皮帶輸送機(jī),皮帶,輸送 石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程系 2008級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 題目名稱 19-皮帶運(yùn)輸機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2 課題來源 項(xiàng)目式教學(xué) 指導(dǎo)教師 萬(wàn)東梅 起止日期 2010年11月29日 至 2011年1月2日 設(shè)計(jì)內(nèi)容、主要技術(shù)參數(shù)與工作量（計(jì)算說明書、論文字?jǐn)?shù)、圖紙張數(shù)、外文翻譯、計(jì)算機(jī)應(yīng)用） 某皮帶運(yùn)輸機(jī)由三條皮帶組成。1#、2#皮帶運(yùn)送左、右兩側(cè)采剝的礦石，然后由3#皮帶運(yùn)出。運(yùn)輸皮帶1#、2#的起動(dòng)和停止是由手動(dòng)按鈕控制, 3#皮帶自動(dòng)控制。 1#、2#、3# 皮帶電動(dòng)機(jī)功率均為7.5KW。 控制要求： 1、1#、2#皮帶不能同時(shí)起動(dòng)，亦不能同時(shí)工作。 2、按下1#或2#起動(dòng)按鈕時(shí)，先要使3#皮帶起動(dòng)，經(jīng)20s后，1#或2#皮帶方可起動(dòng)。 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(dòng)機(jī)過載或故障時(shí)，則1#或2#停車，3#過載或故障時(shí)，應(yīng)全停。 5、有電源指示燈和皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行指示燈。 6、皮帶運(yùn)輸機(jī)過載或故障時(shí)有聲、光報(bào)警。 課題要求及目標(biāo) 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(hào)、電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)分類； 3．掌握控制系統(tǒng)控制柜整體設(shè)計(jì)、原理圖設(shè)計(jì)、元器件布置圖和接線圖繪制。 4.設(shè)計(jì)應(yīng)符合實(shí)用、安全、環(huán)保、節(jié)能等要求。 使用的工具軟件 AutoCAD 提交的設(shè)計(jì)資料 1．控制柜外觀設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)說明書一本。 進(jìn) 度 計(jì) 劃 階段日期 計(jì)劃完成工作量 指導(dǎo)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(shè)計(jì)規(guī)劃 2010.12.6-2009.12.12 (7天) 1．繪制總配電箱外觀設(shè)計(jì)圖 2．設(shè)計(jì)控制柜原理圖 2010.12.13-2010.12.26 (14天) 1．進(jìn)行元器件選擇 2．列出主要設(shè)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(shè)計(jì)說明書,準(zhǔn)備答辯。 自動(dòng)化教研室 2010年12月8日 皮帶輸送機(jī)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 一、 設(shè)計(jì)目的 通過對(duì)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法，能夠設(shè)計(jì)出滿足控制要求的電氣原理圖，能夠設(shè)計(jì)電器元件布置圖、接線圖和控制箱，并能夠根據(jù)負(fù)載選擇主要電器元件的型號(hào)，具有電氣控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的初步功能。 二、 控制要求 皮帶輸送機(jī)由三條皮帶組成并由電動(dòng)機(jī)控制。1#、2#、3#皮帶順序運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)功率各3KW，其控制要求如下： 1、 按下系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕→1#電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)→延時(shí)2秒→2#電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)→延時(shí)5秒→3#電動(dòng)機(jī)啟動(dòng) 2、 按下停機(jī)按鈕→延時(shí)10秒→3#電動(dòng)機(jī)停止→延時(shí)10秒→2#電動(dòng)機(jī)停止→延時(shí)10秒→1#電動(dòng)機(jī)停止 3、 1#電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，1#、2#、3#電動(dòng)機(jī)全停，2#電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，2#、3#電動(dòng)機(jī)停止，3#電動(dòng)機(jī)停止時(shí)，順序停機(jī)，并設(shè)有緊急停車按鈕 4、 具有手動(dòng)、自動(dòng)工作方式 5、 各種指示及報(bào)警 三、 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 根據(jù)控制要求，采用PLC為中心控制單元，設(shè)計(jì)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(xì)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(xì)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(shè)計(jì) 1、 主電路的設(shè)計(jì) 主電路線路如圖1所示，圖中的M1、M2、M3為輸送帶電動(dòng)機(jī)，三臺(tái)電動(dòng)機(jī)都采用直接啟動(dòng)方式，各臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別使用一個(gè)接觸器控制，各電動(dòng)機(jī)分別由FR1、FR2、FR3提供過載保護(hù)，各自通過自鎖實(shí)現(xiàn)失壓保護(hù)。 2、 PLC的選擇及I/O分配 根據(jù)給定的控制要求，可統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)共14個(gè)，輸出信號(hào)共8個(gè)，故選用OMRON C系列C28P，此型號(hào)具有16點(diǎn)輸入和12點(diǎn)輸出，滿足要求。（I/O分配如表2所示）。 3、 PLC外部接線圖的設(shè)計(jì) PLC根據(jù)表2的I/O分配關(guān)系和C28P的端子跑列位置進(jìn)行相應(yīng)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(hào)指示及報(bào)警指示燈與接觸器共用220V電源。 4、 控制柜的設(shè)計(jì) 由表1中各元件的型號(hào)尺寸，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì) 由圖1的主電路和控制電路原理圖和其中標(biāo)注的線號(hào)，用相對(duì)編號(hào)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(dòng)控制 旋轉(zhuǎn)SA轉(zhuǎn)換開關(guān)至自動(dòng)（PLC-02）位置，系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)自動(dòng)運(yùn)行指示燈HL05亮。 啟動(dòng)：按下啟動(dòng)按鈕SB1，使0500線圈得電并保持，電動(dòng)機(jī)1#運(yùn)行并使TIM00時(shí)間繼電器開始計(jì)時(shí)，在其設(shè)定的時(shí)間5S后，TIM00的常開觸點(diǎn)閉合，使0501線圈得電并保持，電動(dòng)機(jī)2#運(yùn)行并使TIM01時(shí)間繼電器開始計(jì)時(shí)，5S后，TIM01的常開觸點(diǎn)閉合，使0502線圈得電并保持，電動(dòng)機(jī)3#啟動(dòng)并運(yùn)行。 停機(jī)：按下停機(jī)按鈕SB2，中間繼電器1000得電，其常開觸點(diǎn)閉合，使得時(shí)間繼電器TIM02開始計(jì)時(shí)，在其設(shè)定時(shí)間10S后，TIM02的常開觸點(diǎn)閉合，0502線圈失電，電動(dòng)機(jī)3#停車，同時(shí)，時(shí)間繼電器TIM03開始計(jì)時(shí)，10S后，0501線圈失電，電動(dòng)機(jī)2#停車，同時(shí)，時(shí)間繼電器TIM04開始計(jì)時(shí)，10S后，0500線圈失電，電動(dòng)機(jī)1#停車。 2、手動(dòng)控制 旋轉(zhuǎn)SA轉(zhuǎn)換開關(guān)手動(dòng)（PLC-01）位置，系統(tǒng)由自動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)到手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，手動(dòng)指示燈HL04亮。此時(shí)，三臺(tái)電動(dòng)機(jī)可以分別有自己的啟動(dòng)和停機(jī)控制按鈕。 啟動(dòng)：SB3、SB4、SB5分別為電動(dòng)機(jī)1#、2#、3#的啟動(dòng)按鈕，按下啟動(dòng)按鈕，線圈得電并保持，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并運(yùn)行。 停機(jī)：SB6、SB7、SB8分別為電動(dòng)機(jī)1#、2#、3#的停車按鈕，按下停機(jī)按鈕，線圈失電，電動(dòng)機(jī)停車。 3、 過載保護(hù) 當(dāng)電動(dòng)機(jī)1#過載時(shí)，熱繼電器FR1動(dòng)作，1#、2#、3#同時(shí)停機(jī)，并發(fā)出過載指示，報(bào)警指示燈HL06、HL07、HL08亮。當(dāng)電動(dòng)機(jī)2#過載時(shí)，熱繼電器FR2動(dòng)作，2#、3#停機(jī)，HL07、HL08亮。當(dāng)電動(dòng)機(jī)3#過載時(shí)，熱繼電器FR3動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)3#停機(jī)，同時(shí)，通過時(shí)間繼電器TIM03和TIM04延時(shí)，電動(dòng)機(jī)順序停機(jī)。在人工恢復(fù)之前，任何一個(gè)電動(dòng)機(jī)將不能再次啟動(dòng)運(yùn)行。 4、 手動(dòng)與自動(dòng)的切換 系統(tǒng)從自動(dòng)切換到手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，假使有正在運(yùn)行，系統(tǒng)經(jīng)過一個(gè)掃描周期會(huì)停止各電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，此時(shí)系統(tǒng)將處于手動(dòng)控制狀態(tài)并服從手動(dòng)控制，各個(gè)電動(dòng)機(jī)分別受單獨(dú)的啟停控制。手動(dòng)到自動(dòng)的切換也一樣，考慮到自動(dòng)轉(zhuǎn)換手動(dòng)的情況，三臺(tái)電動(dòng)機(jī)如同時(shí)停止，將不利于生產(chǎn)，因此要求自動(dòng)轉(zhuǎn)換手動(dòng)前須提前按停機(jī)按鈕。 5、 緊急停機(jī) 按下緊急停機(jī)按鈕SB9后，電動(dòng)機(jī)1#、2#、3#將同時(shí)停機(jī)。 六、 PLC I/O分配表 輸入 說明 輸出 說明 0000 SA手動(dòng)狀態(tài) 0500 1#電動(dòng)機(jī)接觸器 0001 SA自動(dòng)狀態(tài) 0501 2#電動(dòng)機(jī)接觸器 0002 自動(dòng)狀態(tài)啟動(dòng)按鈕 0502 3#電動(dòng)機(jī)接觸器 0003 自動(dòng)狀態(tài)停車按鈕 0503 手動(dòng)運(yùn)行指示燈 0004 手動(dòng)1#啟動(dòng)按鈕 0504 自動(dòng)運(yùn)行指示燈 0005 手動(dòng)2#啟動(dòng)按鈕 0505 1#過載指示燈 0006 手動(dòng)3#啟動(dòng)按鈕 0506 2#過載指示燈 0007 手動(dòng)1#停機(jī)按鈕 0507 3#過載指示燈 0008 手動(dòng)2#停機(jī)按鈕 0009 手動(dòng)3#停機(jī)按鈕 0010 1#熱繼電器保護(hù) 0011 2#熱繼電器保護(hù) 0012 3#熱繼電器保護(hù) 0013 緊急停車按鈕 七、 圖表說明及元件明細(xì)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(dòng)機(jī)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(jì)算可得電動(dòng)機(jī)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(guān)，選用DZX7-2514型低壓斷路器作為每個(gè)電機(jī)的開關(guān)；選用JRS4-09310d型熱繼電器，其動(dòng)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(dòng)按鈕選用LAY3-10M3.11；停止按鈕選用LAY3-10M3.12；具體元件型號(hào)和規(guī)格如下表所示： 序號(hào) 名稱 型號(hào) 個(gè)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(hào)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(guān) 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(xiàn) 1、《建筑電氣控制技術(shù)》 中國(guó)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(cè)》 天水二一三機(jī)床電器廠 2002年 十、 皮帶輸送機(jī)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(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)到“自動(dòng)”即為自動(dòng)工作狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)到“手動(dòng)”即為手動(dòng)工作狀態(tài)。 2、 在自動(dòng)工作的狀態(tài)下，按下SB1即可啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)1#，5S后2#啟動(dòng)，在過5S后3#啟動(dòng)；停機(jī)時(shí)，按下SB2，10S后電動(dòng)機(jī)3#停車，再過10S后2#停車，再10S后1#停車。 3、 在手動(dòng)工作的狀態(tài)下，分別按下各個(gè)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停機(jī)按鈕，即可完成各個(gè)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停車操作，此時(shí)各個(gè)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)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(dòng)機(jī)不能正常啟動(dòng)，可能是電源沒有接通，請(qǐng)檢查電源連接情況。 2、 在電動(dòng)機(jī)因?yàn)楣收媳蛔詣?dòng)停止后，在下一次啟動(dòng)之前必須人工恢復(fù)，保證正常運(yùn)行。 3、 在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)狀態(tài)的切換時(shí)建議先將電動(dòng)機(jī)全部停機(jī)后再進(jìn)行兩種狀態(tài)之間的切換。 4、 在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，如果控制柜面板上顯示的電動(dòng)機(jī)的允許指示燈亮，而相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)沒有正常工作時(shí)，請(qǐng)立即關(guān)閉系統(tǒng)電源然后檢查電動(dòng)機(jī)狀態(tài)確保電動(dòng)機(jī)沒有故障后，重新接通系統(tǒng)電源進(jìn)行啟動(dòng)。 十一、我的設(shè)計(jì)心得 通過本學(xué)期的課程設(shè)計(jì)，我掌握了電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法，已經(jīng)能夠設(shè)計(jì)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(fù)載選擇主要電器元件的型號(hào)，具備了電氣控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的初步功能。 以前我一直認(rèn)為只要把書上的知識(shí)都學(xué)會(huì)，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(shè)計(jì)，我才明白根本不是那么一回事，只有自己動(dòng)手做了設(shè)計(jì)，才能真正掌握它。如果我們只懂得考試，那么我們就不應(yīng)被稱為是人才，因?yàn)槲覀儾粫?huì)實(shí)際的操作。所以我認(rèn)為課程設(shè)計(jì)是非常重要的，它讓我們實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。 感謝課設(shè)。