plc設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文)</b></p><p>　　題 目 PLC設(shè)計(jì) </p><p>　　專 業(yè) 電氣自動(dòng)化技術(shù) </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 電氣自動(dòng)化一班 </p>

2、<p>　　學(xué)生姓名 高山 </p><p>　　指導(dǎo)教師 車牛 </p><p>　　成 績(jī)

3、 </p><p>　　2009年 05 月 14 日</p><p><b>　　摘 要 </b></p><p>　　隨著科學(xué)的發(fā)展，機(jī)床已經(jīng)從過去的手動(dòng)機(jī)床發(fā)展成自動(dòng)機(jī)床，現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床應(yīng)用非常廣泛。數(shù)控立式車床是主要的數(shù)控產(chǎn)品，國內(nèi)外需求量也非常大。其高精度的關(guān)鍵部分就體現(xiàn)在主軸的控制上。本設(shè)計(jì)是用德國SIEMENS公司

4、的可編程控制器（PLC）S7-200，作為主控制器；德國SIEMENS公司的6RA7075直流調(diào)速器、 Z4直流電機(jī)組成的直流調(diào)速裝置，采用直流調(diào)速實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確的機(jī)床主軸控制，并給出了電氣原理圖 以及操作說明。本設(shè)計(jì)控制簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大，調(diào)速范圍寬，力矩大，過載能力強(qiáng)?？梢詰?yīng)用于重型立式車床，提高重型立車主軸的控制精度，進(jìn)而保證其加工精度。</p><p>　　關(guān)鍵詞：直流調(diào)速裝置；可編程控制器</p&

5、gt;<p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the development of science, machine tools, manual machine tools have been developed from the past into the automatic machine tools, CNC machine tools

6、 are now widely used. CNC vertical lathe CNC products are the major domestic and foreign demand is also very large. A key part of its precision is reflected in the control of the spindle.This design is the German company

7、 SIEMENS PLC S7-200, as the main controller; German company SIEMENS 6RA7075 DC converter, Z4 DC motor comprising DC converter</p><p>　　Keywords: CNC Vertical Lathe; DC converter; Programmable Controller<

8、/p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要Ⅰ</b></p><p>　　AbstractⅡ</p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p><b>　　1 課題背景1</b>

9、;</p><p>　　2數(shù)控立車主軸控制裝置的發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　3 課題研究的主要內(nèi)容3</p><p>　　第二章 數(shù)控立車主軸控制裝置硬件設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1 方案選擇3</p><p>　　1 方案二 交流調(diào)速2</p><p>　　2 方案二 直流

10、調(diào)速4</p><p>　　2.2 方案選擇5</p><p>　　2.3 可編程序控制器接口設(shè)計(jì)5</p><p>　　1 可編程控制器的選擇5</p><p>　　2 可編程控制器接口電路的設(shè)計(jì)及其功能6</p><p>　　2.4 數(shù)控立車主軸速度控制裝置設(shè)計(jì)8</p><p>

11、;　　1 主軸電機(jī)的選擇8</p><p>　　2 數(shù)控立車主軸控制裝置設(shè)計(jì)9</p><p><b>　　2.5速度環(huán)12</b></p><p>　　2.6急停按鈕的設(shè)計(jì)13</p><p>　　2.7 直流調(diào)速裝置的參數(shù)設(shè)定14</p><p>　　1 簡(jiǎn)易操作控制面板（PUM）

12、14</p><p>　　2 舒適性操作控制面板（OP1S）15</p><p>　　第三章數(shù)控立車主軸控制軟件設(shè)計(jì)18</p><p>　　1 程序流程圖18</p><p><b>　　2 程序19</b></p><p>　　第四章主軸操作說明21</p><p

13、>　　1 主軸啟動(dòng)前準(zhǔn)備工作21</p><p>　　2 主軸操作說明21</p><p>　　3 元器件目錄23</p><p><b>　　結(jié)論24</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)25</b></p><p><b>　　致謝26

14、</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1 課題背景</b></p><p>　　數(shù)控技術(shù)被廣泛用于世界各國制造業(yè)，以提高制造能力和生產(chǎn)水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力和適應(yīng)力。數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比，是衡量一個(gè)國家國民

15、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。數(shù)控立車是數(shù)控機(jī)床的主要品種之一，它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視，并得到了迅速的發(fā)展。主軸控制是數(shù)控立車構(gòu)成中一個(gè)重要的部分，對(duì)于提高加工效率，擴(kuò)大加工材料范圍，提升加工質(zhì)量有著重要的作用。</p><p>　　機(jī)床主軸控制從手動(dòng)控制發(fā)展到自動(dòng)控制，從簡(jiǎn)單的控制設(shè)備發(fā)展到復(fù)雜的控制系統(tǒng)，從有觸點(diǎn)的繼電－接觸器控制系統(tǒng)發(fā)展到以計(jì)算機(jī)為核

16、心的軟件控制系統(tǒng)，機(jī)床主軸控制技術(shù)是隨著元器件的不斷更新和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，并且綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、電子技術(shù)、精密測(cè)量等先進(jìn)科技成果而迅速發(fā)展起來的。 </p><p>　　2數(shù)控立車主軸控制裝置的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　數(shù)控機(jī)床的主軸控制裝置主要是由控制系統(tǒng)和調(diào)速裝置這兩大部分組成。數(shù)控機(jī)床是制造裝備的裝備，被稱為“工作母機(jī)”；數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的“大腦”，是數(shù)控機(jī)床的核心

17、,機(jī)床的各種功能都由數(shù)控系統(tǒng)來控制實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了本質(zhì)性的變革，所有工業(yè)發(fā)達(dá)國家都投入巨資，對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究、開發(fā)，并提出了新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，關(guān)鍵技術(shù)是數(shù)控技術(shù)，它將計(jì)算機(jī)、微電子、自動(dòng)檢測(cè)、信息處理、自動(dòng)控制等高新技術(shù)集成于一體，具有高效率、高精度、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)。對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化、智能化、集成化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技

18、術(shù)正在發(fā)生重大性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超小型化、超薄型；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高精、高效、高速控制，加工過程中可以自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理。</p><p>　　近幾年來，電力電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，為交流調(diào)速技

19、術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件,使交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速和控制提高到了一個(gè)新的水平。并且國內(nèi)外都十分重視開發(fā)研究交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速技術(shù)。大功率交流傳動(dòng)控制方面的研究，得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展。近來來，國際上又推出諧振式逆變器，使開關(guān)元件在零電流或零電壓時(shí)導(dǎo)通或者關(guān)斷，降低開頭損耗，減小回路體積。這種電源最大已達(dá)到100KW。</p><p>　　由于直流調(diào)速具有優(yōu)越性的可控性能,及高性能調(diào)速特性,因此其廣泛地應(yīng)用于機(jī)床主軸，尤其在大型、

20、重型機(jī)床主軸的拖動(dòng)。直流調(diào)速具有調(diào)速平滑,方便,易于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速,過載能力大,能受頻繁的沖擊負(fù)載,可實(shí)現(xiàn)頻繁無級(jí)快速起制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。能滿足生產(chǎn)過程自動(dòng)化系統(tǒng)中各種不同的特殊運(yùn)行要求。所以,直流調(diào)速系統(tǒng)至今仍被廣泛用于自動(dòng)控制要求較高的各種生產(chǎn)部門,是調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。</p><p>　　3 課題研究的主要內(nèi)容</p><p>　　本課題要求設(shè)計(jì)數(shù)控立車主軸控制裝置，來實(shí)現(xiàn)主軸速度的

21、精確控制。主軸控制設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)（程序?qū)崿F(xiàn)）兩種控制方式。手動(dòng)操作設(shè)有主軸正反轉(zhuǎn)的啟動(dòng)、停止、點(diǎn)動(dòng)、長(zhǎng)動(dòng)。并設(shè)有急停按鈕。主軸的轉(zhuǎn)速控制，采用直流調(diào)速裝置與PLC相配合。在600—3000r/min范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。繪出了控制電源原理圖，調(diào)速裝置連接原理圖，可編程控制器接口原理圖，操作面板接線圖等。</p><p>　　第二章 數(shù)控立車主軸控制裝置硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)控立車的主軸

22、控制中，主要是主軸電機(jī)速度的控制方式，控制電機(jī)速度的變化有多的方式，下面說明兩種常用的調(diào)速方案，并將其進(jìn)行對(duì)比，則其優(yōu)，作為本次設(shè)計(jì)的調(diào)速方案。</p><p><b>　　2.1 方案選擇</b></p><p>　　1 方案二 交流調(diào)速</p><p>　　交流電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中所配備的靜止式變壓變頻主要由主電路和控制回路兩部分組成。

23、對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)來說目前工業(yè)生產(chǎn)中所使用的變頻器可分為交—直—交電壓源型SPWM變頻器和交—直—交電流源型SPWM變頻器兩種，而工業(yè)中應(yīng)用最多、最廣泛的變頻器是交—直—交電壓源型SPWM變頻器。其主電路用不可控整流、用SPWM逆變器，其輸出電壓波形接近正弦波。如圖2-1所示變頻器主電路中的中間直流環(huán)節(jié)是采用大電容濾波，。由于采用了SPWM控制，因而使其輸出電壓波形接近于正弦波型。電壓源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)主電路有兩個(gè)功率變換環(huán)節(jié)構(gòu)成，及整

24、流橋和逆變橋，整流橋是由二極管組成的三相橋式不可控電路。調(diào)壓與調(diào)頻通過逆變器來完成，其給定值來源于同一個(gè)給定環(huán)節(jié)。</p><p>　　圖2-1 電壓源型變頻器主電路及SPWM控制框圖</p><p>　　該系統(tǒng)用SPWM控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)變壓變頻控制，通過改變IGBT的占空比（脈沖寬度）來控制交流電壓逆變器輸出的大小，從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。而輸出頻率通過控制逆變橋的工作周期就可以實(shí)現(xiàn)。</p

25、><p>　　交流調(diào)速，價(jià)格低，維護(hù)簡(jiǎn)單，維護(hù)成本低。交流變頻調(diào)速就可以了，已經(jīng)得到迅猛的發(fā)展其應(yīng)用范圍越來越廣泛。</p><p>　　2 方案二 直流調(diào)速</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，數(shù)字控制系統(tǒng)在逐漸地取代過去的模擬控制系統(tǒng)。帶有微型計(jì)算機(jī)的全數(shù)字直流調(diào)速裝置中,在不改變硬件，或者改動(dòng)很少的情況下,依靠軟件支持,就可以方便地實(shí)現(xiàn)各種調(diào)節(jié)和控制功能，

26、所以，通用全數(shù)字直流調(diào)速裝置的應(yīng)用靈活性和可靠性就明顯優(yōu)于模擬控制系統(tǒng)。目前，以德國SIEMENS公司的6RA70系列通用全數(shù)字直流調(diào)速裝置在中國的應(yīng)用最為廣泛。直流電機(jī)的調(diào)速不需要其它設(shè)備的配合，可通過改變輸入的電壓/電流，或者勵(lì)磁電壓/電流來調(diào)速。</p><p>　　直流調(diào)速裝置采用德國SIEMENS的6RA70直流調(diào)速裝置來控制直流電機(jī)調(diào)速，而調(diào)速方式又分為改變電樞端電壓調(diào)速和改變磁通調(diào)速。直流電動(dòng)機(jī)采用

27、他勵(lì)勵(lì)磁方式。</p><p>　　他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電路原理圖如圖2-2所示，圖中電樞回路串接附加電阻，電樞內(nèi)阻Ra，此時(shí)電樞回路總電阻.</p><p>　　圖2-2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電路原理圖</p><p>　　由圖2-2可知，直流電動(dòng)機(jī)的電壓平衡方程式為</p><p><b>　?。?-1）</b></p&g

28、t;<p>　　式中U為電源電壓，單位V；R是電樞回路總電阻，單位。</p><p>　　由電壓平衡方程式和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式，就可以得到直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性</p><p>　　有電磁轉(zhuǎn)矩方程式帶入轉(zhuǎn)速特性方程，即得到機(jī)械特性方程式</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　由電壓平

29、衡方程式（2-1）可知</p><p>　　()=（U-）-= (2-3)式中Ua= U-為電樞的端電壓。當(dāng)=0或=0時(shí)，Ua=U</p><p>　　由式（2-3）和電動(dòng)勢(shì)公式，可得轉(zhuǎn)速公式</p><p><b>　　（2-4）</b></p>&

30、lt;p>　　根據(jù)轉(zhuǎn)速公式（2-4），改變電樞端電壓調(diào)速是保持磁通不變，改變電動(dòng)機(jī)的電樞電壓U，則理想空載轉(zhuǎn)速n隨電樞電壓而變化，而機(jī)械特性斜率保持不變；改變磁通調(diào)速就是保持電樞電壓U不變，減弱磁通則理想空載轉(zhuǎn)速n隨著磁通的減弱而增加，同時(shí)機(jī)械特性的斜率也增加。 </p><p><b>　　2

31、.2 方案選擇</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)重型立車的主軸控制裝置，工作臺(tái)負(fù)載上限250t，主軸帶動(dòng)工作臺(tái)工作，而工作臺(tái)的速度范圍大概在10~60r/min,對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速600~3000r/min，低速大轉(zhuǎn)矩，要求高精度，速度控制精確；由于在加工時(shí)零件重量不定，需要具有一定的過負(fù)載能力。根據(jù)兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較，選擇第二種直流調(diào)速方案。</p><p>　　本設(shè)計(jì)

32、選用德國SIEMENS公司的6RA70直流調(diào)速裝置，可實(shí)現(xiàn)調(diào)壓電樞電壓和磁通配合調(diào)速。在額定功率以下，通過改變直流電機(jī)的電樞電壓來改變電機(jī)的速度；額定功率以上用弱磁調(diào)速；交流電源進(jìn)入6RA70后整流出直流，電機(jī)電壓和勵(lì)磁電壓是分開進(jìn)入6RA70，經(jīng)過整流變壓后進(jìn)入直流電機(jī)和勵(lì)磁。并且6RA70內(nèi)部即可實(shí)現(xiàn)大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床所進(jìn)行的操作。 直流電機(jī)調(diào)速中電樞電壓調(diào)速比較普遍，最大的優(yōu)點(diǎn)不會(huì)像交流調(diào)速那樣產(chǎn)生逆變磁場(chǎng)對(duì)外圍發(fā)出干擾。直流

33、電機(jī)能量密度大，調(diào)速容易且調(diào)速范圍寬，力矩大，過載能力非常好，機(jī)械特性硬。直流調(diào)速精度高，效率也高，節(jié)能效果也好，但是需要定期維護(hù)。</p><p>　　2.3 可編程序控制器接口設(shè)計(jì)</p><p>　　1 可編程控制器的選擇</p><p>　　現(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床是用數(shù)控系統(tǒng)（是一個(gè)集成所有數(shù)控系統(tǒng)元件—數(shù)字控制器、可編程控制器、人機(jī)操作界面，于一體的操作面板安裝形

34、式的控制系統(tǒng)）來控制整個(gè)機(jī)床的運(yùn)行的。數(shù)控系統(tǒng)中使用較普遍的有德國的SIEMENS，日本的FANUC，還有中國的華中科技。其中德國SIEMENS的數(shù)控系統(tǒng)性價(jià)比較高，并且其數(shù)控核心的可編程控制器應(yīng)用也很普遍。數(shù)控系統(tǒng)SIEMENS 802D是其早期研制出的數(shù)控系統(tǒng)，應(yīng)用于各種型號(hào)機(jī)床，操作簡(jiǎn)單，功能容易實(shí)現(xiàn)。SIEMENS 802D內(nèi)部可編程控制器為SIEMENS生產(chǎn)的S7-200，由于本設(shè)計(jì)只是數(shù)控立車電氣總設(shè)計(jì)的一部分所以不選用數(shù)控

35、系統(tǒng)，而只選用其內(nèi)部可編程控制器—S7-200。</p><p>　　S7-200 PLC屬于S7-200/300/400家族中功能最精簡(jiǎn)、I/O點(diǎn)數(shù)最少、擴(kuò)展性能最低的PLC產(chǎn)品，可以稱為微型PLC系列產(chǎn)品。產(chǎn)品可以用于輸入/輸出點(diǎn)數(shù)較少的小型機(jī)械與設(shè)備的單機(jī)控制。而本設(shè)計(jì)所需輸入輸出點(diǎn)數(shù)并不是很多，不需要擴(kuò)展，所以選用S7-200.能夠滿足本設(shè)計(jì)。新系列S7-200的性能有如下提高：</p>&

36、lt;p>　　CPU的運(yùn)算速度提高了40%；</p><p>　　增加了CPU診斷狀態(tài)指示；</p><p>　　增加了存儲(chǔ)器卡擴(kuò)展功能；</p><p>　　增加了在線編程功能；</p><p>　　脈沖輸出指令增加了線性（斜坡）給定功能；</p><p>　　提高了PID調(diào)節(jié)、參數(shù)自動(dòng)整定功能；</p&

37、gt;<p>　　增加了數(shù)據(jù)記錄功能，可以實(shí)時(shí)記錄PLC的運(yùn)行狀態(tài)信息（此功能需要存儲(chǔ)卡的支持）；</p><p>　　S7-200.PLC包括了CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226五種規(guī)格，其中CPU221為整體式固定I/O型結(jié)構(gòu)，PLC的I/O點(diǎn)數(shù)固定為6/4點(diǎn)，處理器、存儲(chǔ)器、電源、輸入輸出接口、通信接口都安在模塊上，I/O點(diǎn)數(shù)不能改變，且無I/O擴(kuò)展模塊接

38、口。其余四種型號(hào)均可加擴(kuò)展結(jié)構(gòu)。</p><p>　　表1. S7-200PLC各種型號(hào)的電源與集成I/O規(guī)格</p><p>　　本設(shè)計(jì)所需輸入點(diǎn)9個(gè)，輸出點(diǎn)7個(gè)，所編程序不是很多，8KB足夠，所以根據(jù)表格里的數(shù)據(jù)選擇CPU224.輸入電源采用DC24V，輸出電源采用AC220V。</p><p>　　2 可編程控制器接口電路的設(shè)計(jì)及其功能</p>

39、<p>　　PLC S7-200 CPU224是14入、10出。本設(shè)計(jì)輸入用9個(gè)，輸出用7個(gè)。輸入用按鈕開關(guān)作為控制信號(hào)的給定；輸出用繼電器作為控制使能，繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。當(dāng)PLC輸出口閉合時(shí)，繼電器線圈兩端加上一定的電壓或電流，線圈產(chǎn)生的磁通通過鐵心、銜鐵、軛鐵、磁路工作氣隙組

40、成的磁路，在磁場(chǎng)的作用下，銜鐵吸向鐵心極面，從而推動(dòng)觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合；當(dāng)PLC輸出口斷開時(shí)，剛好相反動(dòng)作，用這種方式控制另一個(gè)電路的關(guān)閉。</p><p>　　PLC輸入電源用的是DC24V，而一般工業(yè)用電為三相交流電AC380V，所以用SIEMENS的SITOP電源整流變壓后供應(yīng)。其輸出電壓24V ，電流280mA。SITOP的供電電源為三相380V交流電，輸出端24為輸出，另一端接到直流地01上

41、，PE則接到</p><p><b>　　地線上。</b></p><p>　　圖2-3 SIEMENS的SITOP電源接線圖</p><p>　　24V電源作為PLC的輸入電源，與PLC輸入端L+相連接。PLC輸出端口供電電源為AC220V，也也才用了隔離。</p><p>　　按鈕SB1為起動(dòng)按鈕，通過直流調(diào)速裝置電

42、樞電壓和勵(lì)磁電壓給電，來控制直流電機(jī)的啟動(dòng)；按鈕SB2，為停止按鈕，控制主軸停止運(yùn)行；按鈕SB3、4作為主軸正反轉(zhuǎn)按鈕，通過改變勵(lì)磁電流的方向，控制直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)；按鈕SB 5是點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行，點(diǎn)動(dòng)時(shí)按照固定速度運(yùn)行，此速度不可改變；按鈕SB6為手、自動(dòng)切換開關(guān)，將旋鈕旋道自動(dòng)操作，運(yùn)行動(dòng)作、速度由程序給定，將旋鈕旋到手動(dòng)操作，可以進(jìn)行主軸正反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)、調(diào)速等等；按鈕SB 7、8為升速、降速按鈕，當(dāng)處于自動(dòng)時(shí)，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)主軸速度，按

43、下升速按鈕，主軸速度上升，按下降速按鈕，主軸速度下降。</p><p>　　圖2-4 PLC S7-200 接口圖</p><p>　　2.4 數(shù)控立車主軸速度控制裝置設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1 主軸電機(jī)的選擇</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的重型數(shù)控立車，工作臺(tái)所帶動(dòng)的最大重量為50t，設(shè)計(jì)采用了直流調(diào)

44、速裝置，并選用Z4系列直流電機(jī)。</p><p>　　Z4系列直流電機(jī)比Z2、Z3系列具有更大的優(yōu)越性，它不僅可用直流機(jī)組電源供電，更適用于靜止整流電源供電。并且轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，具有較好的動(dòng)態(tài)性能，并能承受較高的負(fù)載變化率，特別適用于需要平滑調(diào)速、效率高、自動(dòng)穩(wěn)速、反應(yīng)靈敏的控制系統(tǒng)，具有當(dāng)今國際先進(jìn)水平。</p><p>　　Z4系列直流電動(dòng)機(jī)采用八角形全疊片結(jié)構(gòu)，空間利用率高。當(dāng)采用靜止整

45、流器供電時(shí)，能承受住脈動(dòng)電流和快速的負(fù)載電流變化。Z4系列直流電動(dòng)機(jī)一般不帶串勵(lì)繞組，適用于需要正、反轉(zhuǎn)的自動(dòng)控制技術(shù)。根據(jù)用戶需要也能制成帶串勵(lì)繞組。中心高100～280mm的電動(dòng)機(jī)無補(bǔ)償繞組，但中心高250mm、280mm的電動(dòng)機(jī)根據(jù)具體情況和需要可以制成帶補(bǔ)償繞組，中心高315～450mm的電動(dòng)機(jī)帶有補(bǔ)償繞組。</p><p>　　根據(jù)需要，本設(shè)計(jì)選用Z4-250直流電機(jī)，功率75KW，電樞電流197A，額

46、定電壓400V，勵(lì)磁電壓310V。+Z4直流電機(jī)自帶風(fēng)機(jī)，而Z4后面的數(shù)字代表表示電機(jī)中心高（mm），也確定了風(fēng)機(jī)的功率、風(fēng)量。功率3kw，風(fēng)量3000/h。</p><p>　　Z4-250 直流電機(jī)自帶測(cè)速機(jī)，所以本設(shè)計(jì)主電機(jī)測(cè)速用測(cè)速電機(jī)而不用編碼器。測(cè)速電機(jī)簡(jiǎn)單地說就是將直流電機(jī)的動(dòng)能化為電能。因?yàn)闇y(cè)速發(fā)電機(jī)的磁路和繞組都是經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的，所以其輸出電動(dòng)勢(shì)E和轉(zhuǎn)速n成線性關(guān)系，即E=Kn，其中K是常數(shù)。當(dāng)

47、改變電機(jī)的方向時(shí)，測(cè)速電機(jī)輸出電動(dòng)勢(shì)的正負(fù)也會(huì)有相應(yīng)的改變。將測(cè)速發(fā)電機(jī)和被測(cè)機(jī)構(gòu)同軸聯(lián)接，只要檢測(cè)輸出電動(dòng)勢(shì)的大小、方向，就可獲得被測(cè)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速、方向，所以又稱速度傳感器。</p><p>　　測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電動(dòng)勢(shì)具有斜率高、特性成線性、無信號(hào)區(qū)小或剩余電壓小、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)輸出電壓不對(duì)稱度小、對(duì)溫度敏感低等特點(diǎn)。</p><p>　　2 數(shù)控立車主軸控制裝置設(shè)計(jì)</p>

48、<p>　　數(shù)控立車主軸速度控制裝置主要是由SIEMENS公司的PLC S7-200、6RA70數(shù)字直流調(diào)速裝置和Z4直流電機(jī)組成；PLC用于使能控制，而功能實(shí)現(xiàn)則是通過6RA70控制直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　6RA70 SIMOREG DC MASTER 系列整流器為全數(shù)字緊湊型整流器，輸入為三相交流電源，可向變速直流驅(qū)動(dòng)用的電樞和勵(lì)磁供電，額定的電樞電流從15至2200。緊湊型整流器可用于

49、并聯(lián)使用，提供高電流至12000A，勵(lì)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)。</p><p>　　6RA70 SIMOREG DC MASTER 系列整流器以其節(jié)省空間的結(jié)構(gòu)和緊湊排列順序?yàn)樘厣?，由于各個(gè)的部件容易接近，它緊湊式的設(shè)計(jì)使他們更加容易維護(hù)和保養(yǎng)，電子板箱里包含了電子板和其他任何附加板。所有SIMOREG DC MASTER 裝置都會(huì)配備一個(gè)簡(jiǎn)易操作面板PMU，可以將其安

50、裝在整流器門上的，PMU是由一個(gè)5 位，7 段顯示，有三個(gè)作為狀態(tài)顯示的LED 和三個(gè)用于調(diào)整參數(shù)的設(shè)置鍵組成。PMU 還具有根據(jù)RS232或RS485 標(biāo)準(zhǔn)同USS 接口的連接器X300。PMU提供了啟動(dòng)整流器所需進(jìn)行的調(diào)整和設(shè)定及測(cè)量值顯示的所有工具。電樞和勵(lì)磁的供電頻率可以不相同(在45～65Hz 范圍之內(nèi))。電樞回路的供電相序不要求。</p><p>　　根據(jù)直流電機(jī)的銘牌來選擇6RA70的型號(hào)，本設(shè)計(jì)選

51、用Z4-250直流電機(jī)，功率75KW，電樞電流197A，額定電壓400V，勵(lì)磁電壓310V。根據(jù)以上參數(shù)選擇直流調(diào)速裝置型號(hào)為6RA7075：整流器為 3AC400V 210A~600A 1Q（即電樞由一套（六個(gè)可控硅）整流裝置提供電源。這種方式只能通過改變磁場(chǎng)極性來改變旋轉(zhuǎn)方向）;電樞額定電壓3AC400V（+15%/~20%），勵(lì)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

52、102KW，勵(lì)磁額定直流電壓325V。</p><p>　　端子1U、1V、1W是電樞電源輸入；端子3U、3W是勵(lì)磁電源輸入。為了保護(hù)設(shè)備，在電樞電源和勵(lì)磁電源進(jìn)入直流調(diào)速裝置千要加上熔斷器（FU1、FU3），起到過載保護(hù)的作用，而熔斷器的額定電流要比設(shè)備的額定電流至少高出1.2倍。5U1、5W1為電壓400V進(jìn)線端子，進(jìn)線電壓范圍380V~460V，用于電子板供電。</p><p>　　

53、圖2-5 電樞電源、電子版電源、勵(lì)磁電源接線圖</p><p>　　在大功率電力電子電路中，合閘瞬間，往往會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的沖擊電流（浪涌電流），浪涌電流雖然作用時(shí)間短，但峰值卻很大。開機(jī)浪涌電流往往超過正常工作電流的100倍以上。在輸入側(cè)串接電抗器（L90、L91），能有效的抑制這種浪涌電流。合閘瞬間，電抗器呈高阻態(tài)（相當(dāng)于開路）。</p><p>　　負(fù)荷開關(guān)是可分為高壓負(fù)荷開關(guān)和低壓負(fù)

54、荷開關(guān)，低壓開關(guān)有自滅弧功能，但它的開斷容量很小、很有限，所以選擇的時(shí)候都用高壓負(fù)荷開關(guān)，不僅有自滅弧功能，開斷容量很大。</p><p>　　高壓負(fù)荷開關(guān)（QF91）的工作原理與斷路器相似。一般裝有簡(jiǎn)單的滅弧裝置，但其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。由于負(fù)荷開關(guān)不能開斷短路電流，故常與限流式高壓熔斷器組合在一起使用，利用限流熔斷器的限流功能，不僅完成開斷電路的任務(wù)并且可顯著減輕短路電流所引起的熱和電動(dòng)力的作用。</p>

55、;<p>　　CUD1是6RA70的電子板，上面有各種端子：端子X174中的X174.1、X174.2分別為數(shù)字地和內(nèi)部電源端，X174.4、X174.5主給定正負(fù)極，將電位器接于這次口用于調(diào)速。</p><p>　　圖2-6 電位器接線圖</p><p>　　當(dāng)改變X174.2、X174.4之間的電壓時(shí)，端子X174.4和X174.5內(nèi)部連接于模擬量K11，可以利用K11進(jìn)

56、行給定的變換和處理，把最終的處理好的給定給到速度環(huán)的電壓給定，電壓給定與測(cè)速電機(jī)的反饋回來的電壓信號(hào)相比較，比較后進(jìn)入比例放大。最終進(jìn)入U(xiǎn)PE來改變輸出的電樞電壓。</p><p>　　1D1、1C1用于連接直流電機(jī)，直流電機(jī)與端子之間加熔斷器，端子103、104是測(cè)速電機(jī)連接端，103是電壓輸入（8V~270V），104是模擬量地。其測(cè)出的電壓反饋回到速度環(huán)，進(jìn)行調(diào)速。</p><p>

57、　　圖2-7直流電機(jī)與測(cè)速電機(jī)接線圖</p><p>　　端子X175中的14、15為模擬量電壓輸出端，X175.14為電壓端，X175.15為模擬地，兩接口接一個(gè)帶正負(fù)的電壓顯示器，此接口出來的電壓是測(cè)速機(jī)電壓，轉(zhuǎn)化成速度后，可知電機(jī)的實(shí)時(shí)速度。</p><p>　　開關(guān)量控制輸入端組X171，X171.34為內(nèi)部電源輸出端DC24V，為端子X171.36、X171.37、X171.38

58、、X171.39供電；X171.35數(shù)字地；X171.36、X171.39為可設(shè)置開關(guān)量1、2，由端子X171.36、X171.39用高低電平可組成四種狀態(tài)，由繼電器KA3、KA4的關(guān)斷控制高低電平，端子X174.36和X174.39輸出電平為0 0 ，轉(zhuǎn)速為0；電平為1 0 時(shí)為正轉(zhuǎn)；電平為0 1時(shí)為反轉(zhuǎn)；電平為1 1時(shí)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)由實(shí)際給定值決定。</p><p>　　端子37為電源的合閘/分閘，高電平信號(hào)時(shí)為合

59、閘，進(jìn)線接觸器閉合，按照斜坡發(fā)生器的斜率加速至運(yùn)行速度，低電平信號(hào)時(shí)為分閘，按照斜坡發(fā)生器的斜率減速0，進(jìn)線接觸器斷開；端子X171.38為運(yùn)行使能，高電平信號(hào)為調(diào)節(jié)器使能，低電平信號(hào)為調(diào)節(jié)器禁止。</p><p>　　圖2-8 直流調(diào)速裝置開關(guān)量接口圖</p><p>　　由于開關(guān)量端子不夠所以需要加一塊擴(kuò)展電子板CUD2，在CUD2中開關(guān)量端子組是X163，其中X163.44是內(nèi)部電源

60、輸出端，X163.45是數(shù)字地；X163.40、X163.41、X163.42、X163.43為可設(shè)置輸入開關(guān)量3、4、5、6；與端子X163.42連接的繼電器KA7為點(diǎn)動(dòng)使能，速度已經(jīng)給定，當(dāng)處于手動(dòng)狀態(tài)，X163.42為高電平時(shí)，主電機(jī)按給定速度運(yùn)行，速度不可調(diào)，但是可以通過6RA7075操作控制面板修改速度值。</p><p>　　端子X163.40、X163.41為升、降速，KA5為升速使能，當(dāng)X163.

61、40為高電平，X163.41為低電平時(shí)（二者不可同時(shí)為高），信號(hào)送至直流調(diào)速裝置，經(jīng)直流調(diào)速裝置內(nèi)部處理的信號(hào)送給電動(dòng)電位計(jì)，電動(dòng)電位計(jì)給出處理好的電壓信號(hào)到速度環(huán)的電壓給定，通過速度環(huán)來增大電機(jī)的電樞電壓，從而實(shí)現(xiàn)主軸的轉(zhuǎn)速上升；當(dāng)X163.41為高電平，X163.40為低電平（二者不可同時(shí)為高），信號(hào)送至直流調(diào)速裝置，經(jīng)直流調(diào)速裝置內(nèi)部處理的信號(hào)送給電動(dòng)電位計(jì)，電動(dòng)電位計(jì)給出處理好的電壓信號(hào)到速度環(huán)的電壓給定，通過速度環(huán)來減少電機(jī)的

62、電樞電壓，從而實(shí)現(xiàn)主軸速度的下降，速度升降的多少和按下時(shí)間有關(guān)。</p><p><b>　　2.5速度環(huán)</b></p><p>　　在直流調(diào)速裝置6RA70中速度反饋可以應(yīng)用測(cè)度發(fā)電機(jī)，也可以用編碼器，而本設(shè)計(jì)中選用的是測(cè)度電機(jī)。測(cè)速發(fā)電機(jī)和主軸電機(jī)同軸聯(lián)接，當(dāng)主軸電機(jī)工作時(shí)，帶動(dòng)測(cè)速發(fā)電機(jī)也工作，測(cè)速發(fā)電機(jī)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能輸出。輸出的電壓與轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系，即

63、 （2-5）</p><p>　　或 （2-6）</p><p>　　式中為測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓；n為測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；為測(cè)速發(fā)電機(jī)的角速度；為測(cè)速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)自的轉(zhuǎn)角；、為比例系數(shù)。</p><p>

64、;　　測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出的電壓信號(hào)，作為速度環(huán)中的反饋信號(hào)與給定電壓信號(hào)相比較，比較后得到轉(zhuǎn)速偏差電壓，經(jīng)過比例放大器A，產(chǎn)生電力電子變換器UPE所需的控制電壓，通過UPE來改變輸出的直流電壓，從而實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。</p><p>　　圖2-9 帶轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　在直流調(diào)速裝置內(nèi)部有一個(gè)電動(dòng)電位計(jì)，可以調(diào)節(jié)給定電壓值從而改變電樞電壓，改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)

65、動(dòng)速度。其調(diào)節(jié)精度，是可以調(diào)節(jié)的，內(nèi)部參數(shù)P462、P463分別是設(shè)定電動(dòng)電位計(jì)斜坡上升時(shí)間和電動(dòng)電位計(jì)斜坡下降時(shí)間，通過設(shè)定可以改變控制精度，時(shí)間越長(zhǎng)，一秒內(nèi)電位計(jì)變化越小，給定電壓變化越小，速度變化越小，調(diào)節(jié)精度越高，當(dāng)時(shí)間達(dá)到相當(dāng)?shù)闹禃r(shí)可以達(dá)到0.1轉(zhuǎn)加減速的精度。內(nèi)部電位計(jì)用于自動(dòng)工作時(shí)的升降速。</p><p>　　設(shè)計(jì)中，在6RA70的端口4、5也外加了一個(gè)電位器，作為手動(dòng)工作時(shí)的調(diào)速按鈕，將電壓信號(hào)

66、傳入到6RA70內(nèi)部后，經(jīng)過處理信號(hào)送到速度環(huán)電壓給定值，來改變速度。</p><p>　　2.6急停按鈕的設(shè)計(jì)</p><p>　　在主軸運(yùn)行，出現(xiàn)故障時(shí)，且主軸停止鍵失靈，使用急停按鈕，來使主軸停止運(yùn)行。急停按鈕是由時(shí)間繼電器、中間繼電器、分勵(lì)脫扣器組成。</p><p>　　目前最常用的大規(guī)模集成電路型的時(shí)間繼電器，它是利用阻容原理來實(shí)現(xiàn)延時(shí)動(dòng)作。在交流電路中

67、往往采用變壓器來降壓，集成電路做為核心器件，其輸出采用小型電磁繼電器，使得產(chǎn)品的性能及可靠性比早期的空氣阻尼型時(shí)間繼電器要好的多，產(chǎn)品的定時(shí)精度及可控性也提高很多。</p><p>　　分勵(lì)脫扣器是一種遠(yuǎn)距離操縱分閘的附件。當(dāng)電源電壓等于額定控制電源電壓的70%-110%之間的任一電壓時(shí)，就能可靠分?jǐn)鄶嗦菲?。分?lì)脫扣器是短時(shí)工作制，線圈通電時(shí)間一般不能超過1S，否則線圈會(huì)被燒斷。塑殼斷路器為防止線圈燒毀，在分勵(lì)脫

68、扣器串聯(lián)一個(gè)微動(dòng)開關(guān)，當(dāng)分勵(lì)脫扣器通過銜鐵吸合，微動(dòng)開關(guān)從常閉狀態(tài)轉(zhuǎn)換成常開，由于分勵(lì)脫扣器電源的控制線路被切斷，即使人為地按住按紐，分勵(lì)線圈始終不再通電就避免了線圈燒損情況的產(chǎn)生。當(dāng)斷路器再扣合閘后，微動(dòng)開關(guān)重新處于常閉位置。但萬能式DW45產(chǎn)品在出廠時(shí)要由用戶在使用時(shí)在分勵(lì)脫扣器線圈之前串聯(lián)一組常開觸頭。</p><p>　　當(dāng)按下急停按鈕SB0-1時(shí)，圖2-10.a中間繼電器KA100斷開，右側(cè)回路斷開，K

69、T100為斷開延時(shí)繼電器，延時(shí)斷開；圖2-10.b中當(dāng)KT100延時(shí)斷開后，分離脫扣器M1回路也斷開，使與其連接的主空開QF100斷開，此時(shí)整個(gè)裝置斷電。</p><p>　　a b </p><p>　　圖2-10急停按鈕原理圖a、b</p><p>　

70、　2.7 直流調(diào)速裝置的參數(shù)設(shè)定</p><p>　　6RA7075參數(shù)給定是通過操作面板來給定，而所配備的操作面板又分為兩種，簡(jiǎn)易操作控制面板（PMU “Parameterization Unit”）和舒適性操作控制面板（OP1S）。</p><p>　　1 簡(jiǎn)易操作控制面板（PUM）</p><p>　　簡(jiǎn)易操作控制面板安裝在整流門上，他由五位七段顯示板，三個(gè)狀

71、態(tài)指示燈已經(jīng)下面的三個(gè)參數(shù)鍵組成。PMU 還具有根據(jù)RS232或RS485 標(biāo)準(zhǔn)同USS 接口的連接器X300。</p><p>　　圖2-11簡(jiǎn)易操作控制面板</p><p><b>　　P 鍵功能介紹</b></p><p>　　1，在變址參數(shù)方式時(shí)，完成參數(shù)值（數(shù)值方式）、參數(shù)號(hào)（參數(shù)方式）和變址號(hào)（變址方式）之間的轉(zhuǎn)換。</p&g

72、t;<p>　　2，應(yīng)答有故障信息。</p><p>　　3，P鍵與上升鍵會(huì)將故障、報(bào)警信息切換到背景。</p><p>　　4，P鍵與下降鍵會(huì)將故障、報(bào)警信息在背景切換到PMU的前景顯示板上。</p><p><b>　　上升鍵功能介紹</b></p><p>　　在處于參數(shù)方式時(shí)，選用一個(gè)更高的參數(shù)號(hào)，

73、當(dāng)以顯示最高參數(shù)號(hào)時(shí)，再按下此鍵，將會(huì)返回到參數(shù)所處區(qū)域另一端（即最大號(hào)與最小號(hào)是相鄰）。</p><p>　　在數(shù)值方式，增加所設(shè)置參數(shù)的數(shù)值。</p><p>　　在變址方式，增加變址值（只對(duì)變址參數(shù)）。</p><p>　　與下降鍵同時(shí)作用，可加速一個(gè)調(diào)整過程。</p><p><b>　　下降鍵功能介紹</b>&

74、lt;/p><p>　　在參數(shù)方式時(shí)，選擇一個(gè)更高的參數(shù)號(hào)，當(dāng)以顯示最高參數(shù)號(hào)時(shí)，再按下此鍵，將會(huì)返回到參數(shù)所處區(qū)域另一端（即最大號(hào)與最小號(hào)是相鄰）。</p><p>　　在數(shù)值方式，增加所設(shè)置參數(shù)的數(shù)值。</p><p>　　在變址方式，增加變址值（只對(duì)變址參數(shù)）。</p><p>　　與下降鍵同時(shí)作用，可加速一個(gè)調(diào)整過程。</p>

75、<p><b>　　LED顯示</b></p><p><b>　　Run 綠色LED</b></p><p>　　LED亮表示“轉(zhuǎn)矩方向激活”狀態(tài)（MI,MII,MO）</p><p>　　Ready 黃色LED</p><p>　　LED亮表示“準(zhǔn)備好”狀態(tài)</p>

76、<p>　　Fauit 紅色LED</p><p>　　LED亮表示“出現(xiàn)故障”狀態(tài)</p><p>　　LED閃爍表示“出現(xiàn)報(bào)警”狀態(tài) </p><p>　　2 舒適性操作控制面板（OP1S）</p><p>　　舒適性操作控制面板（OP1S）在整流器門上有一個(gè)專用的位置，這個(gè)位置提供了一個(gè)與整流器串行口SST1的連接頭

77、。</p><p>　　如果用OP1S的上升鍵或下降鍵來調(diào)整參數(shù)號(hào)，則在基本裝置參數(shù)區(qū)域中沒有的號(hào)將被跳過，但這種跳過不能用于工藝板的參數(shù)，現(xiàn)存的參數(shù)號(hào)直接進(jìn)入。</p><p>　　圖2-12 操作流程圖</p><p>　　OP1S在初始化后數(shù)秒鐘即自動(dòng)轉(zhuǎn)入運(yùn)行顯示，按下P鍵，即可從運(yùn)行顯示轉(zhuǎn)入基本菜單顯示，在其中，你可以選擇“任意存取”所有的參數(shù)或者不同的功能

78、。</p><p>　　系統(tǒng)出場(chǎng)時(shí)有一些數(shù)據(jù)是默認(rèn)的不需要改動(dòng)，部分?jǐn)?shù)據(jù)在優(yōu)化的時(shí)候可以改動(dòng)，部分?jǐn)?shù)據(jù)是根據(jù)電機(jī)銘牌和各種需要來改動(dòng)的，按照本設(shè)計(jì)的需要對(duì)以下參數(shù)進(jìn)行設(shè)定：</p><p>　　P051=21； 設(shè)置 恢復(fù)缺省值，操作后P051=40 參數(shù)可改； </p><p>　　P052=3； 設(shè)置 顯示所有參數(shù)（恢復(fù)缺省值后默認(rèn)就是

79、3）； </p><p>　　P076.001=50； 設(shè)置 電樞回路額定直流電流百分比；</p><p>　　P076.002=10； 設(shè)置 勵(lì)磁回路額定直流電流百分比；</p><p>　　P078.001=380；設(shè)置 電樞回路供電電壓；</p><p>　　P078.002=380；設(shè)置 勵(lì)磁回路供電電壓；</p>

80、<p>　　P83=1； 設(shè)置 速度實(shí)際值由主實(shí)際值通道（K0013）提供（端子XT.103 XT.104）；</p><p>　　P84=1； 設(shè)置 在速度閉環(huán)控制下運(yùn)行；</p><p>　　P100=197； 設(shè)置 電樞額定電流（A）；</p><p>　　P101=400； 設(shè)置 電樞額定電

81、壓（V）；</p><p>　　P257=0； 設(shè)置 停機(jī)勵(lì)磁為0；</p><p>　　P303=3； 設(shè)置 斜坡上升時(shí)間；</p><p>　　P304=3； 設(shè)置 斜坡下降時(shí)間；</p><p>　　P319=0； 設(shè)置 裝置使能延時(shí)時(shí)間；</p><p

82、>　　P402=5； 設(shè)置 固定值5%；</p><p>　　P433=240； 設(shè)置 電動(dòng)電位計(jì)的輸出K240 連接主給定通道P433；P436.1=402； 設(shè)置 點(diǎn)動(dòng)值1是5%；</p><p>　　P460=1； 設(shè)置 電動(dòng)電位計(jì)斜坡函數(shù)發(fā)生器 總是有效；P462=20； 設(shè)置 電動(dòng)電位計(jì)斜坡上升時(shí)間；&l

83、t;/p><p>　　P463=20； 設(shè)置 電動(dòng)電位計(jì)斜坡下降時(shí)間；</p><p>　　P468=80； 設(shè)置 “電動(dòng)電位計(jì)上升”的給定，電動(dòng)電位計(jì)的最大值 80%；P469=-80； 設(shè)置 “電動(dòng)電位計(jì)下降”的給定，電動(dòng)電位計(jì)的最小值 -80%；P645=600r/min；設(shè)置 正反轉(zhuǎn)初始速度； </p><

84、;p>　　P671=B0010； 設(shè)置 對(duì)應(yīng)端子X171.36；</p><p>　　P672=B0016； 設(shè)置 對(duì)應(yīng)端子X171.39；</p><p>　　P673=B0018； 設(shè)置 對(duì)應(yīng)端子X163.40，電動(dòng)電位計(jì)升速；</p><p>　　P674=B0020； 設(shè)置 對(duì)應(yīng)端子X163.41，電動(dòng)電位計(jì)降速；<

85、;/p><p>　　第三章數(shù)控立車主軸控制軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　軟件是一個(gè)系統(tǒng)的靈魂，整個(gè)系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來。本次軟件設(shè)計(jì)本著簡(jiǎn)便、可靠的原則設(shè)計(jì)的。</p><p><b>　　1 程序流程圖</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中可以通過SA1波段開關(guān)

86、，選擇主軸工作的方式；手動(dòng)，自動(dòng)。自動(dòng)運(yùn)行時(shí)可以通過升、降速按鈕，來調(diào)整主軸運(yùn)行速度。</p><p>　　圖4-1 手、自動(dòng)程序流程圖</p><p>　　當(dāng)波段開關(guān)SA1打到手動(dòng)方式時(shí)，此時(shí)可以進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)，點(diǎn)動(dòng)操作，在進(jìn)行正反轉(zhuǎn)操作時(shí)，通過旋轉(zhuǎn)RP1可以進(jìn)行升降速操作。</p><p>　　圖4-2 正/反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)程序流程圖</p><p&

87、gt;<b>　　2 程序</b></p><p>　　LD I0.0//啟動(dòng)</p><p><b>　　AI I0.1</b></p><p><b>　　= Q0.1</b></p><p>　　TON T37, 30 //延時(shí)三秒</p><p

88、><b>　　LD T37 </b></p><p>　　= Q0.0 </p><p>　　LD I0.5//手動(dòng)</p><p><b>　　A Q0.1</b></p><p><b>　　A Q0.0</b></p><p><

89、;b>　　= Q1.0</b></p><p>　　LD I0.6//自動(dòng)</p><p><b>　　A Q0.1</b></p><p><b>　　A Q0.0</b></p><p><b>　　= Q0.7</b></p><

90、;p>　　LD I0.7//升速</p><p><b>　　A Q0.7</b></p><p><b>　　= Q0.4</b></p><p>　　LD I1.0//降速</p><p><b>　　A Q0.7</b></p><p>

91、;<b>　　= Q0.5</b></p><p>　　LD I0.2//正轉(zhuǎn)</p><p><b>　　A Q0.1</b></p><p><b>　　A Q0.0</b></p><p><b>　　= Q0.2</b></p>

92、<p>　　LD I0.3//反轉(zhuǎn)</p><p><b>　　A Q0.1</b></p><p><b>　　A Q0.0</b></p><p><b>　　= Q0.3</b></p><p>　　LD I0.4//點(diǎn)動(dòng)</p><

93、p><b>　　A Q0.1</b></p><p><b>　　= Q0.6 </b></p><p><b>　　第四章主軸操作說明</b></p><p>　　1 主軸啟動(dòng)前準(zhǔn)備工作</p><p>　　首先，先合上控制電柜上的主空氣開關(guān)QF100，接通主電源，控

94、制柜上白色指示燈HL01亮，紅色指示燈HL02熄滅，動(dòng)力電源1L1、1L2、1L3得電，電源準(zhǔn)備完畢；將分電源開關(guān)QF103合上，控制變壓器TVC1、TVC2、TC01、TC02得電。</p><p>　　將開關(guān)QF105、QF107閉合， PLC得電，PLC開始工作；將開關(guān)QF106閉合，給急停上電，啟動(dòng)/停止指示燈上電；在合上主空開之前，電柜照明開關(guān)QF101、分勵(lì)扣脫器開關(guān)QF103、QF104已經(jīng)上電。將

95、電柜空調(diào)開關(guān)QF01合上，因?yàn)殡姽駜?nèi)部是變壓器、直流調(diào)速裝置、繼電器、空開等，會(huì)產(chǎn)生很大的溫度，溫度上升容易導(dǎo)致器件的損壞，以及使開關(guān)導(dǎo)通、關(guān)閉不靈敏，所以加空調(diào)散熱。如果工作的時(shí)候有昏暗情況，可以合上開關(guān)QF108，將機(jī)床照明燈打開。</p><p>　　此時(shí)直流調(diào)速裝置所在分路端有電，但是直流調(diào)速裝置電樞電源端沒電，電子版電源端沒電，勵(lì)磁電源進(jìn)線端有電，因?yàn)橐话愕那闆r下直流機(jī)都是先給勵(lì)磁，后給電樞電壓，采用控

96、制電樞電壓的大小來控制速度。所以只需加上起保護(hù)作用的熔斷器和抑制浪涌的電抗器。</p><p>　　將QF92合上后，接觸器KM90閉合，作為電樞電源開關(guān)的接觸器KM閉合，使其通電。合上開關(guān)QF91電子版電源接通。此時(shí)主軸工作前的準(zhǔn)備工作完成。</p><p><b>　　2 主軸操作說明</b></p><p>　　將Q105閉合后，PLC上

97、電，控制面板就可以工作了。按下面板上的啟動(dòng)按鈕（SB1）,此時(shí)按鈕變亮，調(diào)速裝置內(nèi)部勵(lì)磁給電。</p><p>　　主軸控制設(shè)有手動(dòng)（MDI）和自動(dòng)(OUTO)兩種工作方式，即通過控制面板上的轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1進(jìn)行選擇。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1打到手動(dòng)擋（OUTO）上時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕（SB1），主軸按照已經(jīng)編好的程序中給定速度運(yùn)行（速度運(yùn)行到給定速度需要一段時(shí)間，此時(shí)間在參數(shù)中已設(shè)置且可以改變）。按下升速按鈕（SB7）時(shí)，主

98、軸速度開始上升，速度上升的多少與按下時(shí)間有關(guān)，按下降速按鈕（SB8）時(shí)，主軸速度開始下降，速度下降的多少與按下時(shí)間有關(guān)。按下停止按鈕（SB2）主軸停止運(yùn)轉(zhuǎn)，工作臺(tái)自由停車。</p><p>　　將手/自動(dòng)擋擺到手動(dòng)擋（MDI），按下啟動(dòng)按鈕（SB1），按下正轉(zhuǎn)按鈕（SB1），此時(shí)正轉(zhuǎn)按初始設(shè)定速度運(yùn)轉(zhuǎn)，可以用RP1調(diào)節(jié)其速度，反轉(zhuǎn)也一樣；主軸啟動(dòng)后，按下點(diǎn)動(dòng)按鈕（SB5），PLC會(huì)發(fā)出信號(hào)到直流調(diào)速系統(tǒng)，主軸電機(jī)

99、會(huì)按照直流調(diào)速裝置里設(shè)定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間為按下按鈕的時(shí)間，速度當(dāng)前不可調(diào)（其速度可以在控制面板PUM或OP1S里改動(dòng)），并且點(diǎn)動(dòng)只能在手動(dòng)下進(jìn)行，當(dāng)松開按鈕，工作臺(tái)自由停車。</p><p>　　如果在操作時(shí)發(fā)生什么故障，并且停止鍵不起作用，按下急停旋鈕。當(dāng)故障解除后，將急停按鈕旋回。</p><p><b>　　操作注意事項(xiàng)：</b></p>&l

100、t;p>　　當(dāng)主軸運(yùn)行時(shí)，不論處于什么狀態(tài)，不要按下不相關(guān)的按鈕，會(huì)導(dǎo)致事故或其他意外情況。</p><p>　　調(diào)直流調(diào)速裝置的參數(shù)時(shí)，主軸必須處于停止?fàn)顟B(tài)，QF92處于關(guān)閉狀態(tài)。</p><p>　　圖3-1 控制面板版面及接線圖</p><p>　　圖3-2 控制面板下面板接線圖</p><p><b>　　3 元器件目

101、錄</b></p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)完成了數(shù)控立車主軸控制裝置設(shè)計(jì)的任務(wù)：設(shè)計(jì)了控制電源原理圖的設(shè)計(jì)；可編程控制器接口電路，以及直流調(diào)速裝置連接原理圖；并對(duì)操作面板接線圖進(jìn)行了設(shè)計(jì)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的主軸控制功能，操作簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大?？梢詫?shí)現(xiàn)手、自動(dòng)轉(zhuǎn)換，在自動(dòng)方式工作時(shí)實(shí)

102、現(xiàn)升速、降速調(diào)節(jié)；在手動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)主軸正、反轉(zhuǎn)，點(diǎn)動(dòng)，升、降速，急停等功能。正確使用了直流調(diào)速裝置6RA70，不需要輔助器件，減少了復(fù)雜的連線和操作。</p><p>　　由于本人能力及時(shí)間的限制，在設(shè)計(jì)中還存在不足之處，沒有時(shí)間6RA70參數(shù)的調(diào)整，可編程控制器的程序也未能實(shí)機(jī)調(diào)試，這些工作在今后一定認(rèn)真改善。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p&

103、gt;<p>　　[1] 張海舟.數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)淺談[J].科技信息（科學(xué)與教研），2007,25（8）：63-64.</p><p>　　[2] 孟建文.三電機(jī)同軸直流傳動(dòng)負(fù)荷平衡控制原理及優(yōu)化[J].冶金自動(dòng)化，2009,5（43）：22-24.</p><p>　　[3] 白芹.現(xiàn)代交直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展與展望[J].科學(xué)時(shí)代（上半月），2010，11（2）：31-32

104、.</p><p>　　[4] 崔麗敬.連續(xù)式冷軋卷取張力控制系統(tǒng)的研究[D].天津：河北工業(yè)大學(xué)學(xué)位論文，2008：11-13.</p><p>　　[5] 蘇文濤.基于模糊選擇器四輪轉(zhuǎn)向多模式控制方法研究[D].重慶：重慶交通大學(xué)學(xué)位論文，2009：45-48.</p><p>　　[6] 蘇旭輝.6RA70全數(shù)字直流調(diào)速裝置在機(jī)械壓力機(jī)上的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].鍛

105、壓裝備與制造技術(shù)，2009,23（5）：25-29.</p><p>　　[7] 龔仲華.S7-200/300/400PLC應(yīng)用技術(shù)—通用篇[M].北京：人民郵電出版社，2007：58-59.</p><p>　　[8] P soucek.Servo mechanisms or machaine tools[J].CVUT.2009,22(5):578-581.</p>&l

106、t;p>　　[9] 李德蒼. 6RA70 SIMOREG DC MASTER 系列整流器正常運(yùn)行和維護(hù)的探討[J].青海冶金，2006,18（6）：22-25.</p><p>　　[10] G,W,Younkin.Industrial sevro control systrems[J].Fundamsetalsand Application.2006,5(12)：211-213.</p>&

107、lt;p>　　[11] 殷思龍.淺談西門子6RA70系列直流調(diào)速裝置及應(yīng)用[J].南方金屬，2009，7（13）：62-63.</p><p>　　[12] 王燁.型鋼連軋廠直流調(diào)速控制分析[J].吉林冶金，2010,12（3）：33-34.</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)過程中，我得到了周圍許多人的

108、幫助，在此我對(duì)他們表示忠心的感謝。首先我要感謝的是我的指導(dǎo)老師車威威老師，車?yán)蠋熢谖掖髮W(xué)的最后學(xué)習(xí)階段——畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給我的指導(dǎo)，從最初的定題，到資料收集；從論文的開題，成稿、修改，再到定稿，車?yán)蠋熃o了我耐心的指導(dǎo)和無私的幫助，為了指導(dǎo)我們的論文，車?yán)蠋煼艞壛俗约旱男菹r(shí)間，她這種無私奉獻(xiàn)的敬業(yè)精神令人欽佩，在此我向她表示我誠摯的謝意；她嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我學(xué)習(xí)的榜樣；她循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。讓我在