猴车控制系统毕业设计说明书(编辑修改稿)

猴车控制系统毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

钢丝绳 减速机 主电机 制动器 语音箱 数码管显 示器 黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 第 3章 控制 系统的 硬件 设计 PLC 的选型 （ 1） PLC 简介 PLC 即可编程控制器（ Programmable logic Controller，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。 在 1987 年国际电工委员会（ International Electrical Committee）颁布的 PLC 标准草案中对 PLC 做了如下定义 ： PLC 英文全称 Programmable Logic Controller ,中 文全称为可编程逻辑控制器，定义是 :一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。 它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算 ,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入 /输出控制各种类型的机械或生产过程 .PLC 是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有 PLC。 具有以下特点： ，抗干扰能力强； ，控制程序可变，使用方便； ，适应面广； ，容易掌握； ； 、重量轻、功耗低、维护方便。 PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。 它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 PLC 是以微处理器为核心，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制 装置，具有结构简单、性能优越、可靠性高、灵活通用、易于编程、使用方便等优点，近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到了广泛应用。 发展方向： 178。 产品规模向两极分化； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 178。 处理模拟量； 178。 追求高可靠性； 178。 通讯接口和智能模块； 178。 系统操作站配高分辨率的监视器； 178。 追求软、硬件标准化。 （ 2） PLC 的选型 在控制系统方案中共有开关量输入点 23个、开关量输出点 26 个。 故采用松下公司的 FP1C72 可编程逻辑控制器， FP1 系列的 C72 可编程逻辑控制器共有 40个输入点和 32 个输 出点，共 72个 I/O 点，输入寄存器为 X0— X27 输出寄存器为 Y0— Y1F，有内置时钟。 C72 系列 PLC 器件价格较低，性能优良，程序容量较大、运行速度快、可在线编程等优点。 驱动装置的选型 电机的选择 （ 1）计算说明 已知参数： 巷道斜长： L=500m 巷道坡度： α =15176。 驱动轮直径： D=1000mm。 钢丝绳的运行速度： V=。 主要参数的确定 预选钢丝绳： 6X19￠ 20（ q0 = ㎏／ m）。 设吊椅间距为：  1＝ 12m。 托轮间距：  2=8m。 驱动轮绳槽与牵引钢丝绳间的摩擦系数： μ =。 牵引绳在驱动轮上的围包角： α =180176。 (2) 牵引钢丝绳张力的计算 最小点张力的计算： gqCS  0m in （ ） 式中 ： Smin—— 最小张力点的张力， N； C —— 钢丝绳的绕度系数，取 C=1000； q0—— 预选牵引钢丝绳的每米质量 ㎏／ m； g—— 重力加速度， g=； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 gqCS  0m in =14406N。 各点张力的计算： 当下放侧无人而上升侧满员是：（动力运行状态） 线路运行阻力： 2 2 1 0)s i nc o s(*]/)([ 121014  gLqW  （ ） 1 9 2)s i nc o s(]/[ 12032  gLQqW  () 各点张力： S3 = Smin =14406N S4 = Smin = S1 = S4 + W41 = S2 = S3 – W23 = （ ） 式中： q0 —— 每米钢丝绳的质量 ㎏／ m； Q1 —— 每人人体重量 取 Q1 =75 ㎏； Q2 —— 每把吊椅重量 取 Q2 =15 ㎏； ω —— 牵引钢丝绳运行阻力系数，动力运行时，取  =， 制动运行时，取  =； L—— 矿井斜长。 ② 当下放侧满员而上升侧无人时：（制动运行状态） 线路运行阻力： 7 0 2)s i nc o s(]/[ 12032  gLQqW  （ ） 0 5 2 6)s i nc o s(*]/)([ 121014  gLqW  () 各点张力： S3 = Smin =14406N S4 = = S1 = S4 + W41 = N S2 = S3– W23 = (3) 电动机功率的计算与选择 ①选择电动机 选择电动机类型 选用 Y 型笼型三相 异步电动机 ②选择电动机容量 由电动机至钢丝绳的传动总功率为： 65245321 )()(   () 式中，  1 是联轴器 1 传动的效率  2 是锥齿传动的效率  3 轴承传动的效率  4 是黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 齿轮传动的效率  5 是联轴器 2 传动的效 率  6 是驱动轮传递的效率。 其大小分别为  1=，  2=，  3 =，  4 =，  5 =，  6 =。 则 )()( 65245321   电动机输 出功率： 动力运行 时： kwSSKP b 0 0 0/)( 21   () 制动运行时 ： kwSSKP b 0 0 0/)( 12   () 式中 Kb —— 电动机功率备用系数，一般取 Kb = 取  = 所以选取电动机功率为： 30KW ③确定电动机的转速： m i n/)1 0 0 0/() 0 0 060()/()1 0 0 060( rDVn N   () 初选圆锥齿轮的传动比 i1 =2~3，单级圆柱齿 轮传动比 i’ =3~5，二级齿轮传动比i2 =9~25,故电动机转速的 可选范围为 d n =( i1 „ i n )  nN = (18~75)  r/min = (~) r/min。 综合考虑选择电动机型号为 Y200L6 笼型三相异步电动机。 表 Y200L6 型电机的主要性能 额定功率（ kw） 满载转速（ r/min） 效率（ %） 功率因素 电流（ A） 30 975 （ 4）电动机启动方式选择 电机的启动方式主要有：全压直接启动、自耦减压起动、 YΔ 起动、软起动器、变频器。 ① 全压直接启动：优点是操纵控制方便，维护简单，而且比较经济。 主要用于小功率电动机的起动，从节约电能的角度考虑，大于 11kw 的电动机不宜用此方法。 ② 自耦减压启动：利用自耦变压器的多抽头减压，既能适应不同负载起动的需要，又能得到更大的起动转矩，是一种经常被用来起动较大容量电动机的减压起动方式。 它的最大优点是起动转矩较大，当其绕组抽头在 80%处时，起动转矩可达直接起 动时的 64%。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 ③ YΔ 起动：适用于无载或者轻载起动的场合。 并且同任何别的减压起动器相比较，其结构最简单，价格也最便宜。 ④ 软起动器：这是利用了可控硅的移相调压原理来实现电动机的调压起动，主要用于电动机的起动控制，起动效果好但成本较高。 因使用了可控硅元件，可控硅工作时谐波干扰较大，对电网有一定的影响。 另外电网的波动也会影响可控硅元件的导通，特别是同一电网中有多台可控硅设备时。 因此可控硅 元件的故障率较高，因为涉及到电力电子技术，因此对维护技术人员的要求也较高。 ⑤ 变频器：变频器是现代电动机控制领域技术 含量最高，控制功能最全、控制效果最好的电机控制装置，它通过改变电网的频率来调节电动机的转速和转矩。 因为涉及到电力电子技术，微机技术，因此成本高，对维护技术人员的要求也高，因此主要用在需要调速并且对速度控制要求高的领域。 根据上述情况本文选择自耦减压启动方式，这种启动方式主要用于较大容量的电动机，以减小启动电流对电网的影响。 其优点是：启动时对电网的电流冲击小，功耗损耗小。 如图 所示，当按下正转（反转）启动按钮 SB0（ SB1），接触器 KM KM2 与时间继电器 KT 的线圈同时得电， KM KM2 的主触 点闭合，电动机定子绕组经自耦变压器接至电源减压启动。 当时间继电器 KT 延时时间到，一方面其常闭延时触点打开， KM KM2 线圈失电， KM KM2 主触点断开，将自耦变压器切除；同时， KT的常开触点闭合，接触器线圈 KM3（ KM4）得电， KM3（ KM4）主触点闭合，电机投入正常运转。 图 主电路图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 制动器的选择 （ 1）制动器的选型原则： ① 考虑输送机的工作重要性，当输送机工作场所十分重要时，如主运输输送机，应重点考虑可靠性配置，才采用液粘制动加 盘闸制动器，实现双保险。 ② 考虑输送机（长度短、运量小）制动力矩大小，制动力矩小，相应动载冲击小，可选用普通推杆制动器；否则，应选用可控制动器，如液粘制动器或可控盘闸制动器。 ③ 输送机带速，当输送机带速高时，应选用可控制动器， 或者选用液力或液压制动器先实现降速，速度降低以后，再加制动闸进行定车制动。 ④ 考虑输送机（长度、运量）动载荷大小，动载荷较大时，必须采用可控制动器，当要求制动精度高时，选用液粘制动器，否则选用可控制盘闸制动器。 ⑤ 考虑输送机经济性，性能要求越好，投资价格越高。 一般情况选用可 控盘闸制动器，既可实现可控制动，又能实现定车，且结构简单，相应投资也较小。 制动器的选型：制动器选用电力液压块式制动器，性能安全可靠，制动平稳，动作频率高，主要摆动较点设有自润滑轴承，传动效力高，寿命长，在使用过程中无需润滑，广泛用于起重、冶金、矿山、港口、码头、建 筑机械等机械驱动装置的减速或停车制动。 其推动器为隔爆型并有防爆证和煤安证。 制动闸块选用在制动时不会引起爆炸和燃烧的材料制成，其材料性能符合 MT113 的规定、参数如下： 电力液压块式制动器型号： BYWZ3B160/25 防爆电液推动器： YT125ZB/4 制动力矩： 下图 为 YWZ3 系列电力液压块式制动器外形图。 其正常工作条件： 环境温度 40℃ ～ +50℃ ； 一般用于三相交流电源 50Hz、 380V； 电机安装地点海拔高度符合 GB75587 标准； 安装形式一般适合推动器垂直工作，倾斜度不超过 177。 15176。 （ 2）工作原理当推动器通电时，电动机带动转轴及转轴上的叶轮旋转，在活塞内产生压力，使固定在活塞的推杆迅速上升，推动连接杠杆压缩主弹簧使制动瓦张开，机构得以运动。 推动器断电时，主弹簧的力将制动瓦压紧于机构的制 动轮上使机构停止运动。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 图 YW23系列电力液压块式制动器外形图 减速机的选型 （ 1）减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将马达的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。 其作用是： 降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速机额定扭矩。 减速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。 一般的减速机有斜齿轮减速机 (包括平。