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1、河南科技大学毕业设计（论文）滚齿机自动控制系统设计摘要本文论述了以日本三菱可编程逻辑控制器（PLC）为主处理器、以欧陆数字式直流调速器590为控制器的滚齿机自动控制系统的硬件组成、辅助控制部分设计和他们的工作原理，总结了机床配套电气控制系统的共性特征，开发了滚齿机自动控制的完整系统。内容主要包括：系统控制对象介绍、电气元件参数的计算与选择、可编程逻辑控制器（PLC）及数字式直流调速器590的硬件接线和软件设计，相关软硬件的介绍，包括FXGPWIN（三菱公司PLC编程软件）。本次设计主要应用的软件是PLC，它是为工业生产控制而专门设计的控制装置，具有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件
2、，采用了精简化的编程语言，编程出错率大大降低。同时具有易操作性与灵活性。所以广泛应用于检测控制系统中。直流调速系统适用于一些大功率大扭矩的场合，且欧陆590功能比较多，可以实现多种逻辑组合推算电路，满足各种工艺控制要求，价格便宜，因此选用欧陆590作为控制直流电机的直接执行环节。关 键 词: 滚齿机，四象限全控数字式直流调速器，可编程逻辑控制器，FXGPWIN。DESING OF GEAR-HOBBING MACHINE AUTOMATIC CONTROL SYSTEM ABSTRACTWith the programmable logic controller of Japanese Mit
3、subishi (PLC) 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
4、separating control 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 go
5、vernors of Continental 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-h
6、obbing machine. 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 softwar
7、e and hardware, 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 lang
8、uage and more 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 Eu
9、ropean features 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 digit
10、al direct current 590+ governor，FXGPWIN-III-河南科技大学毕业设计（论文）目录前 言1第1章 滚齿机系统控制对象介绍21.1滚齿机在生产中的应用21.2 滚齿机的概述21.3 本课题研究内容31.4 此课题调速方案的选择41.4.1 直流电机的特点41.4.2交流电机的特点51.4.3 调速器的选择5第2章 SSD590+简介62.1 SSD590+工作原理62.2 接线注意事项和要求7第3章 可编程控制器（PLC）介绍113.1 PLC概述113.1.1 PLC的构成113.1.2 I/O模块113.1.3 电源模块11第4章滚齿机硬件电路设计144
11、.1主路功率元件参数的选择与计算144.2 可编程逻辑控制器（PLC）硬件电路设计2174.3 590+数字式直流调速器硬件电路设计16184.4 控制电路设计19第5章滚齿机系统软件部分235.1控制系统软件说明235.2梯形图的软件分析235.2 PLC输入输出点分配255.3 控制系统程序流程图28第6章滚齿机系统调试306.1设备安装和校线306.2 590+数字直流式调速器操作306.2.1准备306.2.2设置调速器316.2.3调整步骤32结 论33参考文献34致谢35附录36 -河南科技大学毕业设计（论文）前 言滚齿机是用来加工各种齿轮的专用机床，可加工直齿、斜齿、人字齿等各种
12、齿型齿轮，广泛应用各种行业，滚齿机在机械领域有很重要的作用。但目前其控制系统多数还是采用分离元件，不可避免有诸多的缺点：1) 速度调节范围不够宽;2) 维修起来麻烦;3) 参数调节不方便等。可编程逻辑控制器（PLC）和数字式直流调速器590+以其优越的性能在现阶段有着广泛的应用，而其组成的控制系统可以克服以往分离元件组成的控制系统的诸多缺点，因此我们用PLC和数字式直流调速器590+设计这个系统。在实际的应用过程中，经过工厂的实践检验，证明这次改进是非常成功的，非常有利于参数的调节，应用灵活。提高了滚齿机的加工精度和加工的效率，得到了厂家的好评。在设计之前，在老师带领下考察了几个工厂正在运行的
13、机床，在现场实地观察了滚齿机的结构和工作过程，并且现场操作了一下，有了比较直观的印象，本设计有很大的帮助。经过我们的实际应用证明，欧陆数字式直流调速器590有很优秀的表现，不论从参数设置，界面的友好度，以及报警的提示，还是对系统和自身的保护等诸多方面都是很不错的,希望能得到更多的应用。同时，也希望我们国家对这样的设备能够进行深入研究，赶上并超过国外的技术，我们可以自豪地用上自己国家生产的优秀产品。1河南科技大学毕业设计（论文）第1章 滚齿机系统控制对象介绍1.1滚齿机在生产中的应用滚齿机是用来加工各种规格和型号齿轮的专用机床，机床基本结构为立柱、导轨、刀架、滚刀、工作台、操作盘。立柱在床身上进
14、行左、右移动，机床具有很好的刚性、使用性和较大的加工范围。1.2 滚齿机的概述滚齿机共有一台直流电动机，完成滚刀和工作台等运动。主轴的正转和反转，刀架上和下的切换，都是通过SSD590+来实现的。 1主轴直流电动机它是传动主轴的，它和齿轮箱组成一个整体。它的控制机构在电气控制柜里，它的启动和速度控制是在操作台上，并且还配有安培表和速度表。2电磁阀控制主轴速度范围和刀架夹紧，安装在主轴箱的一个单独的阀室内。它们的控制机构是在电气控制柜里。直流测速发电机用以检测主轴的速度，作速度反馈信号，与电机同轴联接。3滚刀和工作台旋转：主轴电动机用于带动滚刀和工作台旋转。冷却风机是主轴进给电动机的一个附加冷却
15、部分。二齿轮箱：齿轮箱润滑电动机，用以传动润滑和齿轮箱滑动表面的油泵，这个电机装在立柱内。三.润滑泵：两台润滑泵用于工作台和立柱润滑,其中一台为备用四立柱和刀架：有立柱快移电机和刀架快移电机拖动。刀架夹紧手动操作。五工作台与滚刀转速调节：启动工作台通过无级变速按所需速度实现工作台和滚刀的速度控制整个系统中，电磁阀都是+24V电压驱动，由PLC来实现电压控制整个系统的逻辑动作，由SSD590+来实现每一台电机的具体运行参数。121.3 本课题研究内容由于本机床是几十年前生产的，当时的控制技术很不先进，主要运用了一些老的电器设备对其进行控制，且工作机组多浪费电源，由于此机床的操作灵敏度，控制的精确
16、度都达不到现代的控制要求，加之现代的高精度的零件加工要求和高效率的要求，这一台机床跟不上现代的控制主流。对此课题对它的进行了改造，主要通过电器逻辑控制（PLC控制由于PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点）和采用了数字式直流调速器590+对其进行控制，原设备中一些机械设备都予以保留，使一些设备得到了成分的利用，节省了许多资金，属于改造的基本原则。同时时设备的操作灵敏度，控制要求都达到厂家得要求，使设备能够很好的为厂家发挥很大的作用。在进行改造中的一些工作有，控制柜的设计（包括电器原理图设计、柜子的亲手制作和安装电器器件及连线）； 直流调速器590+的选定
17、和安装（包括电流大小的计算、接线、程序的输入）；现场的调试（包括现场的接线、老设备识别和确定是否能用、新设备的安装）；软件设计。滚齿机共有两台直流电机，分别完成立柱、刀架、工作台和滚刀等运动。每一台电机动作的完成都要有相应的电磁阀来配合，共同完成动作，电磁阀的作用是进行动作切换，比如主轴的正转和反转，都是通过输入点给出输入，然后经过PLC控制逻辑，输出控制阀来实现的。例如：输入点输入齿轮箱上（系统已启动），它给PLC一个信号，该点有输入，然后经过PLC内部逻辑运算，控制相应的输出点输出，590+的+10伏电压加上，驱动电机的590+得到指令，输出440V直流电压及180V励磁电压，然后带动电机
18、运动。每个电机具体动作的参数由590+来实现。1.输入进线电源经变压器变压后作为PLC的输入电源。 PLC的输入信号可分为操作台输入信号、限位开关、压力开关、过流保护、过载保护等几类。2.输出FX2N-80MR的输出为继电器输出，本系统设计PLC的输出联结到中间继电器JZC1（3TH）的线圈，再用JZC1（3TH）的触点控制对象，这样做有以下两点好处： 1）隔离作用添加JZC1（3TH）以后即使外部有冲击电流，也不会危及PLC芯片的安全，从而保证整个系统运行的可靠性。 2）扩容作用 PLC的输出点承载能力有限，通过JZC1（3TH）可以控制更大电流的控制对象。 PLC的输出可分为590的使能、
19、运行、正转、反转、制动及调速阀，液压站，冷却液，润滑，滚刀，指示灯等。1.4 此课题调速方案的选择1.4.1 直流电机的特点直流电机广泛用作各类机械的传动源，诸如冶金工业轧机传动，金属切削机床、造纸、印刷、纺织、印染、水泥、塑料挤出机械等等。其调速方法有：1、调节电枢供电电压U2、减弱励磁磁通3、改变电枢回路电阻R对要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢电压的方式最好。改变电阻只能实现有级调速：减弱磁通调速范围过小。直流电机有很多优点，如调速特性很好、起动转矩较大等等，特别是调速特性为交流电机所不及。因此在对电动机的调速性能和起动性能要求高的生产机械上，大都使用直流电动机进行拖动；
20、但是直流电动机的构造工艺复杂，生产成本较高，维护较困难，可靠性差，逐步被交流电机取代。1.4.2交流电机的特点具有技术性能先进、寿命长、分断能力强、操作频率高、体积小、安全可靠等特点，广泛应用于各种交流电机驱动系统，特别适用于冶金、石化、起重、造船、重型机械、化工、采矿、电力机车、路灯等频繁操作及恶劣环境条件下工作。通常用于三个方面：1、一般性能的节能调速和按工艺要求调速2、高性能交流调速系统和伺服系统3、特大容量极高转速的交流调速其主要调速系统可分为三类：1、转差功率不变型调速系统2、转差功率消耗型调速系统3、转差功率馈送型调速系统171.4.3 调速器的选择经过以上两种电机的比较，虽然交流
21、电机有更好的性能，但是我们本课题所要改造的机床上自带的就是两台直流电机，因此本课题应该满足此要求，要满足客户的要求，所应用了直流调速器590+，使用其能够对直流电机进行很好的控制，满足厂家的要求。5 第2章 SSD590+简介2.1 SSD590+工作原理一般说来，调速器就是使用控制环（一个内部的电流和一个外部的速度环）来控制直流电机。这些控制环在应用框图里可以看到。框图显示了调速器所有的软件接口关系。使用操作平台，可以选择调速器所使用的控制环中的两者之一：电流环和速度环（默认） 为了调速器更有效的控制，通常提供一个电流和速度反馈信号给一个相应的环。电流传感器是内置的，然而速度反馈直接是电枢感
22、应电路提供（默认），或由模拟测速发电机编码器提供，或将测速机连接到相关的人选面板来进行。若将速度限定时，可以通过电机磁场的控制，即励磁进一步修整调速器的运行。通过消弱励磁电流可以获得电机转速的提高，并且可以超过DC电机的额定电枢电压所能获得的速度。 图2-1调速器可以远程使用数字模拟输入和输出，或是现场使用操作平台来控制。插上一个COMMS任选技术盒，调速器可以连接一个网络，并被PLC/SCADA或其他智能设备所控制。2.2 接线注意事项和要求一、重要连线 驱动器运行时端子C5必须连接到C9上。 如果自动调温器没有安装时端子TH1和TH2必须连接起来。 如果不使用外部跳闸连锁，那么端子C1和C
23、2必须连接起来。二、 保护接地 变速驱动器（VSD）和滤波器（如果安装的话）必须永久性的接地。每一个用做永久性接地的导体必须都满足保护接地导体的要求。 三、 电源线连接 1三相电源外部接触器如果三相接触器的一个线圈具有比3A更大的浪涌电流，则需应用伺服继电器来带动接触器线圈。接触器和伺服继电器（如果需要的话）需有的电压按接触器辅助电源电压来进行。图2-2 三相电源外部接触器2辅助电源（L，N）使用适当的外部熔断器保护，（单向50/60Hz）连接控制器电源端子L和N上。被控制器吸收的平稳状态电流是额定的，外部熔断器的确定主要是考虑到接触器容纳的VA值和控制器的冷却风扇。 3励磁（F+，F-）连接
24、电机励磁（-）到端子F-，励磁（+）到端子F+，如图2-3。如果电机没有励磁连接，则它是一个永久磁铁电机，如果励磁来自外部的话，这时必须禁止“FIELD ENABLE”（励磁使能）。图2-3 励磁4电机电枢（A+，A-）电机电枢连接到汇流排端子A+和A，如图 2-4。 图2-4 电机电枢 5外部交流励磁（FL 1，FL2）如图2-5如需要，控制器已一部励磁电源这一电源连接在端子FL 1和FL2上。这一电压的大小，由所需励磁电压确定。该电源必须从外部用适当的熔断器加以保护，这一电源必需取自主电源的红色和黄色相线，红色接FL1，黄色接FL2L。当使用一个外部励磁调节器时，控制器和外部励磁电源 的连
25、接要一致。直接和间接通过一个单向变压器，电源必须取来自主电源的L1（红色）L2（黄色）。FL1必须连接到L1，FL2须连接到L2。图2-5外部交流励磁6控制线连接所有到端子组块A，B，C的连接必须是隔离的信号电压。控制线必须有0.75mm2的截面积。a、设定值输入b、连接信号0V（A1）、速度设定值NO.1（A2）、速度设定值NO.2（A3）的外部电路。 图2-6信号0V接线 图2-7速度设定值1接线 图2-8速度设定值2接线c启动 控制器的基本运行-启动顺序，是由接线柱C3（启动 -运行）决定，当然，也配备着其它的保护装置，例如，“程序停机”端子B8，和“惯性停机”端子B912。590+控制
26、菜单系统目录 图2-8 SSD590+菜单系统目录9第3章 可编程控制器（PLC）介绍3.1 PLC概述3.1.1 PLC的构成从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。3.1.2 I/O模块PLC与电气口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映回路的接输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输
27、出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。常用的I/O分类如下：开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用I/O外，还有特殊I/O模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。3.1
28、.3 电源模块PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VDC）。CPU的构成CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU主要由运算器
29、、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。底板或机架大多数模块式PLC使用底板
30、或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。PLC系统的其它设备编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。也就是我们系统的上位机。人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。PLC的通信联网依靠先进的工业网络技术
31、可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出网络就是控制器的观点说法。PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC的通信现在主要采用通过多点接口（MPI）的数据通讯、PROFIBUS 或工业以太网进行联网。PLC控制系统的设计基本原则(1) 最大限度的满足被控对象的控制要求。(2) 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用和维护方便。(3) 保证控制
32、系统安全可靠。(4) 考虑到生产的发展和工艺的改进在选择PLC容量时应适当留有余量。第4章 滚齿机硬件电路设计4.1主路功率元件参数的选择与计算一自动空气开关选择自动空气开关又称自动空气断路器，主要用于低压动力线路中，它能够手动或自动接通动力电源，并且除了能够手动断开动力电源外，还能自动切断短路、过载和欠压故障，对系统起保护作用。自动空气开关不能连续频繁地进行通断操作。为了能迅速切断短路电流，它具有较强大的熄灭电弧的能力和开断机构。自动空气开关具有多种保护功能，可以对电动机实现无熔丝保护，动作后不需要更换元件，因此工作可靠、安装方便且分断能力强，故而应用广泛。其结构由触电系统、灭弧系统、操作机
33、构和保护装置（脱扣器）四部分组成。电磁脱扣器的线圈和热脱扣器的发热元件与主电路串联，失压脱扣器的线圈并联在电路中。扳动操作手柄，自动空气开关合上，钩子钩住使三对触点闭合，电路保持在接通状态。当电路发生短路故障时，短路电流超过电磁脱扣器的整定值，大电流产生的强磁力使衔铁向铁心吸合，顶开钩子，弹簧拉开主触电，使电路迅速分断；当电路过载时，较大的电流流过热脱扣器的发热元件使双金属片向上弯曲，顶开钩子切断过载电流；当电源电压为额定电压时失压脱扣器的线圈合衔铁吸合，使开关保持合闸状态，而当电源电压下降到低于整定值或为零时，电磁吸力减少或消失，衔铁被释放，顶开钩子而切断电源。根据被控制的电器设备的额定电流
34、选择空气开关的额定电流，应使两者的额定电流相等，空气开关的电压应大于或等于所用的电源的额定电压。根据主电路系统对保护的要求，选择脱扣器的形状和额定电流表。本系统选用的自动空气开关型号为：DZ20-225/3302。二断路器断路器是重要的开关电器，它不仅能安全地切断负荷电流，而且还能可靠和迅速地切除短路电流，因此，短路器的额定遮断容量必须大于或等于其安装处的短路容量；其额定的断流能力必须大于或等于安装处的短路电流，即 (4-1)或 (4-2)本系统选用的断路器型号为：DZ20Y-225/334。三交流接触器交流接触器是利用电磁吸力来操纵的自动开关，通常用来通断或断开电动机或其他设备的主电路，是电
35、力拖动系统中最主要的控制电器之一。我国生产的交流接触器常用的有CJX1,CJ40,CJR,CJ12,CJ20等系列产品。CJR,CJ12新系列产品所有受冲击的部件均采用了缓冲装置，合理地减少触点开距和行程，运动系统布置合理，结构紧凑，结构联结不用螺钉，维修方便。CJ20可供远距离接通及分断电路用，并适宜于频繁地起动及控制交流电机。选用交流接触器通常参考以下几个技术参数：1 额定电压接触器铭牌额定电压是指主触点上的额定电压，常用电压等级为：220V,380V,500V。2 额定电流接触器铭牌额定电流是指主触点的额定电流，常用电流等级为：5A,10A,20A,40A,60A,100A,150A,2
36、50A,400A,600A。上述电流是指接触器安装在敞开式控制屏上，触点工作不超过额定温升，负载为间断长期工作制时的电流值。3 线圈额定电压常用电压等级为：36V,127V,220V,380V。4 额定操作频率额定操作频率指每小时接通次数，最高为600次/小时。本系统选用的交流接触器型号为：主交流接触器：CJ20-250；小交流接触器：CJ20-40。四控制变压器控制变压器按容量进行选择。本系统选用的控制变压器型号为：JBK3 P=1000VA。五热继电器对于长期运行的设备，当热继电器与被控设备的环境温度相同时，可按该设备的额定电流值选定热继电器的加热元件的额定电流；当被控设备的环境温度比热继
37、电器高1520摄氏度时，按设备的额定电流选用小一个等级的加热元件热继电器；反之，当被控设备的环境温度比热继电器低1520摄氏度时，则按设备的额定电流选用大一个等级加热元件的热继电器。本系统选用热继电器型号为：JR16-20/3额定电流：20A； 热元件规格：额定电流0.35A;电流调节范围：0.250.35A; 额定电流1.1A;电流调节范围： 0.68 1.1A; 额定电流2.4A;电流调节范围：1.5 2.4A;六.辅助继电器（M）PLC中配有许多辅助继电器，由PLC中各种器件的触点驱动。作用同继电器控制中的中间继电器相类似。它有许多动合、动断触点供编程使用。辅助继电器不能直接驱动外部负载
38、，要通过输出继电器才能驱动负载。辅助继电器定义号为：M1-M2、M30-M40、M100-M103。其中，M8002为初始化脉冲，仅在可编程控制器运行开始瞬间接通一个扫描周期。M8002的常开触点，常用于某些元件的复位和清零，也可作为启动条件。M8014为1min时钟。七熔断器熔断器的作用是切断短路电流和预防电流过大造成的事故。它结构简单、价格便宜、作用方便、控制有效，是电器线路中一种常用的保护元件。熔断器的容体与被保护的电器串联。当被保护的电路短路时，短路电流流过容体，容体被加热，部分容体溶解气化而被熔断，于是产生电弧，电弧使容体熔化范围不断扩大，直到间隙足够大时，电弧才熄灭，从而将被保护的
39、电路与电源切断，达到保护目的。容体一般要求伏在电流为其1.25倍额定电流内时不被熔断，当出现过大电流和短路电流时，容体熔断。一般电器设备在通过电流时产生的热量与电流平方和电流通过的时间成正比。因此，电流越大，则要求熔断时间越短。从而才能保证被保护的设备不超过允许的温升。熔断器的选用原则是保证设备正常工作（包括设备启动电流的影响）时不熔断，只有当过大电流和短路电流时熔断。根据被保护的容体熔断速度的要求选择合适型号。用于单台长期工作的电动机，按下式计算： （4-3)用于保护频繁启动的的电动机，应按下式计算： (4-4)用于保护多台电动机时，应按下式计算： (4-5)式中多台电动机中容量最大的一台电
40、动机的额定电流；其余电动机额定电流之和。本系统选用的熔断器型号为：快速熔断器 RS0-500/100;小熔断器 RT18-4 RT18-20 RL7-120 RT18 -6等。4.2 可编程逻辑控制器（PLC）硬件电路设计2可编程逻辑控制器（PLC）为继电器输出，考虑到PLC的安全，它的输出用HH4P-L240VDC中间继电器隔离，这样一来，即使外部有冲击电流，也不会危及PLC芯片的安全，而且可以使输出点。系统启动后PLC得电，SB3.SB5同时也闭合，冷却风机和润滑泵同时启动，主轴运行端C3和使能端C5得电， KA0线圈得电，其常开触电闭合，KA2线圈得电，常开触电闭合，主轴正向进给KA2线
41、圈失电后其常开触电断开；同样KA3线圈得电常开触电闭合，主轴正向寸动。（详见附图）。图41 PLC硬件线路图4.3 590+数字式直流调速器硬件电路设计16 图42主轴拖动线路图图4-2为主轴拖动线路图。其工作过程为： D7，D8接通辅助电源供电，C9端电压为24V，K5，K4闭合，C3，C5得电，线圈KM0得电主触点闭合三相电源接入，590+开始工作，KA0线圈得电，其常开触电闭合，KA2线圈得电，常开触电闭合，主轴正向进给KA2线圈失电后其常开触电断开；同样KA3线圈得电常开触电闭合，主轴正向寸动。若KA1线圈得电，主轴反向运动，点动与寸动与正转相同。1）KM0是主交流接触器线圈，为D5,
42、D6辅助电压输出所驱动，它的吸合与释放控制590主电路的接通与断开。另外它的触点还控制交流通风电动机的交流接触器的线圈及该拖动单元的工作指示灯。2）D7，D8为590辅助电压输入。3）G3，G4联结模拟测速发电机的输出作为速度反馈。4）D3，D4为直流电动机的励磁电压输出。5）A+，A-为直流电动机的电枢电压输出。6）B3为正向速度给定，最大输入为10V，对应最大正向速度。B4为反向速度给定，最大输入为10V，对应最大反向速度。WR为10K的电位器。A4为速度给定。A1为参考电位。7）C5为使能，C3为启动，C9为24V。8）B8,B9用来设定停机模式4.4 控制电路设计控制电路的设计在本次课
43、题中是很重要的一个方面,它关系到整个系统运行的可靠性,安全性，稳定性和经济性。主要运用直流调速器，可编程器，一些电器元件的逻辑控制9。图43 滚齿机电控系统供电线路图此图为滚齿机电控系统供电线路图，它主要提供了24伏电压，作为PLC电源和590+的辅助电源,并为电磁阀指示灯提供电源。另外在原机床上有一磁性分离器电机用来吸附润滑油中残留铁屑，电机为251W。它主要通过一个变压器来提供AC220V，AC28V,然后通过一个整流桥由AC变到DC电源。图44 滚齿机主轴风机润滑电机主电路图此图为滚齿机主轴风机润滑电机主电路图，它主要提供了主轴冷却风机和两台润滑泵电机电气原理图，SB1闭合系统启动，然后
44、SB3闭合润滑泵启动，SB5闭合冷却风机运行。其中电机M3为备用。当M2不能正常启动时M3自动启动。图45 滚齿机冷却泵电机主电路图此图为滚齿机冷却泵电机主电路图。其中M5系备用电机，当M4不能正常启动时，M5自动启动。图46 滚齿机工作台调整电机线路图此图为工作台调整电机主电路图，由图可以知道工作台电机通过换相实现正反转， 图47 滚齿机滚刀快移电机线路图此图为滚刀架快移电机主电路图，通过换相实现正反转。电机选择AC220/380V，15/8.6A, 5KW, 1415rpm。 图48 滚齿机立柱快移电机线路图此图为立柱快移电机主电路图，也是通过换相实现正反转。电机选择AC220/380V，
45、15/8.6A, 5KW, 1415rpm。以上图42主轴拖动线路图，43 滚齿机电控系统供电线路图，其余为滚齿机主电路图，只是滚齿机电气原理图中重要一部分，详细的电器原理图见附图。- 21 -第5章 滚齿机系统软件部分5.1控制系统软件说明软件设计采用的是三菱公司自带的编程软件FXGPWIN。SWOPC-FXGP/WIN-C为一个可应用于FX系列可编程控制器的编程软件,可在Windows 3.1及Windows 95下运行.SWOPC-FXGP/WIN-C中,可通过线路符号,列表语言及SFC符号来创建顺序控制指令程序,建立注释数据及设置寄存器数据.创建顺序控制指令程序以及将其存储为文件,用打印机打印.该程序可在串行系统中可与可编程控制器进行通讯,文件传送,操作监控以及各种测试功能.5.2梯形图的软件分析1.主轴传动：在启动和旋转工作台前，必须保证先启动油泵电机和冷却泵，待工作台浮起后，压力开关闭合，主电机得电启动，工作台在油漠上旋转，最后是保