【文章內(nèi)容簡介】 沖擊負(fù)載等故障。如果電動(dòng)機(jī)的容量選大了，則不僅使設(shè)備投資費(fèi)用增加，而且由于電動(dòng)機(jī)經(jīng)常在輕載下運(yùn)行，運(yùn)行效率和功率因數(shù)都會(huì)下降。選擇電動(dòng)機(jī)的容量應(yīng)根據(jù)以下三項(xiàng)原則進(jìn)行。（1）發(fā)熱：電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，必須保證電動(dòng)機(jī)的實(shí)際最高溫度θmax等于或稍微小于電動(dòng)機(jī)絕緣的允許最高工作溫度θa，即θmax ≤θa 。（2）過載能力：電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，必須具有一定的過載能力。特別是在短期工作時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)的熱慣性很大，電動(dòng)機(jī)在短期內(nèi)承受高于額定功率的負(fù)載功率時(shí)仍可保證θmax ≤θa，故此時(shí)，決定電動(dòng)機(jī)容量的主要因素不是發(fā)熱而是電動(dòng)機(jī)的過載能力。即所選電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩TL max必須大于運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩,即TL max ≤Tmax =λmTN ( Tmax/TN )（3）啟動(dòng)能力：由于鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩一般較小，為使電動(dòng)機(jī)可靠啟動(dòng)，必須保證TLλst TN (λst=Tst/TN)、電壓和轉(zhuǎn)速的選擇除正確選擇電動(dòng)機(jī)的容量外，還需要根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和工作環(huán)境等條件，來正確選擇電動(dòng)機(jī)的種類、電壓和轉(zhuǎn)速。 交流接觸器和中間繼電器的選擇（1）接觸器接觸器是工業(yè)電氣中用按鈕或其他方式來控制其通斷的自動(dòng)開關(guān)。交流接觸器由電磁線圈，靜銜鐵，動(dòng)銜鐵，靜觸點(diǎn)，動(dòng)觸點(diǎn)、滅弧裝置和固定支架等部分組成[7]。其原理是當(dāng)接觸器的電磁線圈通入交流電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場使裝在線圈中心的靜銜鐵吸動(dòng)動(dòng)銜鐵，當(dāng)兩組銜鐵合攏時(shí)，安裝在動(dòng)銜鐵上的動(dòng)觸點(diǎn)也隨之與靜觸點(diǎn)閉合，使電氣線路接通。當(dāng)斷開電磁線圈中的電流時(shí)，磁場消失，接觸器在彈簧的作用下恢復(fù)到斷開的狀態(tài)。在工業(yè)電氣中，交流接觸器的型號(hào)很多，電流在5A1000A的不等，常用交流接觸器的型號(hào)有CJCJXCJ1和CJ10等系列。在這次控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)中，采用了CJ10系列的交流接觸器，～,各接觸器型號(hào)見附錄Ⅰ。（2）中間繼電器中間繼電器是最常用的的繼電器之一，它的結(jié)構(gòu)和接觸器的基本相同，只是電磁系統(tǒng)小些，觸點(diǎn)多一些。常用的繼電器型號(hào)有JZJZ14等。 保護(hù)電器的選擇（1）熔斷器熔斷器在電路中主要起短路保護(hù)作用，用于保護(hù)線路。熔斷器的熔體串接于被保護(hù)的電路中，熔斷器以自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷，從而自動(dòng)切斷電路，實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)及過載保護(hù)。（2）熱繼電器熱繼電器主要用于電氣設(shè)備（電動(dòng)機(jī)）的過負(fù)荷保護(hù)。熱繼電器勢利用一種電流熱效應(yīng)原理工作的電器，它具有與電動(dòng)機(jī)容許過載特性相近的反時(shí)限動(dòng)作特性，主要與接觸器配合使用，用于對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的過負(fù)荷和斷相保護(hù)[8]。三相異步電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，常會(huì)遇到因電氣或機(jī)械原因等引起的過電流(過載和斷相)現(xiàn)象，如果過電流不嚴(yán)重，持續(xù)時(shí)間短，繞組不超過允許溫升，這種過電流是允許；如果過電流情況嚴(yán)重，持續(xù)時(shí)間較長，則會(huì)加快電動(dòng)機(jī)絕緣老化，甚至?xí)龤щ妱?dòng)機(jī)，因此，在電動(dòng)機(jī)回路中應(yīng)設(shè)置電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置。熱繼電器的選型原則：熱繼電器主要用于電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)，使用中應(yīng)考慮電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境、起動(dòng)情況、負(fù)載性質(zhì)，等因素。星形接法的電動(dòng)機(jī)可選用兩相或三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，三角形接法的電動(dòng)機(jī)應(yīng)選用帶斷相保護(hù)裝置三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器?！?。 控制信號(hào)電器的選擇（1）選擇開關(guān)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種多擋式控制多回路的開關(guān)電器。一般用于各種配電裝置的遠(yuǎn)距離控制，也可作為電器測量儀表的轉(zhuǎn)向開關(guān)或用作小容量電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速和換向的控制，用途廣泛，故稱萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)[9]。常用的萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)有LWLW6和LA18系列。（2）控制按鈕控制按鈕在控制電路中常用作遠(yuǎn)距離手動(dòng)控制接觸器、繼電器等有電磁線圈的電路，也可用于電器連鎖等電路中[10]。目前常用的按鈕有LALA1LA1LA20等系列產(chǎn)品。按鈕的選擇應(yīng)根據(jù)使用場合、控制電路所需觸點(diǎn)數(shù)目及按鈕顏色等要求選用。一般用紅色表示停止和急停；綠色表示啟動(dòng)；黑色表示點(diǎn)動(dòng)。各電氣元件的型號(hào)及規(guī)格、用途和數(shù)量見附錄1。 I/O地址的分配根據(jù)該系統(tǒng)的控制要求，輸入輸出設(shè)備，確定了I/O點(diǎn)數(shù)。根據(jù)需要控制的開關(guān)、設(shè)備大約有22個(gè)輸入點(diǎn)，18個(gè)輸出點(diǎn)需進(jìn)行控制，現(xiàn)將I/O地址分配如附錄3所示。 I/O接線圖的繪制根據(jù)PLC I/O端子的分配，畫出了M7475型立軸圓臺(tái)平面磨床PLC控制系統(tǒng)I/O接線圖如附錄4所示。 M7475型立軸圓臺(tái)平面磨床主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式M7475型立軸圓臺(tái)平面磨床主要使用立式砂輪端面對(duì)工件進(jìn)行磨削加工的高效率平面磨床，主要用來粗磨毛坯或磨削一般精度工作，適宜成批生產(chǎn)的車間使用[10]。該機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)：電磁工作臺(tái)的直徑為750㎜；可磨削工件最大高度為300㎜；砂輪端面到工作臺(tái)的距離為430㎜；㎜，磨頭自動(dòng)進(jìn)給量為0～；機(jī)床外形尺寸為2530㎜1180㎜2230㎜（長寬高）；機(jī)床重量約6000㎏。M7475型立軸圓臺(tái)平面磨床主要由床身，垂直進(jìn)給手輪，工作臺(tái)，位置行程擋塊，砂輪修正器，電磁吸力調(diào)整手輪，磨頭和電氣操縱按鈕等部件組成。外形如圖31所示，此平面磨床共有六臺(tái)電動(dòng)機(jī)，砂輪電動(dòng)機(jī)是主運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，直接帶動(dòng)砂輪旋輪，對(duì)工件進(jìn)行磨削加工；砂輪升降電動(dòng)機(jī)使拖板沿立柱導(dǎo)軌上下移動(dòng)，用以調(diào)整砂輪位置；工作臺(tái)移動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)入、退出；工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)高速和低速轉(zhuǎn)動(dòng)；自動(dòng)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)磨頭對(duì)工件自動(dòng)磨削；冷卻泵電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)冷卻泵供給砂輪和工件冷卻液，從而對(duì)工件和砂輪冷卻，同時(shí)利用冷卻液帶走磨下的鐵屑。圖31 M7475型立軸圓臺(tái)平面磨床1修整砂輪手柄 2磨頭進(jìn)給手輪 3電氣操縱按鈕4電磁吸力調(diào)整手輪 5立柱三點(diǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu) M7475型立軸圓臺(tái)平面磨床控制原理電路圖概述 M7475型立軸圓臺(tái)平面磨床控制電路原理圖如附錄2所示。其中：（a）為M7475型立軸圓臺(tái)平面磨床各電動(dòng)機(jī)的控制原理圖，圖中主要分為主電路，控制電路，照明與指示燈電路等四部分；（b）為M7475型立軸圓臺(tái)平面磨床電磁吸盤充、退磁原理圖。 M7475型立軸圓臺(tái)平面磨床控制電路原理分析從附錄2（a）中可以看出，M7475型立軸圓臺(tái)平面磨床由六臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，即砂輪電動(dòng)機(jī)M1，帶動(dòng)砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)來完成磨削加工工件；工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)M2，實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)高速和低速轉(zhuǎn)動(dòng)；工作臺(tái)移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3，實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)點(diǎn)動(dòng)進(jìn)入和退出；砂輪升降電動(dòng)機(jī)M4，帶動(dòng)砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)來完成磨削加工工件；冷卻泵電動(dòng)機(jī)M5，驅(qū)動(dòng)冷卻泵工作；自動(dòng)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M6，實(shí)現(xiàn)磨削過程中自動(dòng)進(jìn)給功能。為防止電動(dòng)機(jī)在工作中因過熱而燒毀，每個(gè)電動(dòng)機(jī)都裝有過熱保護(hù)裝置。整個(gè)線路有一組總?cè)蹟嗥髯龆搪繁Ｗo(hù)，由于工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)本身具有兩個(gè)速度，故有熔斷器FU1做短路保護(hù)；變壓器TC由熔斷器FU2作短路保護(hù)，機(jī)床控制線路，指示電路，照明電路分別由FU3，F(xiàn)U4，F(xiàn)U5做短路保護(hù)，電磁工作臺(tái)控制電路由熔斷器FU6做短路保護(hù)。SB1為機(jī)床的總啟動(dòng)按鈕；SB9為總停止按鈕；SB2為砂輪電動(dòng)機(jī)M1的啟動(dòng)按鈕；SB3為砂輪電動(dòng)機(jī)M1的停止按鈕；SBSB5為工作臺(tái)移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3的退出和進(jìn)入的點(diǎn)動(dòng)按鈕；SBSB7為砂輪電動(dòng)機(jī)M4的上升、下降按鈕；SBSB10為自動(dòng)進(jìn)給停止和啟動(dòng)按鈕；手動(dòng)開關(guān)SA1為工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)M2的高、低速轉(zhuǎn)換開關(guān)；SA2為砂輪升降電動(dòng)機(jī)M4自動(dòng)和手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)；SA3為冷卻泵電動(dòng)機(jī)M5的控制開關(guān)；SA4為充、退磁轉(zhuǎn)換開關(guān)。合上總開關(guān)QS后，整流變壓器一個(gè)副邊輸出135伏交流電壓，按下按鈕SB1，電壓繼電器KV通電閉合并自鎖，其常開觸頭閉合，為啟動(dòng)各電動(dòng)機(jī)作好準(zhǔn)備。如果KV不能正?？煽抗ぷ?，各電機(jī)均無法運(yùn)行。只有電磁吸盤的吸力將磨床工作臺(tái)上的工件吸牢后，即只有在電磁吸盤不欠電流的情況下，才允許啟動(dòng)砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)和工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，以保證安全。按下砂輪電動(dòng)機(jī)M1的啟動(dòng)按鈕SB2，接觸器KMKMKM3先后閉合，砂輪電動(dòng)機(jī)作Y△降壓啟動(dòng)運(yùn)行，砂輪指示燈HL2亮。按下SB3砂輪停止運(yùn)轉(zhuǎn)。將手動(dòng)開關(guān)SA1扳至“高速”擋，工作臺(tái)電動(dòng)機(jī)M2高速啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)；將手動(dòng)開關(guān)SA1扳至“低速”擋，工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)低速啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。按下按鈕SB4，接觸器KM6通電閉合，工作臺(tái)移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3帶動(dòng)工作臺(tái)退出；按下按鈕SB5，接觸器KM7通電閉合，工作臺(tái)移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3帶動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)入。砂輪升降電動(dòng)機(jī)M4的控制分為自動(dòng)和手動(dòng)。將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2扳至“手動(dòng)”位置時(shí)，按下上升或下降按鈕SB6或SB7，接觸器KM8或KM9得電，砂輪升降電動(dòng)機(jī)M4正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)砂輪上升或下降。將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2扳至“自動(dòng)”擋位置，按下按鈕SB10，接觸器KM11和電磁鐵YA通電，自動(dòng)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M6啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)砂輪電動(dòng)機(jī)自動(dòng)向下工進(jìn)，對(duì)工件進(jìn)行磨削加工。加工完畢，壓合行程開關(guān)ST4，時(shí)間繼電器KT2通電并自鎖，YA斷電，工作臺(tái)停止進(jìn)給，并經(jīng)過一定間，接觸器KMKT2失電，自給電動(dòng)機(jī)M6停止轉(zhuǎn)動(dòng)。冷卻泵電動(dòng)機(jī)M5由手動(dòng)開關(guān)SA3控制。SA4為電磁吸盤充、退磁轉(zhuǎn)換開關(guān)，通過扳動(dòng)SA4至不同位置，可獲得可調(diào)與不可調(diào)的充磁控制。SA4扳至關(guān)閉狀態(tài)電磁吸盤自動(dòng)退磁。 M7475型立軸圓臺(tái)平面磨床電磁吸盤電路分析電磁吸盤是固定加工工件的一種夾具。它是利用通電導(dǎo)體在鐵心中產(chǎn)生的磁場吸牢鐵磁材料的工件，以便工件的加工。它與機(jī)械夾具比較，具有加緊迅速，不損傷工件，能同時(shí)吸牢若干個(gè)小工件，以及工件發(fā)熱能自由伸縮等優(yōu)點(diǎn)，因而電磁吸盤在平面磨床上應(yīng)用十分廣泛。電磁吸盤的外殼是鋼制箱體，中部的芯體上繞有線圈，吸盤的蓋板用鋼板制成，鋼制蓋板用非磁性材料如鉛錫合金隔離成若干小塊。當(dāng)線圈通上直流電后，吸盤的芯體被磁化，產(chǎn)生磁場，磁感線便以芯體和工件為回路，從而工件被牢牢吸住。電磁吸盤由初始零狀態(tài)（I=0，B=0）開始充磁，隨著激磁電流的增大，吸盤磁感應(yīng)強(qiáng)度沿起始磁化曲線不斷增大，激磁電流增至Im時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度增至Bm。退磁時(shí)，激磁電流減小至0，磁感應(yīng)強(qiáng)度并不會(huì)減小為0，而是有剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br，須通以反向激磁電流Ic，磁感應(yīng)強(qiáng)度才減小為0。如反向激磁電流繼續(xù)增大，吸盤則被反向磁化，激磁電流達(dá)到Im，感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到Bm，如激磁電流在Im～I(xiàn)m之間反復(fù)變化，則形成一個(gè)磁滯回線。如果激磁電流正負(fù)反復(fù)變化時(shí)，其最大值不斷衰減，則磁滯回線的面積逐漸縮小，如圖32所示。圖 32 退磁過程中的磁化曲線當(dāng)激磁電流最大值衰減到零，磁滯線的面積也縮小到為零，剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度也減小到零，從而達(dá)到了消磁的目的。、退磁控制電路分析如附錄2（b）所示為晶閘管無觸點(diǎn)自動(dòng)充、退磁電路，主要由主電路、觸發(fā)脈沖輸出電路、控制電路、多諧振蕩器電路等部分組成。（1）主電路：它是由反并聯(lián)晶閘管組成的兩相零式整流電路。在充電時(shí)，將SA4扳至“1”位置可獲得電磁吸盤充磁可調(diào)控制，這時(shí)接觸器KM12通電閉合，繼電器K1通電吸合，中間繼電器K3斷開，晶閘管V6導(dǎo)通，可以通過調(diào)節(jié)電位器RP3改變給定電壓，從而改變V6的導(dǎo)通角，使電磁吸盤獲得0～110V連續(xù)可調(diào)的直流電壓，從而電磁吸盤產(chǎn)生不同大小的吸力，吸住工件。將SA4扳至“2”位置 可獲得電磁吸盤充磁不可調(diào)控制，這時(shí)接觸器KM12失電斷開，常閉觸點(diǎn)KM12導(dǎo)通，中間繼電器K3通電閉合，中間繼電器K1失電斷開，調(diào)節(jié)電位器被短路，使電磁吸盤獲得110V的直流電壓，從而電磁吸盤產(chǎn)生吸力，吸住工件。在退磁時(shí)，晶閘管VV6交替導(dǎo)通，不斷改變VV6的導(dǎo)通角，使電磁吸盤獲得正負(fù)交替變化的衰減電流，從而達(dá)到自動(dòng)消磁的目的。（2）觸發(fā)脈沖輸出電路：晶體三極管V1及V2構(gòu)成兩個(gè)鋸齒波發(fā)生器，作為VV6的觸發(fā)電路。充電時(shí)V1的發(fā)射極開路，只有V33工作，使晶閘管V5導(dǎo)通，保證電磁吸盤獲得穩(wěn)定的直流電壓。退磁時(shí)，V1及V2在控制電路及多諧振蕩器共同控制下交替工作，從而使VV6輪流導(dǎo)通。（3）控制電路：控制電路包括比較電路和給定電壓電路，V30～V33四個(gè)整流二極管將70V交流電壓整流后，經(jīng)R24及C10濾波，再由電位器RP3分壓取出給定電壓，疊加在VV2的基極，改變給定電壓即可改變?nèi)龢O管由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通的時(shí)間，從而改變晶閘管的導(dǎo)通角。充電時(shí)，調(diào)整電位器RP3即可改變給定電壓，從而改變電磁吸盤上的直流電壓。退磁時(shí)，接觸器KM12斷開，電容器C10通過電阻R23放電，由RP3取出的電壓不斷減小，使VV2的導(dǎo)通時(shí)間后移，VV6的導(dǎo)通角逐漸減小，從而使激磁電流逐漸衰減到0，達(dá)到自動(dòng)消磁的目的。（4）多諧振蕩器電路：由晶體三極管VV4組成的多諧振蕩器在退磁時(shí)開始工作，從兩個(gè)三極管集電極引出的相位相反的方波，疊加在V1和V2的基極，使兩個(gè)鋸齒波發(fā)生器交替工作，從而控制兩個(gè)晶閘管V5和V6輪流導(dǎo)通，這樣電磁吸盤就得到交替變化且自動(dòng)衰減的激磁電流，電流變化的頻率與多謝振蕩器的頻率相等。 系統(tǒng)的硬件連線按照M7475型立軸圓臺(tái)平面磨床電氣原理電路圖和PLC接線圖將電動(dòng)機(jī)控制電路和控制回路及電磁吸盤的控制回路的各部分硬件連接在一起，在連接過