機(jī)電控制綜合設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)X52K立式銑床PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、機(jī)電工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書設(shè)計(jì)題目： x52k立式銑床plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 2011年12月 5日2011-2012學(xué)年第1學(xué)期 機(jī)電控制綜合設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目名稱：x52k立式銑床plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)院系名稱 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號：指導(dǎo)老師： 材 料 目 錄序號名 稱數(shù)量備 注1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書12課程設(shè)計(jì)說明書13圖紙24內(nèi)容摘要可編程控制器是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，逐漸發(fā)展起來的以微處理器為核心，集微電子技術(shù)、自動化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)通信技術(shù)為一體，以工業(yè)自動化控制為目標(biāo)的新型控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠

2、性高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動控制中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，可編程控制器是工業(yè)自動化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。專家認(rèn)為，可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一，plc、機(jī)器人、cad/cam將成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。由于plc具有對使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富。它的功能主要是：控制功能、數(shù)據(jù)采集、儲存與處理功能、通信、聯(lián)網(wǎng)功能、輸入/輸出接口調(diào)理功能、人機(jī)界面功能。在系統(tǒng)構(gòu)成時(shí)，可由一臺計(jì)算機(jī)與多臺plc構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，以便完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是利用plc對x52k型銑床的電器部分進(jìn)行改造。首先我對本

3、設(shè)計(jì)進(jìn)行總體的分析，使自己有一個(gè)大致的總體概念，然后仔細(xì)分析銑床，對車床主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動還有其它的輔助運(yùn)動，進(jìn)行分析。最后根據(jù)控制電路的線路圖，編譯plc的梯形圖，編譯通過后，利用plc實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真。因此使x52k銑床在完成原有的功能特點(diǎn)外，還具有安裝簡便、穩(wěn)定性好、易于維修、擴(kuò)展能力強(qiáng)等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：可編程控制器，x52k立式銑床，梯形圖，電氣控制目 錄第一章 引言11.1 x52k立式銑床改造主要內(nèi)容1第二章 電氣控制原理22.1 主電路分析22.2控制電路分析3第三章 x52k萬能銑床電氣控制線路的plc改造措施.6第四章 系統(tǒng)元器件的選擇73.1 plc 類型的簡介73.2 pl

4、c型號的選擇73.3 電動機(jī)選擇83.4 其它元器件的選擇83.4.1 交流接觸器的選擇83.4.2 中間繼電器的選擇93.4.3 保護(hù)電器的選擇93.4.4 控制開關(guān)電器的選擇9第五章 plc控制電路設(shè)計(jì)124.1 plc的硬件電路框圖124.2 車床控制plc輸入/輸出接口分配表及電氣原理圖124.2.1 plc控制原理電路設(shè)計(jì)13第六章 調(diào)試18第七章 設(shè)計(jì)總結(jié)及其致辭18參考文獻(xiàn)19第一章 引言隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足當(dāng)今迅猛發(fā)展的社會的現(xiàn)代化生產(chǎn)要求，于是我們在選畢業(yè)設(shè)計(jì)課題之際，選定了課程設(shè)計(jì)課題銑床plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。我們選定了x52k立式銑床為改造

5、對象，進(jìn)行傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的改造，以plc控制系統(tǒng)取代之前的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)。改由plc控制后，其控制系統(tǒng)大大的簡單化，并且維修方便，易于檢查，節(jié)省了大量空間，機(jī)床的各項(xiàng)性能有了很大的改善，工作效率有了明顯提高。1.1 x52k立式銑床plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 主要控制電器為三臺電機(jī)：主電動機(jī)m1，冷卻泵電機(jī)m3，快速移動電機(jī)m2.三臺電機(jī)都要有短路保護(hù)措施。主電動機(jī)m1能完成主軸主運(yùn)動和流板箱進(jìn)給運(yùn)動的驅(qū)動，采用降壓啟動的方法啟動，可以正反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，并且可以正反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的反接制動，為加工方便，還應(yīng)具有點(diǎn)動控制空能。電動機(jī)m3拖動冷卻泵，在加工時(shí)提供切削液，采用直接啟動及停止方式，并且為連

6、續(xù)工作方式。 主電路負(fù)載的電流大小能夠監(jiān)控，但要防止啟動電流對電流產(chǎn)生沖擊。主電動機(jī)和冷卻泵電機(jī)采用熱繼電器進(jìn)行過載保護(hù)。機(jī)床要有照明設(shè)施。第二章 電氣控制原理x52k立式銑床屬于中型車床，為提高工作效率，該機(jī)床采用了反接制動。為了減少制動電流，制動時(shí)在定子回路串入了限流電阻r，圖2-1是它的電氣原理圖。圖2-1 x52k銑床電氣原理圖21 主電路分析主軸電動機(jī)m1拖動主軸帶動銑刀進(jìn)行銑削加工，通過組合開關(guān)sa5來實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)；進(jìn)給電動機(jī)m2通過操縱手柄和機(jī)械離合器的配合拖動工作臺前后、左右、上下6個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動和快速移動，其正反轉(zhuǎn)由接觸器km2、km3來實(shí)現(xiàn)；冷卻泵電動機(jī)m3供應(yīng)切削液，且當(dāng)m

7、1啟動后，用手動開sa3控制；3臺電動機(jī)分別用熱繼電器fr2、fr3、fr1作過載保護(hù)。圖2-2為x52k立式銑床的主電路圖。圖2-2 x52k立式銑床主電路22控制電路分析控制電路的電源由控制變壓器tc輸出110v電壓供電。 主軸電動機(jī)m1的控制 主軸電動機(jī)m1采用兩地控制方式，sb3和sb4是兩組啟動按鈕，sb3和sb4是兩組停止按鈕。km1是主軸電動機(jī)m1的啟動接觸器，yb是主軸制動用的電磁離合器，sq7是主軸變速時(shí)瞬時(shí)點(diǎn)動的位置開關(guān)。 1）主軸電動機(jī)m1啟動前，應(yīng)首先選擇好主軸的轉(zhuǎn)速，再把主軸換向開關(guān)sa5扳到所需要的轉(zhuǎn)向。按下啟動按鈕sb3（或sb4），接觸器km1線圈得電，km1主

8、觸頭和自鎖觸頭閉合，主軸電動機(jī)m1啟動運(yùn)轉(zhuǎn)，km1常開輔助觸頭（9-10）閉合，為工作臺進(jìn)給電路提供了電源。按下停止按鈕sb1（或sb2），sb1（或sb2）常閉觸頭分?jǐn)?，接觸器km1線圈失電，km1觸頭復(fù)位，電動機(jī)m1斷電慣性運(yùn)轉(zhuǎn)，sb1（或sb2）常開觸頭閉合，接通電磁離合器yb，主軸電動機(jī)m1制動停轉(zhuǎn)。 圖2-3 x52k控制電路圖2)主軸換銑刀時(shí)將轉(zhuǎn)換開關(guān)sa2扳向換刀位置，這時(shí)常開觸頭sa2-2閉合，電磁離合器yb線圈得電，主軸處于制動狀態(tài)以便換刀；同時(shí)常閉觸頭sa2-1斷開，切斷了控制電路，保證了人身安全。 3)主軸變速時(shí)，利用變速手柄與沖動位置開關(guān)sq7，通過m1點(diǎn)動，使齒輪系統(tǒng)

9、產(chǎn)生一次抖動，以便于齒輪順利嚙合，且變速前應(yīng)先停車。 進(jìn)給電動機(jī)m2的控制 工作臺的進(jìn)給運(yùn)動在主軸啟動后方可進(jìn)行。工作臺的進(jìn)給可在3個(gè)坐標(biāo)的6個(gè)方向運(yùn)動，進(jìn)給運(yùn)動是通過兩個(gè)操作手柄和機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)控制相應(yīng)的位置開關(guān)使進(jìn)給電動機(jī)m2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)的，并且6個(gè)方向的運(yùn)動是聯(lián)鎖的，不能同時(shí)接通。 1）當(dāng)需要圓形工作臺旋轉(zhuǎn)時(shí)，將開關(guān)sa2扳到接通位置，這時(shí)觸頭sa1-1和sa1-3斷開，觸頭sa1-2閉合，使接觸器km2得電，電動機(jī)m2啟動，通過一根專用軸帶動圓形工作臺作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。轉(zhuǎn)換開關(guān)sa1扳到斷開位置，這時(shí)觸頭sa1-1和sa1-3閉合，觸頭sa1-2斷開，以保證工作臺在6個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動，因?yàn)?/p>

10、圓形工作臺的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和6個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動也是聯(lián)鎖的。 2）工作臺的左右進(jìn)給運(yùn)動由左右進(jìn)給操作手柄控制。操作手柄與位置開關(guān)sq1和sq2聯(lián)動，有左、中、右三個(gè)位置，其控制關(guān)系見表1。當(dāng)手柄扳向中間位置時(shí)，位置開關(guān)sq1和sq2均未被壓合，進(jìn)給控制電路處于斷開狀態(tài)；當(dāng)手柄扳向左或右位置時(shí)，手柄壓下位置開關(guān)sq1或sq2，使常閉觸頭sq1-2或sq2-2分?jǐn)?，常開觸頭sq1-1或sq2-1閉合，接觸器km2或km3得電動作，電動機(jī)m2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。由于在sq1或sq2被壓合的同時(shí)，通過機(jī)械機(jī)構(gòu)已將電動機(jī)m2的傳動鏈與工作臺下面的左右進(jìn)給絲杠相搭合，所以電動機(jī)m2的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)就拖動工作臺向左或向右運(yùn)動

11、表1 工作臺左右進(jìn)給手柄位置及其控制關(guān)系手柄位置位置開關(guān)動作接觸器動作電動機(jī)m2轉(zhuǎn)向傳動鏈搭合絲杠工作臺運(yùn)動方向左sq1k2正轉(zhuǎn)左右進(jìn)給絲杠向左中停止停止右sq2k3反轉(zhuǎn)左右進(jìn)給絲杠向右工作臺的上下和前后進(jìn)給運(yùn)動是由一個(gè)手柄控制的。該手柄與位置開關(guān)sq3和sq4聯(lián)動，有上、下、前、后、中5個(gè)位置，其控制關(guān)系見表2。當(dāng)手柄扳至中間位置時(shí)，位置開關(guān)sq3和sq4均未被壓合，工作臺無任何進(jìn)給運(yùn)動；當(dāng)手柄扳至下或前位置時(shí)，手柄壓下位置開關(guān)sq3使常閉觸頭sq3-2分?jǐn)?，常開觸頭sq3-1閉合，接觸器km3得電動作，電動機(jī)m2正轉(zhuǎn)，帶動著工作臺向下或向前運(yùn)動；當(dāng)手柄扳向上或后時(shí)，手柄壓下位置開關(guān)sq4，

12、使常閉觸頭sq4-2分?jǐn)啵ｉ_觸頭sq4-1閉合，接觸器km4得電動作，電動機(jī)m2反轉(zhuǎn)，帶動著工作臺向上或向后運(yùn)動。當(dāng)兩個(gè)操作手柄被置定于某一進(jìn)給方向后，只能壓下四個(gè)位置開關(guān)sq3、sq4、sq1、sq2中的一個(gè)開關(guān)，接通電動機(jī)m2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)電路，同時(shí)通過機(jī)械機(jī)構(gòu)將電動機(jī)的傳動鏈與三根絲杠（左右絲杠、上下絲杠、前后絲杠）中的一根（只能是一根）絲杠相搭合，拖動工作臺沿選定的進(jìn)給方向運(yùn)動，而不會沿其他方向運(yùn)動。表2 工作臺上、下、中、前、后進(jìn)給手柄位置及其控制關(guān)系手柄位置位置開關(guān)動作接觸器動作電動機(jī)m2轉(zhuǎn)向傳動鏈搭合絲杠工作臺運(yùn)動方向上sq4km4反轉(zhuǎn)上下進(jìn)給絲杠向上下sq3km3正轉(zhuǎn)上下進(jìn)給絲杠

13、向下中停止停止前sq3km3正轉(zhuǎn)前后進(jìn)給絲杠向前后sq4km4反轉(zhuǎn)前后進(jìn)給絲杠向后左右進(jìn)給手柄與上下前后手柄實(shí)行了聯(lián)鎖控制，如當(dāng)把左右進(jìn)給手柄扳向左時(shí)，若又將另一個(gè)進(jìn)給手柄扳到向下進(jìn)給方向，則位置開關(guān)sq1和sq3均被壓下，觸頭sq1-2和sq3-2均分?jǐn)?，斷開了接觸器km2和km3的通路，電動機(jī)m2只能停轉(zhuǎn)，保證了操作安全。 3）個(gè)進(jìn)給方向的快速移動是通過兩個(gè)進(jìn)給操作手柄和快速移動按鈕配合實(shí)現(xiàn)的。安裝好工件后，扳動進(jìn)給操作手柄選定進(jìn)給方向，按下快速移動按鈕sb5或sb6（兩地控制），接觸器km2得電，km2常閉觸頭分?jǐn)?，電磁離合器yc1失電，將齒輪傳動鏈與進(jìn)給絲杠分離；km2兩對常開觸頭閉合

14、，一對使電磁離合器yc2得電，將電動機(jī)m2與進(jìn)給絲杠直接搭合；另一對使接觸器km2或km3得電動作，電動機(jī)m2得電正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，帶動工作臺沿選定的方向快速移動。由于工作臺的快速移動采用的是點(diǎn)動控制，故松開sb5或sb6，快速移動停止。 4）進(jìn)給變速時(shí)與主軸變速時(shí)相同，利用變速盤與沖動位置開關(guān)sq6使m1產(chǎn)生瞬時(shí)點(diǎn)動，齒輪系統(tǒng)順利嚙合。第三章 x52k萬能銑床電氣控制線路的plc改造措施 圖3-1 plc控制原理電路圖x52k萬能銑床電氣控制線路中的電源電路、主電路及照明電路保持不變，在控制電路中，變壓器tc的輸出及整流器vc的輸出部分去掉。用可編程控制器改造后的plc硬接線如圖3所示，為了保證各

15、種聯(lián)鎖功能，將sq1sq6,sb1sb6按圖示分別接入plc的輸入端，換刀開關(guān)sa2和圓 形工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)sa1分別用其一對常開和常閉觸頭接入plc的輸入端子。輸出器件分兩個(gè)電壓等級，一個(gè)是接觸器使用的110v電壓，另一個(gè)是電磁離合器使用的36v直流電，這樣也將plc的輸出口分為兩組連接點(diǎn)。根據(jù)輸入輸出口的數(shù)量，可選擇三菱fx2n32mr型plc。x52k型銑床電器位置圖如圖4所示，所有的電器元件均可采用改造前的型號。 根據(jù)x52k銑床的控制要求，設(shè)計(jì)該電氣控制系統(tǒng)的plc控制梯形圖，如圖5所示。該程序共有8條支路，反映了原繼電器電路中的各種邏輯內(nèi)容。在第1支路中，因sq7和sb1、sb2都采

16、用常閉觸頭分別接至輸入端子i1.3、i0.2，則i1.3、i0.2的常開觸點(diǎn)閉合，按下啟動按鈕sb1或sb2時(shí)，i0.0常開觸點(diǎn)閉合，i0.0、m0.0線圈得電并自鎖，第3支路中i0.0常開觸點(diǎn)閉合，輔助繼電器m1線圈得電，其常開觸點(diǎn)閉合，為第4支路以下程序執(zhí)行做好 準(zhǔn)備，保證了只有主軸旋轉(zhuǎn)后才有進(jìn)給運(yùn)動。i0.0的輸出信號使主軸電動機(jī)m1啟動運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)按停止按鈕sb1或sb2時(shí)，i0.2常開觸點(diǎn)復(fù)位，i0.0線圈失電，主軸慣性運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)i0.3常開觸點(diǎn)閉合，m0.4線圈得電接通電磁離合器yb，主軸制動停轉(zhuǎn)。 第2支路表達(dá)了km2及yc2的工作邏輯，當(dāng)按下快速移動按鈕sb5或sb6時(shí)，i0.1常

17、開觸點(diǎn)閉合，則m0.1及m0.5線圈得電，km2常閉觸頭斷開，電磁離合器yc1失電，yc2得電，工作臺沿選定方向快速移動；松開sb5或sb6則yc1得電，yc2失電，快速移動停止。第4、5、6、8支路表達(dá)了工作臺六個(gè)方向的進(jìn)給、進(jìn)給沖動及圓工作臺的工作邏輯關(guān)系。當(dāng)圓形工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)sa1動作，4、5支路中i0.5的常開觸點(diǎn)分?jǐn)?，?支路中i0.5常閉觸頭復(fù)位，m0.4及q0.2線圈得電，使km2得電，電動機(jī)m2啟動，圓形工作臺旋轉(zhuǎn)；當(dāng)sa1復(fù)位時(shí)，m0.4、q0.2線圈失電，圓形工作臺停止旋轉(zhuǎn)。左右進(jìn)給時(shí)，sq1或sq2被壓合，i0.6常開觸點(diǎn)復(fù)位，第5、6支路被分?jǐn)?，而i1.0或i1.1常開

18、觸點(diǎn)閉合，m2（其常開觸點(diǎn)使q0.2線圈得電）或q0.3線圈得電，電動機(jī)m2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，拖動工作臺向左或向右運(yùn)動。同樣，工作臺上下、前后進(jìn)給時(shí)，sq3或sq4被壓合，i0.7常開觸點(diǎn)復(fù)位，第5、6支路被分?jǐn)?，m2或m0.3線圈得電，電動機(jī)m2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，拖動工作臺按選定的方向（上、下、前、后中某一方向）作進(jìn)給運(yùn)動。第四章 系統(tǒng)元器件的選擇4.1 plc 類型的簡介20世紀(jì)70年代末至80年代初，plc產(chǎn)品的處理速度大大提高，增加了許多特殊功能使得plc不僅可以進(jìn)行邏輯控制，而且可以對模擬量進(jìn)行控制，它以面向工業(yè)控制為特點(diǎn)，普通受到電氣控制領(lǐng)域的歡迎。特別是中小容量plc成功地取代了傳統(tǒng)的繼電器

19、控制系統(tǒng)，使控制系統(tǒng)的可靠性大大提高。目前各國生產(chǎn)的plc品種繁多，發(fā)展迅速。在國內(nèi)的市場上應(yīng)用較多的plc多為日本、德國和美國的產(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、德國西門子公司的s7系列和美國abb公司的07系列等。西門子公司的最新plc產(chǎn)品有simatic s7、m7和c7等幾大系列。s7系列是傳統(tǒng)意義的plc產(chǎn)品，其中的s7-200 plc是超小型化的plc，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。s7-200 plc的強(qiáng)大功能使其無論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 4.2 plc型號的選擇s7-200系列pl

20、c適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。s7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此s7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。s7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(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、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。s7-200系列plc可提供5個(gè)不同的基本型號的8種cpu可供使用。如表4-1所示在選用plc上，考慮到只是對x52k立式銑床做電器部分的改造，輸出端口需要6個(gè)，輸入端口需要13

21、個(gè)。改造后的程序只143字節(jié)，內(nèi)容小于4千字節(jié)。而且并不通過網(wǎng)絡(luò)或其他方式做遠(yuǎn)程控制。因此，考慮到經(jīng)濟(jì)，實(shí)用，穩(wěn)定等方面因素。我們決定選用simatic s7-200 系列的s7224cn 作為本次設(shè)計(jì)的plc。表4-1 s7-200 cn系列plc cpu模塊的技術(shù)規(guī)范及特性描述cpu221cpu222cncpu224cncpu224xp cncpu226cn尺寸（mm）908062120.5806214080621968062數(shù)字量i/o6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2輸入/1輸出無擴(kuò)展i/o模塊無27數(shù)字i/o映像256（128輸入/128

22、輸出）電容后備50h（40時(shí)最少8h）100h（40時(shí)最少70h）數(shù)據(jù)存儲器2kb8kb10kb程序存儲器4kb8kb/12kb12kb/16kb16kb/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0.22s通信接口1個(gè)rs-485接口2個(gè)rs-485接口卡選項(xiàng)存儲器、電池和實(shí)時(shí)時(shí)鐘存儲器、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) 30khz2個(gè)20khz6個(gè)30khz4個(gè)20khz4個(gè)30khz，2個(gè)200khz3個(gè)，每個(gè)20khz，1個(gè)100kkz6個(gè)30khz4個(gè)20khz脈沖輸出（dc）2個(gè)20khz2個(gè)100khz2個(gè)20khz4.3 其它元器件的選擇4

23、.3.1 交流接觸器的選擇交流接觸器由電磁機(jī)構(gòu)，觸點(diǎn)系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、釋放彈簧機(jī)構(gòu)、輔助觸點(diǎn)及基座等部分組成。其原理是當(dāng)接觸器的電磁線圈通入交流電時(shí)，會產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場使裝在線圈中心的靜銜鐵吸動動銜鐵，當(dāng)兩組銜鐵合攏時(shí)，安裝在動銜鐵上的動觸點(diǎn)也隨之與靜觸點(diǎn)閉合，使電氣線路接通。當(dāng)斷開電磁線圈中的電流時(shí)，磁場消失，接觸器在彈簧的作用下恢復(fù)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)cj12、cj20、cjt1(cj10)、cjx1(3tb、3tf系列)、cj40、smc等系列產(chǎn)品。在這次控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)中，采用了cj20系列的交流接觸器，其額定電流應(yīng)在控制電流的11.4

24、倍之間, 在此控制主軸電機(jī)的km3、km4、km，選取交流接觸器型號為：cj2063，線圈電壓220v；控制冷卻泵電機(jī)km1和控制快進(jìn)電機(jī)的km2選取交流接觸器型號為：cj2010，線圈電壓220v。4.3.2 中間繼電器的選擇中間繼電器用于繼電保護(hù)與自動控制系統(tǒng)中，以增加觸點(diǎn)的數(shù)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(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(diǎn)的，因?yàn)檫^載能力比較小。所以它用的全部都是輔助觸頭，數(shù)量比較多。新國標(biāo)對中間繼電器的定義是k，老

25、國標(biāo)是ka。常用的中間繼電器型號有jz7、jz14等。本次設(shè)計(jì)選擇的中間繼電器型號為jz7-44。4.3.3 保護(hù)電器的選擇 （1）熔斷器熔斷器在電路中主要作短路保護(hù)和嚴(yán)重過載保護(hù)，用于保護(hù)線路。熔斷器的熔體串接于被保護(hù)的電路中，當(dāng)通過它的電流小于規(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)通過它的電流超過規(guī)定值（電路發(fā)生嚴(yán)重過載或短路時(shí)）一定時(shí)間后，其熔體自動熔斷并切斷電路，從而起到保護(hù)作用。一般電氣控制線路中常用螺旋式熔斷器，其常用的產(chǎn)品有rl5、rl6、rl7和rl8系列產(chǎn)品，一般選擇熔體熔斷電流應(yīng)為電機(jī)額定電流的1.52.5倍。則主軸電機(jī)電路熔斷器選取型號為:rl1-100/10

26、0.冷卻泵電機(jī)電路、快進(jìn)電機(jī)電路熔斷器選取型號分別為：rl1-15/2、rl1-15/6.控制電路選取型號rl1-15/2。（2）熱繼電器熱繼電器是利用電流熱效應(yīng)原理來工作的保護(hù)電器，具有與電動機(jī)容許過載特性相近的反時(shí)限保護(hù)特性。主要用于電動機(jī)的過載保護(hù)、斷相及電流不平衡運(yùn)行保護(hù)。也常與接觸器配合成電池啟動器。選型原則：應(yīng)根據(jù)被保護(hù)對象的使用條件、工作環(huán)境、啟動情況、負(fù)載性質(zhì)，電動機(jī)的形式以及電動機(jī)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(jī)的過載特性之下，并盡可能地接近，以充分發(fā)揮電動機(jī)的過載能力，同時(shí)使電動機(jī)在短時(shí)過載和啟動瞬間(56)ie不受影響。通常熱繼電器選取的

27、額定電流應(yīng)為大于或等于電動機(jī)額定電流。整定電流一般為電動機(jī)額定電流的1.051.1倍。主軸電機(jī)電路熱繼電器選取型號為：jr36-63,整定電流為：60a；冷卻泵電路熱繼電器選取型號為：jr36-20，整定電流為：0.36a。4.3.4 控制開關(guān)電器的選擇（1）轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換開關(guān)又稱組合開關(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、測量三相電壓以及直接控制小容量感應(yīng)電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。轉(zhuǎn)換開關(guān)由動觸頭（動觸片）、靜觸頭（靜觸片）、轉(zhuǎn)軸、手柄、定位機(jī)構(gòu)及外殼等部分組成。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(zhuǎn)換開關(guān)。常用的產(chǎn)品有：hz5、hz10和hz15等系列。

28、本次設(shè)計(jì)選取hz10-100/3。（2）按鈕開關(guān)盒按鈕開關(guān)（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(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)出啟動或停止“命令”以遠(yuǎn)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?nèi)タ刂浦麟娐贰Ｄ壳俺Ｓ玫陌粹o開關(guān)盒為la4系列產(chǎn)品，本次設(shè)計(jì)選擇的按鈕開關(guān)型號為la4-3h。第五章 plc控制電路設(shè)計(jì)51 plc的硬件電路框圖世界各國各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的plc雖然外觀各異，但作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)都大體相同。主要由中央處理器（cpu）、存儲器（ram、rom）、輸入輸出單元（i/o）接口、電源及外圍編程設(shè)備

29、等幾大部分構(gòu)成。plc的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖4-1所示。圖5-1 plc硬件結(jié)構(gòu)框圖圖5-2 plc控制原理電路圖根據(jù)x52k銑床的控制要求，設(shè)計(jì)該電氣控制系統(tǒng)的plc控制梯形圖，如圖5所示。該程序共有8條支路，反映了原繼電器電路中的各種邏輯內(nèi)容。在第1支路中，因sq7和sb1、sb2都采用常閉觸頭分別接至輸入端子i1.3、i0.2，則i1.3、i0.2的常開觸點(diǎn)閉合，按下啟動按鈕sb1或sb2時(shí)，i0.0常開觸點(diǎn)閉合，i0.0、m0.0線圈得電并自鎖，第3支路中i0.0常開觸點(diǎn)閉合，輔助繼電器m1線圈得電，其常開觸點(diǎn)閉合，為第4支路以下程序執(zhí)行做好 準(zhǔn)備，保證了只有主軸旋轉(zhuǎn)后才有進(jìn)給運(yùn)動。i0.

30、0的輸出信號使主軸電動機(jī)m1啟動運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)按停止按鈕sb1或sb2時(shí)，i0.2常開觸點(diǎn)復(fù)位，i0.0線圈失電，主軸慣性運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)i0.3常開觸點(diǎn)閉合，m0.4線圈得電接通電磁離合器yb，主軸制動停轉(zhuǎn)。 第2支路表達(dá)了km2及yc2的工作邏輯，當(dāng)按下快速移動按鈕sb5或sb6時(shí)，i0.1常開觸點(diǎn)閉合，則m0.1及m0.5線圈得電，km2常閉觸頭斷開，電磁離合器yc1失電，yc2得電，工作臺沿選定方向快速移動；松開sb5或sb6則yc1得電，yc2失電，快速移動停止。第4、5、6、8支路表達(dá)了工作臺六個(gè)方向的進(jìn)給、進(jìn)給沖動及圓工作臺的工作邏輯關(guān)系。當(dāng)圓形工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)sa1動作，4、5支路中i0.5

31、的常開觸點(diǎn)分?jǐn)啵?支路中i0.5常閉觸頭復(fù)位，m0.4及q0.2線圈得電，使km2得電，電動機(jī)m2啟動，圓形工作臺旋轉(zhuǎn)；當(dāng)sa1復(fù)位時(shí)，m0.4、q0.2線圈失電，圓形工作臺停止旋轉(zhuǎn)。左右進(jìn)給時(shí)，sq1或sq2被壓合，i0.6常開觸點(diǎn)復(fù)位，第5、6支路被分?jǐn)?，而i1.0或i1.1常開觸點(diǎn)閉合，m2（其常開觸點(diǎn)使q0.2線圈得電）或q0.3線圈得電，電動機(jī)m2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，拖動工作臺向左或向右運(yùn)動。同樣，工作臺上下、前后進(jìn)給時(shí)，sq3或sq4被壓合，i0.7常開觸點(diǎn)復(fù)位，第5、6支路被分?jǐn)?，m2或m0.3線圈得電，電動機(jī)m2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，拖動工作臺按選定的方向（上、下、前、后中某一方向）作進(jìn)給運(yùn)動。 圖5-3 plc控制電路梯形圖程序語句表如下：network 1 ld i0.0o m0.0a i0.2o i1.3an i0.4= q0.0an i1.3= m0.0n