基于PLC的切割机系统设计

基于PLC的切割机系统设计 丽水学院2011届学生毕业论文

电气系统参数： 动力系统工作电压 控制系统工作电压 推料电机功率 刀片电机功率 刀架电机功率 总装机功率 数值 380 220 1.5 4.0 1.1 7.1 单位 V V kW kW kW kW 2.2 电气元件的选择

1.主电路的电机选择

电动机是主要的动力机械，它的应用是非常广泛的，所以就其全国电动机的总耗电量来说，它是极为可观的。因此，合理选择电动机是相当重要的，它直接关系到生产机械的运行安全和投资效益。电动机的选择内容包括电动机种类、外壳型式、额定电压、额定转速、额定功率、各项性能等

根据主电路的要求和控制方式结合以上对电机的各项标准和参数的介绍可确定主电路所用的元件的型号和参数。刀片电机的是用来带动电锯并切割材料，所选的电机功率要大，转速要高。刀架电机用来控制刀片的上下移动，而刀片的移动并不能很快，所以所选的电机转速要稍微低，虽有蜗轮减速，带在经济角度考虑下，可以用转速小、功率低的电机以节约成本。台面电机控制材料的进给，定位须准确，采用直流电机。所以可以列出电机的型号参数如下。

表2.3 刀片电机型号参数

最大额定型号 电压 额定 功率 额定电流 转速 效率 功率因素 转矩 额定转矩 V Y2-112M-2 380 kW 4 A 8.1 r/min 2890

表2.4 刀架电机型号参数

额定电压 V

最小转矩 额定转矩 倍 1.4 堵转转矩 额定转矩 倍 2.2 堵转电流 额定电流 倍 7.5 % 85.0 cosΦ 0.88 倍 2.3 型号 额定功率 kW 额定电流 A 转速 r/min 效率 功率因素 cosΦ 最大转矩 额定转矩 倍 最小堵转转矩 转矩 额定额定转矩 转矩 倍 倍 堵转电流 额定电流 倍 % 5

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Y2-100L2-8

380 1.1 3.4 700 73.0 0.69 2.0 1.2 1.8 5.0 表2.5 台面电机型号参数

额定 功率 kW 1.5 削弱磁场额定电流 转速 效率 时最大转速 A 9.16 r/min 750 % 74.5 r/min 1500 kg·m2 0.18 飞轮力矩 额定电压 型号 V Z2-42 220 2.主电路的其他元件选择

主电路的其他元件的选型就为断路器的选择、交流接触的选择、熔断器的选择、中间继电器的选择表等各种元件的选择。元件的选择对整个设备的性能起到很大的作用。

刀开关是用来控制设备的总电源，三组熔断器是防止电流过大而设计的，热继电器也有同样的效果，但是工作原理不同，由于电机的功率不同，在功率稍小的电机中就未使用交流接触器KM1是控制带锯电机M1的，KM2控制两台磨刀电机，KM3、KM4分别是控制刀架电机M4的正反转的，电磁刹车时给刀架电机其精确定位的，KM5和KM6构成的两组是用来控制台面电机的正反转的，KM7是直流电机回馈制动的。

表2.6 电气主电路其他元件

元件名称 刀开关 接触器 电动机 (1) 刀开关的选择

刀开关主要用于成套配电设备中隔离电源，刀开关的技术规格有：a、额定电压，b、额定电流，c、短时耐受电流，通常用刀开关在1S内所能承受的短路电流峰值表示，d、接通于分断能力，视刀开关的结构不同，可接通与分断250%～600%额定电流，e、机械寿命，用操作次数表示。 我们所用的刀开关是塑壳刀开关,塑壳刀开关是一种结构最简单、应用最广泛的手动电器，由操作手柄、熔丝、触刀、触头底座组成，刀开关的安装时要注意手柄向上，不要倒装或平装，否则会因自动下滑而引起误合闸。接线时，应将电源接线接在上端，负载接在熔丝下端，这样在拉闸后可以安全的更换熔丝。

QS0选选用规格HD11-100/38型单投三极刀开关1只。主要技术参数：

额定交流电压380V，额定交流电流100A。通断能力100A，1S短时耐受电流6KA，动态稳

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元件数量 1个 7个 5台 元件名称 熔断器 热继电器 电磁刹车 元件数量 3组 4组 1个 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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