【正文】 接觸器的選擇為了保證系統(tǒng)的正常工作，必須根據(jù)以下原則正確選擇接觸器，使接觸器的技術(shù)參數(shù)滿足控制線路的要求。1．接觸器的選擇原則（1）接觸器類型的選擇接觸器的類型應(yīng)根據(jù)電路中負(fù)載電流的種類來(lái)選擇。即交流負(fù)載應(yīng)選用交流接觸器，支流負(fù)載應(yīng)選用支流接觸器。根據(jù)使用類別選用相應(yīng)系列產(chǎn)品，接觸器產(chǎn)品系列是按使用類別設(shè)計(jì)的，所以應(yīng)根據(jù)接觸器負(fù)擔(dān)的工作任務(wù)來(lái)選擇相應(yīng)的使用類別。若電動(dòng)機(jī)承受一般任務(wù)，其接觸器可選AC3類；若承擔(dān)重任務(wù)可選用AC4類，如選用AC3類用于重任務(wù)時(shí)，應(yīng)降低容量使用，例如，AC3設(shè)計(jì)的控制4kW電動(dòng)機(jī)的接觸器，用于中任務(wù)時(shí)，應(yīng)降低一個(gè)容量等級(jí)。支流接觸器的選擇類別于交流接觸器類似。（2）接觸器主觸點(diǎn)的額定電壓選擇 被選用的接觸器主觸點(diǎn)的額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載的額定電壓。（3）接觸器主觸點(diǎn)額定電流的選擇對(duì)于電動(dòng)機(jī)負(fù)載，接觸器主觸點(diǎn)額定電流按下式計(jì)算 IN=PN103/UN (5－1)式中：PN－電動(dòng)機(jī)功率（kW）。UN－電動(dòng)機(jī)額定線電壓（V）Cosφ－電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)，～。η－電動(dòng)機(jī)的效率，～。（4）接觸器吸引線圈電壓的選擇如果控制線路比較簡(jiǎn)單，所用接觸器數(shù)量較少，則交流接觸器線圈的額定電壓一般直接選用380V或220V。如果控制線路比較復(fù)雜，使用的電器又比較多，為了安全起見(jiàn)，線圈的額定電壓可選底一些。例如，交流接觸器線圈電壓可選擇127V、36V等，這時(shí)需要附加一個(gè)控制變壓器。支流接觸器線圈的額定電壓應(yīng)視控制回路的情況而定。同一系列、同一容量等級(jí)的接觸器，其線圈的額定電壓有幾種，可以選線圈的額定電壓與支流控制電路的電壓一致。直流接觸器的線圈加的是直流電壓，交流接觸器的線圈一般是加交流電壓。有時(shí)為了提高接觸器的最大操作頻率，交流接觸器也有采用直接線圈的。2．接觸器的選擇（1）主軸電動(dòng)機(jī)接觸器KM1的選擇主軸電動(dòng)機(jī)需要起動(dòng)、停止控制。因此選擇AC3類接觸器。額定電流按下式計(jì)算==考慮到留有一定余量故選CJ020B型。線圈電壓110V（2）其他接觸器的選擇其他接觸器的選擇型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量見(jiàn)附錄5 Z3040型搖臂鉆床主要電元器件明細(xì)表。 熱繼電器結(jié)構(gòu)、原理電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，當(dāng)負(fù)載過(guò)大、電壓過(guò)低或發(fā)生一相斷路故障時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電流都要增大，其值往往超過(guò)額定電流。如果超過(guò)不多，電路中熔斷器的熔體不會(huì)熔斷，但時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的壽命，甚至燒毀電動(dòng)機(jī)，因此需要有過(guò)載保護(hù)。熱繼電器用于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)，它是利用電流熱效應(yīng)使雙金屬片受熱后彎曲，通過(guò)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)使觸點(diǎn)動(dòng)作的自動(dòng)電器。 它由發(fā)熱元件、雙金屬片、觸點(diǎn)及一套傳動(dòng)和調(diào)整機(jī)構(gòu)組成。發(fā)熱元件是一段阻值不大的電阻絲，串接在被保護(hù)電動(dòng)機(jī)的主電路中。雙金屬片由兩種不同熱膨脹系數(shù)的金屬片輾壓而成。 圖中所示的雙金屬片，下層一片的熱膨脹系數(shù)大，上層的小。當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，通過(guò)發(fā)熱元件的電流超過(guò)整定電流，雙金屬片受熱向上彎曲脫離扣板，使常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。由于常閉觸點(diǎn)是接在電動(dòng)機(jī)的控制電路中的，它的斷開(kāi)會(huì)使得與其相接的接觸器線圈斷電，從而接觸器主觸點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)的主電路斷電，實(shí)現(xiàn)了過(guò)載保護(hù)。 熱繼電器動(dòng)作后，雙金屬片經(jīng)過(guò)一段時(shí)間冷卻，按下復(fù)位按鈕即可復(fù)位。熱繼電器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)是整定電流。整定電流是指長(zhǎng)期通過(guò)發(fā)熱元件而不致使熱繼電器動(dòng)作的最大電流。當(dāng)發(fā)熱元件中通過(guò)的電流超過(guò)整定電流值的20％時(shí)，熱繼電器應(yīng)在20分鐘內(nèi)動(dòng)作。熱繼電器的整定電流大小可通過(guò)整定電流旋鈕來(lái)改變。選用和整定熱繼電器時(shí)一定要使整定電流值與電動(dòng)機(jī)的額定電流一致由于熱繼電器是間接受熱而動(dòng)作的，熱慣性較大，因而即使通過(guò)發(fā)熱元件的電流短時(shí)間內(nèi)超過(guò)整定電流幾倍，熱繼電器也不會(huì)立即動(dòng)作。只有這樣，在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)熱繼電器才不會(huì)因起動(dòng)電流大而動(dòng)作，否則電動(dòng)機(jī)將無(wú)法起動(dòng)。 反之，如果電流超過(guò)整定電流不多，但時(shí)間一長(zhǎng)也會(huì)動(dòng)作。由此可見(jiàn)，熱繼電器與熔斷器的作用是不同的，熱繼電器只能作過(guò)載保護(hù)而不能作短路保護(hù)，而熔斷器則只能作短路保護(hù)而不能作過(guò)載保護(hù)。在一個(gè)較完善的控制電路中，特別是容量較大的電動(dòng)機(jī)中，這兩種保護(hù)都應(yīng)具備。 熱繼電器的選擇1．熱繼電器選用原則（1）熱繼電器額定電流的選擇熱繼電器額定電流應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)額定電流，然后根據(jù)額定電流來(lái)選擇熱繼電器的型號(hào)。（2）熱繼電器熱元件額定電流的選擇IFRN=(～)IMN (5─2)式中：IFRN－熱繼電器熱元件的整定電流； IMN－電動(dòng)機(jī)額定電流；2．熱繼電器的選擇：（1）主軸電動(dòng)機(jī)熱繼電器FR1的選擇 IFRN =（～）IMN =（～） =（～）A故選用熱繼電器的型號(hào)為JR020/3，～11A，（2）液壓泵電動(dòng)機(jī)熱繼電器FR2的選擇IFRN =（～）IMN3 =（～） =（～）A故選用熱繼電器的型號(hào)為JR020/3，～， 熔斷器結(jié)構(gòu)、原理熔斷器由熔體和絕緣底座（或稱熔管）等組成。熔體為絲狀或片狀，熔體材料通常有兩種：一種是由鉛錫合金和鋅等熔點(diǎn)底、導(dǎo)電性能差的金屬制成，因而不易滅弧，多用于小電流的電路：另一種有銀、銅等熔點(diǎn)高、導(dǎo)電性能好的金屬絲指成，易于滅弧，多用于大電流電路。當(dāng)正常工作的時(shí)候，流過(guò)熔體的電流小于或等于它的額定電流，由于熔體發(fā)熱溫度尚未達(dá)到熔體的熔點(diǎn)，熔體緩慢熔斷；當(dāng)流過(guò)整體熔體的電流達(dá)到額定電流的8～10倍時(shí)，熔體迅速熔斷。電流越大，熔斷越快，熔斷器的這種特性成為保護(hù)特性或安秒特性，IN為熔體額定電流，通常取2IN為熔斷器的熔斷電流，其熔斷時(shí)間約為30～40秒。因此，熔斷器對(duì)輕度過(guò)載反映比較遲鈍，一般只能多短路保護(hù)用。 熔斷器的選擇1．熔斷器選擇原則工業(yè)上選擇熔斷器一般應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：（1）熔斷器的類型應(yīng)根據(jù)線路的要求、使用場(chǎng)合幾安裝條件進(jìn)行選擇。（2）熔斷器的額定電壓必須等于或高于熔斷器工作點(diǎn)的電壓。（3）熔斷器的額定電流根據(jù)被保護(hù)的電路（支路）及設(shè)備的額定負(fù)載電流選擇。熔斷器的額定電流必須等于或高于所裝熔體的額定電流。（4）熔斷器的額定分?jǐn)嗄芰Ρ仨毚笥陔娐分锌赡艹霈F(xiàn)的最大故障電流。（5）熔斷器的選擇應(yīng)考慮電路中其他配電電器、控制電器之間選擇性配合等要求。為此，應(yīng)使上一級(jí)（供電干線）熔斷器的熔體額定電流比下一級(jí)（供電支路）大1~2個(gè)級(jí)差。（6）熔斷器所裝熔體額定電流的選擇：對(duì)于照明線路等沒(méi)有沖擊電流的負(fù)載，應(yīng)使熔體的額定電流等于或稍大于電路的工作電流，既IFU≥I (5─3) 式中IFU為熔體的額定電流，I為電路的工作電流。對(duì)于電動(dòng)機(jī)類負(fù)載，要考慮起動(dòng)沖擊電流的影響，應(yīng)按下式計(jì)算IFU≥（～）IN (5─4)對(duì)于多太電動(dòng)機(jī)由一個(gè)熔斷器保護(hù)時(shí)，熔體額定電流應(yīng)按下式計(jì)算IFU≥（～）INMAX+∑IN (5─5)式中，INMAX為容量最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流，∑IN為其余電動(dòng)機(jī)額定電流的總和。（7）降壓?jiǎn)?dòng)的電動(dòng)機(jī)選用熔體的額定電流等于或略大于電動(dòng)機(jī)的額定電流。2．熔斷器的選擇Z3040型搖臂鉆床PLC輸出接點(diǎn)短路保護(hù)采用熔斷器保護(hù)。根據(jù)所選PLC S7200 CPU226 DC/CD/繼電器型號(hào)，每個(gè)輸出點(diǎn)最大額定電流為2A，公共點(diǎn)最大額定電流為10A，及PLC使用輸出點(diǎn)的情況，選FU0、FUFU2型號(hào)為RL115A，熔體額定電流為6A 3只。根據(jù)選擇的電器元器件，列表明細(xì)表如附錄7。第6章 結(jié)論本次設(shè)計(jì)闡述了PLC在Z3040型搖臂鉆床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的應(yīng)用，應(yīng)用可編程控制器（PLC）對(duì)Z3040搖臂鉆床控制系統(tǒng)加以改造，把PLC控制技術(shù)應(yīng)用到改造設(shè)計(jì)方案中去，取代傳統(tǒng)繼電接觸控制的方法, 達(dá)到了使控制系統(tǒng)滿足Z3040搖臂鉆床對(duì)電力拖動(dòng)和控制要求，簡(jiǎn)化了控制線,使得鉆床的可靠性和效率大為提高。參 考 文 獻(xiàn)[1] 、馮垛生，電氣實(shí)用指南，人民郵電出版社，2006[2] 、陳伯時(shí)，電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)，機(jī)械工業(yè)出版社，2003[3] 、趙明等，工廠電氣控制設(shè)備，機(jī)械工業(yè)出版社，1995[4] 、萬(wàn)東梅，電路電子電氣應(yīng)用實(shí)訓(xùn)，交通大學(xué)出版社，2004[5]、張運(yùn)波，工廠電氣控制技術(shù)，高等教育出版社，2003 [6]、王 紅，可編程控制器使用教程，電子工業(yè)出版社，2003[7]、張桂香，電氣控制與PLC應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社，2003[8]、趙宏家，建筑電氣控制，重慶大學(xué)出版社，2002[9]、齊從謙，PLC技術(shù)及應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，2002[10] 、王明昌，建筑電工學(xué)（第二版），重慶大學(xué)出版社，2000[11] 、余雷聲，電氣控制與PLC應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，1998[12] 、常斗南，可編程控制器原理，機(jī)械工業(yè)出版社，1998[13] 、齊占山，機(jī)床電氣控制技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，1993[14] 、方承遠(yuǎn)，工廠電氣控制技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，1992 [15] 、SIEMENS WINCC手冊(cè)，西門子（中國(guó)）有限公司自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)，2004致 謝本文的研究與開(kāi)發(fā)工作是在導(dǎo)師的悉心引導(dǎo)下完成的，在此向他表示崇高的敬意和衷心的感謝。另外我還要衷心感謝老師，在工作中他給予了我及時(shí)有效的幫助，還有我的同學(xué)，我們經(jīng)常一起討論工作和學(xué)習(xí)中遇到的各種問(wèn)題?？梢哉f(shuō)，我這篇論文的完成，是與這些老師和同學(xué)的無(wú)私幫助和合作分不開(kāi)的。在此，謹(jǐn)向關(guān)心過(guò)和幫助過(guò)我的各位尊敬的老師和熱心的同學(xué)表示深深的敬意和誠(chéng)摯的感謝。附 錄附錄1Z3040型搖臂鉆床PLC控制系統(tǒng)電氣原理圖1Z3040型搖臂鉆床控制線路原理圖附錄2： S7200CPU的技術(shù)指標(biāo)CPU221CPU222CPU224CPU226物理特性：尺寸（長(zhǎng)寬高）908062mm3908062mm38062 mm31968062 mm3功耗3~6W5~7W7~10W11~17W存儲(chǔ)器特性：程序存儲(chǔ)器2048字4096字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器1024字2560字存儲(chǔ)器類型E2PROMI/O特性：本機(jī)數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)6輸入/4輸出8輸入/6輸出14輸入/10輸出24輸入/16輸出數(shù)字I/O映像區(qū)128輸入/128輸出本機(jī)模擬量I/O點(diǎn)數(shù)無(wú)模擬I/O映像區(qū)無(wú)16輸入/16輸出32輸入/32輸出允許最大的I/O模塊無(wú)2個(gè)模塊7個(gè)模塊允許最大的智能模塊無(wú)2個(gè)模塊7個(gè)模塊脈沖捕捉輸入681424高速計(jì)數(shù)器4單相（kHz）、30兩相(20kHz)6單相(30kHz)、4兩相(20kHz)脈沖輸出2個(gè)20kHz(僅限于DC輸出)常規(guī)特性：定時(shí)器總數(shù)256個(gè)（1ms:4個(gè)。10ms:16個(gè)。100ms:236個(gè)）計(jì)數(shù)器總數(shù)256（由超級(jí)電容和電池備份）時(shí)間中斷2個(gè)1ms分辨率邊沿中斷4個(gè)上升沿和/或4個(gè)下降沿模擬電位器1個(gè)8位分辨率2個(gè)8位分辨率布爾量運(yùn)算時(shí)間時(shí)鐘可選卡位內(nèi)置口令保護(hù)有通信功能：接口1個(gè)RS485接口2個(gè)RS485接口PPI，DP/T波特率， Baud自由口波特率～ k Baud最大站點(diǎn)數(shù)32每段32個(gè)站，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)126個(gè)站編程語(yǔ)言LAD、FBD、STL程序結(jié)構(gòu)一個(gè)主程序塊（可包括子程序）子程序級(jí)8用戶程序保護(hù)3級(jí)口令保護(hù)續(xù)表附錄3 Z3040型搖臂鉆床PLC控制I/O(輸入、輸出）地址分配表I（輸入）序號(hào)名稱代號(hào)地址1控制線路電源總開(kāi)關(guān)QF32總停止按鈕SB73總啟動(dòng)按鈕SB14電壓繼電器AV5主軸電動(dòng)機(jī)M1熱繼電器FR16主軸電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)按鈕SB27主軸電動(dòng)機(jī)M1停止按鈕SB88搖臂上升按鈕SB39搖臂下降按鈕SB410搖臂上升上限位行程開(kāi)關(guān)ST1111搖臂下降下限位行程開(kāi)關(guān)ST1212主軸箱、立柱、搖臂松開(kāi)行程開(kāi)關(guān)ST213主軸箱、立柱、搖臂夾緊行程開(kāi)關(guān)ST314液壓泵電動(dòng)機(jī)M3熱繼電器FR215主軸箱、立柱松開(kāi)按鈕SB516主軸箱、立柱夾緊按鈕SB617立柱夾緊放松指示行程開(kāi)關(guān)ST418主軸箱松開(kāi)、夾緊SA119立柱松開(kāi)、夾緊SA220主軸箱、立柱松開(kāi)、夾緊SA3O（輸出）序號(hào)名稱代號(hào)地址1電壓繼電器KV2主軸電動(dòng)機(jī)M1接觸器KM13搖臂上升接觸器KM24搖臂下降接觸器KM35主軸箱、立柱、搖臂松開(kāi)接觸器KM46主軸箱、立柱、搖臂夾緊接觸器KM57主軸箱松開(kāi)、夾緊電磁鐵YA18立柱松開(kāi)、夾緊電磁鐵YA29電源指示HL110立柱松開(kāi)指示HL211