電氣課程設(shè)計-- 皮帶運輸機控制設(shè)計

1、<p><b>　　電氣課程設(shè)計說明書</b></p><p><b>　　皮帶運輸機控制設(shè)計</b></p><p><b>　　學 院：</b></p><p><b>　　專 業(yè)：</b></p><p><b>　　

2、姓 名：</b></p><p><b>　　班 級：</b></p><p><b>　　指導教師： </b></p><p><b>　　設(shè)計完成日期：</b></p><p>　　摘要：皮帶機是皮帶傳輸?shù)暮喎Q，皮帶運輸機運用三節(jié)或多節(jié)皮帶的連續(xù)運動

3、或間歇運動來輸送物品，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，他可以通過電器控制系統(tǒng)或者PLC來控制。在電器控制線路中，他們通過各種接觸器，繼電器的相互配合，可以達到自鎖，互鎖，延時斷開閉合的作用，這樣可以在低壓線路中完成對危險，高壓電路的操作。通過PLC來控制的系統(tǒng)中，由于PLC為主夠的控制系統(tǒng)具有可靠性高，控制功能強大，性價比高的優(yōu)點，是目前工業(yè)自動化的首選。</p><p>

4、;　　關(guān)鍵詞：PLC 電氣控制 皮帶傳輸機</p><p><b>　　一．設(shè)計任務</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PLC控制程序。</p><p>　　2.制作電器控制板；按照設(shè)計指導書要求的控制功能，設(shè)計制作安裝M1，M2，M3電動機主回路，控制回路取消電機保護功能

5、。</p><p>　　3.完成設(shè)計說明書。</p><p><b>　　二．設(shè)計方案</b></p><p>　　有一臺三級皮帶運輸機。分別由M1，M2，M3三臺電動機拖動，其動作順序如下：啟動要求按M1→M2→M3順序啟動；停車要求按M3→M2→M1順序停車。</p><p><b>　　控制設(shè)計要求：&l

6、t;/b></p><p>　　可以進行集中與單臺控制；</p><p>　　集中控制時，順時啟動時間間隔10s，順停時間間隔為15s；</p><p>　　有總?？刂坪捅匾亩搪?，過載保護；</p><p><b>　　有單臺起，停功能。</b></p><p>　　通過對時間繼電器的投入

7、以及切斷來完成對接觸器線圈的控制，通過線圈常開常閉的觸點來控制主電路以及控制回路各部分的開通與斷開。</p><p>　　電氣控制原理圖的設(shè)計</p><p><b>　　主電路的設(shè)計</b></p><p>　　電機要求順時啟動，順時停車，有短路和過載保</p><p>　　通過控制線圈KM1，KM2，KM3來控制電機

8、1,2,3的順起和順停，通過熔斷器以及熱繼電器來為電機提供短路，過載保護。</p><p><b>　　控制電路的設(shè)計</b></p><p>　　設(shè)計思路：通過時間繼電器來控制電路的順起和順停，然后再通過中間繼電器來切斷時間繼電器以及接通接觸器來完成對線圈的單獨控制。</p><p>　　最初共有兩種設(shè)計方案。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（通過兩種方案進行比較）。</p><p>　　此方案是最初的設(shè)計思路設(shè)計而成的，此方案中通過閉合SB1，從而使KM1以及時間繼電器KT1得電，當KT1計時10秒結(jié)束時，KT1的常開觸點閉合，KM2及時間繼電器KT2得電，當KT2計時10秒結(jié)束時，KT2的常開觸點閉合，最終是KM3得電，以此來完成電動機M1,M2,M3的順時啟動。當按下SB5時，SB5的常閉觸點斷開，常開觸點閉合，常閉觸點斷開

10、的瞬間，線圈KM3斷電，同時中間繼電器KA,時間繼電器KT3得電，中間繼電器KA的常開觸點閉合來完成對SB5按鈕的常開觸點的自鎖。這時KT3開始計時15秒后，KT3的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，完成對KT4線圈的通電以及使KM2線圈斷電，KT4計時15秒后，KT4的常閉觸點斷開，使KM1線圈斷電，由此完成M3，M2，M1的順序停止。</p><p>　　當單獨控制電機M1,M2,M3時，按下SB6，使中間繼電器K

11、A1接通，KA1的常開觸點閉合，接通線圈KM1的電路，因為按鈕SB6處有線圈KM1的常開觸點并聯(lián)，當線圈KM1得電時，SB6按鈕外的常開觸點會閉合達到自鎖的目的，保持KA1,始終接通，以此達到單獨開啟電機1的目的，當想要關(guān)閉電機M1時，按下SB3斷開線圈KM1使得線圈的常開觸點斷電來完成對電動機1的停止，同理，電動機M2，電動機M3也可以達到目的。</p><p>　　此圖為方案二的設(shè)計圖，當想要實現(xiàn)電動機M1,

12、M2,M3順時啟動時，按下按鈕SB1，使得接觸器線圈KM1得電，同時時間繼電器KT1得電開始計，KM1得電時，使得KM1的常開觸點閉合，對SB1形成自鎖，保持KM1所在電路始終接通，當時間繼電器KT1計時10秒結(jié)束時，KT1的常開觸點閉合，從而使得線圈KM2的線路接通，KM2通電的同時，時間繼電器KT2得電，KM2通電瞬間，KM2的常開觸點閉合，常閉觸點斷開。此時KT2的常開觸點閉合之后，自鎖了時間繼電器KT1的常開觸點，保持線圈KM2

13、始終得電。同時，KM2的常閉觸點斷開，可使時間繼電器KT1切除出電路。當KT2計時10秒結(jié)束后，KT2的常開觸點閉合，使線圈KM3得電，當KM3得電時，KM3的常開觸點閉合，自鎖住KT2的常開觸點，并且切掉了KT2，使線路上只有KM1，KM2，KM3在運行。當想要順停電路時，先按下SB2，SB2的常閉觸點斷開，KM3線路瞬間斷開。按鈕SB2的常開觸點也會閉合，使得中間繼電器KA，時間繼電器KT3，KT4同時得電。KA得電后，常開觸點閉合

14、，使得按鈕SB2的常開觸點自鎖。同時常閉觸點斷開，切斷一些不必要的線路，當K</p><p>　　單獨啟動時，按下按鈕SB3，中間繼電器KA1通電，使得KA1的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，常開觸點一共有兩個，一個完成對按鈕SB3的自鎖，一個完成接通線圈KM1的工作，KA1的常閉觸點斷開，使得KT1被切除出電路，避免啟動KM2，KM3。當關(guān)閉電機M1時。按下SBt1和SBt1’（雙層按鈕）使KA1和KM1同時斷電，

15、完成電動機1的停車任務，電動機M2,M3依次類推。</p><p><b>　　兩種方案的對比：</b></p><p>　　方案一的設(shè)計，由于第一次設(shè)計電路圖，也未經(jīng)老師指導所以有所不足，設(shè)計過程中，并沒有考慮到時間繼電器觸發(fā)電路之后最好切除,也沒有給常開觸點做自鎖。第二點是設(shè)計中沒有考慮清楚順時停車中，能否停下的問題，因為KM3瞬間斷電之后要隔15s之后，KM2才

16、斷電，但是KT2得電的同時，會使KM3線路再度接通，所以達不到斷電的目的。而且單獨控制回路中，按鈕SB3用的是線圈KM1的常開觸點來自鎖電路，但如果這樣，當KM1線圈得電之后，KA1也會接通，使KT1的計時失敗，達不到順時啟動的目的。當?shù)玫嚼蠋熤乐?，完成了方案二的設(shè)計。方案二明顯的解決了方案一的不足之處，因此，在連接實物的時候參照方案二進行連接。</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)計指導書要求的控制功能，制作安裝M1，M2，M3電機的主回路及控制回路。</p><p><b>　　電氣安裝的工藝要求</b></p><p>　?。?）安裝前的準備工作</p><p>　　A.圖

18、紙和資料的準備</p><p>　　B.常用材料，工具和測量儀表的準備</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>　　（5）電氣配線工藝</b></p><p><b>　　元器件的選擇</b></p><p>　?。?）空氣開關(guān)的選擇</p><p>　　低壓斷路器俗稱自動開關(guān)，空氣開關(guān)，是一種既有手動開關(guān)作用，又能自動進行短路，過載，欠壓保護

20、的電器。</p><p>　　空氣開關(guān)的額定電壓和額定電流應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遠距離用電設(shè)備的主回路及其他大容量用電回路的自動控制電器，主要的控制對象是電動機。</p><p>　　A.選擇接觸器的類

21、型：接觸器的類型應根據(jù)負載電流的類型和負載的輕重來選擇,即是交流負載還是直流負載,是輕負載、一般負載還是重負載. </p><p>　　B.額定電壓的選擇：接觸器的額定電壓應大于或等于負載回路的電壓。</p><p>　　C.額定電流的選擇：接觸器的額定電流應大于或等于被控回路的電流。對于電動機負載可按下列經(jīng)驗公式計算：I=P／KU(I為接觸器主觸點電流，P為電動機額定功率，U為電動機額定

22、電壓，K為經(jīng)驗系數(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.接觸器的觸點數(shù)量、種類的選擇：觸點數(shù)量和種類應滿足主電路和控制線路的要求。</p><p>　　(3)時間繼電器的選擇：根據(jù)控制回路的額定電壓來選擇，所以，選擇JS14P型時間繼電器，額定電壓為

23、220V,延時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電器，專門用來對電機進行過載保護盒斷相保護，以防止電動機過熱損壞。</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電器。使用時，串聯(lián)在所保護的電路中，作為電路及用電設(shè)備的短路和嚴重過載保護，主要用作短路保護。 </p><p><b>　　元件明細表</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，接觸器之間動作，按鈕

25、沒有發(fā)揮作用，且控制要求沒有達到，經(jīng)分析，電路自鎖的常開觸點全部接到了常閉觸點，所以電路直接接通，當調(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)過分析之后，電路的設(shè)計依然存在不足，是因為當初設(shè)計之時，并未分析明確，之后經(jīng)過多次修改，反復測試，不斷地完善所設(shè)計的電氣控制線路，直至最終的安裝完畢?？刂凭€路沒有問題，街上電機測試，完全符合設(shè)計要求，電氣控制部分完成。</p>

26、;<p>　　皮帶傳輸PLC控制系統(tǒng)設(shè)計</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、順時啟動、順時停車、電機1,2,3的單獨啟動以及停止按鈕，所以輸入有9個。</p><p>　　控制主電路的輸出有：KM1，KM2，KM3所以有3個輸出。</p><p><b>　

27、　PLC的選型</b></p><p>　?。?）對輸入輸出點的選擇</p><p>　　要先弄清控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)，再按實際點數(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的點數(shù)。</p><p>　　一些高密度輸入點的模塊對同時接通的輸入點數(shù)有限制，一般同時接通的輸入點不得超過總輸入點的60％。</p><

28、;p>　　選型時要考慮PLC每個輸出點的驅(qū)動能力（A／點）也是有限的，有的PLC每點輸出電流的大小還隨所加負載電壓的不同而異；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的輸出點可分為共點式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點之間可以用不同的電壓種類和電壓等級，但這種PLC平均每點的價格較高。如果輸出信號之間不需隔離，則應選擇前兩種輸出方式的PLC。</p

29、><p>　　（2）對存儲容量的選擇</p><p>　　對用戶存儲容量只能作粗略的估算。在僅對開關(guān)量進行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點數(shù)乘10字／點＋輸出總點數(shù)乘5字／點來估算；計數(shù)器／定時器按（3～5）字／個估算；有運算處理時按（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）字左右的存儲容量來估算；有通信處理時按每個接口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。對缺乏經(jīng)驗的設(shè)計者，要留有更大的裕量。</p><p>　?。?）對I/O響應時間的選擇 </p><p>　　PLC的 I/O響應時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間延遲（一般在 2～3個掃描周期）等。對開關(guān)量控制的系統(tǒng)，PLC的I/O響應時間一般都能滿足實際工程的要求，可不必考慮I/O響應問題。對模擬量控制的系

31、統(tǒng)、特別是閉環(huán)控制系統(tǒng)要考慮I/O響應問題。</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A3圖紙</b></p><p><b>　　控制程序設(shè)計</b></p><p>　?。?）PLC運行過程圖（2）編程 （見附頁）</p><p>　　6.PLC控制程序的調(diào)試 </p><p>　　順序啟動時按下按鈕 線圈KM1得電</p>

33、<p>　　順序啟動中 線圈KM2 KM3得電</p><p>　　順序停止時，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>　　單臺啟動時 按下按鈕瞬間

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

35、/p><p>　　利用接觸器、繼電器來達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的串聯(lián)或并聯(lián)及延時的滯后動作等組合成控制邏輯，接線多而且非常復雜，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也很少，靈活性比較差，做改動很困難。接觸器，繼電器的觸點都是由螺絲連接，所以一旦動作過于頻繁，次數(shù)過多之后，可能造成線路松動，帶來一些麻煩。</p>&l

36、t;p>　　PLC采用存儲器邏輯，其控制邏輯以程序的方式存儲在內(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，能實現(xiàn)計數(shù)功能。系統(tǒng)完成后，現(xiàn)場施工和控制邏輯的設(shè)計可以同時進行，周期短，調(diào)試和維護方便。但PLC造價較高。</p><p>　　通過課程設(shè)計的親身經(jīng)歷，我們明白了理論與實際的差距，只停留在理論層次是不行的。 </p><

37、p><b>　　七、參考文獻</b></p><p>　　[1]宋伯生.可編程控制器.北京：中國勞動出版社，1993</p><p>　　[2]田瑞庭.可編程控制器應用技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，1994</p><p>　　[3]耿文學.可編程控制器應用技術(shù)手冊.北京：科學技術(shù)出版社，1996</p><p>　

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