6)PLC的故障输出端直接接到AC220V报警器。
3.控制系统的软件设计
3.1软件设计思路
根据加工工艺要求和用户使用需要,同时考虑到各设备的安全性、故障保护与报警运行状态显示的要求,以及实现系统各设备协调工作功能,用梯形图语言编制整个控制程序。
在考虑皮带机发生故障时,每台皮带机运行相隔个时间用定时器控制。
在集控方式下,系统启动后,通过定时器控制,依次启动各台电机。
3.2程序流程图与梯形图及说明
首先PLC上电初始化,然后按下启动按钮(00000),M4电机先启动,然后每隔15s启动M3、M2、M1电机。
当需要电机停止工作时,只需要按下按钮(00001),第一台电机立即停止工作,以免继续送料,接着通过每隔30s停止M2、M3、M4电机。
当电机出现故障时,按下故障按钮(每台电机都有个故障按钮),这台电机以及之前的电机马上停止工作,在通过30s定时器停止后面的电机。
4.抗干扰设计
4.1设备选型
在选择设备是,首先要选择有较高抗干扰能力的产品,其中包括了电磁兼容性(EMC),尤其是抗外部干扰能力,如采用浮地技术,隔离性能较好的PLC系统:
其次还应用了解生产厂给出的抗干扰指标,如其模拟制比,差模拟制比,耐压能力,允许在多大电厂强度和多高频率的磁场强度环境中工作:
另外是考察其在类似工作中的应用实绩。
在选择国外进口产品要注意:
我国是采用220V高内阻电网制式,而欧美地区是110低内阻电网。
由于我国电网内阻打,零点点位漂移打,地点位变化大,工业企业现场的电磁干扰至少要比欧美地区高4倍以上,对系统抗干扰性能要求更高,在国外能长长工作的PLC产品在国内工业就不一定能运行可靠,这就要在采用国外产品时,按我国的标准(GB/T13926)
合理选择。
4.2综合抗干扰设计
主要考虑来自系统外部的几种如果抑制措施。
只要被容包括:
对PLC系统以及外引线进行屏蔽以防空间辐射电磁干扰:
对外引线进行隔离、滤波,特别是远离动力电缆,分层布置,以防通过外引线引入传导电磁干扰:
正确设计接地点和接地装置,完善接地系统。
另外还必须利用软件手段,进一步提高系统的安全可靠性。
5.系统调试
用CX-P编程的基本操作有:
建立一个新工程,创建一个程序,编译程序,将PC机上的程序传送到PLC,将PLC中的程序传送到PC机,将PC机中的程序与PLC中的程序进行比较,在执行PLC程序时惊醒监视,在进行在线编程等。
在按下启动按钮00000,最后一台皮带机M4(01000)开始启动,在通过定时15s后,一次启动M3、M2、M1皮带运输机。
。
停止时应先停止最前面的皮带机M1(01003),停车按钮在00001,按下此按钮通过线圈01005对常闭点的控制,将01003电机停止,在通过程序的控制依次使M2、M3、M4皮带机停止,这就是在正常情况的启动与停止控制。
在有故障的情况下,按下对应的皮带机的故障按钮就能使电机停止并及时报警,与此同时定时器开始定时,一段时间后全部的点击停止工作。
另外还将四个故障按钮并联起来,一起接在一个报警器上,有故障能及时报警,能使有关人员注意。
6.总结与谢辞
时光如水,岁月如哥。
三年的大学胜过,我想应该是每个人心中最美好的一段时光!
从陌生到熟悉的转变时对我们生活履历的一种见证。
面对毕业,在我们心中最深的意识是毕业设计的制作与完成,从选定题目、选择元器件、实物的制作、论文的完成,过程是辛苦的,但成果是令人欣慰的。
不论是之前的实验还是实习,总结都没有一个人去完成一件作品,在这将近半年的时间里,通过自己的不懈努力终于在这一刻完成了我的设计。
回想刚踏入校门时自己什么都不懂,仍然像以前高中一样的态度对待生活。
但现实总是残酷的,大学不容我这样,一切都证明我的方式不合适在这个圈里生存。
我失落过,我迷惘过,但我没放弃,在失败面前我并没退缩,在懂得什么是知难而进,在老师的指导与同学的帮助中。
我找回了自我认清方向,也有了明确的目标,那样我就有了朝着目标奋斗的动力
感谢各位老师的帮助和支持。
各位老师不仅教给我专业知识,也教给我许多课外知识,这些知识将对我今后踏入社会工作起了很重要的作用。
同时我也从各位老师那里学到了许多做人的原则,这些有将有益于我的终身。
在这几,我中心的感谢各位老师,同时也对本文作出认真审阅的老师们给以深深的敬意!
参考文献
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机械工业出版社2002
[2]许世徐可编程控制器原理应用网络中国科技大学出版社
[3]宫淑贞可编程控制器原理及应用人民邮电出版社
[4]王仁祥常用低压电器原理及其控制技术机械工业出版社
[5]王成福主编可编程控制器原理及应用北京:
机械工业出版社2006.7
[6]张进秋主编可编程控制器原理及应用实例[M]北京:
机械工业出版社2004
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