帶PLC+變頻器的帶式運輸機傳動系統(tǒng)設計【含4張CAD圖紙、說明書】,含4張CAD圖紙、說明書,PLC,變頻器,運輸機,傳動系統(tǒng),設計,CAD,圖紙,說明書 目錄 第一部分 課程設計前言································2 一、 課程設計目的···································2 二、設計任務········································2 三、設計內(nèi)容········································2 第二部分 傳動裝置的總體設計·························3 一、傳動方案········································3 二、電動機的選擇····································4 三、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)····················5 四、傳動裝置的選擇與校核····························5 第三部分 控制系統(tǒng)的總體設計··············7 　　　　　一、控制裝置的選擇·································7 二、控制系統(tǒng)設計····································11 第四部分 心得體會····································17 第五部分 參考文獻····································17 第一部分 課程設計前言 一、課程設計目的 1．學習機電一體化系統(tǒng)總體設計方案的擬定。 2． 通過機械系統(tǒng)的設計，掌握幾種典型傳動元件與導向元件的工作原理、設計計算方法與選用原則。 3． 通過進給伺服系統(tǒng)的設計，掌握常用伺服電動機的工作原理、計算選擇方法與控制驅(qū)動方式。 4． 通過控制系統(tǒng)的設計，掌握一些典型控制系統(tǒng)的設計方法和控制軟件的設計思路。 5． 培養(yǎng)學生獨立分析問題和解決問題的能力，并培養(yǎng)系統(tǒng)設計的思想。 6． 提高學生應用手冊和標準、查閱文獻資料以及撰寫科技論文的能力。 二、 設計任務：設計一種供帶式運輸機使用的傳動系統(tǒng)。 三、設計內(nèi)容 1，電動機選型 2，PLC和變頻器選擇 3. 傳動系統(tǒng)設計： 1） 機械部分設計： 傳動系統(tǒng)與運輸機的聯(lián)接設計 2） 控制部分設計： 控制裝置及控制設計 第二部分 傳動裝置的總體設計 一、 傳動方案 1．主要設計參數(shù) （1）運輸帶工作拉力:2300(N) （2）運輸帶傳輸速度: 1.8~2.0(m/s) （3）卷筒直徑: 290(mm) （4）運輸機工作條件： 在不同速度下連續(xù)運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載起動，兩班制工作，使用期5年。運輸帶速度允許誤差5%. 2、 電動機直接與皮帶輪連接，皮帶輪與卷筒連接。 3、方案簡圖如下： 圖1 傳動方案圖 二、電動機的選擇 1、選擇電動機的類型 按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動機，封閉式結構，電壓380V，Y型 2、選擇電動機的功率 由電動機至運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、 確定電動機的轉(zhuǎn)速: 卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為 按指導書表取V帶的傳動比 ，故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍 根據(jù)轉(zhuǎn)速和功率，取電動機型號：Y160M2-8 電動機的具體參數(shù)如下表： 三、 計算傳動裝置的運動和動力參數(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)切應力確定軸徑d，計算公式： ，選用40Cr調(diào)質(zhì)鋼，查機設書P370表15-3，得 故初選 3、軸的結構設計 （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。 驗證帶速V 因為，故帶速合適。 （5）計算帶長 初取中心距 計算帶所需的基準長度： 選帶的基準長度為 計算實際中心距 中心距的變化范圍為646mm-788mm。 （6） 驗算小帶輪上的包角 （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)的總體設計 一、控制裝置的選擇 1、變頻器的選擇 由電動機的功率，并且運輸帶屬于恒轉(zhuǎn)矩負載，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 （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的選擇主要應從PLC 的機型、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機型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護方便的前提下,力爭最佳的性能價格比。選擇時應主要考慮到合理的結構型式,安裝方式的選擇,相應的功能要求,響應速度要求,系統(tǒng)可靠性的要求,機型盡量統(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主模塊外形結構及端口分布 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 EC10-1614BTA 85-264 16/14 24Vdc 晶體管 16/1 14/4 二、 控制系統(tǒng)設計 1，PLC與變頻器自由口協(xié)議通訊 （1） 組網(wǎng)方式：單機RS485連接 圖6 PLC與變頻器組網(wǎng)方式 （2）關鍵參數(shù)設置 變頻器 功能碼 名稱 設定范圍 最小單位 設定值 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 1 2 F0.03 運行命令通道選擇 0：LED鍵盤顯示單元運行命令通道 1：端子運行命令通道 2：串行口運行命令通道 1 2 FF.00 通訊配置 LED個位：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，無校驗 1：1-8-1格式，偶校驗 2：1-8-1格式，奇校驗 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) 1 0015 FP.01 參數(shù)寫入保護 0：全部參數(shù)允許被改寫； 1：除設定頻率（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 1 0 FP.02 參數(shù)初始化 0：無動作 1：清除故障記錄（FL.14~FL.19） 2：恢復出廠設定值 1 0 PLC 在Controlstar“系統(tǒng)塊”的“通訊口”選項卡中設置相應的通訊參數(shù)，包括波特率，起始位，數(shù)據(jù)位,停止位， 校驗位和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的頻率。 傳送帶速度m/s 大帶輪轉(zhuǎn)速 r/min 電動機轉(zhuǎn)速 r/min 電動機頻率 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)境中編寫課程設計程序。 圖8 Controlstar主界面 編寫的程序如下： 第四部分 心得體會 機電一體化課程設計是機械專業(yè)機電一體化方向?qū)W習當中一個重要環(huán)節(jié)。本次課程設計與我們的專業(yè)綜合實驗聯(lián)系在一起，在做課程設計期間，我們同時進行了實驗操作及對課程設計所設計的內(nèi)容進行了驗證。 本次課程設計，完成了傳動方案設計，電機選擇，PLC選擇，變頻器選擇以及PLC系統(tǒng)設計選型，IO端口數(shù)確定，地址分配，變頻器基本參數(shù)設定以及程序調(diào)試等一系列的工作。 在設計的過程中，培養(yǎng)了我綜合應用機械設計課程，機電傳動控制及其他課程的理論知識和應用生產(chǎn)實際知識解決工程實際問題的能力，通過這次設計再次熟悉了AUTOCAD繪圖軟件和microsoft word文字處理軟件，在設計與實驗的過程中還培養(yǎng)出了我們的團隊精神。實驗中，我們五個人為一組，大家互相幫助，集思廣益，互補缺點，共同解決很多難題。在這些過程中我們深刻地認識到了自己在知識的理解和接受應用方面的不足，在今后的學習過程中我們會更加努力和團結。 第五部分 參考文獻 【１】《愛默生PLC使用手冊》 【２】《EC系列小型PLC編程參考手冊》 【３】《愛默生EV1000變頻器說明書》 【４】濮良貴、紀名剛《機械設計》（第八版） 高等教育出版　　　　社 2006年 【５】孫桓、陳作模、葛文杰《機械原理》（第七版） 高等教　　　　育出版社 2006年 【６】武建華《材料力學》 重慶大學出版社 2002年 【７】劉朝儒、彭福蔭、高政一《機械制圖》（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 電動機型號 Y160M2-8 v=5.5m/s a=694mm Z=3 變頻器型號為 EV1000-4T0055G PLC型號為 EC10-1614BTA F0.0=2 F0.03=2 FF.00=0015 FP.01=0 FP.02=0 20