畢業(yè)設計（論文）-滾齒機自動控制系統(tǒng)設計

1、滾齒機自動控制系統(tǒng)設計摘要本文論述了以日本三菱可編程邏輯控制器（PLC）為主處理器、以歐陸數(shù)字式直流調(diào)速器590為控制器的滾齒機自動控制系統(tǒng)的硬件組成、輔助控制部分設計和他們的工作原理，總結了機床配套電氣控制系統(tǒng)的共性特征，開發(fā)了滾齒機自動控制的完整系統(tǒng)。內(nèi)容主要包括：系統(tǒng)控制對象介紹、電氣元件參數(shù)的計算與選擇、可編程邏輯控制器（PLC）及數(shù)字式直流調(diào)速器590的硬件接線和軟件設計，相關軟硬件的介紹，包括FXGPWIN（三菱公司PLC編程軟件）。本次設計主要應用的軟件是PLC，它是為工業(yè)生產(chǎn)控制而專門設計的控制裝置，具有比通用計算機控制更簡單的編程語言和更可靠的硬件，采用了精簡化的編程語言，編

2、程出錯率大大降低。同時具有易操作性與靈活性。所以廣泛應用于檢測控制系統(tǒng)中。直流調(diào)速系統(tǒng)適用于一些大功率大扭矩的場合，且歐陸590功能比較多，可以實現(xiàn)多種邏輯組合推算電路，滿足各種工藝控制要求，價格便宜，因此選用歐陸590作為控制直流電機的直接執(zhí)行環(huán)節(jié)。關 鍵 詞: 滾齒機，四象限全控數(shù)字式直流調(diào)速器，可編程邏輯控制器，F(xiàn)XGPWIN。DESING OF GEAR-HOBBING MACHINE AUTOMATIC CONTROL SYSTEM ABSTRACTWith the programmable logic controller of Japanese Mitsubishi (PLC)

3、is a main processor, the automatic control system of Gear-hobbing machine taking 590+ digital direct current governors of Continental Europe as controller has realized that Roll the machine of Wheel gear automatic systems are designed, overcame and used a great deal of shortcomings of separating con

4、trol system that the component made up in the past.This text has expounded the fact with the programmable logic controller of Japanese Mitsubishi mainly (PLC) is a main processor, the hardware of the automatic control system of Gear-hobbing machine taking 590+ digital direct current governors of Con

5、tinental Europe as controller makes up, software system and controlling some designs and their operation principle auxiliarily, summarize lathe form a complete set electric generality characteristic of control system, develop horizontal automatically controlled intact systems of Gear-hobbing machine

6、. The content includes mainly: The system controls the target to introduce, power component calculation, choice and digital direct current 590+ governor and programmable logic hardware wiring and software design of controller (PLC) of parameter, the introduction of the relevant software and hardware

7、, including FXGPWIN (Mitsubishi Company PLC programming software)The design of the main applications of the software is PLC, which is the control of industrial production control device specifically designed with more simple than the general-purpose computer-controlled programming language and more

8、reliable hardware, the use of a streamlined programming language, programming error rate greatly reduced. At the same time with ease and flexibility,it is widely used in detection and control system. DC speed control system for a number of high-power high-torque situations, and more European feature

9、s 590 +, you can achieve a variety of logic circuits combined projected to meet a variety of process control requirements, the price is cheap, so use as a control DC Euro 590 + link directly to the implementation of the motor.KEY WORDS：Gear-hobbing machine，PLC，4Q fully controlled digital direct curr

10、ent 590+ governor，F(xiàn)XGPWIN目錄前 言1第1章 滾齒機系統(tǒng)控制對象介紹2滾齒機在生產(chǎn)中的應用21.2 滾齒機的概述21.3 本課題研究內(nèi)容31.4 此課題調(diào)速方案的選擇41.4.1 直流電機的特點4交流電機的特點51.4.3 調(diào)速器的選擇5第2章 SSD590+簡介6 SSD590+工作原理6 接線注意事項和要求7第3章 可編程控制器（PLC）介紹113.1 PLC概述113.1.1 PLC的構成113.1.2 I/O模塊113.1.3 電源模塊11第4章滾齒機硬件電路設計14主路功率元件參數(shù)的選擇與計算144.2 可編程邏輯控制器（PLC）硬件電路設計217 590+數(shù)

11、字式直流調(diào)速器硬件電路設計16184.4 控制電路設計19第5章滾齒機系統(tǒng)軟件部分23控制系統(tǒng)軟件說明23梯形圖的軟件分析235.2 PLC輸入輸出點分配255.3 控制系統(tǒng)程序流程圖28第6章滾齒機系統(tǒng)調(diào)試30設備安裝和校線306.2 590+數(shù)字直流式調(diào)速器操作30準備30設置調(diào)速器31調(diào)整步驟32結 論33參考文獻34致謝35附錄36前 言滾齒機是用來加工各種齒輪的專用機床，可加工直齒、斜齒、人字齒等各種齒型齒輪，廣泛應用各種行業(yè)，滾齒機在機械領域有很重要的作用。但目前其控制系統(tǒng)多數(shù)還是采用分離元件，不可避免有諸多的缺點：1) 速度調(diào)節(jié)范圍不夠?qū)?2) 維修起來麻煩;3) 參數(shù)調(diào)節(jié)不方便

12、等?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC）和數(shù)字式直流調(diào)速器590+以其優(yōu)越的性能在現(xiàn)階段有著廣泛的應用，而其組成的控制系統(tǒng)可以克服以往分離元件組成的控制系統(tǒng)的諸多缺點，因此我們用PLC和數(shù)字式直流調(diào)速器590+設計這個系統(tǒng)。在實際的應用過程中，經(jīng)過工廠的實踐檢驗，證明這次改進是非常成功的，非常有利于參數(shù)的調(diào)節(jié)，應用靈活。提高了滾齒機的加工精度和加工的效率，得到了廠家的好評。在設計之前，在老師帶領下考察了幾個工廠正在運行的機床，在現(xiàn)場實地觀察了滾齒機的結構和工作過程，并且現(xiàn)場操作了一下，有了比較直觀的印象，本設計有很大的幫助。經(jīng)過我們的實際應用證明，歐陸數(shù)字式直流調(diào)速器590有很優(yōu)秀的表現(xiàn)，不論從參數(shù)設置

13、，界面的友好度，以及報警的提示，還是對系統(tǒng)和自身的保護等諸多方面都是很不錯的,希望能得到更多的應用。同時，也希望我們國家對這樣的設備能夠進行深入研究，趕上并超過國外的技術，我們可以自豪地用上自己國家生產(chǎn)的優(yōu)秀產(chǎn)品。第1章 滾齒機系統(tǒng)控制對象介紹滾齒機是用來加工各種規(guī)格和型號齒輪的專用機床，機床基本結構為立柱、導軌、刀架、滾刀、工作臺、操作盤。立柱在床身上進行左、右移動，機床具有很好的剛性、使用性和較大的加工范圍。1.2 滾齒機的概述滾齒機共有一臺直流電動機，完成滾刀和工作臺等運動。主軸的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，刀架上和下的切換，都是通過SSD590+來實現(xiàn)的。 1主軸直流電動機它是傳動主軸的，它和齒輪箱組

14、成一個整體。它的控制機構在電氣控制柜里，它的啟動和速度控制是在操作臺上，并且還配有安培表和速度表。2電磁閥控制主軸速度范圍和刀架夾緊，安裝在主軸箱的一個單獨的閥室內(nèi)。它們的控制機構是在電氣控制柜里。直流測速發(fā)電機用以檢測主軸的速度，作速度反饋信號，與電機同軸聯(lián)接。3滾刀和工作臺旋轉(zhuǎn)：主軸電動機用于帶動滾刀和工作臺旋轉(zhuǎn)。冷卻風機是主軸進給電動機的一個附加冷卻部分。二齒輪箱：齒輪箱潤滑電動機，用以傳動潤滑和齒輪箱滑動表面的油泵，這個電機裝在立柱內(nèi)。三.潤滑泵：兩臺潤滑泵用于工作臺和立柱潤滑,其中一臺為備用四立柱和刀架：有立柱快移電機和刀架快移電機拖動。刀架夾緊手動操作。五工作臺與滾刀轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)：啟動

15、工作臺通過無級變速按所需速度實現(xiàn)工作臺和滾刀的速度控制整個系統(tǒng)中，電磁閥都是+24V電壓驅(qū)動，由PLC來實現(xiàn)電壓控制整個系統(tǒng)的邏輯動作，由SSD590+來實現(xiàn)每一臺電機的具體運行參數(shù)。121.3 本課題研究內(nèi)容由于本機床是幾十年前生產(chǎn)的，當時的控制技術很不先進，主要運用了一些老的電器設備對其進行控制，且工作機組多浪費電源，由于此機床的操作靈敏度，控制的精確度都達不到現(xiàn)代的控制要求，加之現(xiàn)代的高精度的零件加工要求和高效率的要求，這一臺機床跟不上現(xiàn)代的控制主流。對此課題對它的進行了改造，主要通過電器邏輯控制（PLC控制由于PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特

16、點）和采用了數(shù)字式直流調(diào)速器590+對其進行控制，原設備中一些機械設備都予以保留，使一些設備得到了成分的利用，節(jié)省了許多資金，屬于改造的基本原則。同時時設備的操作靈敏度，控制要求都達到廠家得要求，使設備能夠很好的為廠家發(fā)揮很大的作用。在進行改造中的一些工作有，控制柜的設計（包括電器原理圖設計、柜子的親手制作和安裝電器器件及連線）； 直流調(diào)速器590+的選定和安裝（包括電流大小的計算、接線、程序的輸入）；現(xiàn)場的調(diào)試（包括現(xiàn)場的接線、老設備識別和確定是否能用、新設備的安裝）；軟件設計。滾齒機共有兩臺直流電機，分別完成立柱、刀架、工作臺和滾刀等運動。每一臺電機動作的完成都要有相應的電磁閥來配合，共同

17、完成動作，電磁閥的作用是進行動作切換，比如主軸的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，都是通過輸入點給出輸入，然后經(jīng)過PLC控制邏輯，輸出控制閥來實現(xiàn)的。例如：輸入點輸入齒輪箱上（系統(tǒng)已啟動），它給PLC一個信號，該點有輸入，然后經(jīng)過PLC內(nèi)部邏輯運算，控制相應的輸出點輸出，590+的+10伏電壓加上，驅(qū)動電機的590+得到指令，輸出440V直流電壓及180V勵磁電壓，然后帶動電機運動。每個電機具體動作的參數(shù)由590+來實現(xiàn)。1.輸入進線電源經(jīng)變壓器變壓后作為PLC的輸入電源。 PLC的輸入信號可分為操作臺輸入信號、限位開關、壓力開關、過流保護、過載保護等幾類。2.輸出FX2N-80MR的輸出為繼電器輸出，本系統(tǒng)設計P

18、LC的輸出聯(lián)結到中間繼電器JZC1（3TH）的線圈，再用JZC1（3TH）的觸點控制對象，這樣做有以下兩點好處： 1）隔離作用添加JZC1（3TH）以后即使外部有沖擊電流，也不會危及PLC芯片的安全，從而保證整個系統(tǒng)運行的可靠性。 2）擴容作用 PLC的輸出點承載能力有限，通過JZC1（3TH）可以控制更大電流的控制對象。 PLC的輸出可分為590的使能、運行、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、制動及調(diào)速閥，液壓站，冷卻液，潤滑，滾刀，指示燈等。1.4 此課題調(diào)速方案的選擇1.4.1 直流電機的特點直流電機廣泛用作各類機械的傳動源，諸如冶金工業(yè)軋機傳動，金屬切削機床、造紙、印刷、紡織、印染、水泥、塑料擠出機械等等。

19、其調(diào)速方法有：1、調(diào)節(jié)電樞供電電壓U2、減弱勵磁磁通3、改變電樞回路電阻R對要求在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，以調(diào)節(jié)電樞電壓的方式最好。改變電阻只能實現(xiàn)有級調(diào)速：減弱磁通調(diào)速范圍過小。直流電機有很多優(yōu)點，如調(diào)速特性很好、起動轉(zhuǎn)矩較大等等，特別是調(diào)速特性為交流電機所不及。因此在對電動機的調(diào)速性能和起動性能要求高的生產(chǎn)機械上，大都使用直流電動機進行拖動；但是直流電動機的構造工藝復雜，生產(chǎn)成本較高，維護較困難，可靠性差，逐步被交流電機取代。交流電機的特點具有技術性能先進、壽命長、分斷能力強、操作頻率高、體積小、安全可靠等特點，廣泛應用于各種交流電機驅(qū)動系統(tǒng)，特別適用于冶金、石化、起重、造船、重

20、型機械、化工、采礦、電力機車、路燈等頻繁操作及惡劣環(huán)境條件下工作。通常用于三個方面：1、一般性能的節(jié)能調(diào)速和按工藝要求調(diào)速2、高性能交流調(diào)速系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)3、特大容量極高轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速其主要調(diào)速系統(tǒng)可分為三類：1、轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)2、轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)3、轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)171.4.3 調(diào)速器的選擇經(jīng)過以上兩種電機的比較，雖然交流電機有更好的性能，但是我們本課題所要改造的機床上自帶的就是兩臺直流電機，因此本課題應該滿足此要求，要滿足客戶的要求，所應用了直流調(diào)速器590+，使用其能夠?qū)χ绷麟姍C進行很好的控制，滿足廠家的要求。第2章 SSD590+簡介 SSD590+工作原理一般說

21、來，調(diào)速器就是使用控制環(huán)（一個內(nèi)部的電流和一個外部的速度環(huán)）來控制直流電機。這些控制環(huán)在應用框圖里可以看到。框圖顯示了調(diào)速器所有的軟件接口關系。使用操作平臺，可以選擇調(diào)速器所使用的控制環(huán)中的兩者之一：電流環(huán)和速度環(huán)（默認） 為了調(diào)速器更有效的控制，通常提供一個電流和速度反饋信號給一個相應的環(huán)。電流傳感器是內(nèi)置的，然而速度反饋直接是電樞感應電路提供（默認），或由模擬測速發(fā)電機編碼器提供，或?qū)y速機連接到相關的人選面板來進行。若將速度限定時，可以通過電機磁場的控制，即勵磁進一步修整調(diào)速器的運行。通過消弱勵磁電流可以獲得電機轉(zhuǎn)速的提高，并且可以超過DC電機的額定電樞電壓所能獲得的速度。 圖2-1調(diào)速

22、器可以遠程使用數(shù)字模擬輸入和輸出，或是現(xiàn)場使用操作平臺來控制。插上一個COMMS任選技術盒，調(diào)速器可以連接一個網(wǎng)絡，并被PLC/SCADA或其他智能設備所控制。2.2 接線注意事項和要求一、重要連線 驅(qū)動器運行時端子C5必須連接到C9上。 如果自動調(diào)溫器沒有安裝時端子TH1和TH2必須連接起來。 如果不使用外部跳閘連鎖，那么端子C1和C2必須連接起來。二、 保護接地 變速驅(qū)動器（VSD）和濾波器（如果安裝的話）必須永久性的接地。每一個用做永久性接地的導體必須都滿足保護接地導體的要求。 三、 電源線連接 1三相電源外部接觸器如果三相接觸器的一個線圈具有比3A更大的浪涌電流，則需應用伺服繼電器來帶

23、動接觸器線圈。接觸器和伺服繼電器（如果需要的話）需有的電壓按接觸器輔助電源電壓來進行。圖2-2 三相電源外部接觸器2輔助電源（L，N）使用適當?shù)耐獠咳蹟嗥鞅Ｗo，（單向50/60Hz）連接控制器電源端子L和N上。被控制器吸收的平穩(wěn)狀態(tài)電流是額定的，外部熔斷器的確定主要是考慮到接觸器容納的VA值和控制器的冷卻風扇。 3勵磁（F+，F(xiàn)-）連接電機勵磁（-）到端子F-，勵磁（+）到端子F+，如圖2-3。如果電機沒有勵磁連接，則它是一個永久磁鐵電機，如果勵磁來自外部的話，這時必須禁止“FIELD ENABLE”（勵磁使能）。圖2-3 勵磁4電機電樞（A+，A-）電機電樞連接到匯流排端子A+和A，如圖 2

24、-4。 圖2-4 電機電樞 5外部交流勵磁（FL 1，F(xiàn)L2）如圖2-5如需要，控制器已一部勵磁電源這一電源連接在端子FL 1和FL2上。這一電壓的大小，由所需勵磁電壓確定。該電源必須從外部用適當?shù)娜蹟嗥骷右员Ｗo，這一電源必需取自主電源的紅色和黃色相線，紅色接FL1，黃色接FL2L。當使用一個外部勵磁調(diào)節(jié)器時，控制器和外部勵磁電源 的連接要一致。直接和間接通過一個單向變壓器，電源必須取來自主電源的L1（紅色）L2（黃色）。FL1必須連接到L1，F(xiàn)L2須連接到L2。圖2-5外部交流勵磁6控制線連接mm2的截面積。a、設定值輸入b、連接信號0V（A1）、速度設定值NO.1（A2）、速度設定值NO.

25、2（A3）的外部電路。 圖2-6信號0V接線 圖2-7速度設定值1接線 圖2-8速度設定值2接線c啟動 控制器的基本運行-啟動順序，是由接線柱C3（啟動 -運行）決定，當然，也配備著其它的保護裝置，例如，“程序停機”端子B8，和“慣性停機”端子B912。590+控制菜單系統(tǒng)目錄 圖2-8 SSD590+菜單系統(tǒng)目錄第3章 可編程控制器（PLC）介紹3.1 PLC概述.1 PLC的構成從結構上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架

26、，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。.2 I/O模塊PLC與電氣口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映回路的接輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。常用的I/O分類如下：開關量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按

27、精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用I/O外，還有特殊I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。.3 電源模塊PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。CPU的構成CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)

28、場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務產(chǎn)生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。在使用者看來，不必要詳細分析CPU的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行

29、數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結果，它也是在控制器指揮下工作。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。底板或機架大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體。PLC系統(tǒng)的其它設備編程設備：編程器是PLC開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一

30、般由計算機（運行編程軟件）充當編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機。人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應用越來越廣泛，由計算機（運行組態(tài)軟件）充當人機界面非常普及。PLC的通信聯(lián)網(wǎng)依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡技術可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出網(wǎng)絡就是控制器的觀點說法。PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。PLC的通信

31、現(xiàn)在主要采用通過多點接口（MPI）的數(shù)據(jù)通訊、PROFIBUS 或工業(yè)以太網(wǎng)進行聯(lián)網(wǎng)。PLC控制系統(tǒng)的設計基本原則(1) 最大限度的滿足被控對象的控制要求。(2) 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、使用和維護方便。(3) 保證控制系統(tǒng)安全可靠。(4) 考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進在選擇PLC容量時應適當留有余量。第4章 滾齒機硬件電路設計4.1主路功率元件參數(shù)的選擇與計算一自動空氣開關選擇自動空氣開關又稱自動空氣斷路器，主要用于低壓動力線路中，它能夠手動或自動接通動力電源，并且除了能夠手動斷開動力電源外，還能自動切斷短路、過載和欠壓故障，對系統(tǒng)起保護作用。自動空氣開關不能連續(xù)頻

32、繁地進行通斷操作。為了能迅速切斷短路電流，它具有較強大的熄滅電弧的能力和開斷機構。自動空氣開關具有多種保護功能，可以對電動機實現(xiàn)無熔絲保護，動作后不需要更換元件，因此工作可靠、安裝方便且分斷能力強，故而應用廣泛。其結構由觸電系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、操作機構和保護裝置（脫扣器）四部分組成。電磁脫扣器的線圈和熱脫扣器的發(fā)熱元件與主電路串聯(lián)，失壓脫扣器的線圈并聯(lián)在電路中。扳動操作手柄，自動空氣開關合上，鉤子鉤住使三對觸點閉合，電路保持在接通狀態(tài)。當電路發(fā)生短路故障時，短路電流超過電磁脫扣器的整定值，大電流產(chǎn)生的強磁力使銜鐵向鐵心吸合，頂開鉤子，彈簧拉開主觸電，使電路迅速分斷；當電路過載時，較大的電流流過熱脫

33、扣器的發(fā)熱元件使雙金屬片向上彎曲，頂開鉤子切斷過載電流；當電源電壓為額定電壓時失壓脫扣器的線圈合銜鐵吸合，使開關保持合閘狀態(tài)，而當電源電壓下降到低于整定值或為零時，電磁吸力減少或消失，銜鐵被釋放，頂開鉤子而切斷電源。根據(jù)被控制的電器設備的額定電流選擇空氣開關的額定電流，應使兩者的額定電流相等，空氣開關的電壓應大于或等于所用的電源的額定電壓。根據(jù)主電路系統(tǒng)對保護的要求，選擇脫扣器的形狀和額定電流表。本系統(tǒng)選用的自動空氣開關型號為：DZ20-225/3302。二斷路器斷路器是重要的開關電器，它不僅能安全地切斷負荷電流，而且還能可靠和迅速地切除短路電流，因此，短路器的額定遮斷容量必須大于或等于其安裝

34、處的短路容量；其額定的斷流能力必須大于或等于安裝處的短路電流，即 (4-1)或 (4-2)本系統(tǒng)選用的斷路器型號為：DZ20Y-225/334。三交流接觸器交流接觸器是利用電磁吸力來操縱的自動開關，通常用來通斷或斷開電動機或其他設備的主電路，是電力拖動系統(tǒng)中最主要的控制電器之一。我國生產(chǎn)的交流接觸器常用的有CJX1,CJ40,CJR,CJ12,CJ20等系列產(chǎn)品。CJR,CJ12新系列產(chǎn)品所有受沖擊的部件均采用了緩沖裝置，合理地減少觸點開距和行程，運動系統(tǒng)布置合理，結構緊湊，結構聯(lián)結不用螺釘，維修方便。CJ20可供遠距離接通及分斷電路用，并適宜于頻繁地起動及控制交流電機。選用交流接觸器通常參考

35、以下幾個技術參數(shù)：1 額定電壓接觸器銘牌額定電壓是指主觸點上的額定電壓，常用電壓等級為：220V,380V,500V。2 額定電流接觸器銘牌額定電流是指主觸點的額定電流，常用電流等級為：5A,10A,20A,40A,60A,100A,150A,250A,400A,600A。上述電流是指接觸器安裝在敞開式控制屏上，觸點工作不超過額定溫升，負載為間斷長期工作制時的電流值。3 線圈額定電壓常用電壓等級為：36V,127V,220V,380V。4 額定操作頻率額定操作頻率指每小時接通次數(shù)，最高為600次/小時。本系統(tǒng)選用的交流接觸器型號為：主交流接觸器：CJ20-250；小交流接觸器：CJ20-40。

36、四控制變壓器控制變壓器按容量進行選擇。本系統(tǒng)選用的控制變壓器型號為：JBK3 P=1000VA。五熱繼電器對于長期運行的設備，當熱繼電器與被控設備的環(huán)境溫度相同時，可按該設備的額定電流值選定熱繼電器的加熱元件的額定電流；當被控設備的環(huán)境溫度比熱繼電器高1520攝氏度時，按設備的額定電流選用小一個等級的加熱元件熱繼電器；反之，當被控設備的環(huán)境溫度比熱繼電器低1520攝氏度時，則按設備的額定電流選用大一個等級加熱元件的熱繼電器。本系統(tǒng)選用熱繼電器型號為：JR16-20/3額定電流：20A； 熱元件規(guī)格：額定電流0.35A;電流調(diào)節(jié)范圍：0.250.35A; 額定電流;電流調(diào)節(jié)范圍： 0.68 ;

37、額定電流;電流調(diào)節(jié)范圍：1.5 ;六.輔助繼電器（M）PLC中配有許多輔助繼電器，由PLC中各種器件的觸點驅(qū)動。作用同繼電器控制中的中間繼電器相類似。它有許多動合、動斷觸點供編程使用。輔助繼電器不能直接驅(qū)動外部負載，要通過輸出繼電器才能驅(qū)動負載。輔助繼電器定義號為：M1-M2、M30-M40、M100-M103。其中，M8002為初始化脈沖，僅在可編程控制器運行開始瞬間接通一個掃描周期。M8002的常開觸點，常用于某些元件的復位和清零，也可作為啟動條件。M8014為1min時鐘。七熔斷器熔斷器的作用是切斷短路電流和預防電流過大造成的事故。它結構簡單、價格便宜、作用方便、控制有效，是電器線路中一

38、種常用的保護元件。熔斷器的容體與被保護的電器串聯(lián)。當被保護的電路短路時，短路電流流過容體，容體被加熱，部分容體溶解氣化而被熔斷，于是產(chǎn)生電弧，電弧使容體熔化范圍不斷擴大，直到間隙足夠大時，電弧才熄滅，從而將被保護的電路與電源切斷，達到保護目的。容體一般要求伏在電流為其1.25倍額定電流內(nèi)時不被熔斷，當出現(xiàn)過大電流和短路電流時，容體熔斷。一般電器設備在通過電流時產(chǎn)生的熱量與電流平方和電流通過的時間成正比。因此，電流越大，則要求熔斷時間越短。從而才能保證被保護的設備不超過允許的溫升。熔斷器的選用原則是保證設備正常工作（包括設備啟動電流的影響）時不熔斷，只有當過大電流和短路電流時熔斷。根據(jù)被保護的容

39、體熔斷速度的要求選擇合適型號。用于單臺長期工作的電動機，按下式計算： （4-3)用于保護頻繁啟動的的電動機，應按下式計算： (4-4)用于保護多臺電動機時，應按下式計算： (4-5)式中多臺電動機中容量最大的一臺電動機的額定電流；其余電動機額定電流之和。本系統(tǒng)選用的熔斷器型號為：快速熔斷器 RS0-500/100;小熔斷器 RT18-4 RT18-20 RL7-120 RT18 -6等。4.2 可編程邏輯控制器（PLC）硬件電路設計2可編程邏輯控制器（PLC）為繼電器輸出，考慮到PLC的安全，它的輸出用HH4P-L240VDC中間繼電器隔離，這樣一來，即使外部有沖擊電流，也不會危及PLC芯片的

40、安全，而且可以使輸出點。系統(tǒng)啟動后PLC得電，SB3.SB5同時也閉合，冷卻風機和潤滑泵同時啟動，主軸運行端C3和使能端C5得電， KA0線圈得電，其常開觸電閉合，KA2線圈得電，常開觸電閉合，主軸正向進給KA2線圈失電后其常開觸電斷開；同樣KA3線圈得電常開觸電閉合，主軸正向寸動。（詳見附圖）。圖41 PLC硬件線路圖4.3 590+數(shù)字式直流調(diào)速器硬件電路設計16 圖42主軸拖動線路圖圖4-2為主軸拖動線路圖。其工作過程為： D7，D8接通輔助電源供電，C9端電壓為24V，K5，K4閉合，C3，C5得電，線圈KM0得電主觸點閉合三相電源接入，590+開始工作，KA0線圈得電，其常開觸電閉合

41、，KA2線圈得電，常開觸電閉合，主軸正向進給KA2線圈失電后其常開觸電斷開；同樣KA3線圈得電常開觸電閉合，主軸正向寸動。若KA1線圈得電，主軸反向運動，點動與寸動與正轉(zhuǎn)相同。1）KM0是主交流接觸器線圈，為D5,D6輔助電壓輸出所驅(qū)動，它的吸合與釋放控制590主電路的接通與斷開。另外它的觸點還控制交流通風電動機的交流接觸器的線圈及該拖動單元的工作指示燈。2）D7，D8為590輔助電壓輸入。3）G3，G4聯(lián)結模擬測速發(fā)電機的輸出作為速度反饋。4）D3，D4為直流電動機的勵磁電壓輸出。5）A+，A-為直流電動機的電樞電壓輸出。6）B3為正向速度給定，最大輸入為10V，對應最大正向速度。B4為反向

42、速度給定，最大輸入為10V，對應最大反向速度。WR為10K的電位器。A4為速度給定。A1為參考電位。7）C5為使能，C3為啟動，C9為24V。8）B8,B9用來設定停機模式4.4 控制電路設計控制電路的設計在本次課題中是很重要的一個方面,它關系到整個系統(tǒng)運行的可靠性,安全性，穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。主要運用直流調(diào)速器，可編程器，一些電器元件的邏輯控制9。圖43 滾齒機電控系統(tǒng)供電線路圖此圖為滾齒機電控系統(tǒng)供電線路圖，它主要提供了24伏電壓，作為PLC電源和590+的輔助電源,并為電磁閥指示燈提供電源。另外在原機床上有一磁性分離器電機用來吸附潤滑油中殘留鐵屑，電機為251W。它主要通過一個變壓器來提供A

43、C220V，AC28V,然后通過一個整流橋由AC變到DC電源。圖44 滾齒機主軸風機潤滑電機主電路圖此圖為滾齒機主軸風機潤滑電機主電路圖，它主要提供了主軸冷卻風機和兩臺潤滑泵電機電氣原理圖，SB1閉合系統(tǒng)啟動，然后SB3閉合潤滑泵啟動，SB5閉合冷卻風機運行。其中電機M3為備用。當M2不能正常啟動時M3自動啟動。圖45 滾齒機冷卻泵電機主電路圖此圖為滾齒機冷卻泵電機主電路圖。其中M5系備用電機，當M4不能正常啟動時，M5自動啟動。圖46 滾齒機工作臺調(diào)整電機線路圖此圖為工作臺調(diào)整電機主電路圖，由圖可以知道工作臺電機通過換相實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)， 圖47 滾齒機滾刀快移電機線路圖此圖為滾刀架快移電機主電路

44、圖，通過換相實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。電機選擇AC220/380V，15/8.6A, 5KW, 1415rpm。 圖48 滾齒機立柱快移電機線路圖此圖為立柱快移電機主電路圖，也是通過換相實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。電機選擇AC220/380V，15/8.6A, 5KW, 1415rpm。以上圖42主軸拖動線路圖，43 滾齒機電控系統(tǒng)供電線路圖，其余為滾齒機主電路圖，只是滾齒機電氣原理圖中重要一部分，詳細的電器原理圖見附圖。第5章 滾齒機系統(tǒng)軟件部分5.1控制系統(tǒng)軟件說明軟件設計采用的是三菱公司自帶的編程軟件FXGPWIN。SWOPC-FXGP/WIN-C為一個可應用于FX系列可編程控制器的編程軟件,可在Windows 3.

45、1及Windows 95下運行.SWOPC-FXGP/WIN-C中,可通過線路符號,列表語言及SFC符號來創(chuàng)建順序控制指令程序,建立注釋數(shù)據(jù)及設置寄存器數(shù)據(jù).創(chuàng)建順序控制指令程序以及將其存儲為文件,用打印機打印.該程序可在串行系統(tǒng)中可與可編程控制器進行通訊,文件傳送,操作監(jiān)控以及各種測試功能.5.2梯形圖的軟件分析1.主軸傳動：在啟動和旋轉(zhuǎn)工作臺前，必須保證先啟動油泵電機和冷卻泵，待工作臺浮起后，壓力開關閉合，主電機得電啟動，工作臺在油漠上旋轉(zhuǎn)，最后是保護程序。程序如圖所示： 圖5-1 機床電機啟動順序程序X003是潤滑泵啟動按鈕X005是選擇開關當選擇X005時一號潤滑泵啟動當選擇X005常

46、閉閉合時二號潤滑泵啟動，同樣冷卻泵啟動按鈕X006和X010選擇開關也是如此。X001是系統(tǒng)啟動按鈕，輸出Y005是主軸使能。2.刀架快速上移：在加工工件件過程中，當加工一個加工過程完成時就會出現(xiàn)刀架快速上移，由于下降過程中的刀架快速上移使刀架電機的電流過大可能對電機和工件造成損傷，所以X011輸入觸發(fā)上升沿積分M20，由M20對M21置位可以使記時器K30造成延遲3秒，可以使電機得到緩沖。程序如圖： 圖5-2 刀架快速上移程序同快速上移類同，通過X012輸入下沿積分M22，M22置位M23，由M23輸出K30造成延遲3秒，使電機得到緩沖。程序如圖：圖5-3 刀架快速下移程序5.2 PLC輸入

47、輸出點分配輸入 功 能 位 號 線 號X0 急停 SB0 X00X1 系統(tǒng)啟動 SB1 X01X2 系統(tǒng)停止 SB2 X02X3 潤滑泵啟動 SB3 X03X4 潤滑泵停止 SB4 X04X5 潤滑泵選擇 SA1 X05X6 冷卻泵啟動 SB5 X06X7 冷卻泵停止 SB6 X07X10 冷卻泵選擇 SA2 X10X11 刀架快速上移 SB7 X11X12 刀架快速下移 SB8 X12X13 立柱快進 SB9 X13X14 立柱快退 SB10 X14X15 修整電機正轉(zhuǎn)SB11 X15X16 修整電機反轉(zhuǎn) SB12 X16X17 修整電機停止SB13 X17X20 正向進給SB14 X20X

48、21 反向進給SB15 X21X22 進給停止 SB16 X22X23 正向寸動 SB17 X23X24 反向寸動 SB18 X24X25 X25X26 潤滑壓力開關 SV0 X26X27 冷卻壓力開關 SV1 X27X30 粗螺距限位1LS1 X30X31 粗螺距限位2 LS2 X31X32 細螺距限位1LS3 X32X33 細螺距限位2 LS4 X33X34 刀架快依限位1LS5 X34X35 刀架快依限位 2 LS6 X35X36 刀架快依限位 3 LS7 X36X37 刀架快依限位 4 LS8 X37X40 機械換相手柄限位1 LS9-1 X40X41 機械換相手柄限位2 LS9-2 X41 X42 LS10 X42X43 LS11 X43X44 修整電機離合器 斷路器開關 LS12 X44