【文章內容簡介】 等部分組成。其原理是當接觸器的電磁線圈通入交流電時，會產生很強的磁場使裝在線圈中心的靜銜鐵吸動動銜鐵，當兩組銜鐵合攏時，安裝在動銜鐵上的動觸點也隨之 11 與靜觸點閉合，使電氣線路接通。當斷開電磁 線圈中的電流時，磁場消失，接觸器在彈簧的作用下恢復到斷開的狀態(tài) 。 在工業(yè)電氣中， 常用交流接觸器的 型 號有 CJX8(B 系列 )CJ1 CJ CJT1(CJ10)、CJX1(3TB、 3TF 系列 )、 CJ SMC 等 系列 產品 。在這次控制系統硬件的設計中，采用了 CJ20 系列的交流接觸器，其額定電流應在控制電流的 1～ 倍之間 （或經驗公式2PN 選擇 ， PN為電動機功率 ） , 在此控制主軸電機的 KM KM KM KM4， 選取 交流接觸器 型號為： CJ20— 63， 線圈電壓 220V； 控制冷卻泵電機 KM5 和控制快進電機的KM6 選取交流接觸器型號為： CJ20— 10，線圈 電壓 220V。 中間繼電器 的選擇 中間繼電器 用于繼電保護與自動控制系統中，以增加觸點的數量及容量。 它用于在控制電路中傳遞中間信號。中間繼電器的結構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大電流，而中間繼電器的觸頭只能通過小電流。所以，它只能用于控制電路中。它一般是沒有主觸點的，因為過載能力比較小。所以它用的全部都是輔助觸頭，數量比較多。新國標對中間繼電器的定義是K，老國標是 KA。 常用的 中間 繼電器 型 號有 JZ JZ14 等。 本次設計選擇的 中間繼電器 型 號 為 JZ744。 保護電器的選擇 （ 1） 熔斷器 熔斷器在電路中主要 作 短路保護 和嚴重過載保護 ，用于保護線路。熔斷器的熔體串接于被保護的電路中， 當通過它的電流小于規(guī)定值時，其熔體相當于一根導線，起電氣連接作用；當通過它的電流超過規(guī)定值（電路發(fā)生嚴重過載或 短路 時）一定時間后，其 熔體 自動 熔斷 并 切斷電路， 從而起到 保護 作用 。 一般電氣控制線路中常用螺旋式熔斷器，其常用的產品有 RL RL RL7 和 RL8 系列產品 ，一般選擇熔體熔斷電流應為電機額定電流的 ～ 倍 。 則主軸電機電路熔斷器選取型號為 :RL1100/100.冷卻泵電機電路、快進電機電路熔斷器選取型號分別為： RL115/ RL115/電路選取型號 RL115/2。 （ 2） 熱繼電器 熱繼電器 是 利用電流熱效應原理 來 工作的 保護 電器，具有與電動機容許過載特性相近的反時限 保護特性。 主要 用于電動機的過載保護、斷相及電流不平衡運行保護。 12 也常與 接觸器配合 成電池啟動器 。三相異步電動機在實際運行中，常會遇到因電氣或機械原因等引起的過電流 (過載和斷相 )現象，如果過電流不嚴重，持續(xù)時間短，繞組不超過允許溫升，這種過電流是允許；如果過電流情況嚴重，持續(xù)時間較長 ，則會加快電動機絕緣老化，甚至會燒毀電動機，因此，在電動機回路中應設置 熱繼電器 保護 。 選 型 原則： 應根據被保護對象的 使用 條件、 工作環(huán)境、 啟動 情況、負載性質 ，電動機的 形 式以及電動機允許的過載能力等加以考慮。一般原則是使熱繼電器的安秒特性位于電動機的過載特性之下，并盡可能地接近，以充分發(fā)揮電動機的過載能力，同時使電動機在短時過載和啟動瞬間 [(5～ 6)Ie]不受影響。通常熱繼電器選取的額定電流 應 為 大于或等于 電動機額定電流。 整定 電流 一般為電動機額定電流的 ～ 倍（或按經驗公式整定 ， 2 PN 整定， PN為電動 機功率 ） 。 主軸電機電路熱繼電器選取型號為： JR3663,整定電流 為： 60A；冷卻泵電路熱繼電器選取型號為： JR3620，整定電流為： 。 控制 開關 電器的選擇 （ 1） 轉換 開關 轉換開關 又稱組合開關，一般用于電氣設備中非頻繁的通斷電路、換接電源和負載、測量三相電壓以及直接控制小容量感應電動機的運行狀態(tài) 。 轉換開關由動觸頭（動觸片）、靜觸頭（靜觸片）、轉軸、手柄、定位機構及外殼等部分組成。 其動靜觸頭分別疊裝于數層絕緣殼內，當轉換手柄時，每層的動觸片隨方 形 轉軸一起轉動。 一般選取的原則為允許通 過的電流大于或等于電路的額定電流 ，按此選擇轉換開關。 常用的產品有： HZ HZ10和 HZ15等系列。 本次設計選取 HZ10100/3。 （ 2） 按鈕 開關 盒 按鈕開關（簡稱按鈕）又稱 控制按鈕 ，是一種接通或斷開小電流電路的手動開關電器，一般不直接去控制主電路的通斷，而在控制電路中發(fā)出啟動或停止“命令”以遠距離控制接觸器、繼電器、電磁啟動器等電器線圈電流的接通或斷開，再由它們去控制主電路。 目前常用的按鈕 開關盒為 LA4 系列產品 ， 本次設計選擇的 按鈕開關 型 號為 LA43H。 13 速度繼電器選擇 速度繼電 器是當轉速達到規(guī)定值時觸頭動作的繼電器。主要用于電動機反接制動控制電路中，當反接制動的轉速下降到接近零時能自動地及時切斷電源。 速度繼電器的結構如 圖 所示 。 圖 32 速度繼電器結構圖 轉子是一塊固定在軸上的永久磁鐵。浮動的定子與轉子同心，而且能獨自偏擺，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機軸相連，電動機旋轉時，轉子隨之一起轉動， 形 成旋轉磁場?；\ 型 繞組切割磁力線而產生感應電流，該電流與旋轉磁場作用產生電磁轉矩，使定子隨轉子向轉子的轉動方向偏擺，定子柄推動相應觸頭動作。定子柄推動觸頭的同 時，也壓縮反力彈簧，其反作用阻止定子繼續(xù)轉動。當轉子的轉速下降到一定數值時，電磁轉矩小于反力彈簧的反作用力矩，定子返回原來位置，對應的觸頭恢復原始狀態(tài)。調整反力彈簧的拉力即可改變觸頭動作的轉速。 機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作轉速為120r/min，觸頭復位轉速為 100r/min 以下。 本次設計選擇的 速度繼電器 型 號 為 JY1型速度繼電器 500V、 2A。 1—— 轉子 2—— 電動機軸 3—— 定子 4—— 籠型繞組 5—— 定子柄 6—— 動觸頭 7—— 反力彈簧 8—— 靜觸 頭 14 PLC系統 設計 確定 PLC I/O 口 地址表 由系統改造要求可確定 I/O 地址表，如表 32 所 示。 表 32 I/O地址表 輸入 輸出 名稱 功能 作用 I/O口 名稱 功能 作用 I/O口 SB1 總停 X0 KM1 控制 M1正轉運行 Y0 SB2 M1正轉啟動 X1 KM2 控制 M1反轉運行 Y1 SB3 M1反轉啟動 X2 KM3 控制 M1 △形 運行 Y2 SB4 M1點動 X3 KM4 控制 M1 Y形 運行 Y3 SB5 M2啟動 X4 KM5 控制 M2運行 Y4 SB6 M2停止 X5 KM6 控制 M3運行 Y5 SB7 HL照明 X6 KA 電流表 A短接中間繼電器 Y6 SB8 HL熄滅 X7 HL 車床照明 Y7 SB9 M3點動 X10 FR1 M1過載保護 X11 FR2 M2過載保護 X12 KS1 正轉制動速度繼電器常開觸點 X13 KS2 反轉 制動 速度繼電器常開觸點 X14 15 PLC 選 型 (1) PLC 常用的 有 晶體管輸出 與 繼電器輸出 ，其 區(qū)別 為： ① 負載電壓、電流類 型 不同 。 負載類 型 ：晶體管只能帶直流負載，而繼電器帶交、直流負載均可。 電流：晶體管電流 ，繼電器 2A。 電壓：晶體管可接直流 24V（一般最大在直流 30V 左右，繼電器可以接直流24V 或交流 220V。 ② 負載能力不同 。 晶體管帶負載的能力小于繼電器帶負載的能力，用晶體管時，有時候要加其他東西來帶動大負載（如繼電器，固態(tài)繼電器等）。 ③ 晶體管過載能力小于繼電器過載的能力 。 一般來說，存在沖擊電流較大的情況時（例如燈泡、感性負載等），晶體管過載能力較小，需要降額更多。 ④ 晶體管響應速度快于繼電器 。 繼電器輸出 型 原理是 CPU 驅動繼電器線圈，令觸點吸合，使外部電源通過閉合的觸點驅動外部負載，其開路漏電流為零，響應時 間慢（約 10ms）。 晶體管輸出 型 原理是 CPU 通過光耦合使晶體管通斷，以控制外部直流負載，響應時間快（約 甚至更小）。晶體管輸出一般用于高速輸出，如伺服／步進等，用于動作頻率高的輸出。 ⑤ 在額定工作情況下，繼電器有動作次數壽命，晶體管只有老化沒有使用次數限制 。 繼電器是機械元件所以有動作壽命，晶體管是電子元件，只有老化，沒有使用次數限制。繼電器的每分鐘開關次數也是有限制的，而晶體管則沒有。 16 (2)下表為三菱 PLC FX2N 系列 ， 繼電器輸出、晶體管輸出 部分 型 號列表。 表 33 三菱 PLC FX2N系列， 繼電器輸出、晶體管輸出 部分型號列表 序號 型 號 輸入 \輸出總點數 輸入點數 輸出點數 輸出類 型 1 FX2N16MR001 16 8 8 繼電器輸出 2 FX2N32MR001 32 16 16 繼電器輸出 3 FX2N48MR001 48 24 24 繼電器輸出 4 FX2N64MR001 64 32 32 繼電器輸出 5 FX2N16MT001 16 8 8 晶體管輸出 6 FX2N32MT001 32 16 16 晶體管輸出 7 FX2N48MT001 48 24 24 晶體管輸出 8 FX2N64MT001 64 32 32 晶體管輸出 因此本次設計考慮到 共有輸入 13 個信號，輸出 8 個信號，又因控制程序不是很大及不需要遠程控制與特殊要求，所以選用三菱 FX 系列的 FX2N32MR001,由表知輸入 \輸出總點數 為 32，輸入點數為 16，輸出點數為 16，繼電器輸出，可以滿足本次設計的要求。 17 PLC 的 I/O 電氣接線圖 由 I/O 口分配表可以知道， 輸入部分：按鈕 SB1 為整個控制系統的停止開關 ； 按鈕 SB SB3 及 SB4 分別控制主軸電機 M1 的正反轉及點動控制； 按鈕 SB SB6分別控制冷卻泵電機的 M2 啟動與停止； 按鈕 SB SB8 分別控制 HL 的照明于熄滅；按鈕 SB9 控制快進電機的點動； 熱繼電器常閉開關 FR1， FR2 分別為 M M2 的過載保護 ； 速度繼電器 KS KS2 分別輔助主軸電機 M1 的正反轉制動。輸出部分： KM KM2接觸器分別控制主軸電機 M1 的正反轉； KM KM4 接觸器分別控制主軸電機 M1 的△、Y 運行； KM KM6 接觸器分別控制冷卻泵電機 M快進電機 M3 的運行 ； HL 為車床照明。下圖為， PLC 的 輸入、輸出 I/O 電氣接線圖 ，如圖 33。 圖 33 PLC I/O 電氣接線圖 18 觸摸屏 系統 設計 觸摸屏的選擇 本次設計 使 用日本三菱公司的觸摸屏， 其觸摸屏獨有的“透明傳輸”為其它品牌觸摸屏所不具備，本次設計選擇的 型 號為： GT1155QSBDC。以下為 GT1155QSBDC部分參數資料。 產品名稱： 英寸三菱觸摸屏 GT1155QSBDC。 種類： TFT 彩色觸摸屏 。 畫面尺寸： 英寸 。 分辨率： 320*240(點） 。 顯示尺寸： 115（ W） *86（ H）（ mm） 。 顯示顏色： 256 色 。 外 型 尺寸： 164(W)*135(H)*56(D)(mm)。 重量： 。 輸入電源電壓： DC24V(+10%、 15%) 脈動電壓 200mV 以下 。 沖擊電流： 15A 以下（ ） 2ms。 面板開孔尺寸： 153(W)*121(H)(mm)。 觸摸屏人界面設計 本次設計 使用 GT Designer3 軟件進行設計， 畫面建立大概步驟為： 先 新建 一個基本畫面， 軟件 自動編號為 1，然后 新建 其他畫面，并 依 次編號設置好， 我 此次 共設計了 5 幅 人機畫面 ， 即， （ 1） 開機 畫面 ， （ 2） 系統監(jiān)控選擇畫面， （ 3） 主軸電機監(jiān)控畫面， （ 4） 冷卻泵電機監(jiān)控畫面， （