猴車控制系統畢業設計說明書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 鋼絲繩 減速機 主電機 制動器 語音箱 數碼管顯 示器 黑龍江工程學院本科生畢業設計 7 第 3章 控制 系統的 硬件 設計 PLC 的選型 （ 1） PLC 簡介 PLC 即可編程控制器（ Programmable logic Controller，是指以計算機技術為基礎的新型工業控制裝置。在 1987 年國際電工委員會（ International Electrical Committee）頒布的 PLC 標準草案中對 PLC 做了如下定義 ： PLC 英文全稱 Programmable Logic Controller ,中 文全稱為可編程邏輯控制器，定義是 :一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算 ,順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機械或生產過程 .PLC 是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結合很緊密的語言，在半導體方面有很重要的應用，可以說有半導體的地方就有 PLC。具有以下特點： ，抗干擾能力強； ，控制程序可變，使用方便； ，適應面廣； ，容易掌握； ； 、重量輕、功耗低、維護方便。 PLC 是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。 PLC 及其有關的外圍設備都應該按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。 PLC 是以微處理器為核心，綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術而發展起來的一種新型、通用的自動控制 裝置，具有結構簡單、性能優越、可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便等優點，近年來在工業自動控制、機電一體化、改造傳統產業等方面得到了廣泛應用。 發展方向： 178。 產品規模向兩極分化； 黑龍江工程學院本科生畢業設計 8 178。 處理模擬量； 178。 追求高可靠性； 178。 通訊接口和智能模塊； 178。 系統操作站配高分辨率的監視器； 178。 追求軟、硬件標準化。 （ 2） PLC 的選型 在控制系統方案中共有開關量輸入點 23個、開關量輸出點 26 個。故采用松下公司的 FP1C72 可編程邏輯控制器， FP1 系列的 C72 可編程邏輯控制器共有 40個輸入點和 32 個輸 出點，共 72個 I/O 點，輸入寄存器為 X0— X27 輸出寄存器為 Y0— Y1F，有內置時鐘。 C72 系列 PLC 器件價格較低，性能優良，程序容量較大、運行速度快、可在線編程等優點。 驅動裝置的選型 電機的選擇 （ 1）計算說明 已知參數： 巷道斜長： L=500m 巷道坡度： α =15176。 驅動輪直徑： D=1000mm。 鋼絲繩的運行速度： V=。 主要參數的確定 預選鋼絲繩： 6X19￠ 20（ q0 = ㎏／ m）。 設吊椅間距為： ? 1＝ 12m。 托輪間距： ? 2=8m。 驅動輪繩槽與牽引鋼絲繩間的摩擦系數： μ =。 牽引繩在驅動輪上的圍包角： α =180176。 。 (2) 牽引鋼絲繩張力的計算 最小點張力的計算： gqCS ??? 0m in （ ） 式中 ： Smin—— 最小張力點的張力， N； C —— 鋼絲繩的繞度系數，取 C=1000； q0—— 預選牽引鋼絲繩的每米質量 ㎏／ m； g—— 重力加速度， g=； 黑龍江工程學院本科生畢業設計 9 gqCS ??? 0m in =14406N。 各點張力的計算： 當下放側無人而上升側滿員是：（動力運行狀態） 線路運行阻力： 2 2 1 0)s i nc o s(*]/)([ 121014 ????????? gLqW ???? （ ） 1 9 2)s i nc o s(]/[ 12032 ?????????? gLQqW ???? () 各點張力： S3 = Smin =14406N S4 = Smin = S1 = S4 + W41 = S2 = S3 – W23 = （ ） 式中： q0 —— 每米鋼絲繩的質量 ㎏／ m； Q1 —— 每人人體重量 取 Q1 =75 ㎏； Q2 —— 每把吊椅重量 取 Q2 =15 ㎏； ω —— 牽引鋼絲繩運行阻力系數，動力運行時，取 ? =， 制動運行時，取 ? =； L—— 礦井斜長。 ② 當下放側滿員而上升側無人時：（制動運行狀態） 線路運行阻力： 7 0 2)s i nc o s(]/[ 12032 ????????? gLQqW ???? （ ） 0 5 2 6)s i nc o s(*]/)([ 121014 ????????? gLqW ???? () 各點張力： S3 = Smin =14406N S4 = = S1 = S4 + W41 = N S2 = S3– W23 = (3) 電動機功率的計算與選擇 ①選擇電動機 選擇電動機類型 選用 Y 型籠型三相 異步電動機 ②選擇電動機容量 由電動機至鋼絲繩的傳動總功率為： 65245321 )()( ??????? ?????? () 式中， ? 1 是聯軸器 1 傳動的效率 ? 2 是錐齒傳動的效率 ? 3 軸承傳動的效率 ? 4 是黑龍江工程學院本科生畢業設計 10 齒輪傳動的效率 ? 5 是聯軸器 2 傳動的效 率 ? 6 是驅動輪傳遞的效率 。 其大小分別為 ? 1=， ? 2=， ? 3 =， ? 4 =， ? 5 =， ? 6 =。 則 )()( 65245321 ??????? ??????? 電動機輸 出功率： 動力運行 時： kwSSKP b 0 0 0/)( 21 ?????? ?? () 制動運行時 ： kwSSKP b 0 0 0/)( 12 ?????? ?? () 式中 Kb —— 電動機功率備用系數，一般取 Kb = 取 ? = 所以選取電動機功率為： 30KW ③確定電動機的轉速： m i n/)1 0 0 0/() 0 0 060()/()1 0 0 060( rDVn N ????????? ?? () 初選圓錐齒輪的傳動比 i1 =2~3，單級圓柱齒 輪傳動比 i’ =3~5，二級齒輪傳動比i2 =9~25,故電動機轉速的 可選范圍為 d n =( i1 ? i n ) ? nN = (18~75) ? r/min = (~) r/min。 綜合考慮選擇電動機型號為 Y200L6 籠型三相異步電動機。 表 Y200L6 型電機的主要性能 額定功率（ kw） 滿載轉速（ r/min） 效率（ %） 功率因素 電流（ A） 30 975 （ 4）電動機啟動方式選擇 電機的啟動方式主要有：全壓直接啟動、自耦減壓起動、 YΔ 起動、軟起動器、變頻器。 ① 全壓直接啟動：優點是操縱控制方便，維護簡單，而且比較經濟。主要用于小功率電動機的起動，從節約電能的角度考慮，大于 11kw 的電動機不宜用此方法。 ② 自耦減壓啟動：利用自耦變壓器的多抽頭減壓，既能適應不同負載起動的需要，又能得到更大的起動轉矩，是一種經常被用來起動較大容量電動機的減壓起動方式。它的最大優點是起動轉矩較大，當其繞組抽頭在 80%處時，起動轉矩可達直接起 動時的 64%。 黑龍江工程學院本科生畢業設計 11 ③ YΔ 起動：適用于無載或者輕載起動的場合。并且同任何別的減壓起動器相比較，其結構最簡單，價格也最便宜。 ④ 軟起動器：這是利用了可控硅的移相調壓原理來實現電動機的調壓起動，主要用于電動機的起動控制，起動效果好但成本較高。因使用了可控硅元件，可控硅工作時諧波干擾較大，對電網有一定的影響。另外電網的波動也會影響可控硅元件的導通，特別是同一電網中有多臺可控硅設備時。因此可控硅 元件的故障率較高，因為涉及到電力電子技術，因此對維護技術人員的要求也較高。 ⑤ 變頻器：變頻器是現代電動機控制領域技術 含量最高，控制功能最全、控制效果最好的電機控制裝置，它通過改變電網的頻率來調節電動機的轉速和轉矩。因為涉及到電力電子技術，微機技術，因此成本高，對維護技術人員的要求也高，因此主要用在需要調速并且對速度控制要求高的領域。 根據上述情況本文選擇自耦減壓啟動方式，這種啟動方式主要用于較大容量的電動機，以減小啟動電流對電網的影響。其優點是：啟動時對電網的電流沖擊小，功耗損耗小。如圖 所示，當按下正轉（反轉）啟動按鈕 SB0（ SB1），接觸器 KM KM2 與時間繼電器 KT 的線圈同時得電， KM KM2 的主觸 點閉合，電動機定子繞組經自耦變壓器接至電源減壓啟動。當時間繼電器 KT 延時時間到，一方面其常閉延時觸點打開， KM KM2 線圈失電， KM KM2 主觸點斷開，將自耦變壓器切除；同時， KT的常開觸點閉合，接觸器線圈 KM3（ KM4）得電， KM3（ KM4）主觸點閉合，電機投入正常運轉。 圖 主電路圖 黑龍江工程學院本科生畢業設計 12 制動器的選擇 （ 1）制動器的選型原則： ① 考慮輸送機的工作重要性，當輸送機工作場所十分重要時，如主運輸輸送機，應重點考慮可靠性配置，才采用液粘制動加 盤閘制動器，實現雙保險。 ② 考慮輸送機（長度短、運量?。┲苿恿卮笮?，制動力矩小，相應動載沖擊小，可選用普通推桿制動器；否則，應選用可控制動器，如液粘制動器或可控盤閘制動器。 ③ 輸送機帶速，當輸送機帶速高時，應選用可控制動器， 或者選用液力或液壓制動器先實現降速，速度降低以后，再加制動閘進行定車制動。 ④ 考慮輸送機（長度、運量）動載荷大小，動載荷較大時，必須采用可控制動器，當要求制動精度高時，選用液粘制動器，否則選用可控制盤閘制動器。 ⑤ 考慮輸送機經濟性，性能要求越好，投資價格越高。一般情況選用可 控盤閘制動器，既可實現可控制動，又能實現定車，且結構簡單，相應投資也較小。 制動器的選型：制動器選用電力液壓塊式制動器，性能安全可靠，制動平穩，動作頻率高，主要擺動較點設有自潤滑軸承，傳動效力高，壽命長，在使用過程中無需潤滑，廣泛用于起重、冶金、礦山、港口、碼頭、建 筑機械等機械驅動裝置的減速或停車制動。其推動器為隔爆型并有防爆證和煤安證。制動閘塊選用在制動時不會引起爆炸和燃燒的材料制成，其材料性能符合 MT113 的規定、參數如下： 電力液壓塊式制動器型號： BYWZ3B160/25 防爆電液推動器： YT125ZB/4 制動力矩： 下圖 為 YWZ3 系列電力液壓塊式制動器外形圖。 其正常工作條件： 環境溫度 40℃ ～ +50℃ ； 一般用于三相交流電源 50Hz、 380V； 電機安裝地點海拔高度符合 GB75587 標準； 安裝形式一般適合推動器垂直工作，傾斜度不超過 177。15176。 。 （ 2）工作原理當推動器通電時，電動機帶動轉軸及轉軸上的葉輪旋轉，在活塞內產生壓力，使固定在活塞的推桿迅速上升，推動連接杠桿壓縮主彈簧使制動瓦張開，機構得以運動。推動器斷電時，主彈簧的力將制動瓦壓緊于機構的制 動輪上使機構停止運動。 黑龍江工程學院本科生畢業設計 13 圖 YW23系列電力液壓塊式制動器外形圖 減速機的選型 （ 1）減速機是一種動力傳達機構，利用齒輪的速度轉換器，將馬達的回轉數減速到所要的回轉數，并得到較大轉矩的機構。其作用是： 降速同時提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機輸出乘減速比，但要注意不能超出減速機額定扭矩。 減速同時降低了負載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。一般的減速機有斜齒輪減速機 (包括平