基于PLC的四級(jí)傳送帶控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc

太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)基于PLC的四級(jí)傳送帶控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 目錄摘要iiiAbstractiv第一章 緒論1第二章 方案論證2第一節(jié) 傳送帶的控制方式2一、繼電接觸器控制方式2二、單片機(jī)控制方式2三、PLC控制方式2第二節(jié) 傳送帶控制方式的確定3第三章 傳送帶介紹5第一節(jié) 傳送帶的發(fā)展歷史5第二節(jié) 傳送帶的現(xiàn)狀5第三節(jié) 傳送帶常見(jiàn)問(wèn)題及處理方法5第四節(jié) 傳送帶的發(fā)展方向6第四章 可編程控制器的概述7第一節(jié) PLC的基本概念7第二節(jié) PLC的基本結(jié)構(gòu)7第三節(jié) PLC的工作原理8第五章 主要器件的選型9第一節(jié)PLC型號(hào)的選擇9一、PLC的選型原則9二、PLC型號(hào)的確定12第二節(jié) 電機(jī)型號(hào)的選擇12第三節(jié) 按鈕及保護(hù)裝置的選型12一、刀開(kāi)關(guān)12二、按鈕13三、繼電器13四、熱繼電器13五、熔斷器13六、接觸器14七、斷路器15第六章 硬件設(shè)計(jì)16第一節(jié) 電機(jī)過(guò)載斷相保護(hù)電路16一、電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中可能發(fā)生的故障和保護(hù)特點(diǎn)16二、電動(dòng)機(jī)保護(hù)器對(duì)故障信號(hào)的采樣方法17三、時(shí)基電路NE555的電路原理簡(jiǎn)析18四、HBHQ-0-1電動(dòng)機(jī)斷相過(guò)載保護(hù)器20五、JD6型全電子式多功能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器21六、JD6等相似電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的故障檢修要點(diǎn)23七、電動(dòng)機(jī)保護(hù)器故障維修實(shí)例24八、電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的控制接線24第二節(jié) 變頻器25一、變頻器的原理25二、變頻器的組成部分27三、變頻調(diào)速系統(tǒng)的抗干擾對(duì)策29四、常見(jiàn)變頻器故障判斷及處理30五、變頻器與外圍設(shè)備的接線32六、變頻器的配線34七、本設(shè)計(jì)變頻器的選擇35第三節(jié) 電機(jī)的自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)36第四節(jié) 硬件總接線38第七章 軟件設(shè)計(jì)40第一節(jié) 軟件設(shè)計(jì)流程圖40第二節(jié) 系統(tǒng)軟件控制要求41一、初始狀態(tài)41二、啟動(dòng)操作41三、停止操作41四、故障停止42第三節(jié) I/O地址分配42第八章 軟件仿真43第一節(jié) 啟動(dòng)部分的仿真43第二節(jié) 停止部分的仿真45第三節(jié) 故障停止部分仿真48結(jié)論49參考文獻(xiàn)50附錄1 系統(tǒng)程序功能圖52附錄2 系統(tǒng)程序梯形圖53附錄3 硬件接線圖57外文資料59中文翻譯66致謝7070 第一章 緒論作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，30年來(lái)，可編程控制器從無(wú)到有，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍；其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了從邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備簡(jiǎn)單控制到勝任運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制及集散控制等各種任務(wù)的跨越。今天的可編程控制器正在成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在世界各地發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，因此，PLC的應(yīng)用也就成為了一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。 在PLC誕生之前，工業(yè)控制設(shè)備的主流品種是以繼電器、接觸器為主體的控制裝置。繼電器、接觸器是一些電磁開(kāi)關(guān)，后來(lái)隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，使用繼電器電路構(gòu)成工業(yè)控制系統(tǒng)的缺陷不斷地暴露出來(lái)，在20世紀(jì)6070年代，社會(huì)的進(jìn)步要求制造出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本、高質(zhì)量的產(chǎn)品以滿足市場(chǎng)需要，不斷的提出改善生產(chǎn)機(jī)械功能的要求。加上當(dāng)時(shí)電子技術(shù)已經(jīng)有了一定的發(fā)展，于是人們開(kāi)始尋求一種以存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯的新型工業(yè)控制設(shè)備，這就是我們現(xiàn)在所說(shuō)的PLC。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采用了嚴(yán)格的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性，從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)以減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低，此外，PLC帶有故障電路的自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不足為怪了。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題內(nèi)容即為PLC在四級(jí)傳送帶控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。其研究的主要內(nèi)容是：四級(jí)傳送帶的順序啟動(dòng)和逆向順序停止，以及出現(xiàn)故障時(shí)PLC和系統(tǒng)對(duì)其的處理。整個(gè)系統(tǒng)可顯示各皮帶輸送帶的運(yùn)行狀況，并對(duì)整個(gè)過(guò)程會(huì)出現(xiàn)的所有情況做出了合理的自動(dòng)控制，是極具實(shí)用價(jià)值的一項(xiàng)自動(dòng)化應(yīng)用實(shí)例。第二章 方案論證第一節(jié) 傳送帶的控制方式一、繼電接觸器控制方式繼電接觸器控制系統(tǒng)：是使用按鈕、開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、繼電器、接觸器等組成的控制系統(tǒng)。它通過(guò)電氣觸點(diǎn)的閉合和分?jǐn)鄟?lái)控制電路的接通與斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的起動(dòng)、停止、調(diào)速、自動(dòng)循環(huán)與保護(hù)等自動(dòng)控制。優(yōu)點(diǎn)：具備控制器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、控制方式直觀、容易掌握、工作可靠易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：這些電器的機(jī)械動(dòng)作壽命是有限的，必須按時(shí)更換損壞的電器，否則會(huì)影響系統(tǒng)的可靠性。另外，根據(jù)加工工藝的要求，需要改變控制邏輯關(guān)系時(shí)，必須修改線路，重新安裝配線，這對(duì)現(xiàn)代機(jī)床的控制要求是很不適應(yīng)的。普通車(chē)床是應(yīng)用非常廣泛的金屬切削工具，目前采用傳統(tǒng)的繼電器控制的普通車(chē)床在中小型企業(yè)中仍大量使用。由于繼電器系統(tǒng)接線復(fù)雜，故障診斷與排除困難，并存在著固有缺陷。由于它是利用布線組成各種邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，需要大量機(jī)械觸點(diǎn)，因此可靠性不高；當(dāng)改變生產(chǎn)流程時(shí)要改變大量的硬件接線，甚至重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)，要耗費(fèi)大量的人力物力，花費(fèi)很多時(shí)間。因而造成了這些企業(yè)的生產(chǎn)率低下，效益差，反過(guò)來(lái)這些企業(yè)又沒(méi)有足夠的資金購(gòu)買(mǎi)新的數(shù)控車(chē)床。二、單片機(jī)控制方式依據(jù)單片機(jī)目前的發(fā)展?fàn)顩r，單片機(jī)控制的優(yōu)點(diǎn)是：A、成本較低。由于現(xiàn)在單片機(jī)的價(jià)格相對(duì)都比較低，而且外圍電路的元器件價(jià)格也不高，所以整體設(shè)計(jì)起來(lái)，成本比較低。B、可以對(duì)外部存儲(chǔ)容量根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展，設(shè)計(jì)可以相對(duì)比較靈活。C、由于現(xiàn)存有許多已經(jīng)設(shè)計(jì)很完善的子程序，在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中可以直接調(diào)用，減少較大工作量。單片機(jī)雖然有一個(gè)五臟俱全的微計(jì)算機(jī)，但由于本身無(wú)自開(kāi)發(fā)能力，必須借助開(kāi)發(fā)工具來(lái)開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件，以及對(duì)硬件系統(tǒng)進(jìn)行診斷。另外，單片機(jī)內(nèi)的ROM比較小，所以在設(shè)計(jì)中系統(tǒng)必須在外面配置EPROM電路和擴(kuò)展電路。其缺點(diǎn)為：A、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)相對(duì)比較復(fù)雜，硬件設(shè)計(jì)包含擴(kuò)展電路部分和系統(tǒng)配置電路部分，系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)工作量相對(duì)較大，影響系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的時(shí)間。B、系統(tǒng)的抗干擾能力相對(duì)較差，很難保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。C、系統(tǒng)需要自己設(shè)計(jì)電源，而且不能保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。D、維護(hù)維修相對(duì)比較麻煩，維修需要的時(shí)間也相對(duì)較長(zhǎng)。三、PLC控制方式可編程邏輯控制器具有以下鮮明的特點(diǎn)。A、使用方便，編程簡(jiǎn)單。采用簡(jiǎn)明的梯形圖、邏輯圖或語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，而無(wú)需計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期短，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動(dòng)硬件。B、功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高。一臺(tái)小型PLC內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。它與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價(jià)格比。PLC可以通過(guò)通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。C、硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)。PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和小型交流接觸器。硬件配置確定后，可以通過(guò)修改用戶程序，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。D、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器，由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10-1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬(wàn)小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，PLC已被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。E、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少。PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法來(lái)設(shè)計(jì)。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)梯形圖的時(shí)間比設(shè)計(jì)相同功能的繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用小開(kāi)關(guān)來(lái)模擬，通過(guò)PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)調(diào)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題一般通過(guò)修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。F、維修工作量小，維修方便。PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故。第二節(jié) 傳送帶控制方式的確定可編程序控制器PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購(gòu)到所需的PLC后，只需按說(shuō)明書(shū)的提示，做少量的接線和簡(jiǎn)易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。選PLC的優(yōu)點(diǎn)A、采用PLC控制則PLC采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲(chǔ)器中，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，而且PLC所謂“軟繼電器”實(shí)質(zhì)上是存儲(chǔ)器單元的狀態(tài)，所以“軟繼電器”的觸點(diǎn)數(shù)量是無(wú)限的，PLC系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性好LC的用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個(gè)繼電器的動(dòng)作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱(chēng)為串行工作。B、PLC的用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個(gè)繼電器的動(dòng)作次序決定于程序掃描順序。PLC通過(guò)程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的，速度快，程序指令執(zhí)行時(shí)間在微秒級(jí)，且不會(huì)出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動(dòng)問(wèn)題。C、PLC采用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器，時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍寬，用戶可根據(jù)需要在程序中設(shè)定定時(shí)值，修改方便，不受環(huán)境的影響，且PLC具有計(jì)數(shù)功能，而電器控制系統(tǒng)一般不具備計(jì)數(shù)功能。PLC大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成，其壽命長(zhǎng)、可靠性高，PLC還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時(shí)顯示給操作人員，并能動(dòng)態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)提供了方便。因?yàn)镻LC控制有上述優(yōu)點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)采用PLC來(lái)控制傳送帶。第三章 傳送帶介紹第一節(jié) 傳送帶的發(fā)展歷史17世紀(jì)中，美國(guó)開(kāi)始應(yīng)用架空索道傳送散狀物料；19世紀(jì)中葉，各種現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的傳送帶輸送機(jī)相繼出現(xiàn)。 1868年，在英國(guó)出現(xiàn)了皮帶式傳送帶輸送機(jī)；1887年，在美國(guó)出現(xiàn)了螺旋輸送機(jī)；1905年，在瑞士出現(xiàn)了鋼帶式輸送機(jī)；1906年，在英國(guó)和德國(guó)出現(xiàn)了慣性輸送機(jī)。此后，傳送帶輸送機(jī) 受到機(jī)械制造、電機(jī)、化工和冶金工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的影響，不斷完善，逐步由完成車(chē)間內(nèi)部的傳送，發(fā)展到完成在企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間甚至城市之間的物料搬運(yùn)，成為物料搬運(yùn)系統(tǒng)機(jī)械化和自動(dòng)化不可缺少的組成部分。第二節(jié) 傳送帶的現(xiàn)狀目前發(fā)達(dá)國(guó)家的膠帶生產(chǎn)工藝裝備和試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備已達(dá)到相當(dāng)先進(jìn)和完善的地步，整個(gè)生產(chǎn)工藝連續(xù)化,普遍采用計(jì)算機(jī)控制,使成型、硫化、磨削、切割等工藝設(shè)備和功率試驗(yàn)機(jī)等測(cè)試設(shè)備實(shí)現(xiàn)了高度機(jī)電一體化,操作人員少,生產(chǎn)效率高,產(chǎn)品質(zhì)量相當(dāng)高。如德國(guó)的Scholz公司、Berstorff公司、日本的神戶公司等專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)此類(lèi)專(zhuān)用設(shè)備;某些大的橡膠公司如Pirell公司和Gates公司等也可自行設(shè)計(jì)制造此類(lèi)設(shè)備。但引進(jìn)這些廠家的設(shè)備價(jià)格相當(dāng)昂貴,一為國(guó)產(chǎn)設(shè)備價(jià)格的310倍,從而使其在國(guó)內(nèi)的推廣應(yīng)用受到約束。從20世紀(jì)80年代末開(kāi)始,國(guó)內(nèi)少數(shù)有實(shí)力的廠家,如上海膠帶股份有限公司、無(wú)錫橡膠廠、貴州大眾橡膠有限公司、洛陽(yáng)橡膠制品廠、寧波伏龍同步帶有限公司(原寧波同步帶總廠)、寧波凱馳膠帶有限公司、蘇州蓋茨霓塔傳動(dòng)帶有限公司等相繼從德國(guó)或美國(guó)引進(jìn)了部分新型傳動(dòng)帶生產(chǎn)設(shè)備,開(kāi)始生產(chǎn)切邊V帶、同步帶和多楔帶,產(chǎn)品很受用戶青睞,市場(chǎng)銷(xiāo)路相當(dāng)不錯(cuò)。這些先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備的引進(jìn),對(duì)提高我國(guó)膠帶行業(yè)的工裝水平,改善落后狀況起到了積極的推動(dòng)作用。但我們應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到,擁有先進(jìn)設(shè)備的畢竟只是少數(shù)廠家,而其他大多數(shù)廠家的生產(chǎn)設(shè)備仍十分落后,成型工藝無(wú)恒張力裝置,只實(shí)現(xiàn)了自由張力下的成組成型,不少企業(yè)還采用手工操作;硫化工藝大多數(shù)企業(yè)仍采用顎式平板硫化機(jī)分段硫化;而擁有動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)的只有5、6家,行業(yè)整體測(cè)試手段落后,也是我國(guó)傳動(dòng)帶質(zhì)量不高的一個(gè)重要原因。為了提高我國(guó)膠帶行業(yè)的裝備水平,目前,國(guó)內(nèi)已有數(shù)家高?；蚱髽I(yè)在開(kāi)發(fā)研制新型傳動(dòng)帶生產(chǎn)設(shè)備,較突出的有青島化工學(xué)院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、福建三明橡機(jī)設(shè)備公司等,他們均是在消化、吸收引進(jìn)設(shè)備的基礎(chǔ)上,根據(jù)國(guó)情和自身的條件,進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化研制的。就設(shè)備的技術(shù)含量、自動(dòng)化程度和生產(chǎn)線配備來(lái)說(shuō),以青島化工學(xué)院研制的設(shè)備最為先進(jìn)和齊全。該院于1996年承擔(dān)了“九五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“橡膠V帶及同步帶成套設(shè)備開(kāi)發(fā)”,并于2000年4月初通過(guò)了國(guó)家科委的項(xiàng)目驗(yàn)收。與會(huì)專(zhuān)家一致認(rèn)為,該項(xiàng)目包括主機(jī)、輔機(jī)和工裝模具在內(nèi)的全套生產(chǎn)線設(shè)備均達(dá)到甚至超過(guò)國(guó)際同類(lèi)設(shè)備的先進(jìn)水平,完全可以替代進(jìn)口。目前,該院在國(guó)內(nèi)已占據(jù)技術(shù)領(lǐng)先位置,并在不斷地進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),設(shè)備價(jià)格僅為進(jìn)口設(shè)備價(jià)格的1/31/5。第三節(jié) 傳送帶常見(jiàn)問(wèn)題及處理方法傳送帶運(yùn)行時(shí)輸送帶跑偏是最常見(jiàn)的故障之一。跑偏的原因有多種，其主要原因是安裝精度低和日常的維護(hù)保養(yǎng)差。安裝過(guò)程中，頭尾滾筒、中間托輥之間盡量在同一中心線上，并且相互平行，以確保輸送帶不偏或少偏。 另外，帶子接頭要正確，兩側(cè)周長(zhǎng)應(yīng)相同。 在使用過(guò)程中，如果出現(xiàn)跑偏，則要作以下檢查以確定原因，進(jìn)行進(jìn)行調(diào)整。輸送帶跑偏時(shí)常檢查的部位和處理方法有： （1）檢查托輥橫向中心線與帶式輸送機(jī)縱向中心線的不重合度。如果不重合度值超過(guò)3mm，則應(yīng)利用托輥組兩側(cè)的長(zhǎng)形安裝孔對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。具體方法是輸送帶偏向哪一側(cè)，托輥組的哪一側(cè)向輸送帶前進(jìn)的方向前移，或另外一側(cè)后移。 （2）檢查頭、尾機(jī)架安裝軸承座的兩個(gè)平面的偏差值。若兩平面的偏差大于1mm，則應(yīng)對(duì)兩平面調(diào)整在同一平面內(nèi)。頭部滾筒的調(diào)整方法是：若輸送帶向滾筒的右側(cè)跑偏，則滾筒右側(cè)的軸承座應(yīng)當(dāng)向前移動(dòng)或左側(cè)軸承座后移；若輸送帶向滾筒的左側(cè)跑偏，則滾筒左側(cè)的軸承座應(yīng)當(dāng)向前移動(dòng)或右側(cè)軸承座后移。尾部滾筒的調(diào)整方法與頭部滾筒剛好相反。 （3）檢查物料在輸送帶上的位置。物料在輸送帶橫斷面上不居中，將導(dǎo)致輸送帶跑偏。 如果物料偏到右側(cè)，則皮帶向左側(cè)跑偏，反之亦然。在使用時(shí)應(yīng)盡可能的讓物料居中。為減少或避免此類(lèi)輸送帶跑偏可增加擋料板，改變物料的方向和位置。 傳送帶除了上述跑偏問(wèn)題，還經(jīng)常出現(xiàn)磨損、劃傷、破損、搭接部位開(kāi)裂等問(wèn)題，這些設(shè)備問(wèn)題的出現(xiàn)不僅加快了傳送帶的損壞，而且造成物料的漏撒和浪費(fèi)，通常出現(xiàn)傳送帶設(shè)備問(wèn)題以后，企業(yè)都是通過(guò)縫補(bǔ)、加熱硫化或者報(bào)廢更新，這些方式都不能很好的解決設(shè)備問(wèn)題，報(bào)廢更新更是造成了設(shè)備采購(gòu)成本的上升?，F(xiàn)在歐美國(guó)家通過(guò)對(duì)高分子復(fù)合材料的研究，發(fā)現(xiàn)高分子橡膠材料針對(duì)傳送帶磨損、劃傷、破損、搭接部位開(kāi)裂等問(wèn)題可進(jìn)行有效解決，在線現(xiàn)場(chǎng)快速修復(fù)。第四節(jié) 傳送帶的發(fā)展方向未來(lái)傳送帶設(shè)備將向著大型化發(fā)展、擴(kuò)大使用范圍、物料自動(dòng)分揀、降低能量消耗、減少污染等方面發(fā)展。大型化包括大輸送能力、大單機(jī)長(zhǎng)度和大輸送傾角等幾個(gè)方面。水力輸送裝置的長(zhǎng)度已達(dá)440公里以上帶式輸送機(jī)的單機(jī)長(zhǎng)度已近15公里，并已出現(xiàn)由若干臺(tái)組成聯(lián)系甲乙兩地的“帶式輸送道”。不少?lài)?guó)家正在探索長(zhǎng)距離、大運(yùn)量連續(xù)輸送物料的更完善的輸送機(jī)結(jié)構(gòu)。擴(kuò)大輸送機(jī)的使用范圍，是指發(fā)展能在高溫、低溫條件下有腐蝕性、放射性、易燃性物質(zhì)的環(huán)境中工作的，以及能輸送熾熱、易爆、易結(jié)團(tuán)、粘性物料的傳送帶設(shè)備。第四章 可編程控制器的概述第一節(jié) PLC的基本概念早期的可編程控制器稱(chēng)作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller,PLC），它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱(chēng)作可編程控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡(jiǎn)稱(chēng)混淆，所以將可編程序控制器簡(jiǎn)稱(chēng)PLC。PLC自1969年美國(guó)數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國(guó)、日本、德國(guó)的可編程序控制器質(zhì)量?jī)?yōu)良，功能強(qiáng)大。第二節(jié) PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為：A、電源PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此PLC的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%）范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去B、中央處理單元（CPU)中央處理單元（CPU）是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。C、存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為用戶程序存儲(chǔ)器。D、輸入輸出接口電路現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道?，F(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用PLC通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。E、功能模塊如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊。F、通信模塊如以太網(wǎng)、RS485、Profibus-DP通訊模塊等。第三節(jié) PLC的工作原理當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。A、 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。B、 用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過(guò)程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過(guò)程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過(guò)程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。C、 輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電就進(jìn)入輸路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。第五章 主要器件的選型第一節(jié)PLC型號(hào)的選擇一、PLC的選型原則 在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績(jī)、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語(yǔ)言有利于縮短編程時(shí)間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。（一）輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)是可編程序控制器的一個(gè)簡(jiǎn)單明了的性能參數(shù)，也是應(yīng)用計(jì)算機(jī)賽最直接的參數(shù)。在機(jī)型選擇時(shí)必須注意一下問(wèn)題：產(chǎn)品手冊(cè)上給出的最大I/O點(diǎn)數(shù)的確卻含義，由于各公司的習(xí)慣不同，所給出的最大I/O點(diǎn)數(shù)含義并不完全一樣，有的給出的時(shí)I/O總點(diǎn)數(shù)，即包括輸入也包括輸出，也就是手冊(cè)上給出的點(diǎn)數(shù)是輸入點(diǎn)數(shù)和輸出點(diǎn)數(shù)之和，有的則分別給出最大輸入點(diǎn)數(shù)和最大輸出點(diǎn)數(shù)。要分清模擬量I/O點(diǎn)數(shù)和數(shù)字量I/O點(diǎn)的關(guān)系。有的產(chǎn)品模擬量I/O點(diǎn)數(shù)要占數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)，有的產(chǎn)品則分別獨(dú)立給出且互相并無(wú)影響。遠(yuǎn)程I/O的考慮，對(duì)于較大的控制系統(tǒng)，控制對(duì)象較為分散，一般都要采用遠(yuǎn)程I/O，在選擇機(jī)型時(shí)，要注意可編程序控制器是否具有遠(yuǎn)程I/O的能力和能驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程I/O點(diǎn)數(shù)。智能I/O的考慮，在機(jī)型選擇考慮I/O點(diǎn)數(shù)的同時(shí)，還要考慮智能I/O的能力，具有智能I/O模板可方便的解決高速計(jì)數(shù)，閉環(huán)控制等特殊的控制功能。I/O點(diǎn)數(shù)的余量，無(wú)論如何，在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中要留有充分的I/O點(diǎn)數(shù)作為備用，這主要時(shí)基于二方面的考慮，一是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的更改，如果不留有充分的余量，一旦系統(tǒng)設(shè)備調(diào)整，控制功能增加，就要全部推翻原有設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)，造成不必要的損失；二是手冊(cè)上給出的最大I/O點(diǎn)數(shù)都是在理想情況下獲得的參數(shù)，一旦滿負(fù)荷運(yùn)行，就要影響整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度和可靠性，給系統(tǒng)帶來(lái)不良的影響，為了保證所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)時(shí)，建議根據(jù)實(shí)際I/O點(diǎn)數(shù)留有2030的余量。（二）存儲(chǔ)器容量的估算在初步估算時(shí)，對(duì)于僅需開(kāi)關(guān)量控制的系統(tǒng)，將I/O點(diǎn)數(shù)乘以8，就是所需的存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)，這一要求一般都能滿足，在只有模擬量輸入，沒(méi)有模擬量輸出的系統(tǒng)中，一般要對(duì)模擬量信號(hào)作數(shù)據(jù)傳送，數(shù)據(jù)濾波和比較運(yùn)算等操作。估算時(shí)可為每路模擬量準(zhǔn)備100個(gè)存儲(chǔ)器字，在既有模擬量輸入又有模擬量輸出的系統(tǒng)中，一般要對(duì)模擬量作閉環(huán)控制，涉及的運(yùn)算相當(dāng)復(fù)雜，需要的用戶存儲(chǔ)器比只有模擬量輸入時(shí)要多一些，估算時(shí)可為每路模擬量準(zhǔn)備200個(gè)存儲(chǔ)器字，當(dāng)模擬量路數(shù)較少時(shí)，應(yīng)將系統(tǒng)適當(dāng)增大，反之則應(yīng)將系統(tǒng)適當(dāng)減小。由于本人編程水平有限，在考慮存儲(chǔ)器的容量時(shí)，多留了一些裕量。在自動(dòng)測(cè)量，自動(dòng)存儲(chǔ)和對(duì)系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)日?chǎng)合，對(duì)存儲(chǔ)器的要求是很大的，有時(shí)甚至要求可編程序控制器有十幾K字的甚至幾十K字的存儲(chǔ)容量。在選擇可編程序控制器的型號(hào)是不應(yīng)盲目追求過(guò)高的性能指標(biāo)，在I/O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量方面應(yīng)留有一定的裕量。作為單機(jī)小規(guī)?？刂剖褂玫膱?chǎng)合，由于工藝簡(jiǎn)單、程序固定，多數(shù)使用EPROM存儲(chǔ)器或EPROM+RAM存儲(chǔ)器。對(duì)于大、中規(guī)模的可編程序控制器，往往用于工藝比較復(fù)雜且多變的場(chǎng)合，程序改變較多，因此一般都使用CMOS RAM存儲(chǔ)器，且有后備電池，以便關(guān)機(jī)時(shí)存儲(chǔ)信息。存儲(chǔ)器的選擇有兩種方法：一種是根據(jù)編程實(shí)際使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)計(jì)算，這種方法可精確地計(jì)算出存儲(chǔ)器實(shí)際使用容量，缺點(diǎn)是要編完程序之后才能計(jì)算；另一種方法，也是我們常用的方法是估算法，用戶可根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的，按下面給出的公式進(jìn)行估算。代替繼電器： M=Km(10*DI)+(5*DO) （5-1）模擬量控制： M=Km(10*DI)+(5*DO)+(100*AI) （5-2）多路采樣控制： M=Km(10*DI)+(5*DO)+(100*AI)+1+采樣點(diǎn)*0.25 （5-3）需開(kāi)關(guān)量控制：M=I/O點(diǎn)數(shù)*8 （5-4）式中，DI數(shù)字（開(kāi)關(guān)量）輸入信號(hào) DO數(shù)字（開(kāi)關(guān)量）輸出信號(hào) AI模擬量輸入信號(hào) Km每個(gè)節(jié)點(diǎn)所占有存儲(chǔ)器字節(jié)數(shù) M存儲(chǔ)器容量（三）可編程序控制器物理結(jié)構(gòu)及控制方式的選擇根據(jù)物理結(jié)構(gòu)，可以將可編程序控制器分為整體式和模塊式。整體式每一I/O點(diǎn)的平均價(jià)格比比模塊式的便宜，小型控制系統(tǒng)一般使用整體式可編程序控制器。模塊式的可編程序控制器的功能擴(kuò)展方便靈活，I/O點(diǎn)數(shù)的多少、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、I/O模塊的種類(lèi)和塊數(shù)等的選擇，比整體式可編程序控制器靈活的多，模塊式可編程序控制器還具備多種特殊I/O模塊供用戶選用，可完成各種特殊的控制任務(wù)，在判斷故障范圍和維修時(shí)更換模塊等也很方便。因此較復(fù)雜，要求較高的系統(tǒng)一般采用模塊式可編程序控制器。系統(tǒng)如有模擬量閉環(huán)控制、快速響應(yīng)、高速計(jì)數(shù)、通信聯(lián)網(wǎng)和運(yùn)動(dòng)控制等特殊要求，可以選用有相應(yīng)特殊I/O模塊的可編程序控制器計(jì)數(shù)，也可以選用內(nèi)置相應(yīng)功能的整體式可編程序控制器?？刂品绞娇煞譃楠?dú)立式、集中式和分布式等，而在本次輸煤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采用了兩臺(tái)PLC控制，按其所要完成的任務(wù)，設(shè)計(jì)中采用的是集中式控制方式。（四）CPU的能力CPU的能力是可編程序控制器最重要的性能指標(biāo)，也是機(jī)械選擇時(shí)首要考慮的問(wèn)題。實(shí)際上I/O點(diǎn)數(shù)，響應(yīng)速度和軟件功能都屬于CPU的能力，后面分點(diǎn)提出，這里只說(shuō)明除此之外的CPU能力?？删幊绦蚩刂破鞯腃PU能力還應(yīng)包括處理器的個(gè)數(shù)，根據(jù)處理器的個(gè)數(shù)和位數(shù)就可粗略了解該可編程序控制器的基本特征；CPU的存儲(chǔ)器的性能，存儲(chǔ)器是存放程序和數(shù)據(jù)的地方，從使用角度考慮存儲(chǔ)器的性能主要是可供用戶使用的存儲(chǔ)器能力。它應(yīng)包括存儲(chǔ)器的最大容量，可擴(kuò)展性，存儲(chǔ)器的種類(lèi)。存儲(chǔ)器的容量選擇在下一點(diǎn)將單獨(dú)提出，存儲(chǔ)器擴(kuò)展性和種類(lèi)多少則體現(xiàn)了系統(tǒng)構(gòu)成的方便和靈活；中間標(biāo)志，計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器的能力，這一性能實(shí)際上也體現(xiàn)了軟件功能。中間標(biāo)志的多少和類(lèi)型對(duì)系統(tǒng)的使用性能具有一定關(guān)系，如果構(gòu)成的系統(tǒng)龐大，控制功能復(fù)雜，就需要較多的中間標(biāo)志。對(duì)于計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器不但要知道它們的多少，還要知道它們的計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)范圍。其它的性能參數(shù)，包括電流消耗，工作環(huán)境要求，壽命時(shí)間等?？傊?，CPU的能力是一種綜合的性能指標(biāo)，而且要根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，以滿足工作應(yīng)用的要求。（五）響應(yīng)速度對(duì)于數(shù)字量控制為主的工程應(yīng)用項(xiàng)目，可編程序控制器的響應(yīng)速度都可滿足實(shí)際需要，不必給以特殊的考慮。對(duì)于模擬量控制的系統(tǒng)，特別是具有較多閉環(huán)控制的系統(tǒng)則必須考慮可編程序控制器的響應(yīng)速度?？紤]響應(yīng)速度主要是從二個(gè)方面考慮。一是可編程序控制器程序的語(yǔ)句處理時(shí)間，另一個(gè)是可編程序控制器的掃描周期。一般手冊(cè)上都給出語(yǔ)句處理時(shí)間，而且是以處理1K的語(yǔ)句所需時(shí)間計(jì)算的。在實(shí)際應(yīng)用中要注意邏輯處理指令和字處理主令所需時(shí)間是不同的，有的產(chǎn)品中給出每條指令的處理時(shí)間。在PLC中給出的掃描周期都是最大的掃描周期時(shí)間，而系統(tǒng)中實(shí)際運(yùn)行的掃描周期則與系統(tǒng)所連接設(shè)備的多少和應(yīng)用軟件的多少及復(fù)雜程序有關(guān)。在機(jī)型選擇時(shí)還應(yīng)該注意最大的掃描周期是否可以重新設(shè)定，如果可以重新設(shè)定，適應(yīng)性則更強(qiáng)。在有個(gè)特殊響應(yīng)速度要求的情況下，還要考慮系統(tǒng)中斷處理和直接控制I/O功能，這些功能可以隨時(shí)處理，而不變掃描周期的限制，當(dāng)然這些功能都是有一定的具體要求的，有的也與系統(tǒng)硬件配置有關(guān)。整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度還與輸入輸出有關(guān)，因?yàn)槿魏屋斎胼敵瞿０宥加幸欢ǖ臅r(shí)間滯后?？傊?，不同的控制對(duì)象對(duì)響應(yīng)速度有不同的要求，要根據(jù)實(shí)際需要選擇可編程序控制器，控制對(duì)象信號(hào)變化速度快，則要求響應(yīng)速度快，控制對(duì)象信號(hào)變化速度慢，則要求響應(yīng)的速度就不同。（六）可編程序控制器的指令系統(tǒng)由于可編程序控制器應(yīng)用的廣泛性，各種機(jī)型所具備的指令系統(tǒng)也不完全相同，現(xiàn)代的可編程序控制器的指令功能越來(lái)越強(qiáng)，內(nèi)部元件的個(gè)數(shù)也越來(lái)越多。任何一種可編程序控制器都可以滿足開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)的要求，如果系統(tǒng)要求完成模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，PID閉環(huán)控制，運(yùn)動(dòng)控制等工作，可編程序控制器應(yīng)有算術(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送等功能，有時(shí)甚至要求有開(kāi)方、對(duì)數(shù)運(yùn)算和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算等功能。在機(jī)型選擇時(shí)，從指令系統(tǒng)方向應(yīng)注意下述內(nèi)容：指令系統(tǒng)的總語(yǔ)句數(shù)，這一點(diǎn)反映了整個(gè)指令所包括的全部功能；指令系統(tǒng)的種類(lèi)，主要應(yīng)包括邏輯指令，運(yùn)算指令和控制指令，具體的要求則與實(shí)際要完成的控制功能有關(guān)；指令系統(tǒng)的表達(dá)方式，指令系統(tǒng)的表達(dá)方式有多種；應(yīng)用軟件的程序結(jié)構(gòu)圖，程序結(jié)構(gòu)有模塊化的程序結(jié)構(gòu)，有子程序式的程序結(jié)構(gòu)；軟件開(kāi)發(fā)手段。在考慮指令系統(tǒng)這一性能時(shí)，還要考慮到軟件的開(kāi)發(fā)手段，一般的廠家對(duì)可編程序控制器都配有專(zhuān)用的編程器，提供較強(qiáng)的軟件開(kāi)發(fā)手段，有的廠家在此基礎(chǔ)上還開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用軟件，可利用通用的微型機(jī)作為軟件開(kāi)發(fā)手段，這樣就更加方便了用戶的需要。（七）機(jī)型選擇的其他考慮在考慮上述性能后，還要根據(jù)工程應(yīng)用實(shí)際考慮其它一些因素，包括：性能價(jià)格比，毫無(wú)疑問(wèn)，高性能的機(jī)型必然需要較高的價(jià)格，在考慮滿足需要的性能后，還要根據(jù)工作的投資狀況來(lái)確定機(jī)型；備品備件的統(tǒng)一考慮，無(wú)論什么樣的設(shè)備，投入生產(chǎn)以后都要具有一定數(shù)量的備品備件，在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于一個(gè)工廠來(lái)說(shuō)應(yīng)盡量與原有設(shè)備統(tǒng)一機(jī)型們這樣就可減少備品備件的種類(lèi)和資金積壓，同時(shí)還有考慮備品備件的來(lái)源，所選機(jī)型要有可靠的訂貨來(lái)源；計(jì)數(shù)支持，選定機(jī)型時(shí)還要考慮有可靠的計(jì)數(shù)支持，這些支持包括必要的技術(shù)培訓(xùn)，設(shè)計(jì)指導(dǎo)，系統(tǒng)維修等內(nèi)容?？傊?，在選擇系統(tǒng)機(jī)型時(shí)要依據(jù)前面所述的根據(jù)，按照可編程序控制器本身的性能指標(biāo)對(duì)號(hào)入座，選擇合適的系統(tǒng)。二、PLC型號(hào)的確定根據(jù)以上選型原則本設(shè)計(jì)選用的PLC為三菱FX2-32MR型PLC。FX2n系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列。FX2n系列具備如下特點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。三菱FX2-32MR型PLC是交流電源、24V直流輸入類(lèi)型，其I/O總數(shù)為32點(diǎn)，輸入為漏型16點(diǎn)，輸出為繼電器型也是16點(diǎn)，尺寸mm（寬）x（厚）x（高）為150x87x90。第二節(jié) 電機(jī)型號(hào)的選擇電機(jī)全部選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的定子饒組為接法，采用B級(jí)絕緣。型號(hào)為Y160M-4型，其同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，級(jí)數(shù)為4級(jí)，額定功率為11KW，滿載轉(zhuǎn)速為1460r/min，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩比為2.2，最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩比為2.2，額定電流23A，功率因數(shù)0.84，效率88。第三節(jié) 按鈕及保護(hù)裝置的選型一、刀開(kāi)關(guān)刀開(kāi)關(guān)的作用為（1）、隔離電源，以確保電路和設(shè)備維修的安全；或作為不頻繁地接通和分?jǐn)囝~定電流以下的負(fù)載用（2）、分?jǐn)嘭?fù)載，如不頻繁地接通和分?jǐn)嗳萘坎淮蟮牡蛪弘娐坊蛑苯訂?dòng)小容量電機(jī)。在本設(shè)計(jì)中刀開(kāi)關(guān)的作用為隔離電源，確保電路和設(shè)備維修的安全。根據(jù)系統(tǒng)的工作情況選用HR6-250A型開(kāi)啟式刀開(kāi)關(guān)。二、按鈕按鈕是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛的主令電器。在低壓控制電路中，用于手動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)。按鈕是由按鈕帽、復(fù)位彈簧、橋式觸頭和外殼組成，通常做成復(fù)合式，即具有常閉觸點(diǎn)和常開(kāi)觸點(diǎn)。按鈕在系統(tǒng)中有啟動(dòng)停止復(fù)位清零選擇等作用。一般性的按鈕可選用LA18-22型，其中-常開(kāi)-常閉觸頭各兩個(gè)；緊急按鈕可選用LA18-22J型；當(dāng)按鈕作為選擇開(kāi)關(guān)時(shí)可選用帶指示燈的按鈕?？蛇x用LA19-11B/D。三、繼電器繼電器（英文名稱(chēng)：relay）是一種電控制器件，是當(dāng)輸入量（激勵(lì)量）的變化達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸出回路）之間的互動(dòng)關(guān)系。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。在本設(shè)計(jì)中，繼電器的作用為控制接觸器，從而控制電動(dòng)機(jī)電路。選擇3TH4262-0XQ0 380V中間繼電器。四、熱繼電器熱繼電器的種類(lèi)很多，應(yīng)用最廣泛的是基于雙金屬片的熱繼電器，其主要由熱元件、雙金屬片、觸頭三部分組成。雙金屬片是熱繼電器的感應(yīng)元件，它由兩種不同線膨脹系數(shù)的金屬機(jī)械輾壓而成。熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)原理工作的保護(hù)電器，在電路中作電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，常遇到過(guò)載情況，過(guò)載時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，繞組溫升超過(guò)了允許值是將會(huì)加劇繞組絕緣老化，縮短電機(jī)的使用年限，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)闺姍C(jī)繞組燒壞。因此，凡電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，都需要對(duì)其過(guò)載提供保護(hù)裝置。選用熱繼電器主要應(yīng)考慮的因素有：額定電流或熱元件的整定電流要求均應(yīng)大于被保護(hù)電路或設(shè)備的正常工作電流。作為電動(dòng)機(jī)保護(hù)時(shí)，要考慮其型號(hào)、規(guī)格和特性、正常啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)時(shí)間和啟動(dòng)電流、負(fù)載的性質(zhì)等。在接線時(shí)對(duì)星型聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)選擇帶斷相保護(hù)的熱繼電器。所選用的熱繼電器的整定電流通常與電動(dòng)機(jī)的額定電流相等。在此系統(tǒng)中選用JRS5-60/F-23A型的熱繼電器。 五、熔斷器熔斷器是一種簡(jiǎn)單而有效的保護(hù)電器。在使用時(shí)，熔斷器串接在所保護(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)，主要用做短路保護(hù)。熔斷器的容體與被保護(hù)的電路串聯(lián)，當(dāng)電路正常工作時(shí)，容體允許通過(guò)一定大小的電流而不熔斷。當(dāng)電路發(fā)聲短路或嚴(yán)重過(guò)載時(shí)，熔體中流過(guò)很大的故障電流，當(dāng)電流產(chǎn)生的熱量達(dá)到熔體的熔點(diǎn)時(shí)，熔斷器斷切電路，從而達(dá)到保護(hù)電路的目的。（一）熔器類(lèi)型的選擇 其類(lèi)型應(yīng)根據(jù)線路的要求、使用場(chǎng)合和安裝條件來(lái)選擇。例如用于電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)設(shè)時(shí)，一般要求熔斷器容量不大，也不要求限流，但希望其安秒特性平穩(wěn)；用于配電時(shí)，如短路電流較大，則選高分?jǐn)嗄芰蛞髱蘖髯饔玫?，如RT0系列；在經(jīng)常發(fā)生故障的地方，最好選用可折式，如RC1A、RL1、RM10等系列；在易燃品的地方，當(dāng)然禁止選用敞開(kāi)式的，并且其快速性應(yīng)該很好等。（二）熔斷器額定電壓的選擇 其額定電壓應(yīng)大于或等于線路的工作電壓。（三）熔斷器的額定電流的選擇 其額定電流必須大于或等于所裝的熔體的額定電流。（四）熔體的額定電流的選擇 熔體的額定電流可按以下幾種情況選擇：1.對(duì)于電爐、照明等阻性負(fù)載的短路保護(hù)，應(yīng)使熔體的額定電流等于或稍大于電路的工作電流。 2.保護(hù)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，考慮到電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)沖擊電流的影響。3.要依據(jù)動(dòng)作特性校驗(yàn)所選擇熔斷器以及上下級(jí)的配合，前者是熔斷器自身特性于保護(hù)對(duì)象的匹配問(wèn)題，后者是熔斷器之間的配合問(wèn)題，在要求時(shí)才進(jìn)行校驗(yàn)。本設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)采用自耦降壓?jiǎn)?dòng)，降壓起動(dòng)電動(dòng)機(jī)熔體額定電流=（1.52）電動(dòng)機(jī)額定電流，因此電機(jī)電路部分選擇RT19-63/45A型的熔斷器，主電路部分選擇RT0-200體125A型的熔斷器。六、接觸器接觸器時(shí)利用線圈流過(guò)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，使觸頭閉合，以達(dá)到控制負(fù)載的電器。因?yàn)榭煽焖偾袛嘟涣髋c直流主回路和可頻繁地接通與大電流控制（某些型別可達(dá)800安培）電路的裝置，所以經(jīng)常運(yùn)用于電動(dòng)機(jī)做為控制對(duì)象，也可用作控制工廠設(shè)備、電熱器、工作母機(jī)和各樣電力機(jī)組等電力負(fù)載，并作為遠(yuǎn)距離控制裝置。交流接觸器的選擇：A、持續(xù)運(yùn)行的設(shè)備。接觸器按67-75%算即100A的交流接觸器，只能控制最大額定電流是67-75A以下的設(shè)備。B、間斷運(yùn)行的設(shè)備。接觸器按80%算即100A的交流接觸器，只能控制最大額定電流是80A以下的設(shè)備。C、反復(fù)短時(shí)工作的設(shè)備。接觸器按116-120%算。即100A的交流接觸器，只能控制最大額定電流是116-120A以下的設(shè)備。根據(jù)上述原則和本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，選擇歐姆龍的CJ19-32A型接觸器。七、斷路器斷路器（英文名稱(chēng)：circuit-breaker，circuit breaker）是指能夠關(guān)合、承載和開(kāi)斷正常回路條件下的電流，并能關(guān)合、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)承載和開(kāi)斷異?；芈窏l件（包括短路條件）下的電流的開(kāi)關(guān)裝置。斷路器可用來(lái)分配電能，不頻繁地啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，對(duì)電源線路及電動(dòng)機(jī)等實(shí)行保護(hù)，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過(guò)載或者短路及欠壓等故障時(shí)能自動(dòng)切斷電路，其功能相當(dāng)于熔斷器式開(kāi)關(guān)與過(guò)欠熱繼電器等的組合。而且在分?jǐn)喙收想娏骱笠话悴恍枰兏悴考?。目前，已獲得了廣泛的應(yīng)用。斷路器的選型原則：A、首先根據(jù)額定電壓選，額定電壓要一致。B、斷路器的額定電流要大于等于所用電路的額定電流。C、斷路器的額定開(kāi)斷電流要大于等于所用電路的短路電流。D、根據(jù)環(huán)境條件選，如海拔、溫度、濕度，選擇符合要求的斷路器。E、根據(jù)品牌選質(zhì)量、性?xún)r(jià)比較高的斷路器。F、對(duì)特殊開(kāi)斷情況，進(jìn)行校驗(yàn)斷路器。本設(shè)計(jì)選擇SE-250/3340 120A型斷路器。第六章 硬件設(shè)計(jì)第一節(jié) 電機(jī)過(guò)載斷相保護(hù)電路一、電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中可能發(fā)生的故障和保護(hù)特點(diǎn)（一）電動(dòng)機(jī)的過(guò)載電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要工作參數(shù)即額定工作電流，在定額電流以?xún)?nèi)運(yùn)行，為安全工作區(qū)。機(jī)械負(fù)載或供電電壓變化，都會(huì)引起工作電流的變化，出現(xiàn)異常情況時(shí)使電動(dòng)機(jī)過(guò)載，轉(zhuǎn)速下降，電動(dòng)機(jī)繞組中的電流增大，超過(guò)額定工作電流，繞組溫度升高。過(guò)載運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)繞組絕緣老化、縮短電機(jī)使用壽命，嚴(yán)重時(shí)使繞組絕緣擊穿造成短路，繞組起火燒毀等故障。電動(dòng)機(jī)的過(guò)載運(yùn)行，指轉(zhuǎn)差率增大由過(guò)流引起繞組異常溫升，所以又稱(chēng)為過(guò)流運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)的過(guò)電流大小與過(guò)電流時(shí)間之間的關(guān)系稱(chēng)為過(guò)載特性。在實(shí)際運(yùn)行中，電機(jī)短時(shí)過(guò)載和較低程度的過(guò)載，是難以避免的，也是可以允許的，過(guò)電流大小和過(guò)電流允許時(shí)間呈反比，稱(chēng)為反時(shí)限保護(hù)特性，見(jiàn)圖6-1。 圖6-1 電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)反限保護(hù)特性曲線過(guò)載保護(hù)運(yùn)行閥值的整定點(diǎn)在電動(dòng)機(jī)額定電流的0.951.05左右，即運(yùn)行電流在額定電流的1.1倍以下時(shí)，電動(dòng)機(jī)能長(zhǎng)期運(yùn)行不應(yīng)該產(chǎn)生保護(hù)停機(jī)動(dòng)作；過(guò)載程度繼續(xù)加大時(shí)，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間應(yīng)隨過(guò)流程度而縮短。一般認(rèn)為，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流為額定電流的47倍，保護(hù)動(dòng)作應(yīng)該既能避開(kāi)正常的起動(dòng)電流，又能在過(guò)載時(shí)，實(shí)施有效的停機(jī)保護(hù)。比如在4倍額定電流時(shí)，延時(shí)10s產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作，在7倍額定電流時(shí)，延時(shí)2s即應(yīng)產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作。對(duì)運(yùn)行中的短時(shí)過(guò)載，有一定的時(shí)間延時(shí)處理，不會(huì)產(chǎn)生誤保護(hù)動(dòng)作，對(duì)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載，則能作出有效的反應(yīng)。(二)電動(dòng)機(jī)的短路短路保護(hù)是過(guò)載保護(hù)的一個(gè)極限情況。三相交流電動(dòng)機(jī)的短路故障，有單相接地短路故障、相間短路故障等，當(dāng)電纜短路時(shí)，更直接造成對(duì)三相電源的短路。電機(jī)內(nèi)部短路大都是電機(jī)絕緣損壞引起的，表現(xiàn)為線圈匝間短路、層間短路、相間短路和對(duì)地（電機(jī)外殼、轉(zhuǎn)子）短路等。單相對(duì)地短路，一般不會(huì)燒毀電機(jī)，據(jù)外殼接地電阻的不同，形成大小不同的接地電流；（兩相或三相）相間短路時(shí)，會(huì)形成較大的短路電流，通常會(huì)使電機(jī)嚴(yán)重?zé)龤?。一般，將大于電?dòng)機(jī)8倍額定電流，視為短路電流。對(duì)電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)，要求實(shí)施速斷保護(hù)，時(shí)間常數(shù)越小越好（動(dòng)作越快越好）。另外，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中因機(jī)械原因出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)時(shí)，其堵轉(zhuǎn)電流有可能達(dá)到額定電流的58倍，在運(yùn)行中出現(xiàn)5倍以上額定電流時(shí)，視為電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)故障，也應(yīng)實(shí)施相應(yīng)的反時(shí)限保護(hù)。(三)電動(dòng)機(jī)的斷相電動(dòng)機(jī)的斷相運(yùn)行，可分為以下幾種情況：A 、供電電源缺相。在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)前斷相，會(huì)造成起動(dòng)困難或無(wú)法起動(dòng)，起動(dòng)聲音異常，無(wú)保護(hù)時(shí)電機(jī)因堵轉(zhuǎn)極易燒毀；在運(yùn)行中斷相，輕載時(shí)尚能運(yùn)轉(zhuǎn)，但運(yùn)行電流嚴(yán)重不平衡，可能出現(xiàn)過(guò)流運(yùn)行。重載時(shí)易發(fā)生堵轉(zhuǎn)、嚴(yán)重過(guò)載而損壞。B、電動(dòng)機(jī)繞組斷路故障。供電電源正常，因電動(dòng)機(jī)繞組斷路故障出現(xiàn)斷相運(yùn)行，運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)力，電動(dòng)機(jī)振動(dòng)大，故障現(xiàn)象同1。C、電動(dòng)機(jī)電纜斷路故障。故障現(xiàn)象同供電電源缺相。電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的出現(xiàn)，為完善地實(shí)施電動(dòng)機(jī)的過(guò)載、短路和斷相保護(hù)提供了可能，一定程度上取代了熱繼電器，提升了控制功能和保護(hù)效果。本章內(nèi)容的重點(diǎn)是對(duì)各種電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器電路的原理分析和故障維修指導(dǎo)，對(duì)電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器以下簡(jiǎn)稱(chēng)為電動(dòng)機(jī)保護(hù)器。二、電動(dòng)機(jī)保護(hù)器對(duì)故障信號(hào)的采樣方法（一）對(duì)過(guò)載、短路故障信號(hào)的采樣。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)行中的過(guò)載和短路故障，體現(xiàn)在流經(jīng)電動(dòng)機(jī)繞組的異常增大的電流值上，一般電動(dòng)機(jī)保護(hù)器電路是采用3只電流互感器采樣運(yùn)行電流信號(hào)，將采樣信號(hào)與電流基準(zhǔn)信號(hào)相比較，判斷是否處于過(guò)載或短路故障狀態(tài)，故障時(shí)輸出停機(jī)信號(hào)。電路采集處理的為模擬電壓信號(hào)電流互感器輸出的電流信號(hào)經(jīng)負(fù)載電阻轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)電壓，送入電壓比較器電路，得到故障信號(hào)輸出。當(dāng)產(chǎn)生單相對(duì)地短路故障信號(hào)的采樣，可通過(guò)零序電流互感器取得，原理同漏電保安器?；虿蓸与姍C(jī)外殼電壓，取得漏電信號(hào)。(二)對(duì)斷相故障信號(hào)的采樣。如上所述，電動(dòng)機(jī)的斷相故障表現(xiàn)為電源缺相、電動(dòng)機(jī)電纜斷路、電動(dòng)機(jī)繞組斷路等不同故障內(nèi)容，若采用對(duì)三相電源電壓進(jìn)行采樣的方法，僅能對(duì)電源缺相故障進(jìn)