【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 受熱，彎曲而推動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作的一種電器，主要用于電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)，斷相及電流不平衡運(yùn)行的保護(hù)及其他電氣設(shè)備設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)的控制。因此選用時(shí)，必須了解被保護(hù)對(duì)象的工作環(huán)境，起動(dòng)情況，負(fù)載性質(zhì)，工作制以及電動(dòng)機(jī)允許的過載能力，保護(hù)要遵循的原則：應(yīng)使熱繼電器的安秒特性位于電動(dòng)機(jī)的過載特性之中，并盡量可能地接近，甚至重合，以充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的過載能力，同時(shí)使電動(dòng)機(jī)在短時(shí)過載和起動(dòng)瞬間（5～6Ie）時(shí)不受影響。在熱繼電器的選擇方面還要注意以下的幾點(diǎn)：，熱繼電器的額定電流應(yīng)按電機(jī)的額定電流選擇。，要保證熱繼電器不會(huì)應(yīng)電機(jī)的啟動(dòng)而起誤動(dòng)作。，首先注意確定熱繼電器的允許操作頻率。FRFR2選用NR2(JR28)，其主要技術(shù)參數(shù)：電流等級(jí)13，額定絕緣電壓690V，具有斷相保護(hù)、溫度補(bǔ)償、手動(dòng)與自動(dòng)復(fù)位、脫扣指示、測(cè)試按鈕、停止按鈕，額定電壓AC 380V。 晶閘管直流調(diào)速裝置設(shè)計(jì)晶閘管電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱VM系統(tǒng)，又稱靜止的WardLeonard系統(tǒng)），圖中VT是晶閘管可控整流器，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置 GT 的控制電壓 Uc 來移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可改變整流電壓Ud，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。晶閘管可控整流器的功率放大倍數(shù)在104以上，其門極電流可以直接用晶體管來控制。控制的快速性，晶閘管整流器是毫秒級(jí)，這將大大提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。VM系統(tǒng)在20世紀(jì)60~70年代得到廣泛應(yīng)用，目前主要用于大容量系統(tǒng)。 晶閘管電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（VM系統(tǒng)）原理圖參考主電路圖中的臺(tái)面電機(jī)所用的是直流電機(jī)，作用是控制材料的進(jìn)給，所采用的調(diào)速裝置就必須另行設(shè)計(jì)。直流電機(jī)的調(diào)速可以用改變電流實(shí)現(xiàn)調(diào)速，所以調(diào)速裝置可以根據(jù)整流原理設(shè)計(jì)，在此用三相全控整流電路設(shè)計(jì)成直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，電路圖如下： 直流電機(jī)主電路采用整流變壓器主要是給晶閘管整流裝置提供所需的電源電壓，并使晶閘管主電路與交流電網(wǎng)隔離，減少整流電路對(duì)其它用電設(shè)備的干擾，且有利于人身安全。整流變壓器的接線采用D－Y聯(lián)結(jié)，它可有效地抑制晶閘管整流時(shí)產(chǎn)生的奇次諧波（主要是三次諧波）對(duì)電網(wǎng)的不利影響，避免在變壓器每相繞組中產(chǎn)生尖頂波電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)有時(shí)將超過正常值的50％，對(duì)變壓器絕緣不利。在電樞回路中串聯(lián)平波電抗器Lr，可使輸出電流連續(xù)，限制電流脈動(dòng)，抑制電流上升率，以改善晶閘管與電動(dòng)機(jī)的利用率和系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性。 控制電路設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)電路圖下圖為切割機(jī)控制系統(tǒng)原理圖，切割厚度由4位撥盤開關(guān)輸入。在刀架電機(jī)的傳動(dòng)軸上裝有測(cè)速齒輪，沿圓周均勻開5個(gè)槽。傳動(dòng)軸每轉(zhuǎn)一圈，接近開關(guān)向PLC發(fā)出5個(gè)計(jì)數(shù)脈沖（測(cè)速齒輪5次感應(yīng)接近開關(guān)），轉(zhuǎn)兩圈刀架的高度變化1mm，接近開關(guān)發(fā)出10個(gè)脈沖，根據(jù)設(shè)定的切割厚度可以計(jì)算出PLC應(yīng)計(jì)的脈沖個(gè)數(shù)。傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度為10轉(zhuǎn)/s，PLC的計(jì)數(shù)頻率應(yīng)達(dá)到60kHz，因此，采用FX2N的高速計(jì)數(shù)功能。 切割機(jī)控制系統(tǒng)原理圖 PLC硬件接線圖及I/O端口分配1. PLC控制系統(tǒng)的控制要求PLC控制系統(tǒng)的控制要求如下：(1) 系統(tǒng)設(shè)有手動(dòng)、單周期、單步、連續(xù)、回原點(diǎn)、五種工作方式，臺(tái)面在最前面，刀架在最上面，為系統(tǒng)的原點(diǎn)狀態(tài)。(2) 臺(tái)面機(jī)構(gòu)前/后運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶鋸電機(jī)必須已啟動(dòng)，而帶鋸電機(jī)停止時(shí)，臺(tái)面機(jī)構(gòu)前/后運(yùn)動(dòng)應(yīng)立即停止。(3) 磨刀必須在刀片旋轉(zhuǎn)時(shí)才能工作。(4) 五種工作狀態(tài)下，按下總停止按鈕后，除帶鋸、磨刀裝置外，刀架、臺(tái)面的動(dòng)作應(yīng)立即停止。(5) 電源接通后控制臺(tái)面剎車的接觸器KM7立即通電。根據(jù)以上的要求，設(shè)計(jì)出PLC的外部接線圖如下圖所示： PLC的外部接線圖根據(jù)上圖所示切割機(jī)的5種工作方式有選擇開關(guān)控制：當(dāng)輸入點(diǎn)X1接通時(shí)為手動(dòng)方式，X2接通時(shí)為回原點(diǎn)方式，X3接通時(shí)為單步工作方式，X4接通時(shí)為單周期工作方式，X5接通時(shí)為連續(xù)工作方式。臺(tái)面在最前面且刀架在抬刀限位稱為系統(tǒng)處于原點(diǎn)狀態(tài)。在公用程序中臺(tái)面前到位開關(guān)X1抬刀限位開關(guān)X20的常開觸點(diǎn)的串聯(lián)電路接通時(shí)，“原點(diǎn)條件”輔助繼電器M5變?yōu)镺N。在選擇單周期、連續(xù)和單工步工作方式之前，系統(tǒng)應(yīng)處于原點(diǎn)狀態(tài)；如果不滿足這一條件，可選擇回原點(diǎn)工作方式，然后按回原點(diǎn)啟動(dòng)按鈕X6，使系統(tǒng)自動(dòng)返回原點(diǎn)狀態(tài)。在原點(diǎn)狀態(tài)，順序功能圖中的初始步M0為ON，為進(jìn)入單周期、連續(xù)和單工步工作方式作好了準(zhǔn)備。高速計(jì)數(shù)器只有在自動(dòng)方式下才工作。主要的功能是對(duì)在自動(dòng)方式下的鍵盤設(shè)定值進(jìn)行比較，判斷材料的厚度，控制臺(tái)面的向前或向后運(yùn)動(dòng)。對(duì)于不同的設(shè)定值要有不同的計(jì)數(shù)值相符合。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)源就是測(cè)速齒輪所送的脈沖個(gè)數(shù)。2. I/O端口分配從上面的控制電路圖所示，可以得出下面的分配表： 輸入端口表輸入元件輸入點(diǎn)輸入元件輸入點(diǎn)接近開關(guān)X0臺(tái)面向后X22手動(dòng)X1刀架停止X23回原點(diǎn)X2臺(tái)面停止X24單步X3總停X25單周期X4預(yù)停X26連續(xù)X5小數(shù)位1X27回原點(diǎn)啟動(dòng)X6小數(shù)位2X30帶鋸啟動(dòng)X7小數(shù)位4X31帶鋸?fù)Ｖ筙10小數(shù)位8X32磨刀X11個(gè)位1X33總停X12個(gè)位2X34落刀限位X13個(gè)位4X35抬刀限位X14個(gè)位8X36臺(tái)面前限位X15十位1X37臺(tái)面后限位X16十位2X40落刀X17十位4X41抬刀X20十位8X42臺(tái)面向前X21百位1X43輸出的端口表如下： 輸出端口表輸出元件輸出點(diǎn)輸出元件輸出點(diǎn)KM1Y0KM6Y4KM2Y1KM3Y5KM7Y2KM4Y6KM5Y3L1Y7 電氣元件的配置1. 刀開關(guān)QS1：刀開關(guān)QS1串接控制主電路的單相電源，選用規(guī)格HD11100/28型單投雙極刀開關(guān)1只。主要技術(shù)參數(shù)：額定交流電壓220V，額定交流電流100A。通斷能力100A，1S短時(shí)耐受電流6kA，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定電流峰值15kA。2. 熔斷器FU4：選用RT18K25型，主要技術(shù)參數(shù)： 殼架等級(jí)額定電流25A，額定電流2A，額定電壓AC 220V，額定斷路分?jǐn)嗄芰Γ?20V/50kA。 3. 按鈕SBSBSBSB15：選用NP420BN/2型，顏色為綠色，按鈕SBSBSB1SB1SB1SB14：選用NP420BN/4型，顏色為紅色，按鈕SBSBSBSBSB9：選用NP420BN/6型，顏色為藍(lán)色。NP4系列按鈕其主要技術(shù)參數(shù)如下：額定絕緣電壓380V，額定交流工作電壓AC 220V，約定發(fā)熱電流10A。額定直流工作電壓24V,。4. 行程開關(guān)SQ1～SQ4：選用YBLXK3/20HS/Z型，其主要技術(shù)參數(shù)：額定交流電壓AC 380V，額定直流電壓DC 220V，額定控制容量交流200VA直流50W,含1對(duì)常開和1對(duì)常閉觸點(diǎn)，動(dòng)作最大行程3mm，最大操動(dòng)力30N，最小回復(fù)力5N,。5. 信號(hào)指示燈：選用ND1622B/4型，其主要技術(shù)參數(shù)：額定交流電壓220V，額定電流≤20mA，指示燈選紅色。6. 接觸器：選用NCH 820型，其主要計(jì)數(shù)參數(shù)：額定絕緣電壓500V，額定工作電壓AC 230V，約定發(fā)熱電流20A，額定工作電流20A，控制功率4Kw7. 接近開關(guān)：選用E2EX20DM8，其主要技術(shù)參數(shù)：檢測(cè)距離20mm177。10%，設(shè)定距離*1：0～16mm，應(yīng)差距離：檢測(cè)距離的10%以下，標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)物體：鐵54541mm，應(yīng)答頻率*2：，電源電壓（使用電壓范圍）：DC12～24V 脈動(dòng)(pp)10％以下 （DC10～30V）。8. 撥盤開關(guān)：選用A7CN型，其主要技術(shù)參數(shù)：開關(guān)負(fù)載容量（阻性負(fù)載）：1mA～、DC5～30V，連續(xù)通電電流：1A，接觸電阻，200mΩ以下，操作力：。9. 轉(zhuǎn)換開關(guān)：選用LW5D16F/5型，其主要技術(shù)參數(shù)：絕緣電壓500V，發(fā)熱電流16A。 PLC的選擇1. 可編程序控制器物理結(jié)構(gòu)的選擇根據(jù)物理結(jié)構(gòu)，可以將可編程序控制器分為整體式和模塊式，整體式每一I/O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，控制系統(tǒng)一般使用整體式可編程序控制器。2. 可編程序控制器指令功能的選擇現(xiàn)代的可編程序控制器的指令功能越來越強(qiáng)，內(nèi)部編程元件（如輔助繼電器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器）的個(gè)數(shù)越來越多，任何一種可編程序控制器都可以滿足開關(guān)量控制系統(tǒng)的要求。如果系統(tǒng)要求完成模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換、PID閉環(huán)控制、運(yùn)動(dòng)控制等工作，可編程序控制器應(yīng)有算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等功能，有時(shí)甚至要求有開平方、對(duì)數(shù)運(yùn)算和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算等功能。 3. 可編程序控制器I/O點(diǎn)數(shù)的確定確定I/O點(diǎn)數(shù)時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)出被控設(shè)備對(duì)可編程序控制器輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的總需求，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)留有10%～20%的裕量，以備今后對(duì)系統(tǒng)改進(jìn)和擴(kuò)充時(shí)使用。整體式可編程序控制器的基本單元、擴(kuò)展單元的輸入點(diǎn)數(shù)和輸出點(diǎn)數(shù)的比例是固定的，如與系統(tǒng)要求的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的比例相差較大，可以選用只有輸入點(diǎn)或只有輸出點(diǎn)的擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊。4. 存儲(chǔ)器容量的選擇在初步估算時(shí)，對(duì)于僅需開關(guān)量控制的系統(tǒng)，將I/O點(diǎn)數(shù)乘以8，就是所需存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)，這一要求一般都能滿足。在選擇可編程序控制器的型號(hào)時(shí)不應(yīng)盲目追求過高的性能指標(biāo)，在I/O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量方面應(yīng)留有一定的裕量。綜上所述，結(jié)合本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，考慮到設(shè)計(jì)裕量切割機(jī)控制系統(tǒng)選用FX2N80MS可編程序控制器，因?yàn)榍懈顧C(jī)的工作頻率較高且PLC所帶的是交流負(fù)載，所以選擇可控硅輸出這種方式。第3章 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)概述為了滿足生產(chǎn)需要，很多工業(yè)設(shè)備要求設(shè)置多種工作方式，如手動(dòng)和自動(dòng)（包括連續(xù)、單周期、單步等、自動(dòng)返回初始狀態(tài)）工作方式。手動(dòng)程序比較簡(jiǎn)單，一般采用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)，復(fù)雜的自動(dòng)程序一般根據(jù)系統(tǒng)的順序功能圖用順序控制法設(shè)計(jì)。選擇手動(dòng)工作方式時(shí)手動(dòng)開關(guān)X1為ON，將跳過自動(dòng)程序，執(zhí)行公用程序和手動(dòng)程序。選擇自動(dòng)工作方式時(shí)X1為OFF，將跳過手動(dòng)程序，執(zhí)行公用程序和自動(dòng)程序。 自動(dòng)／手動(dòng)程序 公用程序設(shè)計(jì)公用程序（）用于自動(dòng)程序和手動(dòng)程序互相切換處理，當(dāng)系統(tǒng)處于手動(dòng)工作方式時(shí)，必須將除初始步以外的各步對(duì)應(yīng)的輔助繼電器（M20~M24）復(fù)位，同時(shí)將表示連續(xù)工作狀態(tài)的M7復(fù)位，否則當(dāng)系統(tǒng)從自動(dòng)工作方式切換到手動(dòng)工作方式，然后又返回自動(dòng)工作方式時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)同時(shí)有兩個(gè)活動(dòng)步的異常情況，引起錯(cuò)誤動(dòng)作。公用程序的作用是控制帶鋸的啟動(dòng)，磨刀的啟動(dòng)和臺(tái)面的剎車，控制的要求是臺(tái)面機(jī)構(gòu)前/后運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶鋸電機(jī)必須已啟動(dòng)，而帶鋸電機(jī)停止時(shí)，臺(tái)面機(jī)構(gòu)前/后運(yùn)動(dòng)應(yīng)立即停止，磨刀必須在刀片旋轉(zhuǎn)時(shí)才能工作。當(dāng)切割機(jī)處于原點(diǎn)狀態(tài)（M5 ON），開始執(zhí)行用戶程序（M8002為ON）、系統(tǒng)處于手動(dòng)狀態(tài)或回原點(diǎn)狀態(tài)（X1或X2為ON）時(shí)，初始步對(duì)應(yīng)的M0將被置位，為進(jìn)入單步、單周期和連續(xù)工作方式做好準(zhǔn)備、如果此時(shí)M5為OFF狀態(tài)，M0將被復(fù)位，初始步為不活動(dòng)步，系統(tǒng)不能在單步、單周期、和連續(xù)工作方式工作。 公用程序 手動(dòng)程序設(shè)計(jì)～X24對(duì)應(yīng)的6個(gè)按鈕控制切割機(jī)的抬刀、落刀、臺(tái)面向前、臺(tái)面向后、刀架停止、臺(tái)面停止。為了保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，在手動(dòng)程序中設(shè)置了一些必要的聯(lián)鎖，例如抬刀與落刀之間，臺(tái)面向前與臺(tái)面向后之間的互鎖，以防止功能相反的兩個(gè)輸出繼電器同時(shí)為ON。根據(jù)控制要求，臺(tái)面機(jī)構(gòu)前/后運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶鋸電機(jī)必須已起動(dòng)，而帶鋸電機(jī)停止時(shí)，臺(tái)面機(jī)構(gòu)前/后運(yùn)動(dòng)應(yīng)立即停止。所以控制帶鋸的Y0線圈與控制臺(tái)面向前/后的Y3和Y4線圈串聯(lián)。當(dāng)按下總停按鈕，X25的常閉觸點(diǎn)斷開，不執(zhí)行MC到MCR的指令，刀架、臺(tái)面的動(dòng)作立即停止。磨刀必須在刀片旋轉(zhuǎn)時(shí)才能工作，所以在控制磨刀的Y1線圈串聯(lián)Y0的常開觸點(diǎn)。 手動(dòng)程序 自動(dòng)程序設(shè)計(jì)在自動(dòng)程序的過程中是切割機(jī)自動(dòng)的對(duì)泡沫材料進(jìn)行切割，自動(dòng)判斷切片的厚度，切割刀片的切割深度，切片的深度是由測(cè)速齒輪和計(jì)數(shù)器共同完成，在刀架下移的過程中測(cè)速齒輪也在跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈向計(jì)數(shù)器發(fā)送5個(gè)脈沖并判斷切割的厚度。在自動(dòng)程序中首先是要對(duì)切割厚度進(jìn)行設(shè)置，厚度是由撥盤開關(guān)設(shè)定的，在落刀時(shí)，當(dāng)材料的完成的落刀量達(dá)到設(shè)定值刀架停止移動(dòng)，繼而臺(tái)面前移，對(duì)材料進(jìn)行切割。 自動(dòng)控制程序。 切割機(jī)自動(dòng)控制順序功能圖（不包括自動(dòng)返回原點(diǎn)程序），M0和M20~M24用轉(zhuǎn)換為中心編程控制，系統(tǒng)工作在連續(xù)、單周期（非單步）工資方式時(shí)，X3的常閉觸點(diǎn)接通，使M6（轉(zhuǎn)換允許）為ON，允許步與步之間的轉(zhuǎn)換。 自動(dòng)控制程序梯形圖假設(shè)選擇的是單周期工作方式，此時(shí)X4為ON，X2和X3的常閉觸點(diǎn)閉合，M6的線圈“通電”，允許轉(zhuǎn)換。在初始步時(shí)按下起動(dòng)按鈕X12，在M20起動(dòng)的電路中，M0，X12的常開觸點(diǎn)和X2的常閉觸點(diǎn)均接通，使M20的線圈“通電”，轉(zhuǎn)換到臺(tái)面后移步，臺(tái)面碰到臺(tái)面后到位限位開關(guān)X16時(shí)，M21的線圈“通電”，轉(zhuǎn)換到計(jì)算脈沖數(shù)步。開始計(jì)數(shù)T0線圈“通電”，定時(shí)時(shí)間到后，T0的常開