帶PLC+變頻器的帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含4張CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】

帶PLC+變頻器的帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含4張CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】,含4張CAD圖紙、說(shuō)明書(shū),PLC,變頻器,運(yùn)輸機(jī),傳動(dòng)系統(tǒng),設(shè)計(jì),CAD,圖紙,說(shuō)明書(shū) 目錄 第一部分 課程設(shè)計(jì)前言································2 一、 課程設(shè)計(jì)目的···································2 二、設(shè)計(jì)任務(wù)········································2 三、設(shè)計(jì)內(nèi)容········································2 第二部分 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)·························3 一、傳動(dòng)方案········································3 二、電動(dòng)機(jī)的選擇····································4 三、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)····················5 四、傳動(dòng)裝置的選擇與校核····························5 第三部分 控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)··············7 　　　　　一、控制裝置的選擇·································7 二、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)····································11 第四部分 心得體會(huì)····································17 第五部分 參考文獻(xiàn)····································17 第一部分 課程設(shè)計(jì)前言 一、課程設(shè)計(jì)目的 1．學(xué)習(xí)機(jī)電一體化系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的擬定。 2． 通過(guò)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握幾種典型傳動(dòng)元件與導(dǎo)向元件的工作原理、設(shè)計(jì)計(jì)算方法與選用原則。 3． 通過(guò)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握常用伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理、計(jì)算選擇方法與控制驅(qū)動(dòng)方式。 4． 通過(guò)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握一些典型控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和控制軟件的設(shè)計(jì)思路。 5． 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，并培養(yǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思想。 6． 提高學(xué)生應(yīng)用手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)、查閱文獻(xiàn)資料以及撰寫(xiě)科技論文的能力。 二、 設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一種供帶式運(yùn)輸機(jī)使用的傳動(dòng)系統(tǒng)。 三、設(shè)計(jì)內(nèi)容 1，電動(dòng)機(jī)選型 2，PLC和變頻器選擇 3. 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)： 1） 機(jī)械部分設(shè)計(jì)： 傳動(dòng)系統(tǒng)與運(yùn)輸機(jī)的聯(lián)接設(shè)計(jì) 2） 控制部分設(shè)計(jì)： 控制裝置及控制設(shè)計(jì) 第二部分 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 一、 傳動(dòng)方案 1．主要設(shè)計(jì)參數(shù) （1）運(yùn)輸帶工作拉力:2300(N) （2）運(yùn)輸帶傳輸速度: 1.8~2.0(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(dòng)，兩班制工作，使用期5年。運(yùn)輸帶速度允許誤差5%. 2、 電動(dòng)機(jī)直接與皮帶輪連接，皮帶輪與卷筒連接。 3、方案簡(jiǎn)圖如下： 圖1 傳動(dòng)方案圖 二、電動(dòng)機(jī)的選擇 1、選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型 按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y型 2、選擇電動(dòng)機(jī)的功率 由電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總效率為： （分別是帶傳動(dòng)、軸承和卷筒的傳動(dòng)效率） 分別取=0.96、=0.98、=0.96 =0.9 所以 3、 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速: 卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為 按指導(dǎo)書(shū)表取V帶的傳動(dòng)比 ，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍 根據(jù)轉(zhuǎn)速和功率，取電動(dòng)機(jī)型號(hào)：Y160M2-8 電動(dòng)機(jī)的具體參數(shù)如下表： 三、 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 1、計(jì)算軸轉(zhuǎn)速 2、 計(jì)算軸輸入功率 3、 計(jì)算軸輸入轉(zhuǎn)矩 四、 傳動(dòng)裝置的選擇與校核 1、軸的設(shè)計(jì) 選擇軸的材料：選取40Cr鋼,調(diào)質(zhì)處理。 2、初步計(jì)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(jì)算公式： ，選用40Cr調(diào)質(zhì)鋼，查機(jī)設(shè)書(shū)P370表15-3，得 故初選 3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （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(dòng)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(jì)算功率： （3）選帶型號(hào)：B型 （4）小帶輪的直徑：查表得。，取 大帶輪，由于傳動(dòng)比所以取,圓整為 D=800mm。 驗(yàn)證帶速V 因?yàn)?，故帶速合適。 （5）計(jì)算帶長(zhǎng) 初取中心距 計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度： 選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度為 計(jì)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(jì)算帶的根數(shù) 查表得 于是 計(jì)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(jì) 一、控制裝置的選擇 1、變頻器的選擇 由電動(dòng)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(hào)表可以選出，所需變頻器型號(hào)為EV1000-4T0055G. 變頻器具體參數(shù)如下： 變頻器型號(hào) 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） EV1000-4T0055G 8.9 14.6 13.0 5.5 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(zhēng)最佳的性能價(jià)格比。選擇時(shí)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(hào) 電源電壓Vac 輸入/輸出點(diǎn)數(shù) 數(shù)字量輸入信號(hào)電壓 數(shù)字量輸出類(lèi)型 數(shù)字量輸入端/公共端 數(shù)字量輸出端/公共端 EC10-1614BTA 85-264 16/14 24Vdc 晶體管 16/1 14/4 二、 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1，PLC與變頻器自由口協(xié)議通訊 （1） 組網(wǎng)方式：?jiǎn)螜C(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(pán)顯示單元電位計(jì)給定 1 2 F0.03 運(yùn)行命令通道選擇 0：LED鍵盤(pán)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 1 2 FF.00 通訊配置 LED個(gè)位：波特率選擇 0：300BPS 1：600BPS 2：1200BPS 3：2400BPS 4：4800BPS 5：9600BPS 6: 19200BPS 7：38400BPS LED十位：數(shù)據(jù)格式 0：1-8-1格式，無(wú)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(wú)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) 1 0015 FP.01 參數(shù)寫(xiě)入保護(hù) 0：全部參數(shù)允許被改寫(xiě)； 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(xiě) 2：除本功能碼外，全部禁止改寫(xiě) 1 0 FP.02 參數(shù)初始化 0：無(wú)動(dòng)作 1：清除故障記錄（FL.14~FL.19） 2：恢復(fù)出廠設(shè)定值 1 0 PLC 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(guò)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(dòng)機(jī)的頻率。 傳送帶速度m/s 大帶輪轉(zhuǎn)速 r/min 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min 電動(dòng)機(jī)頻率 HZ 1.8 118.60 593.02 39.53 1.84 121.24 606.19 40.41 1.88 123.87 619.37 41.29 1.92 126.51 632.55 42.17 1.96 129.15 645.73 43.05 2 131.78 658.91 43.93 (5)連接按鈕與PLC的輸入端并分配各按鈕的功能。 按鈕 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SB7 PLC輸入端口 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 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(xiě)課程設(shè)計(jì)程序。 圖8 Controlstar主界面 編寫(xiě)的程序如下： 第四部分 心得體會(huì) 機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)是機(jī)械專業(yè)機(jī)電一體化方向?qū)W習(xí)當(dāng)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本次課程設(shè)計(jì)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(jì)期間，我們同時(shí)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)操作及對(duì)課程設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行了驗(yàn)證。 本次課程設(shè)計(jì)，完成了傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)，電機(jī)選擇，PLC選擇，變頻器選擇以及PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)的過(guò)程中，培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程，機(jī)電傳動(dòng)控制及其他課程的理論知識(shí)和應(yīng)用生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，通過(guò)這次設(shè)計(jì)再次熟悉了AUTOCAD繪圖軟件和microsoft word文字處理軟件，在設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中還培養(yǎng)出了我們的團(tuán)隊(duì)精神。實(shí)驗(yàn)中，我們五個(gè)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(guò)程中我們深刻地認(rèn)識(shí)到了自己在知識(shí)的理解和接受應(yīng)用方面的不足，在今后的學(xué)習(xí)過(guò)程中我們會(huì)更加努力和團(tuán)結(jié)。 第五部分 參考文獻(xiàn) 【１】《愛(ài)默生PLC使用手冊(cè)》 【２】《EC系列小型PLC編程參考手冊(cè)》 【３】《愛(ài)默生EV1000變頻器說(shuō)明書(shū)》 【４】濮良貴、紀(jì)名剛《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版） 高等教育出版　　　　社 2006年 【５】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 【６】武建華《材料力學(xué)》 重慶大學(xué)出版社 2002年 【７】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(dòng)方案: 采用V帶傳動(dòng) =0.9 n=118-132r/min 電動(dòng)機(jī)型號(hào) Y160M2-8 v=5.5m/s a=694mm Z=3 變頻器型號(hào)為 EV1000-4T0055G PLC型號(hào)為 EC10-1614BTA F0.0=2 F0.03=2 FF.00=0015 FP.01=0 FP.02=0 20