帶PLC+變頻器的帶式運(yùn)輸機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計【含4張CAD圖紙、說明書】
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目錄第一部分 課程設(shè)計前言2 一、 課程設(shè)計目的2 二、設(shè)計任務(wù)2 三、設(shè)計內(nèi)容2第二部分 傳動裝置的總體設(shè)計3 一、傳動方案3 二、電動機(jī)的選擇4 三、計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)5 四、傳動裝置的選擇與校核5第三部分 控制系統(tǒng)的總體設(shè)計7 一、控制裝置的選擇7 二、控制系統(tǒng)設(shè)計11第四部分 心得體會17第五部分 參考文獻(xiàn)17 第一部分 課程設(shè)計前言一、課程設(shè)計目的1學(xué)習(xí)機(jī)電一體化系統(tǒng)總體設(shè)計方案的擬定。2 通過機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計,掌握幾種典型傳動元件與導(dǎo)向元件的工作原理、設(shè)計計算方法與選用原則。3 通過進(jìn)給伺服系統(tǒng)的設(shè)計,掌握常用伺服電動機(jī)的工作原理、計算選擇方法與控制驅(qū)動方式。4 通過控制系統(tǒng)的設(shè)計,掌握一些典型控制系統(tǒng)的設(shè)計方法和控制軟件的設(shè)計思路。5 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力,并培養(yǎng)系統(tǒng)設(shè)計的思想。6 提高學(xué)生應(yīng)用手冊和標(biāo)準(zhǔn)、查閱文獻(xiàn)資料以及撰寫科技論文的能力。二、 設(shè)計任務(wù):設(shè)計一種供帶式運(yùn)輸機(jī)使用的傳動系統(tǒng)。三、設(shè)計內(nèi)容 1,電動機(jī)選型 2,PLC和變頻器選擇 3. 傳動系統(tǒng)設(shè)計:1) 機(jī)械部分設(shè)計:傳動系統(tǒng)與運(yùn)輸機(jī)的聯(lián)接設(shè)計2) 控制部分設(shè)計:控制裝置及控制設(shè)計 第二部分 傳動裝置的總體設(shè)計 一、 傳動方案 1主要設(shè)計參數(shù) (1)運(yùn)輸帶工作拉力:2300(N) (2)運(yùn)輸帶傳輸速度: 1.82.0(m/s) (3)卷筒直徑: 290(mm) (4)運(yùn)輸機(jī)工作條件: 在不同速度下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),載荷平穩(wěn),空載起動,兩班制工作,使用期5年。運(yùn)輸帶速度允許誤差5%.2、 電動機(jī)直接與皮帶輪連接,皮帶輪與卷筒連接。 3、方案簡圖如下: 圖1 傳動方案圖二、電動機(jī)的選擇 1、選擇電動機(jī)的類型 按工作要求和條件,選用三相籠型異步電動機(jī),封閉式結(jié)構(gòu),電壓380V,Y型 2、選擇電動機(jī)的功率 由電動機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動總效率為: (分別是帶傳動、軸承和卷筒的傳動效率)分別取=0.96、=0.98、=0.96 =0.9 所以 3、 確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速: 卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為 按指導(dǎo)書表取V帶的傳動比 ,故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍 根據(jù)轉(zhuǎn)速和功率,取電動機(jī)型號:Y160M2-8 電動機(jī)的具體參數(shù)如下表:三、 計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 1、計算軸轉(zhuǎn)速 2、 計算軸輸入功率 3、 計算軸輸入轉(zhuǎn)矩 四、 傳動裝置的選擇與校核1、軸的設(shè)計 選擇軸的材料:選取40Cr鋼,調(diào)質(zhì)處理。2、初步計算軸的最小直徑 用初步估算的方法,即按純扭矩并降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力確定軸徑d,計算公式: ,選用40Cr調(diào)質(zhì)鋼,查機(jī)設(shè)書P370表15-3,得 故初選3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1)擬定軸上零件的裝配方案,經(jīng)分析比較,選用如下方案: 圖2 卷筒軸4、確定滾動軸承 因軸承受徑向力和軸向力作用大,轉(zhuǎn)速較小,載荷大,故選用角接觸球軸承7212AC,故。5、確定V帶和帶輪直徑 (1)工作情況系數(shù): (2) 計算功率: (3)選帶型號:B型 (4)小帶輪的直徑:查表得。,取 大帶輪,由于傳動比所以取,圓整為 D=800mm。 驗(yàn)證帶速V 因?yàn)?,故帶速合適。(5)計算帶長 初取中心距 計算帶所需的基準(zhǔn)長度: 選帶的基準(zhǔn)長度為 計算實(shí)際中心距 中心距的變化范圍為646mm-788mm。(6) 驗(yàn)算小帶輪上的包角 (7) 計算帶的根數(shù) 查表得 于是 計算V帶的根數(shù) ,故取3根 第三部分 控制系統(tǒng)的總體設(shè)計 一、控制裝置的選擇 1、變頻器的選擇由電動機(jī)的功率,并且運(yùn)輸帶屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,根據(jù)變頻器型號表可以選出,所需變頻器型號為EV1000-4T0055G. 變頻器具體參數(shù)如下:變頻器型號額定容量(KVA)額定輸入電流(A)額定輸出電流(A)適配電機(jī)(KW)EV1000-4T0055G8.914.613.05.5 圖3 變頻器的外形圖 圖4 變頻器安裝示意圖2、PLC的選擇 PLC的選擇主要應(yīng)從PLC 的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下,力爭最佳的性能價格比。選擇時應(yīng)主要考慮到合理的結(jié)構(gòu)型式,安裝方式的選擇,相應(yīng)的功能要求,響應(yīng)速度要求,系統(tǒng)可靠性的要求,機(jī)型盡量統(tǒng)一等因素。 綜合以上選型基本原則,選擇的PLC為EC10-1614BTA 圖5 EC10-1614BTA主模塊外形結(jié)構(gòu)及端口分布 EC10-1614BTA的具體參數(shù)如下表型號電源電壓Vac輸入/輸出點(diǎn)數(shù)數(shù)字量輸入信號電壓數(shù)字量輸出類型數(shù)字量輸入端/公共端數(shù)字量輸出端/公共端EC10-1614BTA85-26416/1424Vdc晶體管16/114/4二、 控制系統(tǒng)設(shè)計 1,PLC與變頻器自由口協(xié)議通訊(1) 組網(wǎng)方式:單機(jī)RS485連接 圖6 PLC與變頻器組網(wǎng)方式(2)關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置變頻器功能碼名稱設(shè)定范圍最小單位設(shè)定值F0.00頻率給定通道選擇0:數(shù)字給定1,LED鍵顯示1:數(shù)字給定2,端子UP/DN調(diào)節(jié)2:數(shù)字給定3,串行口給定3:VCI模擬給定(VCI-GND)4:CCI模擬給定(CCI-GND)5:端子脈沖(PULSE)給定6:LED鍵盤顯示單元電位計給定12F0.03運(yùn)行命令通道選擇0:LED鍵盤顯示單元運(yùn)行命令通道1:端子運(yùn)行命令通道2:串行口運(yùn)行命令通道12FF.00通訊配置LED個位:波特率選擇0:300BPS1:600BPS2:1200BPS3:2400BPS4:4800BPS5:9600BPS6: 19200BPS7:38400BPSLED十位:數(shù)據(jù)格式0:1-8-1格式,無校驗(yàn)1:1-8-1格式,偶校驗(yàn)2:1-8-1格式,奇校驗(yàn)LED百位:虛擬輸入端0:無效1:有效LED千位:接線方式0:直接電纜連接(RS485)1:MODEM連接方式(需RS485-RS232適配器轉(zhuǎn)換)10015FP.01參數(shù)寫入保護(hù)0:全部參數(shù)允許被改寫;1:除設(shè)定頻率(F0.02)和本功能碼外,其它功能碼參數(shù)禁止改寫2:除本功能碼外,全部禁止改寫10FP.02參數(shù)初始化0:無動作1:清除故障記錄(FL.14FL.19)2:恢復(fù)出廠設(shè)定值10PLC在Controlstar“系統(tǒng)塊”的“通訊口”選項(xiàng)卡中設(shè)置相應(yīng)的通訊參數(shù),包括波特率,起始位,數(shù)據(jù)位,停止位, 校驗(yàn)位和PLC站地址。(3)PLC與變頻器通過RS485接口連接。 圖7 電氣原理圖(4) 根據(jù)所需的速度分配變頻器控制電動機(jī)的頻率。 傳送帶速度m/s大帶輪轉(zhuǎn)速r/min電動機(jī)轉(zhuǎn)速r/min電動機(jī)頻率HZ1.8118.60593.0239.531.84121.24606.1940.411.88123.87619.3741.291.92126.51632.5542.171.96129.15645.7343.052131.78658.9143.93(5)連接按鈕與PLC的輸入端并分配各按鈕的功能。按鈕SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB7PLC輸入端口X0X1X2X3X4X5X6功能正轉(zhuǎn)速度1正轉(zhuǎn)速度2正轉(zhuǎn)速度3正轉(zhuǎn)速度4正轉(zhuǎn)速度5停止反轉(zhuǎn)速度1(6) 在Controlstar編程環(huán)境中編寫課程設(shè)計程序。 圖8 Controlstar主界面編寫的程序如下: 第四部分 心得體會 機(jī)電一體化課程設(shè)計是機(jī)械專業(yè)機(jī)電一體化方向?qū)W習(xí)當(dāng)中一個重要環(huán)節(jié)。本次課程設(shè)計與我們的專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)聯(lián)系在一起,在做課程設(shè)計期間,我們同時進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)操作及對課程設(shè)計所設(shè)計的內(nèi)容進(jìn)行了驗(yàn)證。本次課程設(shè)計,完成了傳動方案設(shè)計,電機(jī)選擇,PLC選擇,變頻器選擇以及PLC系統(tǒng)設(shè)計選型,IO端口數(shù)確定,地址分配,變頻器基本參數(shù)設(shè)定以及程序調(diào)試等一系列的工作。 在設(shè)計的過程中,培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用機(jī)械設(shè)計課程,機(jī)電傳動控制及其他課程的理論知識和應(yīng)用生產(chǎn)實(shí)際知識解決工程實(shí)際問題的能力,通過這次設(shè)計再次熟悉了AUTOCAD繪圖軟件和microsoft word文字處理軟件,在設(shè)計與實(shí)驗(yàn)的過程中還培養(yǎng)出了我們的團(tuán)隊精神。實(shí)驗(yàn)中,我們五個人為一組,大家互相幫助,集思廣益,互補(bǔ)缺點(diǎn),共同解決很多難題。在這些過程中我們深刻地認(rèn)識到了自己在知識的理解和接受應(yīng)用方面的不足,在今后的學(xué)習(xí)過程中我們會更加努力和團(tuán)結(jié)。 第五部分 參考文獻(xiàn)【】愛默生PLC使用手冊 【】EC系列小型PLC編程參考手冊【】愛默生EV1000變頻器說明書【】濮良貴、紀(jì)名剛機(jī)械設(shè)計(第八版) 高等教育出版社 2006年【】孫桓、陳作模、葛文杰機(jī)械原理(第七版) 高等教育出版社 2006年【】武建華材料力學(xué) 重慶大學(xué)出版社 2002年【】劉朝儒、彭福蔭、高政一機(jī)械制圖(第四版) 高等教育出版社 2001年確定傳動方案:采用V帶傳動=0.9 n=118-132r/min電動機(jī)型號Y160M2-8v=5.5m/sa=694mmZ=3變頻器型號為EV1000-4T0055GPLC型號為EC10-1614BTAF0.0=2F0.03=2FF.00=0015FP.01=0FP.02=020
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