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1、 -1 Z30130X31 型钻床控制系统的PLC 改造 摘 要:Z30130X31型摇臂钻床属于大型立式钻床，其传统的控制方式是利用继电器接触器原理控制。由于利用继电器接触器控制系统比较复杂，难于操作；因此本次设计是将其改造成为利用 PLC控制，这样既可以提高生产效率，也可以增加其使用寿命。首先通过对钻床工作原理的了解，然后对 PLC 的硬件和软件进行设计。根据钻床的工作要求选择合理的工作器件如：继电器，接触器等等，然后编写相应的程序语句表并绘制梯形图，再根据输入输出点数选择 PLC 型号，输入点数：22 输出点数：17，所以本次设计选择FX2N-48MR 型 PLC 并绘制硬件接线图；最后
2、对程序进行模拟调试。关键词：PLC；电动机；行程开关；断路器；控制按钮；控制开关；工作指示灯。-2 Z30130X31 drilling machine control systems PLC transformation Abstract:Z30130X31-arm drilling is a large vertical drilling,the traditional control method is the use of relay contacts Principle control.The use of the relay contactor control system mor
3、e complicated and difficult operation,therefore this design is its use of a PLC control,this can enhance the efficiency of production and can also increase their service life.By drilling the first principle of understanding,and then the PLC hardware and software design.According to drilling requirem
4、ents for the work of the work of a reasonable choice of devices such as:relays,contacts,etc.,and then the preparation of the corresponding procedures and the mapping of ladder diagram sentences table,the light input and output points choose PLC models,the importation of points:22 output points:17,Th
5、erefore,this design options FX2N-48MR PLC and the mapping of hardware wiring diagram;Finally,the simulation debugging procedures.Key words:PLC;motor;trip switch circuit breaker;control button control switch;work light.-3 目 录 第一章 引言 1 第二章 机床的主要参数及钻床的机械及运动形式 2 第三章 继电器接触器控制原理 4 3.1 制线路特点与电气线路概述 4 3.2 控
6、制原理分析及分立控制线路 5 第四章 PLC 控制系统的硬件设计 10 4.1 电动机的选型 10 4.2 接触器的选择 12 4.3 自动空气断路的选型 15 4.4 热继电器的选用 16 4.5 中间继电器的选型 18 4.6 万能转换开关的选型 18 4.7 电磁铁的选型 19 4.8 按钮的选型 19 4.9 位置开关的选型 19 4.10 导线的选型 20 4.11 变压器的选型 20 4.12 机床电气控制系统的工艺设计 23 4.13 电气元件布置图的绘制 24 4.14 电气接线图的绘制 25 4.15 可编程控制器 26 4.16 三菱 PLC 指令系统 35 第五章 PLC
7、 控制系统软件设计 37 5.1 输入地址分配 37 5.2 输出地址分配 37 5.3 接线图 38 5.4 程序语句表 39 第六章 程序模拟调试 42 第七章 总结 44 致谢 45 -4 参考文献 46 -5 -6 -7 -8 -9 第一章 引 言 可编程控制器（Programmable Controller)是为工业控制应用而设计制造的专用计算机控制装置，是 20 世纪 60 年代发展起来的控制设备。最早的可编程控制器可追溯到 1969 年。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器Programmable Logic Controller,简称 PLC，主要作用就是替代继电器实现逻辑控
8、制。工业控制领域的快速发展和不断增长的新需求。使得目前这种装置的功能已经大大超出逻辑控制的范围，因此原来的说法已经不贴切地表示其功能了。今天我们称之为可编程控制器，简称 PC。但为了避免与个人计算机 Personal Computer 的简称混淆，还是简称 PLC。PLC 是微电子技术与自动控制技术相结合的产物，它的应用非常广泛，能方便地直接用于机械制造、化工、电力、交通、采矿、建材、轻工、环保、食品等各行各业。即可用于老设备的技术改造，也可用于新产品的开发和机电一体化。近年来，可编程序控制器的发展非常快，不仅应用普及非常快，而新产品的开发速度也是非常快的。随着我国的经济飞速发展，人民生活水平
9、迅速提高，工作居住条件得到了巨大改善。钻床作为工业生产内的重要生产工具，与人们的工作和效力的产生息息相关。对它的性能要求很精确。在此，我们采用了 PLC 的控制来实现钻床的运行稳定。钻床的电气系统由液压系统、冷却泵和电磁吸盘以及照明电路等部分组成。传统的电气控制系统采用的继电器逻辑控制由于触点多、故障率高、可靠性差、体积大等缺点，正逐渐被淘汰。目前钻床设计使用可编程控制器(PLC)，要求功能变化灵活，编程简单，故障少，噪音低。维修保养方便，节能省工，抗干扰能力强，控制箱占地面积少。改造后使生产线的效率得到提到，使用寿命更长久等优点。改造钻床是一门专业知识相当广泛的专业，它涉及到自动化专业的多门
10、专业基础课：电子技术、计算机控制、计算机接口、自控原理、检测技术、电力电子技术、电机拖动、电气系统控制、可编程逻辑控制器等。通过这些专业课程的学习，在此次毕业设计中，又使这些课程得到了复习、巩固。掌握所学知识并解决实际问题的方法和技能。Z3013031 型摇臂钻床属于大型立式钻床，能够进行多种形式的机械加工，如钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、刮平面以及攻螺纹等。摇臂钻床的运动部件较多，常采用多台电动机拖动，一般采用三相交流鼠笼式异步电动机拖动，用机械变速调节主轴转速和进刀量，变速箱为机械有级调速，钻床的主运动和进给运动都有较大的调速范围。Z30130X31 型钻床的传统的继电器接触器控制系统过于复杂烦
11、琐。若采用 PLC 控制进行改造后，便线路简化，可靠性提高，响应加快精确更正确，给设备维护、检修带来方便，同时在成本上也合理，能够产生较大的经济效益。-10 第二章 机床的主要参数 1.机床的主要参数 （1）最大钻孔直径 100mm （2）主轴中心线至立柱母线距离：最大 3150mm 最小 570mm （3）主轴箱水平移动距离 2580mm （4）主轴端面至底座工作面距离：最大 2500mm 最小 750mm （5）摇臂升降距离 1250mm （6）摇臂升降速度 0.61m/min （7）摇臂回转角度 360度 （8）主轴圆锥孔 莫氏 6 号 （9）主轴转速范围 81000r/min （10）
12、主轴转速级数 22级 （11）主轴进给量范围 0.063.2mm/r （12）主轴进给量级数 16级（13）主轴行程 500mm （14）刻度盘每转钻孔深度 170mm （15）主轴允许最大扭转力矩 2450Nm （16）主轴允许最大进给抗力 4910 3.N （17）主电机功率 15kw （18）摇臂升降电机功率 3kw （19）主轴箱及摇臂液压夹紧电机功率 0.75k（20）立柱液压夹紧电机功率 0.75kw （21）主轴箱水平移动电机功率 0.25kw （22）主轴箱水平移动速度 1.6m/min（23）冷却泵电机功率 0.09kw 2.钻床的机械及运动形式（一）Z30130 x31 型
13、摇臂钻床适用于在重大型零件上钻孔、扩孔、铰孔、刮平面及攻螺纹等工作，在具有工艺装备的条件下可以进行镗孔。Z30130 x31 行摇臂钻床，其零部件通用化程度较高，本机床具有如下特点：-11 采用液压预选变速机构，可节省辅助时间；主轴正反转、停车（制动）、变速、空挡等动作都用一个手柄控制，操纵轻便；主轴箱、摇臂、内外柱采用液压驱动的菱形块夹紧机构，夹紧可靠；摇臂上导轨、主套筒及内外柱回转滚道等处均进行淬火处理，可延长使用寿命；主轴箱的移动除手动，还可以机动；有完善的安全保护装置及外柱防护和自动润滑装置。（二）液压系统的主要特点（1）该液压系统中工作台的换向采用了时间控制的换向回路。在换向阀阀芯上
14、的四个控制边均带有锥度较小的制动锥，同时可采用单向节流阀来调整阀芯的移动速度，使制动过程平稳，减小了换向冲击，这对工作台运动速度较高、换向要求平稳。（2）液压系统中，采用了进油和回油路的双重节流调速回路，并以回油节流调速为主，因此，工作台的运动平稳，且可减小工作台启动时的前冲现象。（3）具有卸荷回路，机床不工作时，可使系统卸荷，以减少功率损失和减少油液发热。-12 第三章 继电器接触器控制原理 3.1控制线路特点与电气线路概述 3.1.1控制线路特点 （1）电路、控制线路、信号指示灯电路及机床照明均采用自动空气断路器作为电源引入开关。自动空气断路器中的电磁脱扣装置作为短路保护电器而取代熔断器。
15、另外，此断路器也具有零压保护和欠压保护作用。（2）由于各台点动机的容量不同，在起动时须区别对待。主轴电动机容量较大，为降低起动电流，采用了 Y 起动控制线路。其它五台电动机采用接触器直接起动控制线路或开关直接起动控制线路。（3）控制线路装有总起动与总停止按钮，便于操作和在发生事故时紧急停车。（4）摇臂的上升运动和下降运动有严格的动作顺序，由限位开关SQ3给以保证。（5）每一个主要动作均有指示灯作出指示，便于操作和进行电气维修。（6）主柱的夹紧与松开单独用一台电动机拖动，使控制更为灵活。（7）主轴箱的水平移动单独用一台电动机拖动，降低了操作者的劳动强度。（8）摇臂的上升运动和下降运动可以用主轴箱
16、上的十字开关操作，也可以装在立柱下部的控制按钮操作，属于两地控制线路。（9）立柱与主轴箱的松开与夹紧可以同时进行操作，也可以单独进行。（10）控制线路采取了可靠的电气联锁措施，以防止发生电源短路事故。3.1.2电气线路概述 主电路由六台三相交流异步电动机及其有关的电气元件组成。主轴电动机只有一个旋转方向，因为功率较大，所以采用 Y 起动控制线路。冷却泵电动机也只有一个旋转方向，采用开关直接起动控制线路。其它四台交流电动机都有两个旋转方向，采用交流接触器起动控制线路。M1为主电动机，由交流接触器 KM1、KM2和 KM3进行 Y 起动，KM1和 KM3也是 M1的停止电器。M1 的短路保护电器是
17、总电源引入开关自动空气断路器 QF1中的电磁脱扣装置。热继电器 FR1是 M1 的过载保护电器。M2是摇臂升降电动机。交流接触器 KM4控制 M2 的正向起动与停止。M2 的反向起动与停止由反向交流接触器 KM5控制。M2 的短路保护电器也是自动空气断路器 QF1中的电磁脱扣装置。因为 M2 是短时间工作，所以不设过载保护电器。M3是摇臂和主轴箱松开与夹紧电动机，它实质上是液压油泵电动机，为摇臂与主轴箱的松开与夹紧提供压力油。交流接触器 KM6控制 M3 的正向起动与停止。M3 反向转动的起 -13 动与停止由交流接触器 KM7控制。自动空气断路器 QF4中的电磁脱扣装置是M3的短路保护器。虽
18、然摇臂与主轴箱的松开与夹紧是短时间的调整工作，M3 并不长期运转，但液压系统出现故障或行程开关调整不当时，M3 也会处于长时间过载状态而造成事故，所以在电路中装设了热继电器 FR2。M4是立柱的松开与夹紧电动机，也是液压油泵电动机，专供立柱松开与夹紧用的压力油。M4 的正反向起动与停止分别由正向交流接触器 KM8与反向交流接触器 KM9控制。M4 的短路保护电器是自动空气断路 QF4的电磁脱扣装置。由于 M4 不是长期运行的电动机，所以不设过载保护电器。M5是主轴箱水平移动电动机，有两个旋转方向，由交流接触器 KM10和 KM11分别控制其起动与停止。短路保护电器仍为自动空气断路器 QF4中的
19、电磁脱扣装置。由于短时间工作，所以不设过载保护电器。M6是冷却泵电动机，功率很小，虽然长时间工作，也不设过载保电器。由自动空气断路器 QF2控制其起动和停止，并兼作短路保护电器。控制线路中装设了三台时间继电器，其中 KT1为通电延时型、KT2和 KT3为断电延时型 在主轴箱水平移动控制线路中，主轴箱与电动机之间接入了直流电磁离合器 YC1，使控制更为可靠。控制线路电压为 110V，信号等电路电压为交流 6V，均变压器 TC2提供电源。电磁离合器电压为 24V，由控制变压器 TC1供电。照明线路除了装设两台照明灯外，还装有电源插座，便于接临时照明灯。照明电路电压为 24V，由变压器 TC2供电
20、3.2控制原理分析及分立控制线路 3.2.1开车前准备工作 先将自动空气断路器 QF7QF8扳到闭合位置，然后扳动总电源开关 QF1，引入三相 380V交流电源。这时，电源接通指示灯 HL1亮，表示机床的电气线路已处于通路状态。按下总起动按钮 SB1，中间继电器 KA1的线圈经(1-3-5-7-0)线路得电吸合并自锁，为控制线路提供了电源通路，并为其它电器得电做好准备。3.2.2主轴电动机起动与停止控制线路 在中间继电器 KA1得电并自锁的基础上，按下起动按钮 SB2，时间继电器 KT1的线圈经(1-3-5-7-11-13-2-0)线路通电吸合。接触器 KM1的线圈经(1-3-5-7-11-1
21、3-2-0)线路通电吸合并自锁。接触器 KM3。接触器 KM2的线圈经(1-3-5-7-11-13-15-17-2-0)线路通电吸合。KM2的主触点闭合，短路主电动机三相绕组的末端，将主电动机接成 Y 形。由于 KM1主触点闭合，接通 M1 的三相电源，主轴电动机在定子绕组接成Y 的情况下得电旋转。-14 当主轴电动机的转速逐渐升高到接近额定转速时，时间继电器 KT1延时开启的动断触点KT1-2(13-15)断开，接触器 KM2的线圈断电释放。KM2的主触点断开，使主触点电动机定子绕组的末端脱离短路状态。与此同时，时间继电器 KT1延时闭合的动合触点 KT1(13-21)闭合，使接触器 KM3
22、的线圈经(1-3-5-7-11-13-21-23-2-0)线路通电吸合。KM3的主触点闭合，将主轴电动机的定子绕组接成形并通过已闭合的 KM1街道电源上，使M1在额定转速下正常旋转。接触器 KM3得电时，它的动合辅助触点 KM3(605-607)闭合，主轴电动机旋转指示灯 HL2亮。停止主轴电动机时，按下停止按钮 SB12，时间继电器 KT1、交流接触器 KM1和 KM3同时断电释放，KM1的主轴触点断开，切除三相电源，主轴电动机停转。接触器 KM3断电释放时，其动合触点 KM3(605-607)断开，主轴电动机旋转指示灯 HL2灭。3.2.3摇臂上升控制线路及工作原理 在中间继电器 KA1得
23、点吸合并自锁的情况下，将主轴箱上的十字开关向上扳动，使 SA1-1接通，或按下装在立柱下部的摇臂上升起动按钮 SB3，中间继电器 KA2的线圈经(1-3-5-7-25-27-29-0)线路通电吸合，KA2动断触点 KA2-4(55-57)断开，保证 KM7无电。同时，动合触点 KA2-3(39-41)和 KA2-1(7-37)闭合。前者为交流接触器 KM4得点做好准备，后后者使时间继电器 KT2的线圈经(1-3-5-7-37-0)线路通电吸合。因为 KT2是断电延时型的时间继电器，所以它的断电延时开启的动合触点 KT2-1(7-55)杂通电时瞬时闭合，使时间继电器 KT3的线圈得电吸合。与此同
24、时，时间继电器 KT2的瞬时动作动合触点 KT2-3(7-87)闭合，使电磁铁 YA1的线圈得电动作，打开摇臂松开油腔的进油阀门，为摇臂松开做好准备。由于 KT3线圈通电吸合，其断电延时开启触点 KT3-2(7-87)瞬时闭合，保证了 YA1的线圈在时间继电器 KT2断电后 仍然通电。与此同时，KT3瞬时动作的动合触点 KT3-1(49-51)闭合，使交流接触器 KM6的线圈经(1-3-5-7-37-49-51-53-4-0)线路通电吸合。KM6的主触点闭合，接通 M3 的电源，主轴箱和摇臂松开与夹紧电动机通电正向旋转，使压力油经二位六通阀进入摇臂松开油腔，推动活塞和菱形块，将摇臂松开。这时活
25、塞杆通过弹簧片压动限位开关 SQ3，使其动断触点 SQ3-2(37-49)断开，交流接触器 KM6的线圈断电释放。KM6的主触点断开，切断 M3 的电源，主轴箱和摇臂夹紧与松开电动机停止转动。与此同时，限位开关 SQ3的动合触点 SQ3-1(37-39)闭合，接触器 KM4的线圈经(1-3-5-7-37-39-41-43-0)线路通电吸合，其主触点接通M2 的电源，摇臂升降电动机正向转动，带动摇臂上升。当摇臂上升到所需要的位置时，扳动十字开关使SA1-1断开，或松开起动按钮 SB3，中间继电器 KA2的线圈断电释放。KA2的动断触点 KA2-1(7-37)断开，时间继电器 KT2和交流接触器
26、KM4的线圈断电释放，摇臂升降电动机停止转动，摇臂停止上升。-15 KA2释放时，动断触点 KA2-4(55-57)闭合，为交流接触器 KM7得电动作做好了准备 KT2断电释放时，它的瞬时动作动触点 KT2-3(7-87)断开，但由于 KT3仍然通电，所以电磁铁 YC1仍处于带电状态。经过 13S的延时，KT2延时开启动合触点 KT2-1(7-55)断开，但因为限位开关 SQ4闭合，所以并不影响 KT3的通电吸合状态。同时，KT2的延时闭合动断触点 KT2-2(59-63)闭合，交流接触器 KM7的线圈经(1-3-5-7-55-57-59-63-65-4-0)线路通电吸合。KM7的住触点接通
27、M3的电源，主轴箱和摇臂夹紧与松开电动机反向转动，压力油经二为六通阀进入摇臂夹紧油腔，推动活塞和菱形块，将摇臂夹紧。与此同时，活塞杆通过弹簧片压动限位开关 SQ4，使它的动断触点 SQ4(7-55)断开，交流接触器 KM7和时间继电器 KT3的线圈断电释放，主轴箱和摇臂夹紧与松开电动机停止转动。经过 13S的延时，KT3延时开启的动合触点 KT3-2(7-87)断开，YC1断电释放。3.2.4摇臂下降的控制线路原理分析 摇臂下降的控制线路及其工作原理和摇臂上升的控制线路及工作原理极为相似，只要把摇臂上升线路中的 SA1-1改为 SA1-2（十字开关向下扳动），摇臂上升起动按钮 SB3改为摇臂下
28、降起动按钮 SB4，中间继电器 KA2改为 KA3，接触器 KM4改为 KM5即可。摇臂的上升与下降是短时间调整工作，所以采用电动方式。行程开关 SQ1和 SQ2用来限制摇臂上升和下降的行程。当摇臂上升到极限位置时，压动SQ1，使其动断触点 SQ1(25-27)断开。中间继电器 KA2断电释放，动合触点 KA2-1(7-37)KA2-3(38-41)断开，接触器KM4失电，摇臂升降电动机停止转动，摇臂停止上升。当摇臂下降到极限位置时，压动限为开关SQ2，使它的触点 SQ2(31-33)断开，中间继电器 KA3的动合触点KA3-1(7-37)和 KA3-3(39-45)断开，KM5断电，摇臂升降
29、电动机停止转动，摇臂停止下降。正常工作时，限位开关 SQ1和 SQ2的动断触点总是闭合的。3.2.5主轴箱松开与夹紧控制原理分析 主轴箱和立柱的松开（或夹紧）即可以同时进行，也可以单独进行，由转换开关 SA2控制。转换开关 SA2有三个位置，将 SA2扳到中间位置，主柱和主轴箱同时松开（或夹紧）；将SA2扳到左边位置，立柱单独松开（或夹紧）；将 SA2扳到右边位置，主轴箱单独松开（或夹紧）。复合按钮 SB5是立柱与主轴箱的松开控制按钮，SB6是夹紧控制按钮。下面，先分析主轴箱单独松开的控制线路原理。将转换开关 SA2扳到右边位置，则触点 SA2(73-51)和 SA2(79-55)接通。按下复
30、合按钮SB5，接触器 KM6的线圈经(1-3-5-7-73-51-53-4-0)线路通电吸合，它的主触点闭合，接通M3 的电源，主轴箱和摇臂的松开与夹紧电动机起动正向旋转，供应压力油。由于这时电磁铁 -16 YA1处于无电释放状态，所以压力油经二位六通阀进行主轴箱松开油缸，推动活塞和菱形块，将主轴箱松开。松开时压动限位开关 SQ6，使动断触点 SQ6-2(605-613)闭合，立柱和主轴箱松开指示灯 HL3亮。这时，应立即松开复合按钮 SB5，使接触器 KM6断电释放，主轴箱和摇臂的松开与夹紧电动机停转。主轴箱单独夹紧时，仍将转换开关 SA2扳到右边位置，使 SA2(79-55)接通。按下复合
31、按钮 SB6，接触器 KM7的线圈经(1-3-5-7-79-55-57-59-63-65-4-0)线路通电吸合。KM7的主触点闭合，接通 M3 的三相电源，主轴箱和摇臂夹紧与松开电动机起动反向旋转，提供压力油。由于此时电磁铁 YA1处于电释放状态，所以压力油 经二位六通阀进入主轴箱夹紧油缸，推动活塞和菱形块，使主轴箱夹紧。夹紧时压动限位开关 SQ6，使它的动合触点 SQ6-1闭合，立柱和主轴箱夹紧指示灯 HL4亮，HL3灭。这时，要立即松开复合按钮 SB6，使接触器 KM7断电释放，主轴箱和摇臂松开与夹紧电动机因断电而停止转动。3.2.6立柱单独松开与夹紧的控制原理分析 立柱单独松开时，将转换
32、开关 SA2扳到左边位置，SA2(73-75)闭合，按下复合按钮 SB5，接触器 KM8的线圈经线路通电吸合，其主触点闭合，立柱松开与夹紧电动机 M4起动正向旋转，供应压力油。通过液压机械系统使立柱夹紧。夹紧时，立柱松开指示灯HL3亮。这时，要立即松开复合按钮 SB5，使 KM8断电释放，立柱松开与夹紧电动机停转。主轴单独夹紧时，仍然将转换开关 SA2扳向左边位置，使 SA2(79-83)接通吸合。在按下复合按钮 SB6后接触器 KM9的线圈经(1-3-5-7-79-83-85-0)线路通电吸合。KM9的主触点闭合，接通 M4 的电源，夹紧时，立柱夹紧指示灯 HL4亮，HL3灭。这时，要立即松
33、开复合按钮SB6，使 KM9断电释放，立柱夹紧与松开电动机停转。3.2.7立柱和主轴箱同时夹紧的控制原理分析 立柱与主轴箱同时进行松开控制时，将转换开关 SA2扳到中间位置，SA2(73-51)和SA2(79-75)同时接通，按下 SB5，KM6和 KM8同时得电吸合。它们的主触点闭合，主轴箱和摇臂松开与夹紧电动机 M3、立柱松开与夹紧电动机 M4 得电正向旋转，供应压力油。压力油经二位六通阀进入主轴箱松开油缸，推动活塞和菱形块，将主轴箱松开。同时，通过液压系统是立柱松开，指示灯 HL3亮。这时，应立即松开复合按钮 SB5，使接触器 KM6和 KM8断电释放，电动机 M3 和 M4 断电停转。
34、主轴箱与立柱同时进行夹紧控制时，仍将转换开关放在中间位置，使 SA2(73-55)和SA2(79-83)接通。按下SB6，接触器KM7和 KM9同时得电吸合。它们的主触点闭合，使主轴箱和摇臂松开与夹紧电动机M3、立柱松开与夹紧电动机M4 反向转动，供应压力油。压力油经二位六通阀进入主轴箱夹紧油缸，推动活塞和菱形块，将主轴夹紧。同时，液压系统将立柱夹紧，夹紧指示灯 HL4亮。这时，应立即松开 SB6，使接触器 KM7和 KM9断电释放。它们 -17 的主触点断开，使电动机 M3 和 M4 停转。3.2.8主轴箱的水平移动控制 主轴箱的水平移动控制是通过十字开关 SA1实现的。在主轴箱松开的情况下
35、，主轴箱松开与夹紧油缸的活塞杆压动限位开关 SQ5，使其动合触点 SQ5(7-93)闭合。向右扳动十字开关，使触点 SA1-3接通。接触器 KM10的线圈经(1-3-5-7-93-95-97-0)线路通电吸合。动合触点KM10(113-115)闭合，电磁离合器 YC1通电，接通 M5 与主轴箱之间的机械传动机构。同时，KM10的主触点闭合，接通 M5 的电源，主轴箱水平移动电动机正向旋转，拖动主轴箱向右移动。如 果 向 左 扳 动 十 字 开 关，SA1-4(93-101)接 通，接 触 器KM11的 线 圈 经(1-3-5-7-93-101-103-0)线路通电吸合。KM11的动合触点 KM
36、11(113-115)闭合，电磁离合器YC1通电，接通 M5 与主轴箱与主轴箱之间的机械传动机构。同时，接触器 KM11的主触点闭合，接通 M5 的电源，主轴箱水平移动电动机反向转动，拖动主轴箱向左移动。3.2.9冷却泵电动机的起动与停止控制 扳动自动空气断路器 QF2，使之处于闭合或断开状态，接通或断开电源，既可实现冷却泵电动机 M6 的起动停止。-18 第四章 PLC 控制系统的硬件设计 4.1电动机的选型 选择电动机时，除了正确的选择功率外，还要根据生产机械的要求及工作环境等，正确的选择电动机的种类、型式、电压和转速.A.电动机种类的选择：电动机的种类分为直流和交流电动机两大类。直流电动
37、机又分为他励、并励串励电动机等。交流电动机又分为笼型、绕线转子异步电动机及同步电动机等。电动机种类的选择主要是从生产机械对调性能的要求来考虑，例如，对于调速范围、调速精度、调速平滑性、低速运转状态等性能来考虑。凡是不需要调速的拖动系统，总是考虑采用交流拖动，特别是采用笼型异步电动机。长期工作、不需要调速、且容量相当大的生产机械，如空气压缩机、球磨机等，往往采用同步电动机拖动，因为它能改善电网的功率因数。如果拖动系统的调速范围不广，调速级数少，且不需要在低速下长期工作，可以考虑采用交流绕线转子异步电动机或变级调速电动机。因为目前应用的交流调速范围拖动，大部分由于低速运行时能量损耗大，鼓一般均不宜
38、在低速下长期运行。对于调速范围宽、调速平滑性要求较高的场合，通常采用支流电动机拖动，或者采用近年来发展起来的交流变频调速电动机拖动。.电动机型式的选择：各种生产机械的工作环境差异很大，电动机与工作机械也有各种不同的连接方式，所以应当根据具体的生产机械类型、工作环境等特点，来确定电动机的结构型式，如直立式、卧式、开启式、封闭式、防滴式、防暴式等各种型式。C.电动机容量的选择：1.比那化负载下电动机容量的选择（1）等效电流法 等效电流法的基本的基本思想是用一个不变的电流Icq来等效实际上变化的负载带暖流，要求在同一个周期内，等效电流 Icq 与实际变化的负载电流所产生的损耗等。假定电动机的铁损耗与
39、绕组电阻不变，损耗只与电流的平 方成正比，由此可得等效电流为 -19 Icq=I12t1+I22t2+In2tn t1+t2+tn 式中，tn为对应负载电流 In 时的工作时间。求出 Icq 后，则选用电动机的额定电流 In 应大雨或等于 Icq。采用等效电流法时，必须先求出用电流表示的负载图。（2）等效转矩法 如果电动机在运行时，其转矩与电流成正比（如他励直流电动机的励磁保持不变，异步电动机的功率因数和气隙磁通保持不变时），则式（9.3.1）可以改写成等效转矩公式。Teq=T12t1+T22t2+Tn2tn t1+t2+tn 此时，选用电动机的额定转矩 T 应大于或等于 T，当然，这时应先求
40、出用转矩表示的负载。等效功率法 如果电动机运行时，其转速保持不变，则功率与转局成正比，于是由式（9.3.1）可得等效功率为 Peq=P12t1+P22t2+Pn2tn t1+t2+tn 此时，选用电动机的功率 P 大于或等于 P 即可。必须注意的是用等效法选择电动机容量时，要根据最大负载来校验电动机的过载能力是否要求，如果过载能力不能满足，应当按过载能力来选择较大容量的电动机。表 4-1 电动机选型 电机 型号 编 号 额定 功率 PN/KW 转速 n/r.min 电流 功率 功率因数 cos 额定转矩 额定电流 最大转矩额定转矩 转动 惯量GD/kgm 重量 m/kg Y160M2-2 M1
41、 15 2930 29.4 88.2 0.88 2.0 7.0 2.3 0.0449 125 Y13252-2 M2 3 2900 15.0 86.2 0.88 2.0 7.0 2.3 0.0216 70 Y801-2 M3 0.75 2830 1.81 75 0.84 2.2 6.5 2.3 0.00075 16 Y801-2 M4 0.75 2830 1.81 75 0.84 2.2 6.5 2.3 0.00075 16 Y905-2 M5 0.25 2840 3.44 78 0.85 2.2 7.0 2.3 0.0012 22 Y801-2 M6 0.09 2830 1.81 75 0.
42、84 2.2 6.5 2.3 0.00075 16 -20 4.2接触器的选择 接触器是用来频繁的遥控接通或断开交流住电路及大容量控制电路的自动控制电路。它不同于刀开关类手动切换电路，因为它具有手动切换电器所不能实现的遥控功能；它也不同于自动空气开关，因为它具有一定的断流能力，但切不具备短路和过载保护功能。接触器在电力拖动和自动控制系统中，主要控制对象是电动机，也可以用于控制电热设备，电焊机、电容器组等其它负载。接触器不仅仅能遥控通断电路，还具有欠电压、零电压释放保护，操作频率高、工作、性能稳定，使用寿命长、维护方便等优点。接触器按驱动触点系统的动力不同可分为电磁接触器、气动接触器、液压接触器
43、等。新型的真空接触器和晶闸管交流接触器正在逐步使用。接触器主触点通过电流的种类，可分为交流接触器和直流接触器。接触器随便使用场合及控制对象的不同，其操作条件与工作繁重程度也不同。为尽可能经济地、正确地使用接触器。必须对控制对象的工作情况及接触器的性能有较全面的了解，不能仅看产品的铭牌数据，因接触器上所定的电压、电流、控制功率等参数均为某一使用条件下的额定值，选用时应根据具体使用条件正确选择。1.选择接触器的种类 通常先根据接触器所接触的电动机及负载电流类别来选择相应的接触器型，即交流负载应使用交流接触器，直流负载应使用直流接触器；如果控制系统中主要是交流电动机，而直流电动机或直流负载的容量比较
44、小时，也可全用交流接触器进行控制，但是触点的额定电流应适当选择大一些。2.选择接触器主触点的额定电压 通常选择接触器主触点的额定电压应大于或等于负载贿赂的额定电压。通常电压等级分为交流接触器 380、660 及 1140V；直流接触器 220、440、660V。3.选择接触器主触点的额定电流 接触器控制电阻性（如电热设备）时，主触点的额定电流应等于负载的工作电流。CJ20系列交流接触器额定电流等级有 10、16、32、55、80、125、200、315、400、630A。CZ18系列支流接触器的额定电流等级有 40、80、160、315、630、1000A。接触器控制电动机时，主触点的额定电流
45、大雨或稍大雨电动机的额定电流。接触器设计时规定的使用类别来确定。可根据经验公式计算选择：-21 PN103 Ic=（A）KUN 式中 K经验系数，一般取11.4；PN 被控电动机的额定功率，千瓦；UN电动机的额定电压，伏；IC接触器主触点电流，安；经验公式仅适用于 CJ0，CJ10 系列。可根据做控制的电动机的最大功率查看表进行选择 接触器如使用在频繁启动，制动和频繁正反转场合时，容量应增大一倍以上去选择接触器。4.选择接触器吸引线圈的电压 电磁线圈的额定电压等于控制回路的电源，通常电压等级分为：交流线圈：36、100、127、220、220、380V 直流线圈：24、48、110、220、4
46、40V 选用时，一般交流负载用交流吸引线圈接触器，直流负载用直流吸引线圈的接触器，但交流负载频繁动作时，可采用支流吸引线圈的接触器。接触器吸引线圈电压若从人身和设备安全角度考虑，可选择低一些，但当控制电路简单，线圈功率较小时，为了节省变压器，则可选用220 或 380V。5.选择接触器的触点数量 接触器的特点数量应满足控制线路的要求。各种类型的接触器触点数量不同。交流接触器的主触点有三对（常开触点），一般选用四对辅助触点（两对常开），最多可达到六对（三对常开，三对常闭）。直流接触器主触点一般有两对（尚开触点）；辅助触点有四对（两对常开，两对常闭）。1）额定操作频率 接触器额定操作频率是指每小时
47、接通次数。通常交流接触器为 600 次/每小时；直流接触器为 1200 次/每小时。PN103 1510（1）KM1：Ic=97A KUN (11.4)110 PN103 15103 KM2：Ic=97A KUN (11.4)110 -22 PN103 15103 KM3：Ic=97A KUN (11.4)110 PN103 3103（2）KM4：Ic=19.6A KUN (11.4)110 PN103 3103 KM5：Ic=19.6A KUN (11.4)110 PN103 0.75103（3）KM6：Ic=4.9A KUN (11.4)110 PN103 0.75103 KM7：Ic=4
48、.9A KUN (11.4)110 PN103 0.75103（4）KM8：Ic=4.9A KUN (11.4)110 PN103 0.75103 KM9：Ic=4.9A KUN (11.4)110 PN103 0.25103（5）KM10：Ic=1.62A KUN (11.4)110 PN103 1.5103 KM11：Ic=1.62A KUN (11.4)110 -23 表 4-2接触器的选择 继电器型号 编 号 主 触 点 辅助触点 线 圈 可控制三相异步电动机的最大功率(KW)额定操作频率 次/h 对 数 额定电流(A)额定电压(V)对数 额定电流(A)额定电压(V)电压（V）功率(W
49、)CJ0-100 KM1 3 100 380 均 为 两 常 开 两 常 闭 5 380 110 33 29 大 于 或 等 于 六 百 CJ0-100 KM2 3 100 380 5 380 110 33 29 CJ0-100 KM3 3 100 380 5 380 110 33 29 CJ0-20 KM4 3 20 380 5 380 110 1.2 CJ0-20 KM5 3 20 380 5 380 110 33 1.2 CJ10-5 KM6 3 5 380 5 380 110 14 1.2 CJ10-5 KM7 3 5 380 5 380 110 14 1.2 CJ10-5 KM8 3
50、 5 380 5 380 110 14 1.2 CJ10-5 KM9 3 5 380 5 380 110 14 1.2 CJ10-5 KM10 3 5 380 5 380 110 14 1.2 CJ10-5 KM11 3 5 380 5 380 110 14 2.2 CJ10-5 KM12 3 5 380 5 380 110 14 2.2 4.3自动空气断路的选型 自动空气开关是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，是一种既有手动开关作用又能进行自动欠压、失压、过载和短路保护的电器，同时也可用于不频繁地起动电动机。自动空气开关具有操作安全，使用方便、工作可靠、安装简单、动作值可调，分