低压断路器主要用于电源的引入。低压断路器的额定电压应不小于保护线路的额定电压；低压断路器的额定电流应不小于它所安装的脱扣器的额定电流。
脱扣器的额定电流应不小于线路的计算电流I30，其计算电流的公式为（3-1）所示。
I30?S30??3UN （3-1）
?其中，S30?Q30?cos?，无功计算负荷Q30?P30tan?，有功计算负荷P30?KdPe，其中Kd取0.16到0.2之间，cos?取0.5，tan?取1.73。
根据计算，本设计控制系统中控制总电源输入的低压断路器QF的额定电流应大于6.31A，所以低压断路器QF选用型号为DZ15-63/3901，DZ15-63/3901塑料外壳式断路器额定电压380V，其脱扣器额定电流为10A。
(2)熔断器的选型
熔断器选择的主要内容是其类型、额定电压、熔断器额定电流等级与熔体额定电流。根据负载保护特性、熔断电流大小、各类熔断器的适用范围来选用其类型。额定电压是根据被保护电路的电压来选择的。
① 熔体额定电流的选择：
保护单台电动机，熔体的额定电流按（3-2）所示选取。
IfN?(1.5~2.5)IN （3-2）
式中：IN为电动机的额定电流，全压启动时，系数取2.5，降压启动时，系数取1.5。
保护多台电动机，若各台电动机不同时启动熔体的额定电流按下式（3-3）选取。
IfN?(1.5~2.5)INmax??IN （3-3）
式中：INmax为容量最大一台电动机的额定电流；?IN是除容量最大的电动机之外，其余电动机额定电流之和。
②熔断器规格的选择：熔断器的额定电压必须大于电路工作电压，额定电流必须大于或等于所装熔体的额定电流。
③熔断器类型的选择：根据负载保护特性的短路电流大小及安装条件来选择。 根据计算和实际情况的分析，本设计控制系统中FU的额定电流应大于17.6A，FU1的额定电流应小于等于17A，FU2的额定电流应小于等于9.25A，FU3的额定电流应小于等于9.25A。所以熔断器FU选用RC1A-30型熔断器，其熔体额定电流为20A。FU1选取RC1A-30型熔断器，其熔体额定电流为20A；FU2选取RC1A-15型熔断器，其熔体额定电流为10A；FU3选取RC1A-15型熔断器，其熔体额定电流为10A。
(3)交流接触器的选型
选择时主要考虑主触点的额定电压与额定电流、辅助触点的数量、吸引线圈的电
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压等级、使用类别、操作频率等。
① 额定电压与额定电流：
选择交流接触器，其主触点的额定电流应等于或大于负载或电动机的额定电流；额定电压应不小于负载的额定线电压，其额定电压可由公式（3-4）计算选型，额定电流由公式（3-5）计算。
UKMN?UCN （3-4） IKMN?IN?PMN?103??KUMN? （3-5）
式中：UKMN为接触器的额定电压；UCN为负载的额定线电压；IKMN为接触器的额定电流；IN为接触器主触点电流；PMN为电动机额定功率；UMN为电动机额定线电压；
K为经验常数；K取1~1.4。
② 吸引线圈的电流种类及额定电压：
对于频发动作的场合，宜选用直流励磁方式，一般情况下采用交流控制。线圈额定电压应根据控制电路的复杂程度，维护、安全要求，设备所采用的控制电压等级来考虑。
③ 辅助触点及其他方面的选择：
考虑辅助触点的额定电流、种类和数量，根据使用环境选择有关系列接触器或特殊用的接触器。
根据计算和实际情况，本设计控制系统中送料电动机启动、停止交流接触器KM1的额定电流应大于9.7A到13.6A的，所以KM1选用型号为CJX2-12，其额定电流为12A。
压块升降电动机正转交流接触器KM2、压块升降电动机反转交流接触器KM5的额定电流应大于5.18A到7.4A的，选用CJX2-09型接触器，其额定电流为9A。
剪刀升降电动机正转交流接触器KM2、剪刀升降电动机反转转交流接触器KM3的额定电流应大于5.18A到7.4A的，选用CJX2-09型接触器，其额定电流为9A。
(4)热继电器的选型
热继电器结构形式的选择主要取决于电动机绕组接法及是否要求断相保护。热继电器热元件的整定电流可按下式（3-6）选取：
IFRN?(0.95~1.05)Ied （3-6）
式中：IFRN为热元件整定电流；Ied为电动机的额定电流。
在工作环境恶劣、电动机频繁启动情况下，热继电器也可根据公式（3-7）选取：
IFRN?(1.15~1.5)Ied （3-7）
对于过载能力较差的电动机，选取热继电器时，其热元件的整定电流为电动机额定电流的60%到80%。
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在本设计电气控制系统中，过载保护热继电器FR1的额定电流应大于6.46A小于7.14A，最大不能超过10.2A，本设计中过载保护热继电器FR1选用JRO-20/3型,其额定电流为7.5A。
载保护热继电器FR2的额定电流应大于3.52A小于3.89A，最大不能超过5.55A，设计中过载保护热继电器FR2、FR3选用JRO-20/3型,其额定电流为4.5A。
过载保护热继电器FR3的额定电流应大于3.52A小于3.89A，最大不能超过5.55A，设计中过载保护热继电器FR2、FR3选用JRO-20/3型,其额定电流为4.5A。
3.6.4 主要电气元件目录表
根据选型，本设计的主要电气目录表如表3-2所示。
表3-2 电气元件目录表
符号 M1 M2 M3 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 QF FU FU1 FU2 FU3 FR1 FR2 FR3 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ SB1 SB2 L1
名称 电动机 电动机 电动机 交流接触器 交流接触器 交流接触器 交流接触器 交流接触器 低压断路器 熔断器 熔断器 熔断器 熔断器 热继电器 热继电器 热继电器 限位开关 限位开关 限位开关 限位开关 限位开关 光电开关 七段数码管 启动按钮 停止按钮 指示灯
型号规格 Y100L2-4 3KW Y90L-4 1.5KW Y90L-4 1.5KW
CJX2-12 CJX2-09 CJX2-09 CJX2-09 CJX2-09 DZ15-63/3901 RC1A-30 RC1A-30 RC1A-15 RC1A-15 JRO-20/3 7.5A JRO-20/3 4.5A JRO-20/3 4.5A
LX5-11 LX5-11 LX5-11 LX5-11 LX5-11 E3F-5DN1 5L LG5611BH 5V
LA19-11 LA19-11 XD1
用途
驱动送料 驱动压块升降 驱动剪刀升降 送料电动机启停 压块升降电动机正转 剪刀升降电动机正转 剪刀升降电动机反转 压块升降电动机反转
总电源输入 电源总保险 送料电机保险 压块电机保险 剪刀电机保险 送料电动机过载保护 压块电动机过载保护 剪刀电动机过载保护 控制板料到位 控制压块下降到位 控制剪刀下降到位 控制剪刀上升到位 控制压块上升到位 送数码管显示计数 显示剪切数 总启动 总停止 报警
数量 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 1 1 1
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第4章 基于PLC的木板自动剪切机系统软件的设计
4.1 PLC程序设计方法
设计PLC控制系统中软件的设计是工作量较大的一项工作，主要内容有：对复杂的控制系统应绘制工艺流程图或控制功能图；编制梯形图；根据梯形图编写程序单；对复杂的程序首先进行分段调试，然后进行总调试，并作必要的修改，知道功能完全。
编写PLC程序的方法有很多，这里主要介绍几种典型的编程方法。
4.1.1 图解法编程
图解法是靠画图进行PLC程序设计。常见的主要有梯形图法、逻辑流程图法、时序流程图法和步进顺控法。
(1)梯形图法：梯形图法是用梯形图语言去编制PLC程序。这是一种模仿继电器控制系统的编程方法，其图形甚至元件名称都有继电器电路十分相似。
这种方法很容易地把原继电器控制电路移植成PLC的梯形图语言。这对于熟悉继电器控制的人来说，是最方便的一种编程方法。
(2)逻辑流程图法：逻辑流程图法是用逻辑框图表示PLC程序的执行过程，反映输入与输出的关系。
逻辑流程图会使整个程序脉络清晰，便于分析控制程序、查找故障点及调试和维修程序。
(3)时序流程图法：时序流程图法是首先画出控制系统的时序图（即到某一个时间应该进行哪项控制的控制时序图），再根据时序关系画出对应的控制任务的程序框图，最后把框图写成PLC程序。
这种方法很适合以时间为基准的控制系统的编程方法。
(4)步进顺控法：步进顺控法是在顺控指令的配合下设计复杂的控制程序。一般比较复杂的程序都可以分成若干个功能比较简单的程序段，一个程序可以看成整个控制过程的一步。
4.1.2 经验法编程
经验法是运用自己的或者别人的经验进行设计。多数是设计前先选择与自己工艺要求相近的程序，把这些程序看成是自己的“试验程序”。
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结合自己工程的情况，对这些“试验程序”逐一修改，使之适合自己的工程要求。
4.1.3 计算机辅助设计编程
计算机辅助设计是通过PLC编程软件（比如FX2N）在计算机上进行程序设计、离线或在线编程、离线仿真和在线调试等。使用编程软件可以很方便的在计算机上离线或在线编程、在线调试，在计算机上进行程序的存取、加密以及形成EXE文件[10]。
4.2 编程软件FX2N的介绍
4.2.1 FX系列介绍
FX系列功能指令可分为程序流向控制指令、数据传送和比较指令、算术逻辑运算指令、位移和循环指令、数据处理指令、方便指令、外部输入输出处理和通信指令等。
4.2.2 FX2N系列介绍
FX2N系列是三菱PLC是FX家族中最先进的系列。具有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块等特点，为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。
FX2N系列具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为你的工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。FX2N系列为大量实际应用而开发的特殊功能，开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要--模拟I/O，高速计数器。定位控制达到16轴，脉冲串输出或为J和K型热电偶或Pt传感器开发了温度模块。
对每一个FX2N主单元可配置总计达8个特殊功能模块。内置式24V直流电源24V、400mA直流电源可用于外围设备，如传感器或其它元件。因为采用了优良的可维护性快速断开端子块，即使接着电缆也可以更换单元；小时表功能对过程跟踪和机器维护提供了有价值的信息；可以用输入滤波器平整输入信号（在基本单元中X000到X017）；元件注解可以记录在程序寄存器中[11]。
4.3 控制程序流程图
系统流程图可以详细地表达设计的内容和方法，帮人们理清思路，同时也让别人
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