基于PLC的自动铣床 控制系统设计.doc

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1、毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目： 基于PLC的自动铣床控制系统 姓名 系别 电气工程系 专业 电气自动化技术 班级班学号 指导老师 教研室主任 一、 基本任务及要求： 以PLC为核心，配合智能仪表，实現对自动铣床的自动控制以及运行状态的检测功能和显示功能。采用日本三菱公司FX2N PLC和速度控制模块 完成铣床自动加工控制系统的设计，提高铣床自动加工控制系统的可靠性和加工精度。 设计的主要内容是完成自动控制功能、状态显示和信息检测所需要的硬件和传感器等元器件的选择。并完成控制软件设计。 包括：1、总体方案的确定；2、PLC的选择； 3、各模块电路的设计；4、软件设计；5、编写设计说明

2、书等。 控制系统概况见附件。 二、 进度安排及完成时间： 3月7日 布置任务、下达设计任务书、具体安排。 3月7日-3月26日 查阅资料、撰写文献综述、撰写开题报告, 上传到FTP。 4月10日-5月30日 毕业设计： 4月10日-4月22日 主要完成系统硬件组建，总线与各节点的连接的初步设计。4月23日-5月10日 修改系统硬件组建，总线与各节点的连接的设计。5月11日-5月20日 组建系统的部分硬件，总线与各节点的选型设计。5月21日-5月30日 完成系统的软件设计。 6月1日-6 月14日 撰写毕业设计说明书（论文）。 6月15日-6月17日 修改、装订毕业设计说明书、指导教师评阅。 6

3、月20日 毕业设计答辩（公开答辩、分组答辩）。 6月27日-7月3日 毕业设计资料归档。 目录第1章 自动铣床的概述1第2章 系统总体设计2第3章 铣床生产流程及控制系统构成3第4章 硬件设计44.1 可编程序控制器PLC的选型54.1.1 可编程序控制器物理结构及控制方式的选择54.1.2 CPU的能力64.1.3 I/O点数的确定74.1.4 响应速度84.1.5 存储器容量的选择94.1.6 可编程序控制器的指令系统104.2 电动机的选型114.2.1 主运动电动机功率的确定114.2.2 进给运动电动机容量的确定124.3 铣床电动机组的设计134.4 铣床常用电器的选型154.4.

4、1 按钮154.4.2 刀开关154.4.3 组合开关154.4.4 行程开关164.4.5 接触器184.4.6 热继电器184.4.7 中间继电器194.4.8 熔断器204.5 系统供电224.6 输入/输出接口电路23第5章 软件设计245.1 铣床电力拖动和控制任务245.2 PLC输入/输出地址分配245.3 系统程序的设计26 控制系统的公共程序26第6章 控制面板的设计28第7章 PLC控制系统抗干扰措施297.1 硬件抗干扰措施297.1.1 抑制电源系统引入的干扰297.1.2 抑制接地系统引入的干扰307.1.3 抑制输入输出电路引入的干扰317.1.4 抑制外部配线干扰

5、的措施317.2 软件抗干扰措施32结束语34致谢35参考文献36附录A 梯形图37附录B 指令表38附录C PLC外接线图2附录D 电动机组启动接线图3摘 要本篇文章介绍了自动铣床PLC控制系统设计方案，并且叙述了铣床运行的基本原理、PLC的基本原理、PLC的工程设计步骤。该系统用三菱公司的FX2N系列PLC作为控制核心，整个系统采用了一台PLC控制，整个控制系统设一个控制室。利用PLC控制铣床运行，实现了铣床启动、停止、故障停止、紧急停止的功能，并且有手动控制和自动控制两种控制方式， 从而实现了铣床运行的自动化功能。PLC控制的特点使原机床控制大大的简单化,并且维修方便,易于检查。节省大量

6、的继电器元件,使机床的工作效率更高。 关键词：可编程序控制器； 铣床； 电气控制系统；Automatic milling machine PLC control systemABSTRACT：This page has introduced the design plan of the automatic milling machine PLC control system, and has narrated the basic principles of the milling machines operation, the basic principles of PLC and the e

7、ngineering design step of PLC. This system uses FX2N series PLC of San Ling Company as the core of controlling, the whole system has adopted a PLC to control, the whole control system sets up a control room and utilize a PLC control milling machine to run. It realized the function of milling machine

8、s start , stop , trouble stop , stop promptly. And it has two kinds of control methods the manually control and automatically control, thus realized the automatic function of the milling machines operation.KEYWORDS: PLC；milling machine；control system第1章 自动铣床的概述随着电子技术的发展，可编程序控制器日益广泛的应用于机械、电子加工与设备电气改造

9、中。 铣床作为机械加工的通用设备在内燃机配件的生产中一直起着不可替代的作用。自动铣床具有工作平稳可靠，操作维护方便，运转费用低的特点，已成为现代生产中的主要设备。自动铣床控制系统的设计是一个很传统的课题，现在随着各种先进精确的诸多控制仪器的出现，铣床控制的设计方案也越来越先进，越来越趋于完美，各种参考文献也数不胜数。在我国7080年代大多数铣床中,大多数的开关量控制系统都是采用继电器控制,也有相当一部分辅机系统是采用继电控制。因此,继电器本身固有的缺陷,给铣床的安全和经济运行带来了不利影响,用PLC对铣床的继电器式控制系统进行改造已是大势所趋。铣床主要由工作机构、传动机构、和自动控制系统三部分

10、组成。工作机构的主要部件有底座、床身、主轴、悬梁、纵向工作台、回转盘、床鞍和升降台组成。 传动机构主要由主轴传动系统和进给传动系统构成。 主轴传动是由一台7.5KW、1450r/min的主电动机驱动，主轴旋转方向的改变由主电动机正、反转来实现。第2章 系统总体设计使用可编程序控制器构成控制系统的设计步骤如图所示，与常用的继电器控制逻辑设计比较，组件的选择代替了原来的部件选择，程序设计代替了原来的硬件逻辑设计。其系统总体思路如图（1）所示： 硬件设计分析控制要求软件设计确定I/O设备选择PLC分配I/O点数绘制流程图I/O接线图的设计控制面板的设计主电路的设计设计梯形图绘制程序指令表输入程序并检

11、测调试试试选择外部设备图1控制系统设计步骤第3章 铣床生产流程及控制系统构成 普通铣床由铣刀盘、液压泵、润滑泵、冷却泵、电磁阀和电控系统组成。自动操作过程是由按钮和限位信号控制电机和电磁阀来完成。铣床工作流程见图2，PLC控制系统框图见图3。图2铣床工作流程图图3 PLC控制系统图第4章 硬件设计PLC工作可靠，抗干扰能力强，各功能模块配套方便，可减少大量的继电器，实现传统继电器控制难以实现的复杂控制，可充分利用PLC软件，使电器控制严格执行互锁，对许多涉及安全问题或比较重要的互锁不易采用软件互锁而应尽量采用硬件互锁，提高系统的可靠性。PLC硬件应用的要求：要应用好PLC，防止产生不应有的损坏

12、，其硬件必须符合和满足如下应用的要求：（1） 物理环境 1、环境温度：060，最好40，在PLC安装处，要安装一个通风排气扇散热。2、环境湿度：一般在3585以下并无凝结现象。3、止空气中含有金属粉尘或腐蚀性气体以及太阳紫外线直射，将控制柜进行封闭。4、免PLC主机直接受到震动或撞击，远离震动、冲击源。（2）电气环境1、音措施：采取屏蔽电缆线、屏蔽层和远离带噪音的电磁开关等。2、磁波干扰：采取可靠接地和封闭方法。4.1 可编程序控制器PLC的选型从以上PLC的出现到PLC的发展过程，以及其自身的特点和与继电器控制逻辑的比较，都充分体现了PLC控制系统代替继电器控制的必然。在实际中适用于工程应用

13、的可编程序控制器种类繁多，性能各异，可编程序控制器PLC的选用在应用设计的开始即可根据工艺提供的资料及控制要求等预先进行。一般可以从以下几个方面来考虑：4 可编程序控制器物理结构及控制方式的选择根据物理结构，可以将可编程序控制器分为整体式和模块式。整体式每一I/O点的平均价格比比模块式的便宜，小型控制系统一般使用整体式可编程序控制器。模块式的可编程序控制器的功能扩展方便灵活，I/O点数的多少、输入点数与输出点数的比例、I/O模块的种类和块数等的选择，比整体式可编程序控制器灵活的多，模块式可编程序控制器还具备多种特殊I/O模块供用户选用，可完成各种特殊的控制任务，在判断故障范围和维修时更换模块等

14、也很方便。因此较复杂，要求较高的系统一般采用模块式可编程序控制器。系统如有模拟量闭环控制、快速响应、高速计数、通信联网和运动控制等特殊要求，可以选用有相应特殊I/O模块的可编程序控制器计数，也可以选用内置相应功能的整体式可编程序控制器。控制方式可分为独立式、集中式和分布式等，而在本次输煤系统的设计中采用了两台PLC控制，按其所要完成的任务，设计中采用的是集中式控制方式。4.1.2 CPU的能力CPU的能力是可编程序控制器最重要的性能指标，也是机械选择时首要考虑的问题。实际上I/O点数，响应速度和软件功能都属于CPU的能力，后面分点提出，这里只说明除此之外的CPU能力。可编程序控制器的CPU能力

15、还应包括处理器的个数，根据处理器的个数和位数就可粗略了解该可编程序控制器的基本特征；CPU的存储器的性能，存储器是存放程序和数据的地方，从使用角度考虑存储器的性能主要是可供用户使用的存储器能力。它应包括存储器的最大容量，可扩展性，存储器的种类。存储器的容量选择在下一点将单独提出，存储器扩展性和种类多少则体现了系统构成的方便和灵活；中间标志，计时器和计数器的能力，这一性能实际上也体现了软件功能。中间标志的多少和类型对系统的使用性能具有一定关系，如果构成的系统庞大，控制功能复杂，就需要较多的中间标志。对于计时器和计数器不但要知道它们的多少，还要知道它们的计时和计数范围。其它的性能参数，包括电流消耗

16、，工作环境要求，寿命时间等。总之，CPU的能力是一种综合的性能指标，而且要根据实际需要进行选择，以满足工作应用的要求。4.1.3 I/O点数的确定I/O点数是可编程序控制器的一个简单明了的性能参数，也是应用计算机赛最直接的参数。在机型选择时必须注意一下问题：产品手册上给出的最大I/O点数的确却含义，由于各公司的习惯不同，所给出的最大I/O点数含义并不完全一样，有的给出的时I/O总点数，即包括输入也包括输出，也就是手册上给出的点数是输入点数和输出点数之和，有的则分别给出最大输入点数和最大输出点数。要分清模拟量I/O点数和数字量I/O点的关系。有的产品模拟量I/O点数要占数字量I/O点数，有的产品

17、则分别独立给出且互相并无影响。远程I/O的考虑，对于较大的控制系统，控制对象较为分散，一般都要采用远程I/O，在选择机型时，要注意可编程序控制器是否具有远程I/O的能力和能驱动远程I/O点数。智能I/O的考虑，在机型选择考虑I/O点数的同时，还要考虑智能I/O的能力，具有智能I/O模板可方便的解决高速计数，闭环控制等特殊的控制功能。I/O点数的余量，无论如何，在系统硬件设计中要留有充分的I/O点数作为备用，这主要时基于二方面的考虑，一是系统设计的更改，如果不留有充分的余量，一旦系统设备调整，控制功能增加，就要全部推翻原有设计好的系统，造成不必要的损失；二是手册上给出的最大I/O点数都是在理想情

18、况下获得的参数，一旦满负荷运行，就要影响整个系统的响应速度和可靠性，给系统带来不良的影响，为了保证所设计的控制系统的正常运行，在系统硬件设计时，建议根据实际I/O点数留有2030的余量。 4.1.4 响应速度对于数字量控制为主的工程应用项目，可编程序控制器的响应速度都可满足实际需要，不必给以特殊的考虑。对于模拟量控制的系统，特别是具有较多闭环控制的系统则必须考虑可编程序控制器的响应速度。考虑响应速度主要是从二个方面考虑。一是可编程序控制器程序的语句处理时间，另一个是可编程序控制器的扫描周期。一般手册上都给出语句处理时间，而且是以处理1K的语句所需时间计算的。在实际应用中要注意逻辑处理指令和字处

19、理主令所需时间是不同的，有的产品中给出每条指令的处理时间。在PLC中给出的扫描周期都是最大的扫描周期时间，而系统中实际运行的扫描周期则与系统所连接设备的多少和应用软件的多少及复杂程序有关。在机型选择时还应该注意最大的扫描周期是否可以重新设定，如果可以重新设定，适应性则更强。在有个特殊响应速度要求的情况下，还要考虑系统中断处理和直接控制I/O功能，这些功能可以随时处理，而不变扫描周期的限制，当然这些功能都是有一定的具体要求的，有的也与系统硬件配置有关。整个系统的响应速度还与输入输出有关，因为任何输入输出模板都有一定的时间滞后。总之，不同的控制对象对响应速度有不同的要求，要根据实际需要选择可编程序

20、控制器，控制对象信号变化速度快，则要求响应速度快，控制对象信号变化速度慢，则要求响应的速度就不同。4.1.5 存储器容量的选择在初步估算时，对于仅需开关量控制的系统，将I/O点数乘以8，就是所需的存储器的字数，这一要求一般都能满足，在只有模拟量输入，没有模拟量输出的系统中，一般要对模拟量信号作数据传送，数据滤波和比较运算等操作。估算时可为每路模拟量准备100个存储器字，在既有模拟量输入又有模拟量输出的系统中，一般要对模拟量作闭环控制，涉及的运算相当复杂，需要的用户存储器比只有模拟量输入时要多一些，估算时可为每路模拟量准备200个存储器字，当模拟量路数较少时，应将系统适当增大，反之则应将系统适当

21、减小。由于本人编程水平有限，在考虑存储器的容量时，多留了一些裕量。在自动测量，自动存储和对系统补偿等正常场合，对存储器的要求是很大的，有时甚至要求可编程序控制器有十几K字的甚至几十K字的存储容量。在选择可编程序控制器的型号是不应盲目追求过高的性能指标，在I/O点数和存储器容量方面应留有一定的裕量。作为单机小规模控制使用的场合，由于工艺简单、程序固定，多数使用EPROM存储器或EPROM+RAM存储器。对于大、中规模的可编程序控制器，往往用于工艺比较复杂且多变的场合，程序改变较多，因此一般都使用CMOS RAM存储器，且有后备电池，以便关机时存储信息。存储器的选择有两种方法：一种是根据编程实际使

22、用的节点数计算，这种方法可精确地计算出存储器实际使用容量，缺点是要编完程序之后才能计算；另一种方法，也是我们常用的方法是估算法，用户可根据控制规模和应用目的，按下面给出的公式进行估算。代替继：M=Km(10*DI)+(5*DO) ( 4.1)模拟量控制：M=Km(10*DI)+(5*DO)+(100*AI) (4.2)多路采样控制：M=Km(10*DI)+(5*DO)+(100*AI)+1+采样点*0.25 (4.3)需开关量控制：M=I/O点数*8 (4.4)式中，DI数字（开关量）输入信号 DO数字（开关量）输出信号 AI模拟量输入信号 Km每个节点所占有存储器字节数 M存储器容量4.1.

23、6 可编程序控制器的指令系统由于可编程序控制器应用的广泛性，各种机型所具备的指令系统也不完全相同，现代的可编程序控制器的指令功能越来越强，内部元件的个数也越来越多。任何一种可编程序控制器都可以满足开关量控制系统的要求，如果系统要求完成模拟量与数字量的转换，PID闭环控制，运动控制等工作，可编程序控制器应有算术运算，数据传送等功能，有时甚至要求有开方、对数运算和浮点数运算等功能。在机型选择时，从指令系统方向应注意下述内容：指令系统的总语句数，这一点反映了整个指令所包括的全部功能；指令系统的种类，主要应包括逻辑指令，运算指令和控制指令，具体的要求则与实际要完成的控制功能有关；指令系统的表达方式，指

24、令系统的表达方式有多种；应用软件的程序结构图，程序结构有模块化的程序结构，有子程序式的程序结构；软件开发手段。在考虑指令系统这一性能时，还要考虑到软件的开发手段，一般的厂家对可编程序控制器都配有专用的编程器，提供较强的软件开发手段，有的厂家在此基础上还开发了专用软件，可利用通用的微型机作为软件开发手段，这样就更加方便了用户的需要。4.2 电动机的选型根据机床的负载功率就可以选择电动机的容量。然而机床的载荷是经常变化的，而每个负载的工作时间也不尽相同，这就产生了使电动机的功率如何经济的满足机床负载功率的的问题。4.2.1 主运动电动机功率的确定多数机床负载情况比较复杂，切削用量变化大，尤其是通用

25、机床负载种类更多，不易准确的确定其负载情况。因此通常采用通过调查统计类比或采用分析计算想结合的方法来确定电动机的功率。主轴电动机M1，空载时直接启动，为满足顺铣和逆铣工作方式的要求，能够正转和反转，为提高生产率，采用电磁制动器进行停车制动，同时从安全和操作方便考虑，换刀时主轴也处于制动状态。4.2.2 进给运动电动机容量的确定机床进给运动的功率也是由有效功率和功率损失两部分组成的。一般进给运动的有效功率都是比较小的，但由于进给机构传动效率很低，实际需要的进给功率约为主运动：铣床为0.20.25。有时甚至更低。当主运动和进给运动采用同一电机时，只计算主运动电动机功率即可。对主运动和进给运动没有严

26、格内在联系的车床，如铣床，为了使用方便和减少电能的消耗，进给运动一般采用单独电机传动，该电机除传动进给外还传动工作台的快速移动。由于快速移动所需要的功率比进给大的多，因此电动机的功率通常是由快速移动所需要决定的。工作台进给电动机M2，直接启动，为满足纵向、横向、垂直方面的往返运动，要求电动机能正反转，为提高生产率，要求行程时可快速移动。从设备的安全考虑，各进给运动之间必须联锁，并由手柄操作机械离和选择进给运动的方向。电动机M3拖动冷却泵，在铣削加工时提供切削液。各电动机型号参数对照表如下表所示：电动机型号参数对照表符号名称型号规格 转/分M1主轴电动机Y160L-411KV、380伏、1460

27、M2进给电动机Y100L1-42.2KV、380伏、1430M3冷却泵电动机Y801-20.8KV、380伏、28304.3 铣床电动机组的设计图4为铣床电动机组启动电路图，该铣床有三台电动机，主轴电动机M1用来带动主轴旋转。进给电动机M2用来驱动工作台进行纵向，横向和垂直三个方向的进给运动与快速移动。冷却电动机M3驱动冷却液泵，铣削时把冷却液送到工件、刀具上进行冷却。 图4 电动机组启动原理图4.4 铣床常用电器的选型4.4.1 按钮按钮是一种结构简单、应用广泛的主令电器。在低压控制电路中，用于手动发出控制信号。按钮是由按钮帽、复位弹簧、桥式触头和外壳组成，通常做成复合式，即具有常闭触点和常

28、开触点。按钮在系统中有启动停止复位清零选择等作用。一般性的按钮可选用LA18-22型，其中-常开-常闭触头各两个；紧急按钮可选用LA18-22J型；当按钮作为选择开关时可选用带指示灯的按钮，可选用LA19-11B/D。4.4.2 刀开关开关和小容量电机非频繁启动的操作开关。由操作手柄、刀片、触头座和底板等组成。刀开关安装时，手柄要向上，不得倒装或平装。接线时，应将电源接在上端，负载接在下端，作用在电弧上的电动力和热空气的上升方向一致，就能使电弧迅速拉长而且熄灭， 这样拉闸后刀片与电源隔离，可防止意外事故的发生。适用于各皮带机、破碎机、给煤机、通风机的电源开关。根据系统的工作情况选用HR1-60

29、型胶刀开关。4.4.3 组合开关组合开关主要是作为电源引入开关，所以也称为电源隔离开关。它也可以起停5KW以下的异步电动机，但每小时的接通次数不宜超过1520次，开关的额定电流一般取电动机额定电流的1.52.5倍。组合开关主要根据电源种类、电压等级、所需触点数及电动机容量进行选用。常用的组合开关为HZ-10系列，额定电流分为10、25、60和100A四种。适用于交流380以下，直流220以下的电气设备中。4.4.4 行程开关行程开关也称限位开关。用于控制电路的自动限位切换。据控制功能及安装位置、控制路数，选择触头种类、数量、结构型号及安装尺寸。机床常用行程开关有LX2、LX19、JKXK1及L

30、XW-11、JLXK1-11型等系列产品。行程开关的额定电压：交流500V、直流440V，额定电流5A。操作频率1200-2400次/小时。LX19型及JLXK1型行程开关均有一对动和和一对动断触头、且有自动复位和非自动复位两类。LXW-11型及JLXK1型是微动开关，体积小、动作灵敏，机床中应用较多。LW2型为组合行程开关，最多可备有5对动和、5对动断公10对触头。可实现多路控制。下表列出JL；JLXK1系列行程开关的结构形式及有关参数。表2 JLXK1系列行程开关结构特征与技术参数基本型号传动结构及复位方式动作力(kg)触头对数JLXK1-111单轮防护式 能自动复位大于1动和动断JLXK

31、1-111M单轮密封式 能自动复位 1 1JLXK1-211双轮防护式 非自动复位额定电压(V)JLXK1-211M双轮密封式 非自动复位交流直流JLXK1-311直动防护式 能自动复位大于2500440JLXK1-311M直动密封式 能自动复位额定电流(A)JLXK1-411直动滚轮防护式 能自动复位大于2 5JLXK1-411M直动滚轮密封式 能自动复操作频率1200次/h4.4.5 接触器接触器分为直流、交流两种。机床中应用最多的是交流接触器。交流接触器的型号：如接触器CJ10-20，要想正确地选择接触器，就必须了解接触器的主要技术数据。其主要数据有：1）电源种类：交流或直流；2）主触点

32、额定电压、额定电流；3）辅助触点的种类、数量及触点的额定电流；4）电磁线圈的电源种类、频率和额定电压；5）额定操作频率，即允许每小时接通的最多次数；机床常选用的是CJ10系列接触器，电源种类为交流，主触点最大电压500V，最大电流150A。4.4.6 热继电器热继电器的种类很多，应用最广泛的是基于双金属片的热继电器，其主要由热元件、双金属片、触头三部分组成。双金属片是热继电器的感应元件，它由两种不同线膨胀系数的金属机械辗压而成。热继电器是利用电流的热效应原理工作的保护电器，在电路中作电动机的过载保护。电动机在实际运行中，常遇到过载情况，过载时间长时，绕组温升超过了允许值是将会加剧绕组绝缘老化，

33、缩短电机的使用年限，严重时甚至会使电机绕组烧坏。因此，凡电机长期运行时，都需要对其过载提供保护装置。选用热继电器主要应考虑的因素有：额定电流或热元件的整定电流要求均应大于被保护电路或设备的正常工作电流。作为电动机保护时，要考虑其型号、规格和特性、正常启动时的启动时间和启动电流、负载的性质等。在接线时对星型联结的电动机，应选择带断相保护的热继电器。所选用的热继电器的整定电流通常与电动机的额定电流相等。在此系统中选用JR16-20型的热继电器。 4.4.7 中间继电器中间继电器主要在电路中起信号传递与转换的作用，用它可实现多路控制，并可将小功率的控制信号转换为大容量的触点动作，以驱动电气执行元件工

34、作。中间继电器触点多，可扩充其他电器的控制作用。在机床上常用的中间继电器型号有JZ7系列、JZ8系列两种。JZ7系列，适用于交流电压550V，电流5A以下的控制电路。JZ8系列为为交直流两用电器，其触点额定电流为5A。其线圈电压有直流：12V、24V、48V、110V、220V、；交流110V、127V、220V、380V等等级。触点有（常开/常闭）：6/2、4/4、2/6等组成形式。而且触点簧片反装可使常开、常闭触点相互转换，以满足设计的要求。选用中间继电器，主要依据控制电路的电压等级，同时还要考虑触点的数量、种类及容量、满足控制线路的要求。4.4.8 熔断器熔断器是一种简单而有效的保护电器

35、。在使用时，熔断器串接在所保护的电路中，作为电路及用电设备的短路和严重过载保护，主要用做短路保护。熔断器的容体与被保护的电路串联，当电路正常工作时，容体允许通过一定大小的电流而不熔断。当电路发声短路或严重过载时，熔体中流过很大的故障电流，当电流产生的热量达到熔体的熔点时，熔断器断切电路，从而达到保护电路的目的。（1）熔器类型的选择 其类型应根据线路的要求、使用场合和安装条件来选择。例如用于电动机过载保护设时，一般要求熔断器容量不大，也不要求限流，但希望其安秒特性平稳；用于配电时，如短路电流较大，则选高分断能力或要求带限流作用的，如RT0系列；在经常发生故障的地方，最好选用可折式，如RC1A、R

36、L1、RM10等系列；在易燃品的地方，当然禁止选用敞开式的，并且其快速性应该很好等。（2）熔断器额定电压的选择 其额定电压应大于或等于线路的工作电压。（3）熔断器的额定电流的选择 其额定电流必须大于或等于所装的熔体的额定电流。（4）熔体的额定电流的选择 熔体的额定电流可按以下几种情况选择：1）、对于电炉、照明等阻性负载的短路保护，应使熔体的额定电流等于或稍大于电路的工作电流，即 IfuI （4.5）式中，Ifu为熔体的额定电流；I为电路的工作电流。2）、保护一台电动机时，考虑到电动机启动冲击电流的影响，应按下式计算 If（1.52.5）IN （4.6）式中，IN为电动机的额定电流 。3）、保护

37、多台电机时，则应按下式计算 Ifu（1.52.5）INmax+IN （4.7）式中，INmax为容量最大的一台电机的额定电流；IN为其余电动机的额定电流的总和。4）、要依据动作特性校验所选择熔断器以及上下级的配合，前者是熔断器自身特性于保护对象的匹配问题，后者是熔断器之间的配合问题，在要求时才进行校验。2=16.4A可选用NGT00 20A型的电机；11KW的电机22.52=45A可选用NGT00 50A型的熔断器；15KW的电机29.52=59A 可选用NGT00 63A型的熔断器；同理30KW的电机可选用NGT1 125A型的熔断器、37KW的电机可选用NGT1 160A型的熔断器、45K

38、W的电机84.52=169A 可选用NGT1 160A型、5.5KW的电机可选用NGT00 25A、7.5KW的电机可选用NGT00 35A的熔断器；对于总的电路的熔断器选择，可根据公司计算的，可选择NGT4 1000A型的熔断器。4.5 系统供电为了避免各种干扰通过电源线进人PLC系统的动力部分、控制部分、PLC和IO电源分别配线用带屏蔽层的隔离变压器给PLC供电，隔离变压器与PLC之间采用双绞线连接，隔离变压器一次侧接380V，避免地电流的干扰为了保证人身和设备的安全，设置独立于PLC的紧急停车控制装置，在紧急停止时，PLC的输出电路可在PLC外部切断，如图5所示：图5 PLC系统供电方式

39、4.6 输入/输出接口电路输入接口电路的常闭触点如停车按钮，作为PLC的输入信号时，其实际触点的初始状态与对应的PLC内部虚拟触点(也叫“软触点”)之间存在逻辑相反的关系为了保持梯形图与继电器原理图对应，SBl和SB3均采用常开按钮 从人身和设备的安全考虑，输出电路保留的原来的电气互锁采用原来127 V的交流供电电源。为了抑制电路断开时产生的电弧对PLC的影响，在接触器线圈两端并联阻容吸收电路阻容吸收电路的电阻取100120 Q，电容取01 pF，电容的额定电压大于等于250 V 图6 PLC外部接线图第5章 软件设计5.1 铣床电力拖动和控制任务 主要对电机M1、M2、M3的控制。手动控制铣

40、床照明灯的线路可用外接电路解决，不必通过PLC控制，采用FX2N型PLC来控制系统。FX2N系列基本单元如表3所示。对电动机M1的具体控制要求是：M1的启动控制；全电压正反转控制；停车时要求反接制动，并串入限流电阻，有过载和短路保护。对电动机M2的具体控制要求是：M2的启动控制：快速进给控制和过载、短路保护。 对电动机M3的具体控制要求是：M3有单向运转控制；有过载和短路保护。5.2 PLC输入/输出地址分配根据控制过程的分析，选择PLC规格时，对机床的原有输入信号及负载情况进行了分析综合。对机床的可引入PLC的输入信号个数进行压缩处理，三个电动机的热保护继电器的动断触点串人陕电回路，主轴正反

41、转接触器及进给正反转瞎触器的触点在外部硬接线上直接互锁，而不阼为PLC的输入信号引入PLC。经处理，引入PLC的输入信号只剩下15个，需要PLC控制输出的点数为5个具体有以下输入控制信号：主轴启动按钮SB0、SB1，主轴停止按钮SB2和SB3，快速进/退开关SB5、SB6，以及自动调整开关SB4，及各种限位开关SQ1SQ7共15个输入控制信号.其I/O分配表如下：表4 I/O分配表I/O地址号输入信号外部功能I/O地址号输出信号外部功能X0SB0主轴停止Y1KM1主轴运动接触器X1SB1主轴停止Y2KM2主轴制动接触器X2SB2主轴启动Y3KM3进给反转接触器X3SB3主轴启动Y4KM4进给正

42、转接触器X4SB4自动调整开关Y5KM5快速进给接触器X5SB5快速进开关Y6M500冲动记忆X6SB6快速退开关X7KS主轴制动速度继电器X10SQ1主轴变速冲动限位X11SQ2进给冲动限位开关X12SQ3向下限位开关X13SQ4向上限位开关X14SQ5右行限位开关X15SQ6左行限位开关X16SQ7快速进给限位开关5.3 系统程序的设计根据铣床控制线路我们设计出了系统的整个程序，系统程序的逻辑关系表明机床工作原理、动作顺序、操作方式等。所以软件部分的设计主要是自动程序的设计，将其分为公共程序、铣床运行自动程序的设计。其系统程序的示意框图如图7所示： 图7系统程序示意框图 控制系统的公共程序

43、公用程序用于自动程序和手动程序相互切换的处理，当系统处于手动工作方式时，必须将除初始步以外的各步对应的辅助继电器复位，同时将表示连续工作的继电器复位，否则当系统从自动工作方式切换到手动工作方式，然后又返回自动工作方式时，可能会出现同时有两个活动步的异常情况，引起错误的动作。其公用程序见下图。图8 系统公用程序当铣床处于处于原点状态，Y1的常闭触点的串联电路接通时，“原点条件”辅助继电器M5变为ON，在开始执行用户程序（M8002为ON）、系统处于手动状态或回原点状态（X4为ON）时，初始步对应的M0将被置位，为进入连续工作做好准备。如果此时M5为OFF状态，M0将被复位，初始步不为活动步，系统不能在连续工作方式工作。当系统处于手动工作方式时，必须将初始步以外的各步对应的辅助继电器（M20-M25）复位。第6章 控制面板的设计控制面板是实现铣床手动操作的基础，根据设计的要求和铣床运行的要求，经分析铣床操作面板主要有以下几个按钮组成：铣床主轴电机的启动及停止（SB0SB3），进给运动的快慢转换（SB5SB6），器开始运行时按下“负载电源”按钮，使KM线圈得电并自锁，KM主触点接及自动调整开关（SB4），为了保证在紧急情况下（包括可编程序控制器发生故障时）能可靠的地缺断可编程序控制器的负载电源，设置了交流接触器KM（见图）在可编程序控制通，给外部