【文章內(nèi)容簡介】 電氣控制系統(tǒng)進行改造 ， 在實際生產(chǎn)線上有著明顯的效率， 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 5 這也使整個生產(chǎn)系統(tǒng)帶來推動的力量。 PLC 對 T68 鏜床控制改造的設(shè)計梯形圖 ，提高了 T68 鏜床電氣控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力；然而 PLC 對 T68 鏜床的繼電器接觸式控制系統(tǒng)進行技術(shù)改造 ， 從而保證了電控系統(tǒng)的快速性、準確性、合理性 ， 更好地滿足了實際生產(chǎn)的需要 ， 提高了經(jīng)濟效益。 T68 臥式鏜床的運動情況比較復雜，控制電路中使用了較多的行程開關(guān)。它們都安裝在床身的相應(yīng)位置上。主電路有兩臺電動機。 由于主軸旋轉(zhuǎn)與進給量都有較大的調(diào)速范圍，主運動與進給運動由一臺電動機拖動，為簡化傳到機構(gòu)所以本次設(shè)計中所選用的是雙速籠型異步電動機。 功率為 ， 轉(zhuǎn)速為1460/2880r/min。 主電動機高低速的變換由主軸孔盤變速機構(gòu)內(nèi)的限位開關(guān) SQ控制 。 其工作原理， 用按鈕和接觸器 控制雙速電動機：先合上電源開關(guān)按下低速起動按鈕 a，接觸器 1 線圈通電，聯(lián)鎖觸頭斷開，自鎖觸頭閉合，接觸器 1 主觸頭閉合，電動機定子線圈三角形聯(lián)結(jié)低速運轉(zhuǎn)。如需換為高速運轉(zhuǎn) ， 可按下高速起動按鈕 b，接觸器 1 線圈斷電，主觸頭斷開、自鎖觸頭斷開，聯(lián)鎖觸頭閉合，同時接觸器 2 和 3 線圈獲電主觸頭閉合，使電動機定子線圈接成雙星形并聯(lián)，電動機高速運轉(zhuǎn)。電動機高速運轉(zhuǎn)是 2 和 3 兩個接觸器控制，把它們的常開輔助觸頭串聯(lián)起來作為自鎖，只有當兩個接觸器都閉合時，才允許工作。 由此分析可知其運行方式是非常安全的，可以滿足 T68 鏜床所要求的高 低速切換動作，并且使其傳動機構(gòu)得到了簡化。 1 控制按鈕 和開關(guān) 的選型 按鈕是短時切換小電流控制電路的開關(guān)，依據(jù)控制功能，選擇按鈕的結(jié)構(gòu)形式及顏色，如果急操作選擇蘑菇形鈕帽的緊急按鈕，特殊需要選擇帶指示燈的按鈕，停止按鈕用紅色，啟動按鈕用綠色?？筛鶕?jù)同時控制的路數(shù)，通或斷選擇觸頭對數(shù)及種類，確定所需型號的按鈕。 2 接觸器的選型 接觸器是用來接通和切斷電動機或其它負載主電路的一種控制電器。接觸器具有強大的執(zhí)行機構(gòu) ， 大容量的主觸頭及迅速的熄滅電弧的能力 。 當系統(tǒng)發(fā)生故障時 ， 能根據(jù)故障檢測元件所給出的動作信號 ， 迅速 可靠的切斷電源 ， 并有低壓釋放功能 。 用于電機的控制及保護 。 根據(jù)國標選擇 KM1KM7 為 CJ2016。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 6 3 熱繼電器的選擇 熱繼電器是用于電動機或其它電氣設(shè)備、電氣線路的過載保護的保護電器。 (1)類型選擇： 一般情況下，可選用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，但當三相電壓的均衡性較差，工作環(huán)境惡劣或無人看管的電動機，宜選用三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。對于三角形接線的電動機，應(yīng)選用帶斷相保護裝置的熱繼電器。 (2)熱繼電器額定電流選擇： 熱繼電器的額定電流應(yīng)大于電動機額定電流。然后根據(jù)該額定電流來選擇熱繼電器的型號。 (3)熱 元件額定電流的選擇和整定： 熱元件的額定電流應(yīng)略大于電動機額定電流。當電動機啟動電流為其額定電流的 6 倍及啟動時間不超過 5S 時，熱無件的整定電流調(diào)節(jié)到等于電動機的額定電流；當電動機的啟動時間較長、拖動沖擊性負載或不允許停車時，熱元件整定電流調(diào)節(jié)到電動機額定電流的 倍。熱繼電器選擇 JR60/3 型。 4 速度 繼電器的選擇 速度繼電器 又稱反接制動 繼電器。它的主要結(jié)構(gòu)是由轉(zhuǎn)子、定子及觸點三部分組成 。 速度繼電器主要用于三相異步電動機反接制動的控制電路中，它的任務(wù)是當三相電源的相序改變以后，產(chǎn)生與實際 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場，從而產(chǎn)生制動力矩。因此，使電動機在制動狀態(tài)下迅速降低速度。在電機轉(zhuǎn)速接近零時立即發(fā)出信號，切斷電源使之停車（否則電動機開始反方向起動） 。 由于繼電器工作時是與電動機同軸的，不論電動機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，電器的兩個常開觸點，就有一個閉合，準備實行電動機的制動。一旦開始制動時，由控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖觸點和速度繼電器的備用的閉合觸點，形成一個電動機相序反接（俗稱倒相）電路，使電動機在反接制動下停車。而當電動機的轉(zhuǎn)速接近零時，速度繼電器的制動常開觸點分斷，從而切斷電源，使電動機制動狀態(tài)結(jié)束 。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 7 5 熔 斷器的選擇 熔斷器是一種過電流保護電器。熔斷器主要由熔體和熔管兩個部分及外加填料等組成。使用時，將熔斷器串聯(lián)于被保護電路中，當被保護電路的電流超過規(guī)定值，并經(jīng)過一定時間后，由熔體自身產(chǎn)生的熱量熔斷熔體，使電路斷開，起到保護的作用。 熔體額定電流的選擇 由于各種電氣設(shè)備都具有一定的過載能力，允許在一定條件下較長時間運行；而當負載超過允許值時，就要求保護熔體在一定時間內(nèi)熔斷。還有一些設(shè)備起動電流很大，但起動時間很短，所以要求這些設(shè)備的保護特性要適應(yīng)設(shè)備運行的需要，要求熔斷器在電機起動時不熔斷，在短路電流作用 下和超過允許過負荷電流時，能可靠熔斷，起到保護作用。熔體額定電流選擇偏大，負載在短路或長期過負荷時不能及時熔斷；選擇過小，可能在正常負載電流作用下就會熔斷，影響正常運行，為保證設(shè)備正常運行，必須根據(jù)負載性質(zhì)合理地選擇熔體額定電流。 (2)電動機： 1)單臺直接起動電動機 熔體額定電流＝ (～ ) 電動機額定電流。 2)多臺直接起動電動機 總保護熔體額定電流＝ (～ ) 各臺電動機電流之和。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 8 第 3 章 PLC 對 T68 臥式鏜床的改造 PLC的概述 可編程控制 器（ Programmable Controller）是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller），簡稱 PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱 PC。但是為了避免與個人計算機（ Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱 PLC。 PLC是一種用于工業(yè)自動化控制的專用計算機，實質(zhì) 上屬于計算機控制方式。PLC與普通微機一樣，以通用或?qū)Ｓ?CPU作為字處理器，實現(xiàn)通道 (字 )的運算和數(shù)據(jù)存儲，另外還有位處理器 (布爾處理器 )，進行點 (位 )運算與控制。 PLC控制一般具有可靠性高、易操作、易維修、編程簡單、靈活性好等特點。 PLC的基本結(jié)構(gòu) 1 中央處理單元 (CPU) PLC 實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與計算機相同， PLC 硬件結(jié)構(gòu)如圖 31 所示： 圖 31 PLC硬件結(jié)構(gòu) 中央處理單元 (CPU)是 PLC 的 控制中樞。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、 I/O 以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當 PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 9 數(shù)運算的結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。 2 存儲 器 PLC 常用的存儲器類型有： RAM、 EPROM、 EEPROM，由于 RAM 是一種讀 /寫存儲器 (隨機存儲器 )，其存取速度最快，由鋰電池支持。所以本次設(shè)計選用此種存儲器類型。 PLC 存儲空間的分配 雖然各種 PLC 的 CPU 的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù) PLC 的工作原理，其存儲空間一般包括以下三個區(qū)域： (1)系統(tǒng)程序存儲區(qū) (2)系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)（包括 I/O 映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等） (3)用戶程序存儲區(qū) 系統(tǒng)程序存儲區(qū)：在系統(tǒng)程序存儲區(qū)中存放著相當于計算機操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、 功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等。由制造廠商將其固化在 EPROM 中，用戶不能直接存取。它和硬件一起決定了該 PLC 的性能。 系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)：系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)包括 I/O 映象區(qū)以及各類軟設(shè)備，如：邏輯線圈；數(shù)據(jù)寄存器；計時器；計數(shù)器；變址寄存器；累加器等存儲器。 PLC的語言 不同的商家的 PLC 有不同的編程語言，但就某個商家而言， PLC 的編程語言有順序功能圖、梯形圖、語句表、功能塊圖。本次設(shè)計所用的是西門子 PLC 的編程語言，因梯形圖與繼電器電路很相似，具有直觀易懂得的特點很容易被熟悉繼電器控制的電氣人員所掌 握，所以本次設(shè)計選用的編程語言是梯形圖。 PLC 對 T68 鏜床的設(shè)計 整體設(shè)計簡介 在本設(shè)計中原鏜床的工藝加工方法不變， 在保留主電路的原有元件的基礎(chǔ)上，不改變原控制系統(tǒng)電氣操作方法，電氣控制系統(tǒng)控制元件（包括按鈕、行程開關(guān)、熱繼電瑞、接觸器），作用與原電氣線路相同，主軸和進給起動、制動、低速、高速和變速沖動的操作方法不變，改造原繼電器控制中的硬件接線，改為 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 10 PLC編程實現(xiàn)。 本機床的電力拖動系統(tǒng)由兩臺三相交流異步電動機組成。因為功率較小，所以均采用接觸器直接起動控制線路。 M1 是主電動機，由主軸電動機 M1 正轉(zhuǎn)接觸器 KM1 與主軸電動機 M1 反 轉(zhuǎn)接觸器 KM2 控制其正向轉(zhuǎn)動和反向轉(zhuǎn)動的起動與停止。交流接觸器 KM3 用來短路限流電阻 R。 M1 的過載保護電器是 FR。 M2 是主軸箱和工作臺的快速移動電動機，功率為 ，轉(zhuǎn)速為 1460r/min。因為快速移動是短時間工作，所以不設(shè)過載保護。 一．工作控制步驟 1．主軸正反轉(zhuǎn)點動控制 正轉(zhuǎn)時：按下 SB4→ KM1 得電→ KM4 也得電。由于此時 KA KM KT 都沒有通電，所以 M1（雙速電動機）只能接成 D 形進行低速轉(zhuǎn)動；松開按鈕 SB4 后，因電路沒有自鎖作用，而且 SB1 的常開觸點 沒有閉合，則 KM1 和 KM4 都失電，使M1 停轉(zhuǎn)。 反轉(zhuǎn)時：按下 SB5→ KM2 得電→ KM4 得電。由于此時 KA KM KT 都沒有通電，所以 M1 只能接成三角形進行低速轉(zhuǎn)動；松開按鈕 SB5 后，因電路沒有自鎖作用，而且 SB1 的常開觸點沒有閉合，則 KM2 和 KM4 都失電，使 M1 停轉(zhuǎn)。 2．主軸正反轉(zhuǎn)低速控制 正轉(zhuǎn)時：按下 SB2→中間繼電器 KA1 得電且自鎖→此時 SQ SQ3 處于閉合狀態(tài)→接觸器 KM3 得電→ KA1 和 KM3 的常開觸點都吸合→ KM1 得電→其常開觸點吸合→ KM4 得電→ M1（雙速電動機）接成三角形低速正向運行。 反轉(zhuǎn)時：按下 SB3，繼電器和接觸器的通電順序 KA2→ KM3→ KM2→ KM4，使M1（雙速電動機）接成三角形形低速反向運行。 3．主軸正反轉(zhuǎn)高速控制 正轉(zhuǎn)時：將變速手柄扳在“高速”位置，即微動開關(guān) SHY 受壓而閉合，為KT 和 KM3 的工作做準備；當按下 SB2 時→ KA1 得電且自鎖→ K