【正文】 求不同，且使用的刀具也不同，所以要求切削速度也不同，這就要求主軸有較大的調(diào)速范圍。 四川理工學(xué)院成人高等教育 C650臥式車床 PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 C650 臥式車床改造主要內(nèi)容 ⑴ 主電動(dòng)機(jī) M1 采用全壓空載直接啟動(dòng)。停止時(shí)，由于工件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，采用反接制動(dòng)。 ⑷ 主軸啟動(dòng)之后，再啟動(dòng)冷卻泵電動(dòng)機(jī) . ⑸ 有必要的保護(hù)和聯(lián)鎖，有安全可靠的照明電路。 ⑺ 不改變?cè)刂葡到y(tǒng)電氣操作方法和按鈕、手柄等操作元件的功能。為了減少制動(dòng)電流，制動(dòng)時(shí)在定子回路串入了限流電阻 R 圖 21 是它的電氣原理圖 圖 21 C650 臥式車床電氣原理圖 四川理工學(xué)院成人高等教育 C650臥式車床 PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 主電路設(shè)計(jì) 斷路器 QF 將三相電源引入， FU1 為主電動(dòng)機(jī) M1 的短路保護(hù)用熔斷器， FR1 為 M1 電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)用熱繼電器。通過(guò)互感器 TA 接入電流表 A 以監(jiān)視主電動(dòng)機(jī)繞組的電流。 FR2 為 M2電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)，因?yàn)榭焖匐妱?dòng)機(jī) M3 短時(shí)工作，所以不設(shè)計(jì)過(guò)載保護(hù)。 圖 22 C650 臥式車床主電路 四川理工學(xué)院成人高等教育 C650臥式車床 PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 交流控制電路設(shè)計(jì) ⑴ 主電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)調(diào)整控制 圖 23 為點(diǎn)動(dòng)環(huán)節(jié)的控制電路原理圖。 M1 電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)由點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB6 控制。 圖 23 C650 臥式車床點(diǎn)動(dòng)控制電路 ⑵ 主電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路 圖 24 為主電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路。按下 SB1 時(shí)，接觸器 KM 首先得電動(dòng)作，它的主觸點(diǎn)閉合將限 圖 24 C650 臥式車床正反轉(zhuǎn)控制電路 四川理工學(xué)院成人高等教育 C650臥式車床 PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 流電阻短接，接觸器 KM 的輔助動(dòng)合觸點(diǎn)閉合使中間繼電器 KA 得電，它的觸點(diǎn)（ 13— 7）閉合，使接觸器 KM3 得電吸合。 KM3 的動(dòng)合觸點(diǎn)（ 15— 13）和 KA 的動(dòng)合觸點(diǎn)（ 5— 15）的閉合將 KM3 線圈自鎖。 KM3 的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)（ 23— 25）， KM4 的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)（ 7— 14）分別串在對(duì)方接觸器線圈的回路中，起到了電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的電氣互鎖作用。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的 轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，用速度繼電器的觸點(diǎn)給出信號(hào)切斷電動(dòng)機(jī)的電源。 圖 25 C650 臥式車床正反轉(zhuǎn)與反接制動(dòng)控制電路 速度繼電器與被控電動(dòng)機(jī)是同軸連接的，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器的正轉(zhuǎn)常開(kāi)觸電 KS1（ 17— 23）閉合；電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器的反轉(zhuǎn)動(dòng)合觸點(diǎn) KS2（ 17— 7）閉合。需要停車時(shí)，按下停止按鈕 SB4，接觸器 KM 失電，其主觸電斷開(kāi)，電阻 R 串入主回路。在松開(kāi) SB4后就使反轉(zhuǎn)接觸器 KM4 的線圈通過(guò) 135172325 電路得電，電動(dòng)機(jī)的電源反接，電動(dòng)四川理工學(xué)院成人高等教育 C650臥式車床 PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 機(jī)處于反接制動(dòng)狀態(tài)。 電動(dòng)機(jī)的反接時(shí)的制動(dòng)與正轉(zhuǎn) 時(shí)的制動(dòng)相似。 ⑷ 刀架的快速移動(dòng)和冷卻泵的控制 刀架的快速移動(dòng)是由轉(zhuǎn)動(dòng)刀架手柄壓動(dòng)限位開(kāi)關(guān) SQ 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 M2 為冷卻泵電動(dòng)機(jī)，它的起動(dòng)與停止是通過(guò)按鈕 SB3 和 SB5 控制的。 ⑵ 電流表保護(hù)電路分析 監(jiān)視主回路負(fù)載的電流表是通過(guò)電流互感接入的。當(dāng)起動(dòng)時(shí)， KT 線圈通電，而 KT 的延時(shí)斷開(kāi)的動(dòng)斷觸點(diǎn)尚未動(dòng)作，電流互感器二次電流只流經(jīng)該觸點(diǎn)構(gòu)成閉合回路，電流表沒(méi)有電流流過(guò)。表21 為電氣元件符號(hào)及功能說(shuō)明表。特別是中小容量 PLC 成功地取代了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，使控制系統(tǒng)的可靠性大大提高。在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)上應(yīng)用較多的 PLC 多為日本、德國(guó)和美國(guó)的產(chǎn)品，如日本 OMRON 公司的 C 系列、日本松下公司的 FP 系列、日本三菱公司的 FX 系列、德國(guó)西門子公司的 S7 系列和美國(guó) ABB 公司的07 系列等。 S7 系列是傳統(tǒng)意義的 PLC 產(chǎn)品， 其中的 S7200 PLC 是超小型化的 PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。 PLC 的特點(diǎn) PLC 是綜合繼電器接觸器控制優(yōu)點(diǎn)及計(jì)算機(jī)靈活方便的優(yōu)點(diǎn)而制造和發(fā)展的、這使 PLC具有許多其他控制器無(wú)法相比的特點(diǎn)： （ 1）可靠性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng) PLC 生產(chǎn)廠商在硬件和軟件上采 取了一系列抗干擾措施，使他可以直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)而穩(wěn)定可靠地工作。而且為了適應(yīng)特殊場(chǎng)合需求，有的 PLC 生產(chǎn)廠商還采用差異設(shè)計(jì)進(jìn)一步提高其可靠性。 （ 3）編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單，易學(xué)，便于掌握。近年來(lái)又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樞蚩刂屏鞒虉D語(yǔ)言，也稱功能圖，使編成更加簡(jiǎn)單方便。系統(tǒng)的功能和規(guī)?？筛鶕?jù)用戶的實(shí)際需求自行組合，使系統(tǒng)的性能價(jià)格更容易趨于合理。 由于系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)任務(wù)僅僅是根據(jù)對(duì)象的控制要求配置適當(dāng)?shù)哪K，而不要去設(shè)計(jì)具體的接口電路，這樣大大的縮短了整個(gè)設(shè)計(jì)所花費(fèi)的時(shí)間，加快了整個(gè) 工程的進(jìn)度。 PLC 的核心是微處理器，它實(shí)質(zhì)上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其控制功能是通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這對(duì)現(xiàn)代化的小批量，多品種產(chǎn)品的生產(chǎn)尤其適合。 PLC 控制系統(tǒng)的安裝接線工作量比繼電器接觸器控制系統(tǒng)少，只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與 PLC 相比的 I/O 端相連，而且 PLC 軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試太多可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，模擬調(diào)試以后再將 PLC 控制系統(tǒng)安裝到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，這樣既省時(shí)間又方便，由于 PLC 本身的 可靠性高，又有完善的自診斷能力。 PLC 型號(hào)的選擇 S7200 系列 PLC 適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。因此S7200 系列具有極高的性能 /價(jià)格比。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。 S7200 系列 PLC 可提供 5 個(gè)不同的基本型號(hào)的 8 種 CPU 可供使用。改造后的程序只 143 字節(jié)，內(nèi)容小于 4 千字節(jié)。因此，考慮到經(jīng)濟(jì)， 實(shí)用，穩(wěn)定等方面因素。 表 31 S7200 CN系列 PLC CPU模塊的技術(shù)規(guī)范及特性 描述 CPU221 CPU222CN CPU224CN CPU224XP CN CPU226CN 尺寸（ mm） 90 80 62 80 62 140 80 62 196 80 62 數(shù)字量 I/O 6 輸入 /4 輸出 8 輸入 /6 輸出 14 輸入 /10 輸出 24 輸入 /16 輸出 模擬量 I/O 無(wú) 2 輸入 /1 輸出 無(wú) 擴(kuò)展 I/O 模塊 無(wú) 2 7 數(shù)字 I/O 映像 256（ 128 輸入 /128 輸出） 電容后備 50h（ 40℃時(shí)最少 8h） 100h（ 40℃時(shí)最少 70h） 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 2KB 8KB 10KB 程序存儲(chǔ)器 4KB 8KB/12KB 12KB/16KB 16KB/24KB 模擬電位器 1 個(gè) 8 位分辨率 2 個(gè) 8 位分辨率 執(zhí)行速度 每條布爾運(yùn)算指令 通信接口 1 個(gè) RS485 接口 2 個(gè) RS485 接口 卡選項(xiàng) 存儲(chǔ)器、電池和實(shí)時(shí)時(shí)鐘 存儲(chǔ)器、電池（實(shí)時(shí)時(shí)鐘內(nèi)置） 高速計(jì)數(shù)器 單相 兩相 4 個(gè) 30kHZ 2 個(gè) 20kHZ 6 個(gè) 30kHZ 4 個(gè) 20kHZ 4 個(gè) 30kHZ， 2 個(gè)200kHZ 3 個(gè)，每個(gè) 20kHZ，1 個(gè) 100kkZ 6 個(gè) 30kHZ 4 個(gè) 20kHZ 脈沖輸出（ DC） 2 個(gè) 20kHZ 2 個(gè) 100kHZ 2 個(gè) 20kHZ 電動(dòng)機(jī)選擇 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使用 PLC 控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的邏輯控制線路部分，其余基本無(wú)變化。 四川理工學(xué)院成人高等教育 C650臥式車床 PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 表 32 主軸電機(jī)、快進(jìn)電機(jī)、冷卻泵電機(jī)參數(shù)表 參數(shù) 主軸電機(jī) 冷卻泵電機(jī) 快進(jìn)電機(jī) 型 號(hào) Y255M6 Y26312 Y90L2 額定電壓 AC 380V 50Hz AC 380V 50Hz AC 380V 50Hz 額定電流（ A） 額定功率（ KW） 30 額定轉(zhuǎn)速 980 2730 2840 功率因數(shù) 絕緣等級(jí) B E E 其它元器件的選擇 交流接觸器的選擇 交流接觸器是一種頻繁應(yīng)用于工業(yè)電氣控制，并用按鈕或其他方式來(lái)控制其通斷的自動(dòng)切換電器。其生產(chǎn)方便，價(jià)格低廉，應(yīng)用十分廣泛。其原理是當(dāng)接觸器的電磁線圈通入交流電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)使裝在線圈中心的靜銜鐵吸動(dòng)動(dòng)銜鐵，當(dāng)兩組銜鐵合攏時(shí)，安裝在動(dòng)銜鐵上的動(dòng)觸點(diǎn)也隨之與靜觸點(diǎn)閉合，使電氣線路接通。 在工業(yè)電氣中，常用交流接觸器的型號(hào)有 CJX8(B 系列 )CJ1 CJ CJT1(CJ10)、CJX1(3TB、 3TF 系列 )、 CJ SMC 等系列產(chǎn)品。 中間繼電器的選擇 中間繼電器用于繼電保護(hù)與自動(dòng)控制系統(tǒng)中，以增加觸點(diǎn)的數(shù)量及容量。中間繼電器的結(jié)構(gòu)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(guò)大電流，而中間繼電器的觸頭只能通過(guò)小電流。它一般是沒(méi)有主觸點(diǎn)的，因?yàn)檫^(guò)載能力比較小。新國(guó)標(biāo)對(duì)中間繼電器的定義是 K，老國(guó)標(biāo)是 KA。本次設(shè)計(jì)選擇的中間繼電器型號(hào)為 JZ744。 熔斷器的熔體串接于被保護(hù)的電路中，當(dāng)通過(guò)它的電流小于規(guī)定值時(shí)，其熔體相當(dāng)于一根導(dǎo)線，起電氣連接作用；當(dāng)通過(guò)它的電流超過(guò)規(guī)定值（電路發(fā)生嚴(yán)重過(guò)載或短路時(shí)）一定時(shí)間后，其熔體自動(dòng)熔斷并切斷電路，從而起到保護(hù)作用。則主軸電機(jī)電路熔斷器選取型號(hào)為 :RL1100/、快進(jìn)電機(jī)電路熔斷器選取型號(hào)分別為： RL115/ RL115/ RL115/2。主要用于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)、斷相及電流不平衡運(yùn)行保護(hù)。三相異步電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，常會(huì)遇到因電氣或機(jī)械原因等引起的過(guò)電流 (過(guò)載和斷相 )現(xiàn)象，如果過(guò)電流不嚴(yán)重，持續(xù)時(shí)間短，繞組不超過(guò)允許溫升，這種過(guò)電流是允許；如果過(guò)電流情況嚴(yán)重，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，則會(huì)加快電動(dòng)機(jī)絕緣老化，甚至?xí)龤щ妱?dòng)機(jī)，因此，在電動(dòng)機(jī)回路中應(yīng)設(shè)置熱繼電器保護(hù)。一般原則是使熱繼電器的安秒特性位于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載特性之下，并盡可能地接近，以充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力，同時(shí)使電動(dòng)機(jī)在短時(shí)過(guò)載和啟動(dòng)瞬間 [(5～ 6)Ie]不受影響。整定電流一般為電動(dòng)機(jī)額定電流的 ～ 倍。 控制開(kāi)關(guān)電器的選擇 （ 1）轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 四川理工學(xué)院成人高等教育 C650臥式車床 PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)又稱組合開(kāi)關(guān)，一般用于電氣設(shè)備中非頻繁的通斷電路、換接電源和負(fù)載、測(cè)量三相電壓以及直接控制小容量感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。其動(dòng)靜觸頭分別疊裝于數(shù)層絕緣殼內(nèi)，當(dāng)轉(zhuǎn)換手柄時(shí)，每層的動(dòng)觸片隨方形轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的產(chǎn)品有： HZ HZ10和HZ15等系列。 （ 2） 按鈕開(kāi)關(guān)盒 按鈕開(kāi)關(guān)（簡(jiǎn)稱按鈕）又稱控制按鈕，是一種接通或斷開(kāi)小電流電路的手動(dòng)開(kāi)關(guān)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(dòng)或停止“命令”以遠(yuǎn)距離控制接觸器、繼電器、電磁啟動(dòng)器等電器線圈電流的接通或斷開(kāi)，再由它們?nèi)タ刂浦麟娐贰? 速度繼電器選擇 速度繼電器是當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到規(guī)定值時(shí)觸頭動(dòng)作的繼電器。速度繼電器的結(jié)構(gòu)如圖 31 所示。浮動(dòng)的定子與轉(zhuǎn)子同心，而且能獨(dú)自偏擺，定子由硅鋼片疊成，并裝有籠型繞組。籠型繞組切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使定子隨轉(zhuǎn)子向轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向偏擺，定子柄推動(dòng)相應(yīng)觸頭動(dòng)作。當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速下降到一定數(shù)值時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩小于反力彈簧的反作用力矩，定子返回原來(lái)位置，對(duì)應(yīng)的觸頭恢復(fù)原始狀態(tài)。 機(jī)床上常用的速度繼電器有 JY1 型、 JFZ0 型兩種。本次設(shè)計(jì)選擇的速度繼電器型號(hào)為 JY1 型速度繼電器 500V、 2A。主要由中央處理器（ CPU）、存儲(chǔ)器（ RAM、 ROM）、輸入輸出單元（ I/O）接