LC-20粮食自动称重总体及电气系统设计
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LC-20粮食自动称重系统总体及电气系统设计河北建筑工程学院 本科毕业设计(论文)题目LC-20吨粮食自动称重系统总体及电气系统设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械电子工程 班 级 机电111 姓 名 常国向 指 导 教 师 李杰 摘要粮食物流中“四散”作业(散装,散卸,散储,散运)以及提高粮食出(入)库效率和精度是现代化粮食物流体系建设的关键环节。基于PLC的自动称重系统是由SIMATIC S7-200系列可编程控制器和SIEMENS触摸屏组成,本系统可以实现对散粮的直接运输,称量,工作效率得到很大的提高,同时本系统可以通过传感器对粮食的重量直接测量。本系统可以对粮食重量进行精确称量,减小了称量的误差。同时此系统可以通过拖挂方式转移场地,实现一机多场地作业,有效地节约了资源。并对系统的组成及其工作原理还有硬件做了详细分析。可实现对大宗散装粮食的自动称重。具有精度高,成本低等优点,该系统可以替代从传统作业中“粮食拆包周转散装车地中衡计量”等多道环节。提高了生产效率,降低了劳动强度。关键词:PLC 自动称重 硬件 程序 Abstract 窗体顶端 Grain Logistics scattered job (bulk, bulk unloading, bulk storage, bulk transport) and increasing food out of (the) library efficiency and accuracy is the key to the construction of modern grain logistics system. PLC automatic weighing system is based on SIMATIC S7-200 series PLC and SIEMENS touch screen components, The system can be transported directly to bulk grain, and weighing, work efficiency has been greatly improved, while the system can be measured directly by the sensor weight for food. The system can be accurately weighed on grain weight, reducing weighing errors. At the same time this system can be transferred by way trailer site, achieve a site operations, effective in saving resources.and the composition and works as well as hardware to do a detailed analysis. It can realize automatic weighing of bulk food in bulk. With high accuracy, and low cost, the system can replace traditional job Food unpacking - Turnover bulk car - metered value of other channel links. Improve production efficiency and reduce labor intensity窗体顶端Keywords: PLC automatic weighing Hardware Programming目录第一章 绪论 1 1.1 国内外发展概况1 1.2 自动称重系统设计的意义2第二章 自动称重系统的组成及总体设计4 2.1 自动称重系统的原理4 2.2自动称重系统各部分的组成4 2.3 自动称重系统的工作流程 5 2.4 自动称重系统输送机输送能力与计量能力的匹配5第三章自动称重电气系统的设计9 3.1 自动称重电气控制系统的设计原则9 3.2 自动称重电气系统的组成及主要功能12 3.3 自动称重系统电机的启动方式13 3.4 自动称重电气系统的计算 14 3.5 自动称重系统电气元件的选择15第四章 自动称重系统电气控制线路分析 24 4.1 PLC的特点24 4.2 PLC的技术性能指标24 4.3 PLC与其他典型控制系统的区别24 4.4 自动称重系统电气控制线路分析的内容和要求25 4.5 自动称重系统电气控制线路的分析26第五章自动称重系统的先进性分析与改进27 5.1 自动称重系统先进性分析27 5.2 自动称重系统的改进27小结.28参考文献 29附1英文翻译附2英文原文第一章 绪 论1.1 国内外发展概况 物流是一种直接决定企业生产和效益,商品流通成本和效率,消费者对服务的满意度,融高新科技为一体的先进组织方式管理,是经济发展的必然要求。当前物流服务已成为企业竞争的一个关键,物流能力被视为企业的核心竞争力,物流被认为是一个国家和地区经济发展的支柱和标志。 工业企业首先意识到物流和供应链管理对于提高企业整体竞争能力的重要性。同样,新世纪的粮食产业更急切呼唤粮食现代物流。粮食物流是指粮食从生产到收购,储存,运输,加工,销售整个过程的商品实体运动,一级再流通环节的一切增值活动。将现代科技和先进管理手段应用粮食流通的各个环节,优化粮食物流,商流,资金流,信息流,可构成一个协调高效低耗的完整的粮食流通体系,粮食现代物流需要企业从原材料采购到成品销售全环节相关的运输,仓储,库存,包装,配送实施一体化高效、规范管理,利用现代技术装备的流通基础设施和流通各环节的信息服务,追求零库存管理,准时制生产,及时供货,完美订货,协同配送等,实现粮食物流全环节安全,经济,高效。粮食物流的发展趋势是信息化,网络化,标准化,现代化。中国是一个农业大国,农产品物流必将成为现代物流的重要组成部分,它对我国经济的发展起着非常重要的重用。中国要加快发展现代农业,促进农业和农村经济的发展,实现农产品货畅其流和物尽其值,就应借鉴国外先进的农产品物流发展经验,推进中国农产品物流的发展和创新。在国外,粮食称重器械具有以下几个发展趋势:1. 向适应性强,高效率,大型化,专业化方向发展。2. 广泛应用液压技术,向全液压方向发展。3. 重视安全性,舒适性和环保问题。4. 采用先进技术,不断提高机械性能。 1)采用新技术,新工艺,新材料,新结构。 2)提高机械的智能化和自动化程度,用人工操作机械来代替人们笨重的搬运劳动。 3)物流装卸的智能化,将设备的局部自动化,各自独立的应用纳入整个计算机控制和管理网络系统。计算机之间数据采集点之间机械设备的控制器之间以及他们与计算机之间的联系完全做到智能化,及时的汇总信息,做出最优化的决策或指令。 现在有很多称量系统,但是专门用于粮食称量的并不多。传统的称量原理主要是靠力的相互平衡来完成的,而近代由于科学技术的发展,发明了各种各样的传感器,所以先带到称量技术主要借助于这些元器件。现在常用的有市场上的各种电子称,另外还有各式的专用称量设备。这些设备的特点是称量非常方便,因为这些设备可以和其他签字元器件配合使用,最主要的就是计算机和其他显示设备。它们不但能以数字的形势显示物重,还可以显示出其他你想要的结果。以市场上的电子称为例,它不仅可以显示出物重,而已还可以通过设置单价来显示物品的总价格。 粮食自动称重系统的应用,将节约大量的人力物力,提高生产效率。本系统可以实现对散粮的直接运输,称量,工作效率得到很大的提高,同时本系统可以通过传感器对粮食的重量直接测量。本系统可以对粮食重量进行精确称量,减小了称量的误差。同时此系统可以通过拖挂方式转移场地,实现一机多场地作业,有效地节约了资源。 根据我国的现实水平,结合粮食称重工作的实际需要,我设计了一套LC-20粮食自动称重系统,以期降低工人的劳动程度,提高效率,增加经济性。1.2设计意义 由于我国是一个农业大国,农业是一个支柱产业,每年有大量的粮食需要流通,传统的称量方法不仅费时费力,而且在运输过程中麻袋易磨损并造成大量的物质浪费。传统称重运输成本高且也会浪费粮食。因此本课题就是为了解决上诉问题儿进行的优化设计。 通过设计对所学的知识结构进行重新整合,将所学知识与工程实际问题想结合,掌握一定的设计方法体系和手段,熟悉国家有关标准与规范,积累一定的时间经验,培养分析问题与解决问题的能力,从而掌握进行科技创新所必需的知识与技能,在整个设计过程中始终把握这一主线,另一方面,通过此设计可以在所从事的专业领域和具体的设计题目中进行相关创新设计,提出新的技术方案。本课题设计的产品也可以节约大量的人力资源。减少的浪费,同时也提高了工作效率,从而保证了社会再生产顺利循环的高度,协调和解决粮食物流环节链各构成部分存在的问题,促进各构成部分之间的密切衔接,确保粮食物流环节链始终处于良性元转状态,使粮食物流真正做到快捷,高效。因此本系统可以加快粮食的流通速度,有助于他国民经济的发展,本系统采用较先进的科学技术,达到以下几个目标。1. 称量更加方便,称量的整个过程都全部自动化,从粮食的收集,输送,称量,导出全部由机械自动完成,不需要认得帮助。2. 数据的自动处理。每次称量完毕系统会记下结果并进行存储,你可以很方便的查看结果。3. 可以记录多次称量结果并直接显示,同时可进行打印输出。4.维修方便,对于每部分都有监控元件,并有指示灯和报警器进行提示,以遍对损坏部分进行及时修理。对于意外事故可以紧急制动,来保证安全生产。 此产品可以自由转移场地使称量更加方便,与大型的电子汞相比更加方便,可以在任何地方作业不收地理位置的限制,另外它可以与其他设备配合使用,通用性好,精度高。第二章 自动称重系统的组成及总统设计2.1自动称重系统的原理 输送物料为散装粮食,因此采用皮带式输送机,粮食通过输送带,到达第一个计量漏斗(下端口初时闭合)此过程重进行粗称。当到达规定值时,输送装置自动停止下料。之后转到另一个漏斗输送,这时,第一个漏斗的传感器对其进行精称,称量结束后,气汞迫使下料口打开,粮食通过下料输送带将粮食导出。与此同时,可以完成对粮食称量的结果进行记录和打印。第二个漏斗重复第一个漏斗的动作,如此反复。2.2自动称重系统各部分的组成 粮食自动称重系统包括四个部分组成,两室的输送部分包括输入和输出,称量部分,支撑和行走部分即底盘部分,电气控制系统。这几部分相互配合共同用来完成货物称量。 (1)输送部分主要是输送带将粮食从库中送出,送入称量漏斗内,然后再将粮食导出。粮食送输部分主要是由传送带和电机组成的,传送带的顶端要有一个张紧装置,底部要固定电机,中间部分要用滚筒来支撑。这一部分主要要计算传送带和支撑滚筒的规格参数,确定张紧装置的安装方式。通过计算选定电动机的型号,以及如何实现电动机的前后移动。 (2)称量部分主要由称量漏斗,压力传感器和漏斗支撑部分构成称量漏斗是称量的主要部分,粮食导入漏斗内按设定的数目或直接称出结果并记录下结果。粮食计量部分主要由传感器、两个开门装置组成,传感器是保证粮食装袋准确度的重要装置,选择传感器时可以选择重力传感器,也可以选择流量传感器。传感器的输出信号输入到电气控制部分,电气控制部分输出信号来控制气压缸,从而实现开门装置开关。在粮食装袋的过程中要有人工来辅助完成,因此要选择一个排气装置来除去尘土,为工人提供一个较好的工作环境。设计开门装置、选择传感器和选择气压装置是粮食计量部分的主要工作。这一部分主要由我来完成。 (3)底盘部分主要用于整个系统移动和支撑,实现地理上的转移,从而使其有很大的灵活性,使用起来更加方便。在整个机械部分最主要的就是地盘了,底盘承载着整个自动称重系统,因此,底盘的设计就显得十分重要,在底盘中都是钢结构,都是用焊接连接在一起的,由于要减轻自身重量,这些焊接件都是空心的,因此在设计时要计算这些钢管的规格。在底盘中还有就是转向装置,如何实现机构的上下和左右转向,以及在转向中使用哪种传动方式,最后就是对这种传动方式的计算及校核。由于我们见到的装置是由链传动实现左右摆动,螺杆、螺母实现的上下转动。因次要校核这部分的技术参数、零件规格,还有两个电机的型号。 (4)电气控制部分是称重技术的核心部分,并协调上述三部分工作,使工作顺序完成。称重数据的采集,信号的传递,指令的传达,动作的开始 及时间的安排都是有电气来控制的。在这个系统中最重要的应该是整个电气控制部分,电气部分是实现自动启动的核心,因此必须有一个稳定的电气控制部分。选择电气控制部件十分重要,选择PLC或是单片机还是用一个微型电脑在设计时是重点。选择完电气部件编程就是中心任务,完成电气控制部分的同学要完成的主要任务。称量过程是一个相互配合度过程,它们之间的配合是由电气控制部分来完成的。首先,将称量系统移动到要称量的位置将支腿打开,使输送带到工作位置。按下启动按钮,系统开始工作。对工作的各部分进行扫描:检查支腿是否打开,输送带是否到位等,在各部分就位后开始启动上输送带电机进行输送,粮食输送到称量漏斗,当粮食达到设定的值时,输送带停止输送,并转向另一个漏斗输送。同时第一个称量漏斗开始称量,并记录下称量结果。然后存储。记录完以后电气部分命令漏斗口打开,粮食由下输送带导出。当检测下粮完毕,漏斗口开始准备进行下一次称量。第二个漏斗重复第一个漏斗的动作,如此交替。从乘凉的整个过程来看各部分分工合作,电气部分好比人的大脑对各部分进行调节。电气控制邠是称重技术的核心技术部分,为了保证称重部分与其他设备的有序而协调运行,本系统必须具有通讯功能,以便于和其他设备的联系,同时在称重过程中,要完成入升压,上粮,斗开或关,下粮等多个动作,动作多,运动复杂,这就要求控制系统具有很高的可靠性,良好的节能措施,很强的故障诊断能力(如指出故障源的准确位置以便指导迅速排出故障),确保生产的稳定运行。由于本系统各种控制为开关量,而目前流行的可编程控制器PLC具有结构小巧,运行速度高,通用性好,可靠性高等特点,非常适合于现场的高温,振动,粉尘等恶劣环境下的开关控制。所以选用PLC作为自动控制的核心部件。2.3自动称重系统的工作流程 系统设计工作流程:(1)底盘四只腿下方到位,是否到位有接近开关检测,只有支腿到位的情况下,系统才可以进行下一步操作。(2)启动输送带电机,调整输送带高度和位置,此调整可由手控面板来实现,或通过PLC程序自动调整到位。(3)上输送带上粮,其前提是漏斗门关闭,输出带到位且正常工作,这些由接近开关检测。(4)转向,斗1上粮完毕后,输送带转向斗2上粮,上输送带与转向互锁,转向时,上输送带会停止上粮,避免了转向时在两斗间漏粮。斗2上粮完毕左转斗,继续上粮,如此反复。(5)上粮多少由仪表设定,当漏斗内的粮食达到设定值时,输送带停止上粮,由压力传感器对粮食进行精称,将信号传递给PLC,PLC会显示数值并打印输出。精称完毕后PLC给出控制信号,气汞迫使漏斗门打开下粮,下粮完毕后漏斗门关闭。2.4自动称重系统输送机的输送能力与计量漏斗计量能力的匹配计算由设计要求知:额定计量能力 20t/h 按每袋100kg来进行计算, 故可以计算出一袋粮食用时18s.对于最小的每袋30kg来说,每袋用时5.4s.漏斗最多能盛放1.5t粮食.根据手册查询,一般粮食密度为取最小粮食密度计算料仓体积。可以得到 表 2-2 常见松散物料的物性参数名 称堆积密度( kg/m3 )密度( kg/m3 )物料内摩擦角 ()聚乙烯(粒料)50060094097935聚乙烯(粉料)30040094097035 38聚丙烯(粒料)50090095035.5 37聚丙烯(粉料)37045090095035 36.5ABS(粒料)500158038ABS(粉料)480101031 35聚苯乙烯(粒料)500600105035 聚苯乙烯(粉料)500600103031 35聚 酯(粒料)700800116538 聚 酯(粉料)700760103031 35PTA(粉料)8601120151035米860143029砂 糖910159037大 豆760116039小 麦860138025尿 素7601330 22离子交换树脂840147521.5小麦堆积角(输送机械设计手册)2532。为了便于粮食的向下容易流动,设计角度必须大于堆积角,这样才能不产生存积现象。初选料仓堆积角为45。初选料仓1800mm*1500mm,料仓底面积为 储料斗选择600mm*500mm。储料斗底面积为 图2-1 料斗机构斜菱柱的体积 式中,V1斜棱柱的体积(m3) S1料仓底面积(m3) S2储料斗底面积所以料仓上面方体体积为 式中,V2 料仓上面方体体积(m3) V粮食体积(m3) V1斜棱柱的体积(m3) 故方体高度为 式中,h1料仓上面方体高度取料仓正方体高度为0.5m。储料斗为600mm500mm,按最大量100kg来计算 储料斗底面积为故储料斗高为 式中,h2储料斗高上面的开关门机构在这里占用一定位置,取储料斗高 综合以上的考虑设计如图2-2所示:图2.2 料仓机构图第三章 自动称重电气系统的设计3.1自动称重电气系统设计的原则 电气控制设计包括电气原理图和电气设计工艺设计两个方面。电气原理图设计是为了满足生产机械及其工艺要求而进行的电气控制系统设计;电气工艺设计是为了满足电气控制系统装置本身的制造,使用,运行以及维修的需要而进行的生产工艺设计,包括机箱(柜)体设计,布线工艺设计,保护环节设计,人体工学设计及操作,维修工艺设计等。任何生产工艺过程,机械功能的实现主要取决于电气控制系统的运行,电气控制系统的任一环节的正常运行豆浆保证生产工艺过程,机械功能的实现。相反,电气控制系统的非正常运行将会造成重大的经济损失甚至事故。任何一项工程设计的成功与否必须经过安装和运行才能证明。因此,保证电气控制系统的正常运行首先取决于严谨而正确的设计,总体设计方案和主要设备的选择应正确,可靠,安全及稳定,无安全隐患,这就要求设计者应正确理解设计任务,精通生产工艺要求,准确计算,合理选择产品的规格型号并进行校验。正确的设计思想和工程意识,并进行全面的核算,保证电气控制系统的正常运行。电气设计的一般原则:1. 最大限度的满足安全生产机械或工业对电气控制线路的要求。2. 在满足生产要求的前提下,力求使控制线路简单,经济: (1)尽量选用额,常用的,经过实际考研过得环节和线路。 (2)尽量缩短连接导线的数量和长度。(3)尽量减少电器的数量,采用标准件,并尽可能选用相同的电器元件。(4)尽量减少不必要的触点,简化电路。在满足动作要求的条件下,电器元件越少其触头也越少,控制线路的故障几率就会越低,工作的可靠性越高。常用的方法有:合并同类触点 利用具有转换触头的中间继电器,将两个触头合并为一对转换触头 利用半导体二极管的单向导电性来有效的减少触头数,对于弱电电控线路,这样既经济又可靠 利用逻辑代数进行化简 尽量减少电器不必要的通电时间。3.保证控制线路工作的可靠性,选用的电器元件要可靠,耐用,动作时间少,抗干扰性能好。正确连接电器的线圈,在交流控制电路中不能串联接入直流电器的元件,即使外加电压是两个线圈额定电压之和,也是不允许的。 (a)不合理 (b)合理 图3-1 线圈与接触器的连接 正确安排电器元件及触点位置。同一电器的常开和常闭触点靠的很近,若分别接在电源不同的相上,由于各相的电位不等,当触点断开时,会产生电弧形成短路(a)不合理接法 (b)合理接法 图3-2 线圈与接触器的连接 在控制线路中,采用小容量继电器的触点来断开或接通大容量的继电器的线时,要计算继电器的触点断开或接通容量是否足够,不够时,必须加小容量的接触器或中间继电器,否则工作不可靠。避免发生触头“竞争”与“冒险”的现象,在电气控制线路中,由于某一个控制信号作用,电路从一个状态转换到另一个状态时,伴随着有几个电器的状态发生变化,由于电器元件总有一定的固定动作时间,往往会发生误动作的情况,触头争先吸和,发生振荡,这种现象称为电路的“竞争”。另外,由于电器元件的固有释放延时作用,也会出现开关发生误动作或不按要求动作的可能性。这种现象称为“冒险”。“竞争”与“冒险”的现象都将造成控制回路不能按要求动作,引起控制失灵。如图所示电路,当KM闭合时,K1,K2争先吸合,只有经过多次振荡竞争吸合后,才能稳定在一个状态上。同样,当KM断开时,K1,K2又会争先断开,产生振荡。 图3-3 触头的“竞争”与“冒险”4. 接地与接零接地方式主要有工作接地,重复接地,保护接地。其中工作接地是将三相型星变压器或发电机中性点进行接地的接地方式工作接地适用于三相星接变压器机发电机等电子设备。其接地电阻应小于等于4欧姆。它能降低人体的接地电压,若中性点不工作接地,当某相发生接地故障时,人触及另一相时,人体所受的电压接近于线电压,极为危险。而中性点接地后,人体所受电压接近相电压。能迅速切断故障设备的电源。 同一台变压器供电系统中,不准采用部分设备接零和部分设备接地的混合接法,为了避免接地设备漏电后,接零的设备的外壳上将有较高的对地电压,人触及相对危险。低压配电系统的保护接地:(A)三相三线制系统(B)三相四线制系统(C)三相五线制系统。三相三线制正在实际应用较少,三相四线制系统中的电器设备外壳多采用外壳接零保护,但中性线过长,或三相负载不对称,或照明负载中使用了有铁芯线圈的气体放电灯时,或中性线上的电流流过中性线上的阻抗时,就会因外壳接零而对地呈现电压,从而对人生安全构成威胁。因此本系统不宜采用。而三相五线制系统是减小中性偏致电压最好的一种方法。并且还可以通过加大中性线截面积使之与相截面积相等,或多设置重复接地等方法来减小中性点的电压。5. 设计的线路应能适应所在电网情况。 在确定电动机的启动方式是直接启动还是降压启动时,应根据电网或配电变压器容量的大小,电压,电流波动范围等因素全面考虑,必要时还应进行详细得计算。6. 应具有完善的保护环节,提高系统运行可靠性 电气控制系统的安全运行主要靠完善的保护环节,包括过载,短路,过流,过呀,失压等,有时还应设有工作状态,合闸,断开,事故等必要的指示信号。保护环节应工作可靠,做到动作准确。满足负载的需要,正常操作,并按调定和调试的要求可靠工作,不发生误动作,稳定运行,能适应环境条件,抵抗外来的干扰等。7. 线路设计要考虑操作,使用,调试与维修的方便。 例如,设置必要的显示,随时反映系统的运行状态与关键参数,考虑到运动机构调整,修理,设置必要的单机点动,以及必要的易损触头及电器元件的备用等。8. 力求操作,维护,检修方便电气控制设备:操作方便:操作回路数多,应采用主令控制器,而不能用许多个按钮。维修方便,应设隔离电器,避免带电操作。调试方便,应加方便的转换控制方式。注意对设计完的线路的审核:能否满足工艺要求,多余环节,产生误动作;保护环节是否完善,设备事故和人身事故,处理故障是否方便安全。3.2自动称重电气系统的组成及主要功能 常用的控制线路的基本回路由以下几个部分组成。 (1)电源供电回路。供电回路的供电电源有AC380V和220V等多种。 (2)保护回路。保护回路的工作电源有单相220,36V或直流220,24V等多种对线路和设备进行短路,过载和失压保护,由熔断器,热继电器,失压线圈,整流组件和稳压组件等保护组件组成。 (3)信号回路。能够及时地反映或显示设备和线路是否正常工作状态的信息回路,如不同颜色的信号灯,不同声响的音响设备等。 (4)自动与手动回路。电气设备一般都设有自动环节,但在安装,调试及紧急事故的中,控制线路中还需要设置手动环节,通过转换开关或组合开关等实现手动与自动方式的转换。 (5)制动停车回路。切断电路的供电电源,并采取某些制动措施,使电动机迅速停车的控制环节,如能耗制动,电源反接制动,倒拉反接制动和再生发电制动等。 (6)自锁及闭锁同路。当启动按钮松开后,连接线路保持通电,电气设备还能继续工作的环节叫自锁环节,如接触器串联在线圈电路中,为了保证设备运行正常,只能一台通电启动,另一台不能通电。这种环节叫闭锁环节。为了保证设备运行的可靠与安全,需要有许多辅助电气设备为之服务,能够实现某项控制功能的若干个电气组件的组合,称为控制回路或二次回路。这些设备要有一下功能: (1)自动控制功能。由于高压和大电流开关设备的体积很大,一般采用操作系统来控制,合闸,当设备出了故障时,这就需要有一套自动控制的电气操作设备来进行自动控制开关自动切断电路。 (2)保护功能。电气设备与线路在运行中会发生故障,电流或电压会超过允许工作的范围与限度,这就需要一套检测这些故障信号,然后对这些信号自动调整(断开,切换等)来保护设备。 (3)监视功能。电是眼睛看不见的,一台设备是否带电或断电,从外表看无法分辨,这就需要设置各种视听信号,如灯光和音响等,对一次设备进行监视。 (4)测量功能。灯光和音响信号只能定性地表明设备的工作状态(有电或无电),如果想定量地知道电气设备的工作情况,还需要有各种仪表测量设备,测量线路的各种参数,如电压,电流,频率和功率的大小等。在设备操作与监视中,传统的操作组件,控制电器,仪表和信号灯设备大多可被电脑控制系统及电子组件所取代,但在笑醒设备和就地局部控制住的电路中仍有一定的应用范围。这也都是电路实现微机自动化控制的基础。3.3自动称重系统电机的启动方式笼型异步电动机有直接起动和间接起动两种起动方式。 (1) 笼型异步电动机的直接起动。直接启动又称为全电压起动,它是直接将电动机通过闸刀开关或交流接触器直接接到电网上的起动。其特点是:设备简单,操作维修方便,只是起动电流较大,会使电网电压瞬间降低而影响其他电器设备的正常运行。一般7KW以下的电动机均可直接起动。 (2)电动机的降压起动。降压起动就是降低电动机定子绕组上的电压,当电动机起动后,再回复到额定值,有益于电压和电流成正比,所以降低起动电压可以减小起动电流,避免在电路中产生过大的电压降,减小了对电路的影响,一般在降压起动时的起动电流控制在电动机额定电流的2到3倍。这种起动方法减少了起动机的起动转矩,但消耗了电源功率,如动作频繁,则电阻的温升很高,所以串联电阻降压起动方法仅适用于轻载或空载场合且系统采用三相五线制系统。1. 电机的选择电动机选择的基本原则是:电动机的机械特性应满足生产机械的要求,要与被拖动负载特性相适应,以保证运行稳定并具有良好的启动,制动性能,对调速有要求时,应合理选择调速方案。工作过程中电动机容量能得到充分利用,使其温升尽可能达到或接近额定温升值。 电动机的结构形式应满足机械设计要求,选择恰当的使用类别和工作制并能适应周围环境工作条件。依据:传统滚动轴功率 Y系列(IP44-IP)为保护等级代号。4-能防止直径大于1mm的固体侵入,4-可防止任何方向溅水)封闭式三相异步电动机,它的主要性能及结构特点:效率高,耗电少,性能好,噪声低,震动小,体积小,重量轻,运行可靠,维修方便。为B级绝缘(定子绕组的容许温度不能超过130度)。结构为全封闭式,自扇冷氏,能防止灰尘,铁屑,杂物侵入电动机内部。冷却方式为ICO141。用途:适于灰尘多,土扬水溅的场合,如农业机械搅拌机等。3.4 自动称重电气系统的计算1. 电机功率的确定(1) 传动滚筒轴功率计算:传动滚筒轴功率P0P0=P1+P2P3+P4式中P0 传动滚筒轴功率P1 空载功率,kw:P2 水平负载功率,kw.P3 垂直负载功率,P4 附加功率f 托滚阻力系数,取f=0.03L 传动滚筒至尾部滚筒的水平中心距,m;L0 中心距修正值,m取L0=49m;H 垂直提升高度,m;W 除物料外,输送机单位长度内所有运动部件质量之和,kg/m;查得W=25kg/m:式中 P4 附加功率,kw;F1 导料槽阻力,N;F2 犁式卸料器阻力,N;F3 内外清扫器阻力,N;V 带速,0.8m/s;B 带宽,m;物料松散密度,0.68t/m3;L 导料槽长度,初选L=1m;qc输送带上每米长度物料的质量,kg/m;a 犁式 卸料器阻力系数,取25;取P0 =0.448+0.84=1.29kw因此电功率P=3.5 自动称重系统电气元件的选择(1) 电机的选择 上输送带电机 型号;Y100L-6 额定功率:1.5kw 转速:940r/min 额定电流:6A 转向电机 型号:Y112M-6 额定功率:2.2kw 转速:940r/min 额定电流:6A 气泵电机 型号:Y132M2-6 额定功率:5.5kw 转速:960r/min 额定电流:6。5A 升降电机 型号:Y112M-6 额定功率:2.2kw 转速:940r/min 额定电流:6A (2) 低压断路器的选择 断路器额定电压线路额定电压。 断路器额定电流设备正常工作时的最大电流。 热脱扣器整定电流负载的额定电流 欠电压脱扣器的额定电压=线路额定电压 过电流(瞬间)脱扣器的额定电流线路的最大负 载电流(尖峰电流)a. 对于单台电动机,按下式计算公式: IZK( I + I)K 安全系数 ,取1.51,7;b. 对于多台电动机,尖峰电流按最大一台电动机起动大电流与其他电动机的正常工作电流,其他负载电流之和。按下式计算: IZ k ( Imax + I )其中: IZ 过电流脱扣器的额定电流; Imax 最大一台电动机的启动电流; I 其他电动机的额定电流之和; k 安全系数,取1,51,7; IZ (1.51.7) 6.57+(6+6+6+5.5) ( 1.5 1.7)(45.5+23.5) 103.5A117.3A DZ20系列塑料外壳式断路器用途及特点:DZ20系列塑料外壳断路器适用于交流50HZ或60HZ,额定电压至380V及电流额定电压至220V,额定电流1250的电流中,作配电和保护电机用。配电用断路器在配电网络中用来分配电能,且作为线路和电源设备的过载,欠电压和短路保护用。保护电机用断路器在电路中用于保护电机过载,欠电压和短路。在正常情况下,断路器分别作为线路的不频繁及电机的不频繁动用。 型号 壳架等级额定电流/A 额定电流/AQA DZ20Y-100 100 100 QA10 DZ20Y-100 100 63 QA20 DZ20Y-100 100 80 QA30 DZ20Y-100 100 63 QA40 DZ20Y-100 100 63DZ20-Y100的尺寸:165105103mm(3) 主电路热继电器的选择 结构形式:主要取决于电动机绕组接法及是否要求继相保护。热元件整定电流按下式选取: IBBN=(0.951.05)Ied 式中IBBN 热元件整定电流对工作环境恶劣,启动频繁的电动机按下式选取: IBBN=(1.151.5)Ied 对过载能力较差的电动机,热元件整定电流为电动机额定电流的(6080)JRS2系列热继电器特点及用途:适用于交流50HZ或60HZ电压至660V,电流至180V的长期间断长期工作的一般交流电动机的过载保护,具有断相保护,温度补偿,脱口指示功能,并能自动与手动复位,可与接触器接插安装,也可以独立安装,功能齐全,性能稳定,使用可靠。 型号 额定电流/A 整定电流范围/ABB1 JRS2-12.5/Z 12.5 46.3BB2 JRS2-12.5/Z 12.5 46.3BB3 JRS2-12.5/Z 12.5 6.310BB4 JRS2-12.5/Z 12.5 46.3辅助触头参数: 类别:DC-11 额定电压:24V额定工作电流: 1A热继电器的尺寸:764797mm(4)交流接触器的选择额定电压与额定电流主要考虑接触器主触点的额定电压与额定电流。UKMN UCNIKMN IN = 式中 UKMN 接触器额定电压; UCN 负载额定线电压; IKMN接触器额定电压; IN 接触器主触点电流; PMN 电动机功率 ; UMN 电动机额定线电压 K 经验常数,K=11.4. 原则:对于5.5Kw以下的电动机,其控制接触器的额定电流约为电机额定功率数值的2到3倍。 对于5.5-11Kw的电动机,其控制接触器的额定电流约为电机额定功率数值的2倍。 对于11Kw以上的电动机,其控制接触器的额定电流约为电机额定功率数值的1.5到2倍。 CJX3系列型号 额定工作电流 可控电机功率 线圈电压QA1 CJX-9 3.3A 2.4KW 220VQA1 CJX-12 4.3A 4.3KW 220VQA1 CJX-9 9A 5.5KW 220VQA1 CJX-12 4.3A 3.3KW 220VQA1 CJX-12 4.3A 3.3KW 220V交流接触器的尺寸:754585mm使用类别代号 适用典型负载举例 典型设备AC-1 无感或微感负载,电阻性负载 电阻炉,加热器等AC-2 绕线式感应电动机的启动,分断 起重机,压缩机,提升机等AC-3 笼型感应电动机的启动,分断 风机,泵等AC-4 笼型感应电动机的启动,反接制动或密接通断电动机 风机,泵,机床等(5) 中间继电器的选择JZC3系列中间继电器适用于交流50HZ或60HZ,额定电压至660V及直流额定电压至220V的电路中,在控制电路中起信号放大,传递,切换和逻辑控制的作用。它属于电压继电器的一种,主要用于扩展触点的数量,实现逻辑控制。该系列产品结构分上,下两部分,靠要不两个螺钉联接。采用立体式布置。双断点桥式触头,“E”形铁心,直动式结构,迎接式缓冲装置,能有效地减轻铁心的撞击和振动。在其顶部可任意配置积木式辅助触头组,空气延时触头,以扩大触头对数和增加延时功能。 型号 JZC3 DC24V 10mA外形尺寸:714481mm(6) 电磁控制换向阀的选择 电磁控制换向阀是利用电磁力来获得轴向力使阀芯迅速移动方向的。主要由电磁铁控制部分和主阀两部分组成。 直动式电磁阀:用电磁铁产生的电磁力直接推动换向阀阀芯。有常闭型和常开型两种。常闭型断电呈关闭状态,当线圈通电时产生电磁力,使动铁芯客服弹簧力同静铁芯吸合直接开启阀,介质呈通路;当线圈通电时电磁力小时,动铁芯在弹簧力的作用下复位,直接关闭阀口,介质不通。结构简单。动作可靠。在零压差和微真空下正常工作。常开型与常闭型恰恰相反。如小于6流量通径的电磁阀。 先导式电磁阀:该系列电磁阀由先导阀和主阀芯组合而成:常闭型在未通电时,呈关闭状态。当线圈通电时,产生的电磁力使动铁芯和静铁芯吸合,导阀口打开,介质流向出口,此时主阀芯上腔压力减少,低于进口侧的压力,形成压差克服弹簧阻力而随之向上运动,达到开启主阀口的目的,介质流通。当线圈断电时,磁力消失,动铁芯在弹簧力作用下复位关闭先导口,此时介质从平衡孔流入,主阀芯上腔压力增大,并在弹簧力的作用下向下运动,关闭主阀口。常开式原理正好相反。 型号 VQ01121 24DC 二位四通的直动式座阀(7) 熔断器的选择 用于电路的短路保护和严重过载保护,电路上下两极假设有熔断器时,为使两极保护相互配合好,两极熔体额定电流的比值不小于6:1。熔体额定电流IN可按以下几种情况选择: 电阻性负载,如照明电路,信号电路,电阻炉电路等。 IFANI 式中 IFAN 熔体额定电流 I 负载额定电流 冲击性负载(出现尖峰电流),如笼型电动机起动电流为(47)Ied (Ied为电机额定电流) 单台不频繁起,停,且长期工作的电动机: IFAN=(1.52.5)Ied 单台频繁启动,长期工作的电动机: IFAN=(33.5)Ied 多台长期工作的电动机共用熔断器: IFAN(1.52.5)Iemax+Ied 或 IFANIm/2.5 式中Iemax 容量最大一台电动机的额定电流: Ied 其余电动机额定电流之和; Im 电路中可能出现的最大电流;当几台电动机不同时起动时,电路中最大电流: Im=7Iemax+IedRL6系列螺旋式熔断器适用于交流4562HZ额定电压至500V级以下,额定电流至200A的电路中,作输配电设备,线路及系统的过载和短路保护用,该系列熔断器还具有分断能力,限流特性好,功率损耗小,工作稳定,安全可靠等特点。 型号 熔断器支持件额定电流 熔体额定电流FA1 RL6-25 25A 4AFA2 RL6-25 25A 2A FA3 RL6-25 25A 2A FA4 RL6-25 25A 2AFA5 RL6-25 25A 2A(8) 光电开关的选择 GDK8 系列光电开关采用集成电路,使用与交流频率为50HZ或60HZ,额定电压至220V直流电压至24V的控制电路中,作无接触式的操纵,控制,计数,监测,限位,信号输出元件用。 GDK8 系列光电开关有监测距离远,检出物体范围广,可对微小物体进行精确的监测等优点。且功能多寿命长,功耗低,响应速度快及抗干扰性能好等特点,适用范围广。 GDK8 系列光电开关 监测距离 5m DC24V(9) 行程开关的选择 在生产机械中需要某些运动部件的行程或运动一定行程使其停止,或在一定行程内自动返回或自动循环,这种控制机械行程的方式叫“行程控制”或“限位控制” LXZ1系列精密组合行程开关使用与交流50HZ或60HZ,额定电压至220V机制留额定电压220V控制电路中,作为控制,限位,定位,信号及程序转换之用。本系列行程开关具有较高的重复定位精度,特别适用于要求定位精度准确的场合。本系列行程开关由防护外壳,操作器及触头元件组成。它具有良好的防尘,防水等性能。其触头元件是一个双断点的微动开关,其动作灵活,转换速度快,动作稳定可靠。 LXZ1-02L DC24V的电流是0.5V (10) 接近开关的选择 接触开关又称无触头行程开关是当运动的金属片与开关接近到一定的距离发出接近信号,以不直接接触方式进行控制。接近开关不仅用于行程控制,限位保护等,还用于高数计数,测数,检测零件尺寸等。 LXJ6-6/22 DC24V 动作距离5-7mm(11) 压力继电器的选择 压力继电器是利用流体的压力来启动电气触点的液压电气转换元件。当系统压力达到压力继电器的调定值时,发出电信号,使电气元件(如电磁铁,电机,时间继电器,电磁离合器等)动作,使油路卸压,换向,执行元件实现顺序动作,或关闭电动机使系统停止工作,起到安全保护的作用。 当从继电器下端进油口进入的液体压力达到调定值时,推动柱塞上移,此位移通过杠杆放大后推动微动开关动作,改变弹簧的压缩量,可以调节继电器的动作压力。 TK-10 AC380V/220v 0.4-1.0MPa(12) 称重传感器的选择 NS-TH17系列称重传感器结构小巧,抗偏性能好。可选择胶封与焊接两种形式,全不锈钢材质,抗腐蚀。是轮式传感器的升级产品。适用于平台秤,汽车衡,轨道衡自动化测控领域。 表3-1 NS-TH17技术指标 技术指标技术参数 单位 技术指标额定载荷 t 1,525额定输出 mV/v 2.0非线性 F.S 0.03滞后 F.S
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