【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 制的自動(dòng)化。S7200系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7200系列具有極高的性能/價(jià)格比。S7200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。S7200系列PLC可提供5個(gè)不同的基本型號(hào)的8種CPU可供使用。如表31所示在選用PLC上，考慮到只是對(duì)C650型車(chē)床做電器部分的改造，輸出端口需要6個(gè)，輸入端口需要13個(gè)。改造后的程序只143字節(jié)，內(nèi)容小于4千字節(jié)。而且并不通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或其他方式做遠(yuǎn)程控制。因此，考慮到經(jīng)濟(jì)，實(shí)用，穩(wěn)定等方面因素。我們決定選用SIMATIC S7200 系列的S7—224CN 作為本次設(shè)計(jì)的PLC。表31 S7200 CN系列PLC CPU模塊的技術(shù)規(guī)范及特性描述CPU221CPU222CNCPU224CNCPU224XP CNCPU226CN尺寸（mm）908062806214080621968062數(shù)字量I/O6輸入/4輸出8輸入/6輸出14輸入/10輸出24輸入/16輸出模擬量I/O無(wú)2輸入/1輸出無(wú)擴(kuò)展I/O模塊無(wú)27數(shù)字I/O映像256（128輸入/128輸出）電容后備50h（40℃時(shí)最少8h）100h（40℃時(shí)最少70h）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器2KB8KB10KB程序存儲(chǔ)器4KB8KB/12KB12KB/16KB16KB/24KB模擬電位器1個(gè)8位分辨率2個(gè)8位分辨率執(zhí)行速度通信接口1個(gè)RS485接口2個(gè)RS485接口卡選項(xiàng)存儲(chǔ)器、電池和實(shí)時(shí)時(shí)鐘存儲(chǔ)器、電池（實(shí)時(shí)時(shí)鐘內(nèi)置）高速計(jì)數(shù)器單相兩相4個(gè) 30kHZ2個(gè)20kHZ6個(gè)30kHZ4個(gè)20kHZ4個(gè)30kHZ，2個(gè)200kHZ3個(gè)，每個(gè)20kHZ，1個(gè)100kkZ6個(gè)30kHZ4個(gè)20kHZ脈沖輸出（DC）2個(gè)20kHZ2個(gè)100kHZ2個(gè)20kHZ 電動(dòng)機(jī)選擇本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使用PLC控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的邏輯控制線路部分，其余基本無(wú)變化。電動(dòng)機(jī)亦保留原有主軸電機(jī)、冷卻泵電機(jī)、快進(jìn)電機(jī)，詳見(jiàn)表32。表32 主軸電機(jī)、快進(jìn)電機(jī)、冷卻泵電機(jī)參數(shù)表參數(shù)主軸電機(jī)冷卻泵電機(jī)快進(jìn)電機(jī)型 號(hào)Y255M6Y26312Y90L2額定電壓AC 380V 50HzAC 380V 50HzAC 380V 50Hz額定電流（A）額定功率（KW）30額定轉(zhuǎn)速98027302840功率因數(shù)絕緣等級(jí)BEE 其它元器件的選擇 交流接觸器的選擇交流接觸器是一種頻繁應(yīng)用于工業(yè)電氣控制，并用按鈕或其他方式來(lái)控制其通斷的自動(dòng)切換電器。在功能上除了能自動(dòng)切換外，還具有刀開(kāi)關(guān)類手動(dòng)開(kāi)關(guān)所不能實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)距離操作功能和失壓（或欠壓）保護(hù)功能。其生產(chǎn)方便，價(jià)格低廉，應(yīng)用十分廣泛。交流接觸器由電磁機(jī)構(gòu)，觸點(diǎn)系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、釋放彈簧機(jī)構(gòu)、輔助觸點(diǎn)及基座等部分組成。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(chǎng)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(kāi)電磁線圈中的電流時(shí)，磁場(chǎng)消失，接觸器在彈簧的作用下恢復(fù)到斷開(kāi)的狀態(tài) 。 在工業(yè)電氣中，常用交流接觸器的型號(hào)有CJX8(B系列)CJ1CJCJT1(CJ10)、CJX1(3TB、3TF系列)、CJSMC等系列產(chǎn)品。在這次控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)中，采用了CJ20系列的交流接觸器，其額定電流應(yīng)在控制電流的1～, 在此控制主軸電機(jī)的KMKMKM，選取交流接觸器型號(hào)為：CJ20—63，線圈電壓220V；控制冷卻泵電機(jī)KM1和控制快進(jìn)電機(jī)的KM2選取交流接觸器型號(hào)為：CJ20—10，線圈電壓220V。 中間繼電器的選擇中間繼電器用于繼電保護(hù)與自動(dòng)控制系統(tǒng)中，以增加觸點(diǎn)的數(shù)量及容量。 它用于在控制電路中傳遞中間信號(hào)。中間繼電器的結(jié)構(gòu)和原理與交流接觸器基本相同，與接觸器的主要區(qū)別在于：接觸器的主觸頭可以通過(guò)大電流，而中間繼電器的觸頭只能通過(guò)小電流。所以，它只能用于控制電路中。它一般是沒(méi)有主觸點(diǎn)的，因?yàn)檫^(guò)載能力比較小。所以它用的全部都是輔助觸頭，數(shù)量比較多。新國(guó)標(biāo)對(duì)中間繼電器的定義是K，老國(guó)標(biāo)是KA。常用的中間繼電器型號(hào)有JZJZ14等。本次設(shè)計(jì)選擇的中間繼電器型號(hào)為JZ744。 保護(hù)電器的選擇 （1）熔斷器熔斷器在電路中主要作短路保護(hù)和嚴(yán)重過(guò)載保護(hù)，用于保護(hù)線路。熔斷器的熔體串接于被保護(hù)的電路中，當(dāng)通過(guò)它的電流小于規(guī)定值時(shí)，其熔體相當(dāng)于一根導(dǎo)線，起電氣連接作用；當(dāng)通過(guò)它的電流超過(guò)規(guī)定值（電路發(fā)生嚴(yán)重過(guò)載或短路時(shí)）一定時(shí)間后，其熔體自動(dòng)熔斷并切斷電路，從而起到保護(hù)作用。一般電氣控制線路中常用螺旋式熔斷器，其常用的產(chǎn)品有RLRLRL7和RL8系列產(chǎn)品，～。則主軸電機(jī)電路熔斷器選取型號(hào)為:RL1100/、快進(jìn)電機(jī)電路熔斷器選取型號(hào)分別為：RL115/RL115/。（2）熱繼電器熱繼電器是利用電流熱效應(yīng)原理來(lái)工作的保護(hù)電器，具有與電動(dòng)機(jī)容許過(guò)載特性相近的反時(shí)限保護(hù)特性。主要用于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)、斷相及電流不平衡運(yùn)行保護(hù)。也常與接觸器配合成電池啟動(dòng)器。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(guò)電流(過(guò)載和斷相)現(xiàn)象，如果過(guò)電流不嚴(yán)重，持續(xù)時(shí)間短，繞組不超過(guò)允許溫升，這種過(guò)電流是允許；如果過(guò)電流情況嚴(yán)重，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，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)置熱繼電器保護(hù)。選型原則：應(yīng)根據(jù)被保護(hù)對(duì)象的使用條件、工作環(huán)境、啟動(dòng)情況、負(fù)載性質(zhì)，電動(dòng)機(jī)的形式以及電動(dòng)機(jī)允許的過(guò)載能力等加以考慮。一般原則是使熱繼電器的安秒特性位于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載特性之下，并盡可能地接近，以充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力，同時(shí)使電動(dòng)機(jī)在短時(shí)過(guò)載和啟動(dòng)瞬間[(5～6)Ie]不受影響。通常熱繼電器選取的額定電流應(yīng)為大于或等于電動(dòng)機(jī)額定電流?！?。主軸電機(jī)電路熱繼電器選取型號(hào)為：JR3663,整定電流為：60A；冷卻泵電路熱繼電器選取型號(hào)為：JR3620，整定電流為：。 控制開(kāi)關(guān)電器的選擇（1）轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)又稱組合開(kāi)關(guān)，一般用于電氣設(shè)備中非頻繁的通斷電路、換接電源和負(fù)載、測(cè)量三相電壓以及直接控制小容量感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)由動(dòng)觸頭（動(dòng)觸片）、靜觸頭（靜觸片）、轉(zhuǎn)軸、手柄、定位機(jī)構(gòu)及外殼等部分組成。其動(dòng)靜觸頭分別疊裝于數(shù)層絕緣殼內(nèi)，當(dāng)轉(zhuǎn)換手柄時(shí)，每層的動(dòng)觸片隨方形轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。一般選取的原則為允許通過(guò)的電流大于或等于電路的額定電流，按此選擇轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。常用的產(chǎn)品有：HZHZ10和HZ15等系列。本次設(shè)計(jì)選取HZ10100/3。（2）按鈕開(kāi)關(guān)盒按鈕開(kāi)關(guān)（簡(jiǎn)稱按鈕）又稱控制按鈕，是一種接通或斷開(kāi)小電流電路的手動(dòng)開(kāi)關(guān)電器，一般不直接去控制主電路的通斷，而在控制電路中發(fā)出啟動(dòng)或停止“命令”以遠(yuǎn)距離控制接觸器、繼電器、電磁啟動(dòng)器等電器線圈電流的接通或斷開(kāi)，再由它們?nèi)タ刂浦麟娐?。目前常用的按鈕開(kāi)關(guān)盒為L(zhǎng)A4系列產(chǎn)品，本次設(shè)計(jì)選擇的按鈕開(kāi)關(guān)型號(hào)為L(zhǎng)A43H。 速度繼電器選擇 速度繼電器是當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到規(guī)定值時(shí)觸頭動(dòng)作的繼電器。主要用于電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制電路中，當(dāng)反接制動(dòng)的轉(zhuǎn)速下降到接近零時(shí)能自動(dòng)地及時(shí)切斷電源。速度繼電器的結(jié)構(gòu)如圖31所示。1——轉(zhuǎn)子2——電動(dòng)機(jī)軸3——定子4——籠型繞組5——定子柄6——?jiǎng)佑|頭7——反力彈簧8——靜觸頭圖31 速度繼電器結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)子是一塊固定在軸上的永久磁鐵。浮動(dòng)的定子與轉(zhuǎn)子同心，而且能獨(dú)自偏擺，定子由硅鋼片疊成，并裝有籠型繞組。速度繼電器的軸與電動(dòng)機(jī)軸相連，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子隨之一起轉(zhuǎn)動(dòng)，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。籠型繞組切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使定子隨轉(zhuǎn)子向轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向偏擺，定子柄推動(dòng)相應(yīng)觸頭動(dòng)作。定子柄推動(dòng)觸頭的同時(shí)，也壓縮反力彈簧，其反作用阻止定子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速下降到一定數(shù)值時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩小于反力彈簧的反作用力矩，定子返回原來(lái)位置，對(duì)應(yīng)的觸頭恢復(fù)原始狀態(tài)。調(diào)整反力彈簧的拉力即可改變觸頭動(dòng)作的轉(zhuǎn)速。機(jī)床上常用的速度繼電器有JY1型、JFZ0型兩種。一般速度繼電器的動(dòng)作轉(zhuǎn)速為120r/min，觸頭復(fù)位轉(zhuǎn)速為100r/min以下。本次設(shè)計(jì)選擇的速度繼電器型號(hào)為JY1型速度繼電器500V、2A。4 PLC控制電路設(shè)計(jì) PLC的硬件電路框圖世界各國(guó)各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC雖然外觀各異，但作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)都大體相同。主要由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM、ROM）、輸入輸出單元（I/O）接口、電源及外圍編程設(shè)備等幾大部分構(gòu)成。PLC的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖41所示。圖41 PLC硬件結(jié)構(gòu)框圖 車(chē)床控制PLC輸入/輸出接口分配表及電氣原理圖 車(chē)床控制PLC輸入/輸出接口分配表（表41）表41 I/O接口分配表序號(hào)名稱符號(hào)輸