基于plc的生产线输送带控制系统设计毕业设计(论文)(编辑修改稿)

基于plc的生产线输送带控制系统设计毕业设计(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

带式输送机。 可靠性、寿命上的差距 （ 1）输送带抗拉强度 我国生产的织物整芯阻燃输送带最高为 2500 N/mm，国外为 3150 N/mm。 钢丝绳芯阻燃输送带最高为 4000 N/mm，国外为 7000 N/mm。 （ 2）输送带接头强度 我国输送带接头强度为母带的 50%～ 65%，国外达母带的70%～ 75%。 （ 3）托辊寿命 我国现有的托辊技术与国外比较，寿命短、速度低、阻力大外国的比我们的寿命多 30%40%。 （ 4） 输送机减速器寿命 我国输送机减速器寿命 3 万 h，国外减速器寿命 7 万 h。 （ 5）带式输送机上下运行时可靠性差。 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 5 控制系统上差距 （ 1）驱动方式 我国为调速型液力偶合器和硬齿面减速器，国外传动方式多样，如 BOSS 系统、 CST（软启动）可控传动系统等，控制精度较高。 （ 2）监控装置 国外输送机已采用高档可编程序控制器 PLC，开发了先进的程序软伯与综合电源继电器控制技术以及数据采信、处理、存储、传输、故障诊断与查询等完整自动监控系统。 我国输送机仅采用了中档可编程序控制器来控制输送机的启动、正常运行、 停机等工作过程。 虽然能与可控启（制）支装置配合使用，达到可控启（制）动、带速同步、功率平衡等功能，但没有自动临近装置，没有故障诊断与查询等。 （ 3）输送机保护装置 国外带式输送机除安装防止输送带跑偏、打滑、撕裂、过满堵塞、自动洒水降尘等保护装置外，近年又开发了很多新型监测装置：传动滚筒、变向滚筒及托辊组的温度监测系统；烟雾报警及自动消防灭火装置；纤维织输送带纵撕裂及接头监测系统；防爆电子输送带秤自动计量系统。 这些新型保护系统我国基本处于空白。 而我国现有的打滑、堆煤、溜煤眼满仓保护，防跑偏、超温洒水，烟雾报 警装置的可靠性、灵敏性、寿命都较低。 本文所做的工作 首先进行关于 PLC 传送带设计方面的资料收集和 PLC 等相关知识的复习与巩固。 根据设计需要，把本次设计分成了几个大模块来研究。 然后计划对电气设备选择，如PLC 的选型，传感器的选型，电机选型等。 最后进行了对本次设计中的系统流程图， PLC的外部接线图以及关于 PLC 的程序梯形图进行了初步设计。 在考虑了自己的兴趣和将来的工作后选择了基于 PLC 的生产线输送带控制系统设计，完成了开题。 认真学习了PLC 的编程以及系统组态，努力达到能独立编程和做出系统模拟画面图程度。 先根据系统要求的需要，确定了 PLC 所需的 I/O 点数，从而对 PLC 进行了选型，然后对传感器也进行了选型，各类电机的选型。 然后按照系统的设计流程，对系统进行一步步设计。 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 6 2 基于 PLC的生产线输送带控制系统方案设计 基于 PLC 的生产线输送带控制系统首先得进行胶带输送机的选型，然后基于系统结构进行系统方案选择，明确系统的整体思路。 胶带运输机 胶带运输机的类型及适用条件 (1) 带式输送机的类型 ①按牵引方式不同，可分为滚筒驱动式和钢丝绳牵引式两类，本系统介绍的是滚筒驱动式通用型胶带 运输机。 ②按输送带的强度不同，可分为通用型和强力型。 ③按带式输送机作用不同，可分为转载式、伸缩式和固定式。 ④按式输送机的安装方式不同，可分为落地式、吊挂式和组合式。 (2) 皮带运输机的适用条件 带式输送机既可用于水平运输，又可用于倾斜运输。 当用于倾斜运输时其倾角受到一定限制。 通常情况下，倾斜向上运输时的倾角不超过 18176。 ，向下运输时的倾角不超过15176。 目前国内已生产出一种适应倾角大于 30176。 的特殊带式输送机。 为减小输送带的严重磨损，带式输送机不宜运送有棱角的货物。 此外，通用型带式输送机不能弯曲。 经 过认真考虑，本设计采用水平皮带输送体统。 胶带运输机结构 皮带运输机主要结构有：机架、皮带（或输送带）、机头滚筒、机尾滚筒、驱动装置、上下托轮、拉紧装置及清扫装置等组成。 （ 1）输送带 输送带既是承载机构，又是牵引机构。 常用的输送带有 3 种类型，即普通输送带、钢丝绳芯输送带和钢丝绳牵引输送带。 在这里使用的是普通输送带的结构。 输送带用数层帆布做带芯，层与层之间用橡胶粘合在一起，然后在外表面周围用橡胶盖层加以保护。 帆布由棉、尼龙等纤维织成或为混纺物。 帆布层用来承受载荷并传递牵引力，而橡胶保护层用来防 止外界物体对帆布层的损伤及有害物质的腐蚀。 输送带强度按帆布层的拉断力来计算。 国产橡胶带有两种：一种为普通型，每层帆布的径向拉断力为 56oN / cm ；另一种为强力型，每层帆布的径向拉断力为 960N / cm。 保护层的厚度是：上层（与货河南理工大学毕业设计（论文）说明书 7 载接触面）厚度为 3mm ；下层厚度为 lmm。 （ 2）托轮和机架 托轮是用来支承输送带，减少输送带阻力，并使输送带悬垂度不超过一定限度，以保证输送带运行平稳。 托轮由轴、轴承和标准套筒等组成。 托辊按用途可分为槽型托轮、平型托轮、调心托轮和缓冲托轮四种，在这里使用的是平型托轮 ，平型托辊用于输送散装。 机架按结构可分为落地式和绳架吊挂式两种。 落地式机架又分为固定式和可拆移式两种。 固定式是将机架固定在地基上，而拆移式是在机架与机架之间、托辊与机架之间的连接都采用插入式，用销钉固定，整个机架没有一个螺栓。 绳架吊挂式的钢丝绳机架由两根纵向平行布置的钢丝绳组成，每隔 60m 安装一个落地式紧绳托架。 这种机架的结构简单，节省钢材，又便于拆装。 （ 3） 驱动装置 驱动装置是带式输送机的动力源 .驱动装置的组成由电动机、液力偶合器、减速器和主动滚筒等部分组成。 若是双滚筒单电动机传动，则还有一对传动齿轮。 （ 4）拉紧装置 拉紧装置的作用，一是保证输送带有足够的张力，使滚筒与输送带之间产生必要的摩擦力；二是限制输送带在各托辊之间的悬垂度，确保输送机的正常运转。 拉紧装置分为机械拉紧式和重砣拉紧式两种。 调节螺杆可以调节皮带的张力，但要调节平衡否则就会跑偏，若出现跑偏也可以调节螺杆使皮带保持平衡安全运转。 （ 5）清扫装置 清扫装置主要安装在卸载端和靠近机尾换向滚筒的内侧回空段输送带的上面。 用来清扫胶带表面的黏附物，防止输送带损坏。 清扫装置安设在卸载端，用来清扫胶带表面的粘附物料。 目前我国带式输送机上使用较多的是刮板 式清扫器。 其刮板（用橡胶带制成）靠重砣的重量紧贴在输送带上，将卸载后输送带表面的粘附物料刮掉。 这种重砣刮板式清扫装置的使用效果不好。 近年来，各部门已广泛使用弹簧式清扫刮板，其效果较好。 除在输送机的卸载端外，还在靠近机尾换向滚筒内侧处安设有清扫装置，一般为犁形清扫装置，使刮板紧贴输送带的内表面（回空段输送带的上表面），清扫运输时撒落和粘附的物料。 方案比较 就目前的现状有以下几种控制方式满足系统的要求：继电器控制系统、单片机控制、工业控制计算机控制、可编程序控制器控制。 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 8 (1) 继电器控制系统 控制功 能是用硬件继电器实现的。 继电器串接在控制电路中根据主电路中的电压、电流、转速、时间及温度等参量变化而动作，以实现电力拖动装置的自动控制及保护，系统复杂，在控制过程中，如果某个继电器损坏，都会影响整个系统 的正常运行，查找和排除故障往往非常困难，虽然继电器本身价格不太贵，但是控制柜的安装接线工作量大，因此整个控制柜价格非常高，灵活性差，响应速度慢。 （ 2）单片机控制 单片机作为一个越大规模的集成电路、机构上包括 CPU、存储器、定时器和多种输入 /输出接口电路。 其低功耗、低电压和很强的控制功能，成为功控领域、尖端 武器、日常生活中最广泛的计算机之一。 但是，单片机是一片集成电路，不能直接将它与外部 I/O接口电器上、硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大。 （ 3）工业控制计算机控制 工控机采用总线结构，各厂家产品兼容性强，有实时操作系统的支持，在要求快速、实用性强、功能复杂的领域中占优势。 但工控机价格较高，将它用于开关量控制有些大材小用。 且其外部 I/O 接线一般都用于多芯扁平电缆和插头、插座，直接从印刷 电路板上引出，不如接线端子可靠。 （ 4） PLC 控制 可编程序控制器配备各种硬件装置供用户选择，用户不用自已设计和制作硬件 装置，只须确定可编程序控制器硬件配制和设计外部接线图，同时采用梯形图语言编程，用软件取代继电器电器系统中的触点和热线，通过修改程序适应工艺条件的变化。 可骗程控制（ PLC）从上个世纪 70 年代发展起来的一种新型工业控制系统，起初它主要是针对开关量进行逻辑控制的一种装置，可以取代中间继电器、时间继电器等构成开关量控制系统。 随着 30 多年来微电子技术的不断发展， PLC 也通过不断的升级换代大大增强了其功能。 现在 PLC 已经发展成为不但具有逻辑控制功能、还具有过程控制功能、运动控制功能和数据处理功能、连网通讯功能等多种性 能，是名符其实的多功能控制器。 由 PLC 为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点，是目前工业自动的首选控制装置。 方案确定 通过对多种设计方案的比较，决定选择可编程控制系统，相比于继电器系统，它性能可靠性高，接线很简单，系统不复杂，易于维护，性能先进，易于改造。 和单片机系统相比，它编程简单，易于掌握，连线简单。 工业控制计算机控制系统性能先进，但是河南理工大学毕业设计（论文）说明书 9 价格昂贵，系统复杂，对于本系统而言实在是大材小用。 综上所述，本次设计应选择 PLC 控制更为合理。 设计任务 物 件输 送 带1 称 重 平台输 送 带3 输 送 带2 输 送 带4 小 车 2 小 车 1 不 合 格合 格 图 21 设 计 任务 根据所学知识和文献资料对基于 PLC的生产线输送带控制系统设计所采用的方法是PLC 集中控制的办法，利用 PLC 内部存储来执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并采用数字量，模拟量的输入和输出来完成控制过程，从而实现对传送带的智能控制。 而且 PLC 能把计算机的许多功能和继电控制系统结合起来，使 PLC 和组态控制软件的联系更加紧密，使其模拟量控制、位置控制控制等使其远程通信功能更加完善。 因此本次设计选择了用 PLC 来控制输送带的整个运行过程，利用 PLC 简单可视化的程序，实现自动控制的目的。 PLC 的运 用使得系统的电路变得简明清楚，而且十分便于日后的运行维护带式输送机。 所以系统的主要任务就是把合格及不合格的产品输送到相应的位置。 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 10 称 重 平 台滚 筒电 动 推 杆 2 小 车 1 传 感 器 2 传 感 器 1 输 送 带 1 输送带2输 送 带 3 输送带4电 动 推 杆 1 电 动 推 杆 3 小 车 2 液 压 推 杆滚 筒 电 机称 重 平 台 侧 视 图 图 22 系统结构组成 系统设计思路 光 电 传 感 器 2 光 电 传 感 器 3 称 重 传 感 器传 送 带 跑 偏 保 护1 传 送 带 跑 偏 保 护2 传 送 带 跑 偏 保 护3 传 送 带 跑 偏 保 护4 光 电 传 感 器 1 滚 筒 驱 动 电 机传 送 带1 2 3 4 驱 动电 机液 压 推 杆电 动 推 杆 1 2 3 S 7 2 0 0 C P U2 2 6 图 23 系统框图 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 11 系统启动传送带电机组 M1， M2， M3， M4，系统可以选择低速启动运行和高速启动运行，当物件包装箱在输送带 1上运行，在运动到传感器 1时，给 PLC 一个信号，这时升降框上的两个滚筒中的电机 M5 开始转动，运行 2s，使包装箱正好架在两个滚筒上，这 时电机 M5 停止，升降框（液压推杆）下降 2s，则包装箱正好落在称重平台上，由称重平台上的称重传感器给 PLC 模拟信号，当大于等于系统设定值 5Kg 时，液压推杆上升 2s 停止，然后电机 M5 运行 2s 后停止，当小于系统给定值 5Kg 时，电动推杆 1动作后复位，然后升降框（液压推杆）上升到初始位置。 合格的包装箱运送到 4输送带上，在光电传感器接受到信号后，输送给 PLC，同时也输送个信号给外部计数器（计数仪表），同时电动推杆 3动作，把包装箱推到运货小车 2上，当不合格的包装箱在输送带 2上，在经过光电传感器 2时，传感器给 PLC 个信号，推杆电机动作，把包装箱推到小车 1上，然后复位。 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 12 3 基于 PLC的生产线输送带控制系统硬件设计及选型 生产线输送带控制系统主要由 PLC 控制核心，输入部分的传感器，电机与液压推杆等被控部分组成。 以下是各个部分硬件设计及选型。 可编程控制器 PLC的选型 PLC的组成结构 PLC 的一般结构如下图所示。