【正文】 6，晶閘管必須嚴(yán)格按編號(hào)輪流導(dǎo)通，6個(gè)觸發(fā)脈沖相位依次相差60176。，可以選用3個(gè)KJ004集成塊和一個(gè)KJ041集成塊，即可形成六路雙脈沖，再由六個(gè)晶體管進(jìn)行脈沖放大，就可以構(gòu)成三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路如圖67。圖67 三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路 參數(shù)整定 電流環(huán)設(shè)計(jì)B2012A型龍門刨床的直流電動(dòng)機(jī)型號(hào)ZBD—93，額定電壓為220V，額定電流為305A，1000r/min，Ce=*min/r；電流反饋系數(shù)：=；時(shí)間常數(shù)：T=，T=；一、電流環(huán)的簡(jiǎn)化：圖68 簡(jiǎn)化后電流環(huán)按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，ACR選PI調(diào)節(jié)器。τi=Tl，Ki=（KiKsβ）247。(τiR)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖Id(s)+圖69 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖L/dB20dB/dec40dB/dec0圖610 開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性二、確定時(shí)間常數(shù)（1）整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)。三相橋式電路的平均失控時(shí)間；（2）電流濾波時(shí)間常數(shù)。，為了基本濾平波頭，應(yīng)有，因此取；（3）電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取。三、確定將電流環(huán)設(shè)計(jì)成何種典型系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，而且，因此，電流環(huán)可按典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。四、電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)選擇電流調(diào)節(jié)器選用PI型，其傳遞函數(shù)為：五、選擇電流調(diào)節(jié)器參數(shù)ACR超前時(shí)間常數(shù)：；電流環(huán)開環(huán)增益：因?yàn)橐?，故?yīng)取，因此于是，ACR的比例系數(shù)為。六、計(jì)算電流調(diào)節(jié)器的電路參數(shù)圖611 電流調(diào)節(jié)器原理圖電流調(diào)節(jié)器原理如圖11所示，按所用運(yùn)算放大器，取，各電阻和電容值計(jì)算如下：，??；，??；，取。七、校驗(yàn)近似條件電流環(huán)截止頻率（1）校驗(yàn)晶閘管裝置傳遞函數(shù)的近似條件是否滿足。因?yàn)?，所以滿足近似條件。（2）校驗(yàn)忽略反電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流環(huán)影響是否滿足。現(xiàn)在，滿足近似條件。（3）校驗(yàn)小時(shí)間常數(shù)的近似處理是否滿足條件?，F(xiàn)在，滿足近似條件。 轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)一、轉(zhuǎn)速環(huán)的簡(jiǎn)化：IdL(s)U*n(s)an (s)+ASRCeTmsRId (s)a /b TSns+1+圖612 簡(jiǎn)化后的轉(zhuǎn)速環(huán)二、確定時(shí)間常數(shù)：（1）電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)為；（2）轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)。根據(jù)所用測(cè)速發(fā)電機(jī)紋波情況，取；（3）轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取。三、轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計(jì)系統(tǒng)：由于設(shè)計(jì)要求轉(zhuǎn)速無靜差，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器必須含有積分環(huán)節(jié)；有根據(jù)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)按典型Ⅱ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)。四、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器選用PI型，其傳遞函數(shù)為：。五、選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)按跟隨和抗干擾性能都較好的原則取h=5，則ASR超前時(shí)間常數(shù)：；轉(zhuǎn)速開環(huán)增益：；于是ASR的比例系數(shù)為：。六、計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的電路參數(shù)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖如圖13所示，按所用運(yùn)算放大器，取，各電阻和電容值計(jì)算如下：，??；，??；，取。圖613 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖七、校驗(yàn)近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率（1）校驗(yàn)電流環(huán)傳遞函數(shù)的近似條件是否滿足。現(xiàn)在，滿足簡(jiǎn)化條件。（2）校驗(yàn)小時(shí)間常數(shù)的近似處理是否滿足條件?，F(xiàn)在，滿足近似條件。（3）校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量。當(dāng)h=5時(shí)，；而，因此，能滿足設(shè)計(jì)要求。7 PLC的選擇傳統(tǒng)的龍門刨床控制系統(tǒng)可靠性差，維護(hù)困難，加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率低。如今PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，用PLC設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)是簡(jiǎn)便可行的方法。 PLC選擇的原則在選擇PLC時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)，控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)，所需存儲(chǔ)器容量，確定PLC的功能，外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。下面，我們就詳細(xì)來說下選擇PLC時(shí)應(yīng)注意的幾點(diǎn):一，輸入輸出(I/O)點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行調(diào)整。二，存儲(chǔ)器容量的估算存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來替代。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10～15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)(16位為一個(gè)字)，另外再按此數(shù)的25%考慮余量。三，控制功能的選擇該選擇包括運(yùn)算功能，控制功能，通信功能，編程功能，診斷功能和處理速度等特性PLC。(一)運(yùn)算功能 簡(jiǎn)單PLC的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算，計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功能。普通PLC的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位，比較等運(yùn)算功能。較復(fù)雜運(yùn)算功能有代數(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送等。大型PLC中還有模擬量的PID運(yùn)算和其他高級(jí)運(yùn)算功能。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機(jī)或上位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能。設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)從實(shí)際應(yīng)用的要求出發(fā)，合理選用所需的運(yùn)算功能。大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，只需要邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能，有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用于模擬量檢測(cè)和控制時(shí)，才使用代數(shù)運(yùn)算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和PID運(yùn)算等。要顯示數(shù)據(jù)時(shí)需要譯碼和編碼等運(yùn)算。(二)控制功能控制功能 包括PID控制運(yùn)算，前饋補(bǔ)償控制運(yùn)算，比值控制運(yùn)算等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。例如采用PID控制單元，高速計(jì)數(shù)器，帶速度補(bǔ)償?shù)哪M單元，ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。(三)通信功能 大中型PLC系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場(chǎng)總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議(如TCP/IP)，需要時(shí)應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)(TCP/IP)相連接。通信協(xié)議應(yīng)符合ISO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)是開放的通信網(wǎng)絡(luò)。PLC系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口(RS2232C/422A/423/485)，RIO通信口，工業(yè)以太網(wǎng)，常用DCS接口等。大中型PLC通信總線(含接口設(shè)備和電纜)應(yīng)1:1冗余配置，通信總線應(yīng)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，通信距離應(yīng)滿足裝置實(shí)際要求。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級(jí)的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于1Mbps，通信負(fù)荷不大于60%。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要形式有下列幾種形式:1)PC為主站，多臺(tái)同型號(hào)PLC為從站，組成簡(jiǎn)易PLC網(wǎng)絡(luò)。2)1臺(tái)PLC為主站，其他同型號(hào)PLC為從站，構(gòu)成主從式PLC網(wǎng)絡(luò)。3PLC網(wǎng)絡(luò)通過特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng)。4)專用PLC網(wǎng)絡(luò)(各廠商的專用PLC通信網(wǎng)絡(luò))。為減輕CPU通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實(shí)際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的(如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)總線，工業(yè)以太網(wǎng))通信處理器。(四)編程功能離線編程方式:PLC和編程器公用一個(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式:CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語言:順序功能圖(SFC)，梯形圖(LD)，功能模塊圖(FBD)三種圖形化語言和語句表(IL)，結(jié)構(gòu)文本(ST)兩種文本語言。選用的編程語言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)(IEC6113123)同時(shí)還應(yīng)支持多種語言編程形式，C，如Basic等，以滿足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。 西門子S7200 PLC基于以上原則，本設(shè)計(jì)采用西門子S7200可編程序控制器。西門子S7200 PLC系列屬于小型可編程序控制器，可用于簡(jiǎn)單的控制場(chǎng)合，也用于復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。由于它具有極強(qiáng)的通信功能，即使在大型的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮作用。S7200PLC系統(tǒng)是緊湊型可編程序控制器。系統(tǒng)的硬件構(gòu)架是由系統(tǒng)的CPU模塊和豐富的擴(kuò)展模塊組成。它能夠滿足各種設(shè)備的自動(dòng)化控制需求。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)施等。S7200 系列除了具有PLC的基本控制功能以外，還在以下三個(gè)方面有獨(dú)到之處：1）功能強(qiáng)大的指令集。指令內(nèi)容包括位邏輯指令，計(jì)數(shù)器、定時(shí)器指令、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算指令，PID指令，字符串指令等。2）豐富強(qiáng)大的通信功能。S7200提供了10種左右的通信方式以滿足不同的應(yīng)用需求，從簡(jiǎn)單的S7200之間的通信到S7200通過ProfibusDP網(wǎng)絡(luò)通信，甚至到S7200通過以太網(wǎng)通信。3）編程軟件的易用性。西門子S7200系列PLC具有極高的性價(jià)比，使用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，還是相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。1）西門子S7200 PLC的特點(diǎn)：2）極高的可靠性3）極豐富的指令集4）數(shù)據(jù)安全性5）易于掌握，操作便捷6）豐富的內(nèi)置集成功能7）實(shí)時(shí)特性8）強(qiáng)勁的通信功能9）豐富的擴(kuò)展模塊 PLC的選型S7200系列可編程序控制器提供多種具有不同I/O點(diǎn)數(shù)的CPU模塊和數(shù)字量、模擬量I/O擴(kuò)展模塊供用戶選用。本設(shè)計(jì)根據(jù)對(duì)各個(gè)電機(jī)的控制需要，基本CPU單元選用CPU226，其集成了24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量，可帶擴(kuò)展模塊7個(gè)，最大擴(kuò)展模塊至248路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)；13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；6個(gè)獨(dú)立的30HZ的高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20HZ高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個(gè)RS485通信/編程口，且具有PPI通信協(xié)議、MPI通過新協(xié)議和自由方式通信能力；I/O端子排很容易整體拆卸；用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能；可完全適用一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)擴(kuò)展模塊配有1個(gè)數(shù)字量擴(kuò)展模塊EM222和1個(gè)模擬量擴(kuò)展模塊EM231（見表73）。EM222（見表72）具有8路數(shù)字量輸出，EM231具有4路模擬量輸入。CPU226的擴(kuò)展原理圖如圖71。表71 S7200 CPU 226的技術(shù)規(guī)范外形尺寸/mm190*80*62數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)/B10240掉電保持時(shí)間典型值/h100本機(jī)數(shù)字量I/O24/16本機(jī)模擬量I/O數(shù)字量I/O映像區(qū)256(128/128)模擬量I/O映像區(qū)32/32擴(kuò)展模塊數(shù)量7脈沖捕捉輸入個(gè)數(shù)24高速脈沖輸出2路20HZ模擬量調(diào)節(jié)電位器2個(gè)，8位分別率RS485通信口2DC24V電源CPU輸入電流/最大負(fù)載150mA/1050mAAC240V電源CPU輸入電流/最大負(fù)載40mA/160mA表72 數(shù)字量擴(kuò)展模塊型號(hào)各組輸入點(diǎn)數(shù) 各組輸出點(diǎn)數(shù)EM222 4點(diǎn)DC24V輸出5A4點(diǎn)相互獨(dú)立EM222 4點(diǎn)繼電器輸出10A4點(diǎn)相互獨(dú)立EM222 8點(diǎn)DC24V輸出4，4EM222 8點(diǎn)繼電器輸出4, 4EM222 8點(diǎn)AC230V輸出8點(diǎn)相互獨(dú)立表73 模擬量擴(kuò)展模塊技術(shù)數(shù)據(jù)模塊EM231EM232EM235點(diǎn)數(shù)4路模擬量輸入2路模擬量輸入4路輸入，1路輸出圖71 S7200外部接線圖8基于PLC的B2012A型龍門刨床控制系統(tǒng)龍門刨床PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成主要有：主傳動(dòng)調(diào)速換向控制，刀架進(jìn)給、抬刀和快速移動(dòng)控制，以及橫梁的移動(dòng)、夾緊、放松、升降等部分組成。 輸入/輸出分配表表81 PLC輸入點(diǎn)分配名稱代號(hào)輸入點(diǎn)編號(hào)觸摸屏輸入點(diǎn)編號(hào)熱繼電器KR1～KR4 退出按鈕SB1 開始按鈕SB2 垂直刀架控制按鈕SB3 右側(cè)刀架控制按鈕SB4 左側(cè)刀架控制按鈕SB5 橫梁上升起動(dòng)按鈕SB6 橫梁下降起動(dòng)按鈕SB7 工作臺(tái)步進(jìn)起動(dòng)按鈕SB8 工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)起動(dòng)按鈕SB9 工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)停止按鈕SB10 工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)后退按鈕SB11 工作臺(tái)步進(jìn)后退按鈕SB12 工作臺(tái)循環(huán)前進(jìn)減速行程開關(guān)ST1 工作臺(tái)循環(huán)前進(jìn)換向行程開關(guān)ST2 工作臺(tái)循環(huán)后退減速行程開關(guān)ST3 工作臺(tái)循環(huán)后退換向行程開關(guān)ST4 工作臺(tái)前進(jìn)終端限位行程開關(guān)ST5 工作臺(tái)后退終端限位行程開關(guān)ST6 橫梁上升限位行程開關(guān)ST7 橫梁下降限位行程開關(guān)ST8 橫梁下降限位行程開關(guān)ST9 橫梁放松動(dòng)作行程開關(guān)ST10 工作臺(tái)低速運(yùn)行行程開關(guān)ST11