皮帶輸送機,皮帶,輸送 石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學院信息工程系 2008級畢業(yè)設計（論文）任務書 題目名稱 19-皮帶運輸機電氣控制系統(tǒng)設計2 課題來源 項目式教學 指導教師 萬東梅 起止日期 2010年11月29日 至 2011年1月2日 設計內(nèi)容、主要技術(shù)參數(shù)與工作量（計算說明書、論文字數(shù)、圖紙張數(shù)、外文翻譯、計算機應用） 某皮帶運輸機由三條皮帶組成。1#、2#皮帶運送左、右兩側(cè)采剝的礦石，然后由3#皮帶運出。運輸皮帶1#、2#的起動和停止是由手動按鈕控制, 3#皮帶自動控制。 1#、2#、3# 皮帶電動機功率均為7.5KW。 控制要求： 1、1#、2#皮帶不能同時起動，亦不能同時工作。 2、按下1#或2#起動按鈕時，先要使3#皮帶起動，經(jīng)20s后，1#或2#皮帶方可起動。 3、按下1#或2#停車按鈕后，為了使皮帶上不堆積礦石，1#或2#皮帶經(jīng)20s停，3#皮帶經(jīng)60s停。 4、如1#或2#電動機過載或故障時，則1#或2#停車，3#過載或故障時，應全停。 5、有電源指示燈和皮帶運輸機運行指示燈。 6、皮帶運輸機過載或故障時有聲、光報警。 課題要求及目標 1．掌握控制系統(tǒng)的工作流程、執(zhí)行部件、技術(shù)參數(shù)、電氣控制要求； 2．掌握控制系統(tǒng)操作方式、連鎖信號、電控系統(tǒng)設計分類； 3．掌握控制系統(tǒng)控制柜整體設計、原理圖設計、元器件布置圖和接線圖繪制。 4.設計應符合實用、安全、環(huán)保、節(jié)能等要求。 使用的工具軟件 AutoCAD 提交的設計資料 1．控制柜外觀設計圖； 2．電氣控制系統(tǒng)原理圖； 3．電氣控制系統(tǒng)布置圖； 4．控制系統(tǒng)電氣接線圖； 5．設計說明書一本。 進 度 計 劃 階段日期 計劃完成工作量 指導教師檢查意見 備注 2010.11.29-2009.12.5 (7天) 1．查找資料 2．總體設計規(guī)劃 2010.12.6-2009.12.12 (7天) 1．繪制總配電箱外觀設計圖 2．設計控制柜原理圖 2010.12.13-2010.12.26 (14天) 1．進行元器件選擇 2．列出主要設備材料表 3．繪制控制柜電器布置圖 4．繪制控制柜電氣接線圖 2010.12.27-2010.1.2 (7天) 整理資料，編寫設計說明書,準備答辯。 自動化教研室 2010年12月8日 皮帶輸送機電氣控制系統(tǒng)的設計 一、 設計目的 通過對電氣控制系統(tǒng)的設計，掌握電氣控制系統(tǒng)設計的一般方法，能夠設計出滿足控制要求的電氣原理圖，能夠設計電器元件布置圖、接線圖和控制箱，并能夠根據(jù)負載選擇主要電器元件的型號，具有電氣控制系統(tǒng)工程設計的初步功能。 二、 控制要求 皮帶輸送機由三條皮帶組成并由電動機控制。1#、2#、3#皮帶順序運行。電動機功率各3KW，其控制要求如下： 1、 按下系統(tǒng)啟動按鈕→1#電動機啟動→延時2秒→2#電動機啟動→延時5秒→3#電動機啟動 2、 按下停機按鈕→延時10秒→3#電動機停止→延時10秒→2#電動機停止→延時10秒→1#電動機停止 3、 1#電動機過載時，1#、2#、3#電動機全停，2#電動機過載時，2#、3#電動機停止，3#電動機停止時，順序停機，并設有緊急停車按鈕 4、 具有手動、自動工作方式 5、 各種指示及報警 三、 設計內(nèi)容及要求 根據(jù)控制要求，采用PLC為中心控制單元，設計出其控制系統(tǒng)的原理圖（主電路和控制電路）、元件布置土、接線圖以及元件明細表。所完成的圖紙資料包括： 1、 電氣原理圖：主電路、控制電路、梯形圖、指令系統(tǒng) 2、 電氣箱面板布置圖，電氣箱內(nèi)部布置圖 3、 接線圖 4、 元件明細表 5、 控制箱尺寸 6、 系統(tǒng)工作原理說明及操作使用說明 四、 系統(tǒng)總體設計 1、 主電路的設計 主電路線路如圖1所示，圖中的M1、M2、M3為輸送帶電動機，三臺電動機都采用直接啟動方式，各臺電動機分別使用一個接觸器控制，各電動機分別由FR1、FR2、FR3提供過載保護，各自通過自鎖實現(xiàn)失壓保護。 2、 PLC的選擇及I/O分配 根據(jù)給定的控制要求，可統(tǒng)計出現(xiàn)場輸入信號共14個，輸出信號共8個，故選用OMRON C系列C28P，此型號具有16點輸入和12點輸出，滿足要求。（I/O分配如表2所示）。 3、 PLC外部接線圖的設計 PLC根據(jù)表2的I/O分配關系和C28P的端子跑列位置進行相應的接線，PLC系統(tǒng)外部接線圖在圖1中，圖中各接觸器采用220V電源，信號指示及報警指示燈與接觸器共用220V電源。 4、 控制柜的設計 由表1中各元件的型號尺寸，設計控制柜的尺寸為：500×400×230mm. 5、 控制柜內(nèi)部接線圖和面板接線圖的設計 由圖1的主電路和控制電路原理圖和其中標注的線號，用相對編號法畫出如圖3和圖4所示的接線圖。 五、 系統(tǒng)工作原理和操作使用說明 1、 自動控制 旋轉(zhuǎn)SA轉(zhuǎn)換開關至自動（PLC-02）位置，系統(tǒng)進入自動運行狀態(tài)，此時自動運行指示燈HL05亮。 啟動：按下啟動按鈕SB1，使0500線圈得電并保持，電動機1#運行并使TIM00時間繼電器開始計時，在其設定的時間5S后，TIM00的常開觸點閉合，使0501線圈得電并保持，電動機2#運行并使TIM01時間繼電器開始計時，5S后，TIM01的常開觸點閉合，使0502線圈得電并保持，電動機3#啟動并運行。 停機：按下停機按鈕SB2，中間繼電器1000得電，其常開觸點閉合，使得時間繼電器TIM02開始計時，在其設定時間10S后，TIM02的常開觸點閉合，0502線圈失電，電動機3#停車，同時，時間繼電器TIM03開始計時，10S后，0501線圈失電，電動機2#停車，同時，時間繼電器TIM04開始計時，10S后，0500線圈失電，電動機1#停車。 2、手動控制 旋轉(zhuǎn)SA轉(zhuǎn)換開關手動（PLC-01）位置，系統(tǒng)由自動狀態(tài)轉(zhuǎn)到手動運行狀態(tài)，手動指示燈HL04亮。此時，三臺電動機可以分別有自己的啟動和停機控制按鈕。 啟動：SB3、SB4、SB5分別為電動機1#、2#、3#的啟動按鈕，按下啟動按鈕，線圈得電并保持，電動機啟動并運行。 停機：SB6、SB7、SB8分別為電動機1#、2#、3#的停車按鈕，按下停機按鈕，線圈失電，電動機停車。 3、 過載保護 當電動機1#過載時，熱繼電器FR1動作，1#、2#、3#同時停機，并發(fā)出過載指示，報警指示燈HL06、HL07、HL08亮。當電動機2#過載時，熱繼電器FR2動作，2#、3#停機，HL07、HL08亮。當電動機3#過載時，熱繼電器FR3動作，電動機3#停機，同時，通過時間繼電器TIM03和TIM04延時，電動機順序停機。在人工恢復之前，任何一個電動機將不能再次啟動運行。 4、 手動與自動的切換 系統(tǒng)從自動切換到手動狀態(tài)時，假使有正在運行，系統(tǒng)經(jīng)過一個掃描周期會停止各電動機的運行，此時系統(tǒng)將處于手動控制狀態(tài)并服從手動控制，各個電動機分別受單獨的啟?？刂?。手動到自動的切換也一樣，考慮到自動轉(zhuǎn)換手動的情況，三臺電動機如同時停止，將不利于生產(chǎn)，因此要求自動轉(zhuǎn)換手動前須提前按停機按鈕。 5、 緊急停機 按下緊急停機按鈕SB9后，電動機1#、2#、3#將同時停機。 六、 PLC I/O分配表 輸入 說明 輸出 說明 0000 SA手動狀態(tài) 0500 1#電動機接觸器 0001 SA自動狀態(tài) 0501 2#電動機接觸器 0002 自動狀態(tài)啟動按鈕 0502 3#電動機接觸器 0003 自動狀態(tài)停車按鈕 0503 手動運行指示燈 0004 手動1#啟動按鈕 0504 自動運行指示燈 0005 手動2#啟動按鈕 0505 1#過載指示燈 0006 手動3#啟動按鈕 0506 2#過載指示燈 0007 手動1#停機按鈕 0507 3#過載指示燈 0008 手動2#停機按鈕 0009 手動3#停機按鈕 0010 1#熱繼電器保護 0011 2#熱繼電器保護 0012 3#熱繼電器保護 0013 緊急停車按鈕 七、 圖表說明及元件明細表 1、主電路和控制電路原理圖 圖1 2、控制柜內(nèi)部接線圖 圖2 3、梯形圖及控制柜內(nèi)部布置圖 圖3 4、控制面板布置和接線圖 圖4 由于選用的電動機功率為3KW，在本系統(tǒng)中功率因數(shù)取0.85，因此由下面的計算可得電動機正常工作的電流是： I=4000/（√3*380*0.8）=5.7A 因此選用DZX7-8025型低壓斷路器作為系統(tǒng)的總開關，選用DZX7-2514型低壓斷路器作為每個電機的開關；選用JRS4-09310d型熱繼電器，其動作電流整定范圍是5.5～8A；CJX4-06E型接觸器;各種指示燈電源都是220V交流電源。起動按鈕選用LAY3-10M3.11；停止按鈕選用LAY3-10M3.12；具體元件型號和規(guī)格如下表所示： 序號 名稱 型號 個數(shù) 規(guī)格（mm） 1 可編程控制器 OMRON C 28P 1 250×110×110 2 低壓斷路器 ZB1-63/4B10 1 81×72×75 ZB1-63/3B6 3 81×54×75 3 熱繼電器 JRS4-09312d 3 45.5×78×100 4 信號指示燈 XDY6-1/6 3 Ф22.5 XDY6-2/6 3 Ф22.5 5 按鈕 LAY3-10M3.11 4 Ф30 LAY3-01M3.12 5 Ф30 6 接觸器 CJX4-0611E/220 3 40×50×58 7 SA轉(zhuǎn)換開關 HZZ□-H0113 1 Ф30 8 接線端子排 JDX1-10 1 44.5×72.8×49 9 控制柜 HuXK-MN 1 500×400×230 八、 指令系統(tǒng) LD 0000 OUT 0503 LD 0001 OUT 0504 LD 0000 AND 0004 LD 0001 AND 0002 OR LD LD 0007 AND 0000 OR NOT 0010 OR NOT 0011 OR TIM04 KEEP 0500 LD 0500 AND NOT 0501 AND NOT 0011 TIM 00 #0050 LD 0000 AND 0005 LD 0002 AND TIM00 OR LD LD 0008 AND 0000 OR NOT 0010 OR NOT 0011 OR NOT 0012 OR TIM03 KEEP 0501 LD 0501 AND NOT 0502 AND NOT 0011 TIM 01 #0050 LD 0000 AND 0006 LD 0002 AND TIM01 OR LD LD 0009 AND 0000 OR NOT 0010 OR NOT 0013 OR NOT 0012 OR NOT 0011 OR TIM02 KEEP 0502 LD NOT 0011 OUT 0505 LD NOT 0012 OUT 0506 LD NOT 0013 OUT 0507 LD 0003 AND NOT 0000 LD NOT 0500 KEEP 1000 LD 1000 TIM 02 #0100 LD TIM02 OR NOT 0013 TIM 03 #0100 LD TIM03 TIM 04 #0100 END 九、 參考文獻 1、《建筑電氣控制技術(shù)》 中國建筑工業(yè)出版社 1998年6月 王儉 龍莉莉 編 2、《控制電器分冊》 天水二一三機床電器廠 2002年 十、 皮帶輸送機電氣控制系統(tǒng)操作使用說明 系統(tǒng)操作說明： 1、 在保證系統(tǒng)電源已經(jīng)接通的情況下，旋轉(zhuǎn)自動/手動轉(zhuǎn)換開關到“自動”即為自動工作狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)到“手動”即為手動工作狀態(tài)。 2、 在自動工作的狀態(tài)下，按下SB1即可啟動電動機1#，5S后2#啟動，在過5S后3#啟動；停機時，按下SB2，10S后電動機3#停車，再過10S后2#停車，再10S后1#停車。 3、 在手動工作的狀態(tài)下，分別按下各個電動機的啟動和停機按鈕，即可完成各個電動機的啟動和停車操作，此時各個電動機的啟動停車之間沒有相互影響。 可能出現(xiàn)的故障的原因和處理方法： 1、 電動機不能正常啟動，可能是電源沒有接通，請檢查電源連接情況。 2、 在電動機因為故障被自動停止后，在下一次啟動之前必須人工恢復，保證正常運行。 3、 在實現(xiàn)自動和手動狀態(tài)的切換時建議先將電動機全部停機后再進行兩種狀態(tài)之間的切換。 4、 在系統(tǒng)運行過程中，如果控制柜面板上顯示的電動機的允許指示燈亮，而相應的電動機沒有正常工作時，請立即關閉系統(tǒng)電源然后檢查電動機狀態(tài)確保電動機沒有故障后，重新接通系統(tǒng)電源進行啟動。 十一、我的設計心得 通過本學期的課程設計，我掌握了電氣控制系統(tǒng)設計的一般方法，已經(jīng)能夠設計出滿足控制要求的電氣原理圖、電器元件布置圖、接線圖和控制箱，并能夠根據(jù)負載選擇主要電器元件的型號，具備了電氣控制系統(tǒng)工程設計的初步功能。 以前我一直認為只要把書上的知識都學會，并且考試能過就說明我已經(jīng)掌握了這門課的基本技能了。但是通過課程設計，我才明白根本不是那么一回事，只有自己動手做了設計，才能真正掌握它。如果我們只懂得考試，那么我們就不應被稱為是人才，因為我們不會實際的操作。所以我認為課程設計是非常重要的，它讓我們實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。 感謝課設。