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
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