plc畢業(yè)論文——電氣自動(dòng)化專業(yè)數(shù)控立車主軸控制裝置

1、<p><b>　　PLC的畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the development of science, machine tools, manual machine tools have been developed from the past into t

2、he automatic machine tools, CNC machine tools 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

3、the spindle.This design is the German company 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 Lat

4、he; DC converter; Programmable Controller</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公司的可編程控制

5、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>&

6、lt;p><b>　　目錄</b></p><p>　　加我微信哦，我有很多畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，免費(fèi)提供的，包括原程序，原圖，原稿，還有答辯技巧教學(xué)</p><p>　　微信號(hào)：mujianxi2010</p><p><b>　　也可以掃我二維碼哦</b></p><p><b>　　目

7、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></p><p>　　2數(shù)控立車

8、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 直流調(diào)速4</p><p>　　2.

9、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>　　1 主軸電機(jī)的選擇8</p><

10、;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）14</p><p>　　2 舒適

11、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>　　1 主軸啟動(dòng)前準(zhǔn)備工作21</p>

12、;<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</b></p><p&g

13、t;<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)

14、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

15、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,機(jī)床的各種功能都由數(shù)控系統(tǒng)來控制實(shí)現(xiàn)。</p>

16、;<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

17、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)

18、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、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

19、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。

20、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

21、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。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

22、—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)

23、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><p>　　交流調(diào)速，價(jià)格低，維護(hù)簡(jiǎn)

24、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，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

25、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)采用他勵(lì)勵(lì)磁方式。</p><p>　

26、　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>　　（2-1）</b></p><p>　　式中U為電源電壓，單位V；R

27、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>　　由電壓平衡方程式（2-1）可知</p><p&

28、gt;　　()=（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>　?。?-4）</b></p><p>　　根據(jù)轉(zhuǎn)速公式（2-4），改變電樞端電壓

29、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>　　2.2 方案選擇</b></p>

30、<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)選用德國SIEMENS公司的6RA70直流調(diào)速裝置，可實(shí)現(xiàn)

31、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

32、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

33、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)控系統(tǒng)，而只選用其內(nèi)部可編程控制器—S7-200。</

34、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><p>　　CPU的運(yùn)算速度提高了40%；<

35、/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><p>　　增加了數(shù)據(jù)記錄功能，可以實(shí)

36、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)展模塊接口。其余四種型號(hào)均可加擴(kuò)展結(jié)構(gòu)。</p>&

37、lt;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><p>　　PLC S7-200 CPU224是

38、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

39、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，PE則接到</p><p>&l

40、t;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

41、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，按下升速按鈕，主軸速度上升，按下降速按鈕，主軸速度下降。&l

42、t;/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)速裝置，并選用Z4系列直流電機(jī)。</p>&

43、lt;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

44、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，額定電壓400V，勵(lì)磁電壓310V。+Z4直流電機(jī)自帶風(fēng)機(jī)，

45、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)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

46、。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><p>　　數(shù)控立車主軸速度控制裝置主要是由SI

47、EMENS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并聯(lián)使用，提供高電流至12000A，勵(lì)磁電路可以提供最大最

48、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，可以將其安裝在整流器門上的，PMU是由一個(gè)5 位，7 段顯示，有三個(gè)

49、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)選用Z4-250直流電機(jī)，功率75KW，電樞電流197A，額

50、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102KW，勵(lì)磁額定直流電壓325V。</p>

51、<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>　　圖2-5 電樞電源、電子版電源、勵(lì)磁電源接線圖</p

52、><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)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，

53、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><p>　　CUD1是6RA70的電子板，

54、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)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

55、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>　　圖2-7直流電機(jī)與測(cè)速電機(jī)接線圖</p>

56、<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、X171.39供電；X171.35數(shù)字地；X171.36

57、、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

58、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)部電源輸出端，X163.45是數(shù)字地；X163.40、X163.

59、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)X163.40為高電平，X163.41為低電平時(shí)（二者不可同時(shí)為高）

60、，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

61、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

62、 （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>　　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

63、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)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、P46

64、3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，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)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，

65、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

66、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)鄶嗦菲鳌７謩?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

67、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，KT100為斷開延時(shí)繼電器，延時(shí)斷開；圖2-10.b中當(dāng)KT

68、100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>　　2.7 直流調(diào)速裝置的參數(shù)設(shè)定</p>&

69、lt;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)RS2

70、32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><p>　　2，應(yīng)答有故障信息。<

71、/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)，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

72、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></p><p>　　在參數(shù)方式時(shí)，

73、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><p><b>　　LED顯示&l

74、t;/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><p>　　Fauit 紅色LED</

75、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。</p><p>　　如果用OP

76、1S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。</p><p>　　系統(tǒng)出場(chǎng)時(shí)

77、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3）； </p><p>　　P0

78、76.001=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><p>　　P83=1； 設(shè)置

79、 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 電樞額定電壓（V）；</p><p>　　P

80、257=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>　　P402=5； 設(shè)置 固定值5

81、%；</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；</p><p>　　P463=20；

82、 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><p>　　P671=B0010； 設(shè)置 對(duì)應(yīng)

83、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；</p><p>　　第三章數(shù)控立車主軸

84、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)，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

85、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><b>　　2 程序</b>&

86、lt;/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><b>　　LD T37 </b&

87、gt;</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><b>　　= Q1.0</b><

88、/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><p>　　LD I0.7//升速</p>

89、;<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><b>　　= Q0.5</b>

90、</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><p>　　LD I0.3//反轉(zhuǎn)</

91、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><p><b>　　A Q0.1</b&

92、gt;</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，控制柜上白色指示燈HL01亮，紅色指示燈HL02熄滅，動(dòng)力電

93、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

94、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

95、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上電，控制面板就可以工作了。按下面板上的啟動(dòng)按鈕（SB1）,

96、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

97、（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)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)

98、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><p>　　當(dāng)主軸運(yùn)行時(shí)，不論處于什么狀態(tài)，不要按下

99、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 元器件目錄</b></p><p&

100、gt;<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)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

101、，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><p>　　[1] 張海舟.數(shù)控技術(shù)發(fā)

102、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.</p><p>　　[4] 崔

103、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].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2009,23（5）：25-29.<

104、;/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><p>　　[9] 李德蒼. 6RA70 SIMOR

105、EG 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><p>　　[11] 殷思龍.淺談西門子6RA70

106、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)

107、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。讓我在各方面取得了顯著進(jìn)步，在此我再一次向車?yán)蠋煴硎居芍缘母兄x，