【正文】 IEMENS生產的S7200，由于本設計只是數控立車電氣總設計的一部分所以不選用數控系統(tǒng)，而只選用其內部可編程控制器—S7200。產品可以用于輸入/輸出點數較少的小型機械與設備的單機控制。新系列S7200的性能有如下提高：1 CPU的運算速度提高了40%；2 增加了CPU診斷狀態(tài)指示；3 增加了存儲器卡擴展功能；4 增加了在線編程功能；5 脈沖輸出指令增加了線性（斜坡）給定功能；6 提高了PID調節(jié)、參數自動整定功能；7 增加了數據記錄功能，可以實時記錄PLC的運行狀態(tài)信息（此功能需要存儲卡的支持）；、CPU22CPU22CPU224XP、CPU226五種規(guī)格，其中CPU221為整體式固定I/O型結構，PLC的I/O點數固定為6/4點，處理器、存儲器、電源、輸入輸出接口、通信接口都安在模塊上，I/O點數不能改變，且無I/O擴展模塊接口。表1. S7200PLC各種型號的電源與集成I/O規(guī)格項目AC、DC電源型CPU221CPU222CPU224CPU224XPCPU226CPU集成輸入點68141424輸入信號電壓DC24V，允許范圍DC15V—30V輸入信號電流4mA/DC24VCPU集成輸出點46101016輸出類型繼電器輸出輸出電壓AC：5—250V；DC：5—30V最大輸出電流2A/點 ；公共端10A用戶程序存儲器容量4KB4KB8KB12KB16KB數據存儲器容量2KB2KB8KB10KB10KB本設計所需輸入點9個，輸出點7個，所編程序不是很多，8KB足夠，輸出電源采用AC220V。本設計輸入用9個，輸出用7個。當PLC輸出口閉合時，繼電器線圈兩端加上一定的電壓或電流，線圈產生的磁通通過鐵心、銜鐵、軛鐵、磁路工作氣隙組成的磁路，在磁場的作用下，銜鐵吸向鐵心極面，從而推動觸點常閉觸點斷開，常開觸點閉合；當PLC輸出口斷開時，剛好相反動作，用這種方式控制另一個電路的關閉。其輸出電壓24V ，電流280mA。圖23 SIEMENS的SITOP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。按鈕SB1為起動按鈕，通過直流調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作為主軸正反轉按鈕，通過改變勵磁電流的方向，控制直流電機的正轉反轉；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，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、點動、調速等等；按鈕SB 8為升速、降速按鈕，當處于自動時，可以根據需要調節(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。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。Z4系列直流電動機采用八角形全疊片結構，空間利用率高。Z4系列直流電動機一般不帶串勵繞組，適用于需要正、反轉的自動控制技術。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。+Z4直流電機自帶風機，而Z4后面的數字代表表示電機中心高（mm），也確定了風機的功率、風量。Z4250 直流電機自帶測速機，所以本設計主電機測速用測速電機而不用編碼器。因為測速發(fā)電機的磁路和繞組都是經過特殊設計的，所以其輸出電動勢E和轉速n成線性關系，即E=Kn，其中K是常數。將測速發(fā)電機和被測機構同軸聯(lián)接，只要檢測輸出電動勢的大小、方向，就可獲得被測機構的轉速、方向，所以又稱速度傳感器。2 數控立車主軸控制裝置設計數控立車主軸速度控制裝置主要是由SIEMENS公司的PLC S7200、6RA70數字直流調速裝置和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)。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)。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 和三個用于調整參數的設置鍵組成。PMU提供了啟動整流器所需進行的調整和設定及測量值顯示的所有工具。電樞回路的供電相序不要求。根據以上參數選擇直流調速裝置型號為6RA7075：整流器為 3AC400V 210A~600A 1Q（即電樞由一套（六個可控硅）整流裝置提供電源。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。為了保護設備，在電樞電源和勵磁電源進入直流調速裝置千要加上熔斷器（FUFU3），起到過載保護的作用。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。在輸入側串接電抗器（L90、L91），能有效的抑制這種浪涌電流。負荷開關是可分為高壓負荷開關和低壓負荷開關，低壓開關有自滅弧功能，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，不僅有自滅弧功能，開斷容量很大。一般裝有簡單的滅弧裝置，但其結構比較簡單。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速。最終進入UPE來改變輸出的電樞電壓。其測出的電壓反饋回到速度環(huán)，進行調速。開關量控制輸入端組X171，；；、2，、由繼電器KAKA4的關斷控制高低電平， 0 ，轉速為0；電平為1 0 時為正轉；電平為0 1時為反轉；電平為1 1時正轉反轉由實際給定值決定。圖28 直流調速裝置開關量接口圖由于開關量端子不夠所以需要加一塊擴展電子板CUD2，在CUD2中開關量端子組是X163，；、6；，速度已經給定，當處于手動狀態(tài)，主電機按給定速度運行，速度不可調，但是可以通過6RA7075操作控制面板修改速度值。在直流調速裝置6RA70中速度反饋可以應用測度發(fā)電機，也可以用編碼器，而本設計中選用的是測度電機。輸出的電壓與轉速成正比關系，即 （25）或 （26）式中為測速發(fā)電機的輸出電壓；n為測速發(fā)電機的轉速；為測速發(fā)電機的角速度；為測速發(fā)電機轉自的轉角；、為比例系數。圖29 帶轉速負反饋的閉環(huán)直流調速系統(tǒng)原理框圖 在直流調速裝置內部有一個電動電位計，可以調節(jié)給定電壓值從而改變電樞電壓，改變電動機轉動速度。內部電位計用于自動工作時的升降速。在主軸運行，出現(xiàn)故障時，且主軸停止鍵失靈，使用急停按鈕，來使主軸停止運行。目前最常用的大規(guī)模集成電路型的時間繼電器，它是利用阻容原理來實現(xiàn)延時動作。 分勵脫扣器是一種遠距離操縱分閘的附件。分勵脫扣器是短時工