基于PLC的切割机系统设计 丽水学院2011届学生毕业论文
定电流峰值15KA。
(2) 熔断器的选择
熔断器是低压配电网中的保护元件之一，主要做短路保护用，当通过熔断器的电流大于规定值时，以及自产生的热量使熔体熔化而自动分断电路。通过熔断器的熔化特性和熔化特性的配合以及熔断器与其他电器的配合，在一定的短路范围内可达到选择性保护。而在本系统中是在电动机回路中用作短路保护，应考虑到电动机的起动条件，按电动机时间长短选择熔体的额定电流，对起动时间不长的场合可按下式决定熔体额定电流Ie：
Ie=Id/(2.5~3) (2.1) 对起动时间长或较频繁起动，按下式决定电流Ie
Ie=Id/(1.6~2.0) (2.2) 式中，Id-电动机的起动电流。
FU1选用RT16-00C型，其主要技术参数： 额定电流32A，额定电压500V，额定功率3.32W。 FU2选用RT16-00C型，其主要技术参数： 额定电流6A，额定电压500V，额定功率0.67W。 FU3选用RT16-00C型，其主要技术参数： 额定电流10A，额定电压500V，额定功率1.14W。 (3) 接触器的选择
交流接触器是一种适用于远距离频繁地接通和分断交流电路的电器，其主要控制对象是电动机，也可用于控制如电焊机、电容器组、电热装置、照明设备等其他负载。接触器具有操作频率高、使用寿命长、工作可靠、性能稳定、维修简便等优点，是用途广泛的控制电路之一。
随使用场合及控制对象不同，接触器的操作条件与工作繁重程度也不同。为了尽可能经济地、正确地选用接触器，必须对控制对象的工作情况以及接触器性能有一较全面的了解，不能仅看产品的铭牌数据，因接触器铭牌上所规定的电压、电流、控制功率等参数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用。
通常，先根据接触器的实际使用类别选用相应的接触器类型。然后，根据接触器控制对象的工作参量（如工作电压、工作电流、控制功率、操作频率、工作制等）确定接触器的容量等级。再按控制电路要求决定接触器的线圈参数。用于特殊环境条件的接触器应选用派生型产品（如湿热带型―TH或符合防爆、防尘、防滴等使用要求的产品）。
交流接触器的负载主要可分为电动机负载与非电动机负载（如电热设备、照明装置、电容器、
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电焊机等）两大类。
本设计中交流接触器使用属于电动机负载，且其负载的轻重程度为一般任务型，其操作频率不高。选用接触器时只要使被选用接触器的额定电压和额定电流等于或稍大于电动机的额定电压和额定电流即可。
KM1、KM3～KM7选用NC6-09 10型，KM2选用NC6-09 08型，其主要技术参数： 额定电压AC 380V，额定工作电流9A，约定发热电流20A，可控三相鼠笼电动机的功率4kW。 (4) 热继电器的选择
热继电器是依靠电流通过发热元时产生的热，使双金属片受热，弯曲而推动机构动作的一种电器，主要用于电动机的过载保护，断相及电流不平衡运行的保护及其他电气设备设备发热状态的控制。因此选用时，必须了解被保护对象的工作环境，起动情况，负载性质，工作制以及电动机允许的过载能力，保护要遵循的原则：应使热继电器的安秒特性位于电动机的过载特性之中，并尽量可能地接近，甚至重合，以充分发挥电动机的过载能力，同时使电动机在短时过载和起动瞬间（5～6Ie）时不受影响。
在热继电器的选择方面还要注意以下的几点：
1.原则上，热继电器的额定电流应按电机的额定电流选择。
2.再不频繁启动的场合，要保证热继电器不会应电机的启动而起误动作。 3.当电机为重复短时工作时，首先注意确定热继电器的允许操作频率。 FR1、FR2选用NR2(JR28)-11.5型，其主要技术参数：
电流等级13，额定绝缘电压690V，具有断相保护、温度补偿、手动与自动复位、脱扣指示、测试按钮、停止按钮，额定电压AC 380V，额定电流1.58A
2.3 控制电路设计 2.3.1 控制系统电路图
操作指令PLC交流接触器拨盘给定值行程开关输入输出接近开关刀片磨刀台面前移台面后移落刀抬刀台面刹车
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图2.2 切割机控制系统原理图
2.3.2 PLC硬件接线图及I/O端口分配
1. PLC控制系统的控制要求 PLC控制系统的控制要求如下：
(1) 系统设有手动、单周期、单步、连续、回原点、五种工作方式，台面在最前面，刀架在最上面，为系统的原点状态。
(2) 台面机构前/后运动时，带锯电机必须已启动，而带锯电机停止时，台面机构前/后运动应立即停止。
(3) 磨刀必须在刀片旋转时才能工作。
(4) 五种工作状态下，按下总停止按钮后，除带锯、磨刀装置外，刀架、台面的动作应立即停止。
(5) 电源接通后控制台面刹车的接触器KM7立即通电。 根据以上的要求，设计出PLC的外部接线图如下图所示：
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图2.3 PLC的外部接线图
根据上图所示切割机的5种工作方式有选择开关控制：当输入点X1接通时为手动方式，X2接通时为回原点方式，X3接通时为单步工作方式，X4接通时为单周期工作方式，X5接通时为连续工作方式。台面在最前面且刀架在抬刀限位称为系统处于原点状态。在公用程序中台面前到位开关X15、抬刀限位开关X20的常开触点的串联电路接通时，“原点条件”辅助继电器M5变为ON。
在选择单周期、连续和单工步工作方式之前，系统应处于原点状态；如果不满足这一条件，可选择回原点工作方式，然后按回原点启动按钮X6，使系统自动返回原点状态。在原点状态，顺序功能图中的初始步M0为ON，为进入单周期、连续和单工步工作方式作好了准备。
高速计数器只有在自动方式下才工作。主要的功能是对在自动方式下的键盘设定值进行比
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较，判断材料的厚度，控制台面的向前或向后运动。对于不同的设定值要有不同的计数值相符合。计数器的计数源就是测速齿轮所送的脉冲个数。
2. I/O端口分配
从上面的控制电路图所示，可以得出下面的分配表：
表2.7 输入端口表 输入元件 接近开关 手动 回原点 单步 单周期 连续 回原点启动 带锯启动 带锯停止 磨刀 总停 落刀限位 抬刀限位 台面前限位 台面后限位 落刀 抬刀 台面向前 输入点 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 X20 X21 表2.8 输出端口表
输出元件 KM1 KM2 KM7 KM5 输出点 Y0 Y1 Y2 Y3 输出元件 KM6 KM3 KM4 L1 输出点 Y4 Y5 Y6 Y7 输入元件 台面向后 刀架停止 台面停止 总停 预停 小数位1 小数位2 小数位4 小数位8 个位1 个位2 个位4 个位8 十位1 十位2 十位4 十位8 百位1 输入点 X22 X23 X24 X25 X26 X27 X30 X31 X32 X33 X34 X35 X36 X37 X40 X41 X42 X43 11