【文章內(nèi)容簡介】 OP電源接線圖24V電源作為PLC的輸入電源，與PLC輸入端L+相連接。PLC輸出端口供電電源為AC220V，也也才用了隔離。按鈕SB1為起動按鈕，通過直流調(diào)速裝置電樞電壓和勵磁電壓給電，來控制直流電機的啟動；按鈕SB2，為停止按鈕，控制主軸停止運行；按鈕SB4作為主軸正反轉(zhuǎn)按鈕，通過改變勵磁電流的方向，控制直流電機的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)；按鈕SB 5是點動運行，點動時按照固定速度運行，此速度不可改變；按鈕SB6為手、自動切換開關(guān)，將旋鈕旋道自動操作，運行動作、速度由程序給定，將旋鈕旋到手動操作，可以進行主軸正反轉(zhuǎn)、點動、調(diào)速等等；按鈕SB 8為升速、降速按鈕，當處于自動時，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)主軸速度，按下升速按鈕，主軸速度上升，按下降速按鈕，主軸速度下降。圖24 PLC S7200 接口圖 數(shù)控立車主軸控制裝置設(shè)計1 主軸電機的選擇本次設(shè)計的重型數(shù)控立車，工作臺所帶動的最大重量為50t，設(shè)計采用了直流調(diào)速裝置，并選用Z4系列直流電機。Z4系列直流電機比ZZ3系列具有更大的優(yōu)越性，它不僅可用直流機組電源供電，更適用于靜止整流電源供電。并且轉(zhuǎn)動慣量小，具有較好的動態(tài)性能，并能承受較高的負載變化率，特別適用于需要平滑調(diào)速、效率高、自動穩(wěn)速、反應(yīng)靈敏的控制系統(tǒng)，具有當今國際先進水平。Z4系列直流電動機采用八角形全疊片結(jié)構(gòu)，空間利用率高。當采用靜止整流器供電時，能承受住脈動電流和快速的負載電流變化。Z4系列直流電動機一般不帶串勵繞組，適用于需要正、反轉(zhuǎn)的自動控制技術(shù)。根據(jù)用戶需要也能制成帶串勵繞組。中心高100～280mm的電動機無補償繞組，但中心高250mm、280mm的電動機根據(jù)具體情況和需要可以制成帶補償繞組，中心高315～450mm的電動機帶有補償繞組。根據(jù)需要，本設(shè)計選用Z4250直流電機，功率75KW，電樞電流197A，額定電壓400V，勵磁電壓310V。+Z4直流電機自帶風(fēng)機，而Z4后面的數(shù)字代表表示電機中心高（mm），也確定了風(fēng)機的功率、風(fēng)量。功率3kw，風(fēng)量3000/h。Z4250 直流電機自帶測速機，所以本設(shè)計主電機測速用測速電機而不用編碼器。測速電機簡單地說就是將直流電機的動能化為電能。因為測速發(fā)電機的磁路和繞組都是經(jīng)過特殊設(shè)計的，所以其輸出電動勢E和轉(zhuǎn)速n成線性關(guān)系，即E=Kn，其中K是常數(shù)。當改變電機的方向時，測速電機輸出電動勢的正負也會有相應(yīng)的改變。將測速發(fā)電機和被測機構(gòu)同軸聯(lián)接，只要檢測輸出電動勢的大小、方向，就可獲得被測機構(gòu)的轉(zhuǎn)速、方向，所以又稱速度傳感器。測速發(fā)電機的輸出電動勢具有斜率高、特性成線性、無信號區(qū)小或剩余電壓小、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時輸出電壓不對稱度小、對溫度敏感低等特點。2 數(shù)控立車主軸速度控制裝置設(shè)計數(shù)控立車主軸速度控制裝置主要是由SIEMENS公司的PLC S7200、6RA70數(shù)字直流調(diào)速裝置和Z4直流電機組成；PLC用于使能控制，而功能實現(xiàn)則是通過6RA70控制直流電機實現(xiàn)。6RA70 SIMOREG DC MASTER 系列整流器為全數(shù)字緊湊型整流器，輸入為三相交流電源，可向變速直流驅(qū)動用的電樞和勵磁供電，額定的電樞電流從15至2200。緊湊型整流器可用于并聯(lián)使用，提供高電流至12000A，勵磁電路可以提供最大最大電流是85A(此電流只取決于電樞的額定電流)。6RA70 SIMOREG DC MASTER 系列整流器以其節(jié)省空間的結(jié)構(gòu)和緊湊排列順序為特色，由于各個的部件容易接近，它緊湊式的設(shè)計使他們更加容易維護和保養(yǎng)，電子板箱里包含了電子板和其他任何附加板。所有SIMOREG DC MASTER 裝置都會配備一個簡易操作面板PMU，可以將其安裝在整流器門上的，PMU是由一個5 位，7 段顯示，有三個作為狀態(tài)顯示的LED 和三個用于調(diào)整參數(shù)的設(shè)置鍵組成。PMU 還具有根據(jù)RS232或RS485 標準同USS 接口的連接器X300。PMU提供了啟動整流器所需進行的調(diào)整和設(shè)定及測量值顯示的所有工具。電樞和勵磁的供電頻率可以不相同(在45～65Hz 范圍之內(nèi))。電樞回路的供電相序不要求。根據(jù)直流電機的銘牌來選擇6RA70的型號，本設(shè)計選用Z4250直流電機，功率75KW，電樞電流197A，額定電壓400V，勵磁電壓310V。根據(jù)以上參數(shù)選擇直流調(diào)速裝置型號為6RA7075：整流器為 3AC400V 210A~600A 4Q。電樞額定電壓3AC400V（+15%/~20%），勵磁額定電壓2AC400V（+15%/~20%），額定直流電壓485V，額定直流電流210A，額定輸出功率102KW，勵磁額定直流電壓325V。端子1U、1V、1W是電樞電源輸入；端子3U、3W是勵磁電源輸入。為了保護設(shè)備，在電樞電源和勵磁電源進入直流調(diào)速裝置千要加上熔斷器（FUFU3），起到過載保護的作用。5U5W1為電壓400V進線端子，進線電壓范圍380V~460V，用于電子板供電。圖25 電樞電源、電子版電源、勵磁電源接線圖在大功率電力電子電路中，合閘瞬間，往往會產(chǎn)生一個很大的沖擊電流（浪涌電流），浪涌電流雖然作用時間短，但峰值卻很大。開機浪涌電流往往超過正常工作電流的100倍以上。在輸入側(cè)串接電抗器（L90、L91），能有效的抑制這種浪涌電流。合閘瞬間，電抗器呈高阻態(tài)（相當于開路）。負荷開關(guān)是可分為高壓負荷開關(guān)和低壓負荷開關(guān)，低壓開關(guān)有自滅弧功能，但它的開斷容量很小、很有限，所以選擇的時候都用高壓負荷開關(guān)，不僅有自滅弧功能，開斷容量很大。高壓負荷開關(guān)（QF91）的工作原理與斷路器相似。一般裝有簡單的滅弧裝置，但其結(jié)構(gòu)比較簡單。由于負荷開關(guān)不能開斷短路電流，故常與限流式高壓熔斷器組合在一起使用，利用限流熔斷器的限流功能，不僅完成開斷電路的任務(wù)并且可顯著減輕短路電流所引起的熱和電動力的作用。CUD1是6RA70的電子板，上面有各種端子：、將電位器接于這次口用于調(diào)速。圖26 電位器接線圖、，可以利用K11進行給定的變換和處理，把最終的處理好的給定給到速度環(huán)的給定，從而改變速度。1D1C1用于連接直流電機，直流電機與端子之間加熔斷器，端子10104是測速電機連接端，103是電壓輸入（8V~270V），104是模擬量地。其測出的電壓反饋回到速度環(huán)，進行調(diào)速。圖27直流電機與測速電機接線圖端子X175中的115為模擬量電壓輸出端，，兩接口接一個帶正負的電壓顯示器，此接口出來的電壓是測速機電壓，轉(zhuǎn)化成速度后，可知電機的實時速度。開關(guān)量控制輸入端組X171，；；、2，、由繼電器KAKA4的關(guān)斷控制高低電平， 0 ，轉(zhuǎn)速為0；電平為1 0 時為正轉(zhuǎn)；電平為0 1時為反轉(zhuǎn)；電平為1 1時正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)由實際給定值決定。端子37為電源的合閘/分閘，高電平信號時為合閘，進線接觸器閉合，按照斜坡發(fā)生器的斜率加速至運行速度，低電平信號時為分閘，按照斜坡發(fā)生器的斜率減速0，進線接觸器斷開；，高電平信號為調(diào)節(jié)器使能，低電平信號為調(diào)節(jié)器禁止。圖28 直流調(diào)速裝置開關(guān)量接口圖由于開關(guān)量端子不夠所以需要加一塊擴展電子板CUD2，在CUD2中開關(guān)量端子組是X163，；、6。，當端子連接的繼電器KA8沒有使能信號時，此時為自動，可以進行升速，降速調(diào)節(jié)。當KA9有使能信號時，進入到直流調(diào)速裝置，信號經(jīng)過處理，此時為手動，可以進行各種手動操作；，速度已經(jīng)給定，當處于手動狀態(tài)，主電機按給定速度運行，速度不可調(diào)，但是可以通過6RA7075操作控制面板修改速度值；、降速，KA5為升速使能，（二者不可同時為高），信號送至直流調(diào)速裝置，在直流調(diào)速裝置內(nèi)部進行信號處理，控制住電機的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)主軸的轉(zhuǎn)速上升。，（二者不可同時為高），信號經(jīng)處理后輸出控制信號，送至直流調(diào)速裝置，在直流調(diào)速裝置內(nèi)進行信號處理，控制電機的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)主軸速度的下降，速度升降的多少和按下時間有關(guān)。在主軸運行時，會出現(xiàn)故障，而且同時刻主軸停止鍵失靈的情況，設(shè)計急停按鈕，來使主軸停止運行。急停按鈕是由時間繼電器、中間繼電器、分勵脫扣器組成。凡是繼電器感測元件得到動作信號后，其執(zhí)行元件（觸頭）要