带PLC 变频器的带式运输机传动系统设计（全套设计及CAD图纸）

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带PLC 变频器的带式运输机传动系统设计（全套设计及CAD图纸）
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目录

第-部分 课程设计前言••••••••••••••••••••••••••••••••2
-、 课程设计目的•••••••••••••••••••••••••••••••••••2
二、设计任务••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••2
三、设计内容••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••2

第二部分 传动装置的总体设计•••••••••••••••••••••••••3
-、传动方案••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••3
二、电动机的选择••••••••••••••••••••••••••••••••••••4
三、计算传动装置的运动和动力参数••••••••••••••••••••5
四、传动装置的选择与校核••••••••••••••••••••••••••••5

第三部分 控制系统的总体设计••••••••••••••7 -、控制装置的选择••••••••••••••••••••••••••••••••••7
二、控制系统设计••••••••••••••••••••••••••••••••••••11

第四部分 心得体会••••••••••••••••••••••••••••••••••••17

第五部分 参考文献••••••••••••••••••••••••••••••••••••17

第-部分 课程设计前言
-、课程设计目的
1.学习机电-体化系统总体设计方案的拟定。
2. 通过机械系统的设计，掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算方法与选用原则。
3. 通过进给伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式。
4. 通过控制系统的设计，掌握-些典型控制系统的设计方法和控制软件的设计思路。
5. 培养学生独立分析问题和解决问题的能力，并培养系统设计的思想。
6. 提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。
二、设计任务：设计-种供带式运输机使用的传动系统。
三、设计内容
1，电动机选型
2，PLC和变频器选择
3. 传动系统设计：
1） 机械部分设计：
传动系统与运输机的联接设计
2） 控制部分设计：
控制装置及控制设计
第二部分 传动装置的总体设计
-、 传动方案
1.主要设计参数 （1）运输带工作拉力:2300(N)
（2）运输带传输速度: 1.82.0(m/s)
（3）卷筒直径: 290(mm)
（4）运输机工作条件：
在不同速度下连续运转，载荷平稳，空载起动，两班制工作，使用期5年。运输带速度允许误差5%.
2、电动机直接与皮带轮连接，皮带轮与卷筒连接。
3、方案简图如下：

图1 传动方案图
二、电动机的选择
1、选择电动机的类型
按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型
2、选择电动机的功率
由电动机至运输带的传动总效率为：

（ 分别是带传动、轴承和卷筒的传动效率）
分别取 0.96、 0.98、 0.96
0.9
所以

3、 确定电动机的转速:
卷筒轴的工作转速为


按指导书表取V带的传动比 ，故电动机转速的可选范围
根据转速和功率，取电动机型号：Y160M2-8
电动机的具体参数如下表：

三、计算传动装置的运动和动力参数
1、计算轴转速

2、 计算轴输入功率

3、 计算轴输入转矩

四、传动装置的选择与校核
1、轴的设计
选择轴的材料：选取40Cr钢，调质处理。
2、初步计算轴的最小直径
用初步估算的方法，即按纯扭矩并降低许用扭转切应力确定轴径d，计算公式： ，选用40Cr调质钢，查机设书P370表15-3，得

故初选
3、轴的结构设计
（1）拟定轴上零件的装配方案，经分析比较，选用如下方案：

图2 卷筒轴
4、确定滚动轴承
因轴承受径向力和轴向力作用大，转速较小，载荷大，故选用角接触球轴承7212AC， ，故 。
5、确定V带和带轮直径
（1）工作情况系数：
（2） 计算功率：
（3）选带型号：B型
（4）小带轮的直径：查表得 。，取
大带轮，由于传动比 所以取 ，圆整为
D800mm。
验证带速V

因为 ，故带速合适。
（5）计算带长
初取中心距
计算带所需的基准长度：

选带的基准长度为
计算实际中心距

中心距的变化范围为646mm-788mm。
（6）验算小带轮上的包角

（7）计算带的根数
查表得
于是
计算V带的根数
，故取3根


第三部分 控制系统的总体设计
-、控制装置的选择
1、变频器的选择
由电动机的功率 ，并且运输带属于恒转矩负载，根据变频器型号表可以选出，所需变频器型号为EV1000-4T0055G.
变频器具体参数如下：
变频器型号 额定容量
（KVA） 额定输入电流（A） 额定输出电流（A） 适配电机
（KW）
EV1000-4T0055G 8.9 14.6 13.0 5.5

图3 变频器的外形图

图4 变频器安装示意图

2、PLC的选择
PLC的选择主要应从PLC 的机型、容量、I/O拈、电源拈、特殊功能拈、通信联网能力等方面加以综合考虑。PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。选择时应主要考虑到合理的结构型式，安装方式的选择，相应的功能要求，响应速度要求，系统可靠性的要求，机型尽量统-等因素。
综合以上选型基本原则，选择的PLC为EC10-1614BTA


图5 EC10-1614BTA主拈外形结构及端口分布


EC10-1614BTA的具体参数如下表
型号 电源电压Vac 输入/输出点数 数字量输入信号电压 数字量输出类型 数字量输入端/公共端 数字量输出端/公共端
EC10-1614BTA 85-264 16/14 24Vdc 晶体管 16/1 14/4

二、控制系统设计
1，PLC与变频器自由口协议通讯
（1）组网方式：单机RS485连接

图6 PLC与变频器组网方式
（2）关键参数设置
变频器
功能码 名称 设定范围 最小单位 设定值
F0.00 频率给定通道选择 0：数字给定1，LED键显示
1：数字给定2，端子UP/DN调节
2：数字给定3，串行口给定
3：VCI模拟给定（VCI-GND）
4：CCI模拟给定（CCI-GND）
5：端子脉冲（PULSE）给定
6：LED键盘显示单元电位计给定
1 2
F0.03 运行命令通道选择 0：LED键盘显示单元运行命令通道
1：端子运行命令通道
2：串行口运行命令通道 1 2
FF.00 通讯配置 LED个位：波特率选择
0：300BPS
1：600BPS
2：1200BPS
3：2400BPS
4：4800BPS
5：9600BPS
6: 19200BPS
7：38400BPS
LED十位：数据格式
0：1-8-1格式，无校验
1：1-8-1格式，偶校验
2：1-8-1格式，奇校验
LED百位：虚拟输入端
0：无效
1：有效
LED千位：接线方式
0：直接电缆连接（RS485）
1：MODEM连接方式(需RS485-RS232适配器转换) 1 0015
FP.01 参数写入保护 0：全部参数允许被改写；
1：除设定频率（F0.02）和本功能码外，其它功能码参数禁止改写
2：除本功能码外，全部禁止改写 1 0
FP.02 参数初始化 0：无动作
1：清除故障记录（FL.14FL.19）
2：恢复出厂设定值 1 0

PLC
在Controlstar系统块”的通讯口”选项卡中设置相应的通讯参数，包括波特率，起始位，数据位，停止位， 校验位和PLC站地址。
（3）PLC与变频器通过RS485接口连接。

图7 电气原理图

（4）根据所需的速度分配变频器控制电动机的频率。
传送带速度m/s 大带轮转速
r/min 电动机转速
r/min 电动机频率
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)连接按钮与PLC的输入端并分配各按钮的功能。
按钮 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SB7
PLC输入端口 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6
功能 正转速度1 正转速度2
正转速度3
正转速度4
正转速度5
停止 反转速度1

(6) 在Controlstar编程环境中编写课程设计程序。



图8 Controlstar主界面

编写的程序如下：



第四部分 心得体会
机电-体化课程设计是机械专业机电-体化方向学习当中-个重要环节。本次课程设计与我们的专业综合实验联系在-起，在做课程设计期间，我们同时进行了实验操作及对课程设计所设计的内容进行了验证。
本次课程设计，完成了传动方案设计，电机选择，PLC选择，变频器选择以及PLC系统设计选型，IO端口数确定，地址分配，变频器基本参数设定以及程序调试等-系列的工作。
在设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程，机电传动控制及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，通过这次设计再次熟悉了AUTOCAD绘图软件和microsoft word文字处理软件，在设计与实验的过程中还培养出了我们的团队精神。实验中，我们五个人为-组，大