定位剪PLC控制系统.doc

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1、摘要为实现定位剪生产线的安全、可靠和高效的自动控制，通过对定位剪生产线的结构、工作原理及控制特点进行全面的分析，以PLC（可编程控制器）为控制核心,结合继电接触器及位置传感器等设计了以三菱FX2N型PLC作为系统主机的定位剪生产线自动控制系统。本文对定位剪PLC控制系统的设计思路进行了详细的介绍，阐述了系统的硬件组成和软件设计。由PLC组成的控制系统可对生产现场的设备状态实施监控，实现了定位剪生产线开卷电机、喂料电机、剪切电机、运料小车、轨道电机的顺序控制；并且设计了对板材剪切长度和剪切张数的检测，为了方便调试还实现手动操作，对各个电机进行手动控制，从而保证设备工作在最佳状态。实践证明，PLC

2、控制系统工作可靠，操作简单，能有效的对定位剪设备进行控制，达到较高的生产效率。 关键词：可编程控制器定位剪控制系统 Abstract In order to achieve safe, reliable and efficient automatic control of the positioning shear line, anglicizing of cutting production line orientation structure, working principles and control characteristics comprehensively. The PLC (

3、programmable logic controller) is the core of the control system, with rely contacts, position sensor and so on. The paper designed the Mitsubishi FX2N PLC positioning system host as cutting production line automatic control system. In this paper, shear localization PLC control system design ideas w

4、ere described in detail. It described the hardware and software design. Formed by the PLC control system can monitor the status of production equipment on site, implemented the positioning shear production line open-coil motor, feed motor, cutting motor, haul car, rail motor sequence control and des

5、igned for the detection of the length of cutting sheet metal and the number of sheets. It also achieved for the convenience of manual debugging, manual control of each motor to ensure the equipment in the best condition. Practice proved that PLC is a reliable, simple operation control system, which

6、can effectively control the positioning shear equipment to achieve higher production efficiency.Keywords：PLCPositioning shearControl system 目录第1章绪论11.1课题研究的目的和意义11.2定位剪工业控制的研究及发展现状11.3论文研究内容及要求2第2章 定位剪的结构原理及控制要求32.1定位剪的结构原理32.1.1定位剪的结构32.1.2定位剪的工作原理32.2系统的主要控制要求4第3章系统硬件设计53.1PLC的选型53.2传感器的设计63.2.1光电

7、编码器的设计73.2.2 位置传感器的设计83.3电磁离合器的设计93.3.1电磁离合器的简介93.3.2电磁离合器的选型103.4变频器设计103.4.1变频调速原理103.4.2变频器的选型103.5电动机的设计113.5.1电动机的基本常识及选择依据113.5.2电动机的选型123.6剪切刀的选型143.7位置开关的设计143.7.1位置开关的简介143.7.2直动式行程开关的选型143.8电气控制的设计153.8.1主回路电路图153.8.2主回路的分析16第4章可编程控制器及顺序控制184.1可编程控制器184.1.1可编程控制器的简介184.1.2可编程控制器应用领域184.1.3

8、可编程控制器发展现状及发展趋势194.2步进指令简介194.2.1步进指令194.2.2状态转移图与梯形图204.2.3步进指令的使用说明204.3顺序控制设计法21第5章系统软件设计225.1总体设计思路225.2PLC输入输出点分配225.3系统的控制流程图235.4软件设计分析245.4.1软件设计中元器件的分布245.4.2板料精确定长分析245.5定位剪控制系统的状态转换图255.6定位剪控制系统的指令程序表25第6章 结论与展望286.1结论286.2展望28参考文献29致谢30附录31附录A外文资料31附录B定位剪PLC梯形图设计40II石家庄铁道大学四方学院毕业设计第1章绪论1

9、.1课题研究的目的和意义在工业生产过程中，自动剪切生产线应用十分广泛。它能将金属卷料加工成一定尺寸的板料，可实现自动开卷、定长送料和自动剪切，其生产效率高、适应性强，适合较大规模生产。但是传统的生产设备与系统多以机械为主，是电气液压或气动控制的机械设备，存在送料不够精确、生产效率低下等诸多不足，已不能满足所有的生产需要。随着工业水平的不断发展，生产设备已逐步地由手动操作改为能够进行大规模生产的自动控制1。本文设计的PLC控制系统，使用了双速电动机及变频装置，充分发挥其控制精度高、响应速度快和运行平稳等优点，有效地提高剪切的精度和效率，提升生产过程的自动化程度，具有十分广阔的应用前景。随着计算机

10、技术、自动控制技术的高速发展，如何采用先进的控制技术设计性价比优异的剪切控制系统，是人们关注的焦点。可编程逻辑控制器是一种综合了计算机技术、电气控制技术、自动控制技术的自动控制装置，具有高可靠性，控制功能极强，编程方便、易于使用等特点。将可编程序控制器应用于定位剪生产线，这样可以把计算机功能完备、适应性强的优点和继电器控制简单、抗干扰能力强、价格便宜等优点结合起来，这是一条低成本、高效益，符合我国国情的自动化技术发展应用新途径。1.2定位剪工业控制的研究及发展现状 在工业生产过程中，定位剪生产线应用十分广泛。它能将金属卷料加工成一定尺寸的板料，可实现自动开卷、定长送料和自动剪切，其生产效率高、

11、适应性强，适合较大规模生产。由于定位剪生产线是一种可按加工要求将金属板材剪开、自动计数、并由送料车送到下一工序的顺序控制的设备。它要求其控制设备具有很强的抗干扰能力，整个过程必须按一定的节拍控制精确度动作，而传统的控制系统复杂，功能不完善、效率低、可靠性差；自动化程度不高，安全系数低，已经不能满足生产需要2。随着近几年的发展，PLC把计算机的编程灵活、功能齐全、应用面广泛等优点与控制系统的控制简单、使用方便、抗干扰能力强、价格便宜等优点很好的结合起来而其本身又具有体积小、重量轻、耗电省等特点，较好地解决了这些问题,充分发挥其控制精度高、响应速度快和运行平稳等优点，有效地提高剪切的精度和效率，提

12、升生产过程的自动化程度，具有十分广阔的应用前景。在工业过程控制中的应用越来越广泛。1.3论文研究内容及要求设计题目：定位剪PLC控制系统的设计主要内容：以PLC为控制核心,结合继电接触器及位置传感器等设计定位剪PLC控制系统。设计并绘制自动剪板机控制系统硬件接线图；设计并绘制电气控制外部接线图(PLC控制I/O接线图)，列出I/O对照表；设计I/O电路，选择电器元件；绘制电气原理图及梯形图，编制PLC程序。设计目的：（1）熟练掌握PLC的指令系统，学会一些特殊设备在生产实际中的应用。（2）能使用PLC软件编程，本设计采用三菱的FX2N软件。（3）通过设计牢固掌握设计梯形图的方法、步骤及绘制梯形

13、图所遵循的规则和设计技巧，学会顺序控制程序的设计和调试方法。（4）能够绘制传动系统的电气图。（5）学会PLC输入/输出点的分配、接线，对PLC有系统的了解。设计要求：实现定位剪生产线开卷电机、喂料电机、剪切电机、运料小车、轨道电机的自动控制，设计板材剪切长度和剪切张数的检测和手动方式对各个电机进行手动操作,以便调试时使用。第2章 定位剪的结构原理及控制要求2.1定位剪的结构原理2.1.1定位剪的结构定位剪是一种精确控制金属板料加工尺寸，将大块卷筒板料进行自动循环剪切加工，并由运料小车运送到下一工序的自动加工设备，其结构及原理如图2-1所示。设备由开卷、喂料、剪切、自动传送四个部分组成，分别由开

14、卷电动机D1、喂料电动机D2、飞轮电动机D3、送料小车电动机D4、轨道电动机D5五台电动机拖动。采用1个光电编码器和4个开关来检测各部分的工作状态。其中，光电编码器PL用来确定板料剪切长度，限位开关1K和2K用来检测运料小车是否到达左、右极限位置，剪刀落下检测开关4K检测剪刀的状态，钢板通过开关3K控制轨道电机的运转。设备未投入工作时，运料小车左极限限位开关1K闭合，运料小车右极限限位开关2K、钢板通过开关3K、剪刀落下检测开关4K均断开。图2-1定位剪生产线结构示意图 2.1.2定位剪的工作原理在自动方式下，按下自动起动按钮，开卷电机D1和喂料电机D2 通电运转，把钢板送入剪切处，且同时飞轮

15、电机 D3 也开始通电运转，给剪刀提供势能。此时通过光电编码器PL测量钢板长度,即mm发射一个脉冲。为了保证钢板剪切的长度达到设计要求，在钢板达到145 mm前保持高速旋转,使钢板快速接近剪切处；达到145 mm后，其变为低速运转，当钢板长度达到设定值150 mm时,开卷电机D1和喂料电机D2停止,同时电磁离合器DT得电吸合,剪刀落下进行剪板。当剪刀落下时，4K行程开关压合,电磁离合器DT失电剪刀回到原位（即重新抬起），同时开卷电机D1和喂料电机D2通电旋转,再把钢板向前送入剪切处进行剪切。当剪切的钢板数达到预定张数50张时，此时开卷电机D1和喂料电机D2停转,同时电磁离合器DT也失电,使剪刀

16、回到原位（即重新抬起），运料小车D4运转使小车向右运行,当运行到位时压合行程开关2K，小车电机D4停止运转,同时小车上轨道电机D5通电运转,把其上面的钢板向右传输到下一个工序的料道台上。当钢板通过该平台时压合行程开关3K，使小车上轨道电机D5停止运转，同时运料小车电机D4得电运转，使小车向左运行。返回到位后小车压合行程开关1K，使小车电机D4断电停转，小车停止。此时开卷电机D1和喂料电机D2再次通电旋转，进行下一组剪切动作，如此循环自动运行。手动方式则是分别对送料、剪切、送料小车左行、送料小车右行、轨道电机运行设置起动按钮对各个电机进行点动操作以便调试时使用3。2.2系统的主要控制要求 （1）

17、上电后，检测各部分的工作状态，控制各部分处于初始位置。 （2）送料，由控制电机控制送料机构，将待剪板料自动传送到位。 （3）剪切，当剪板料长度达到设定值后由飞轮电动机带动剪刀进行剪切。（4）运料小车的运行，包括卸载后自动返回。（5）轨道电机将钢板传送到下一个工序的料道台上。（6）剪切板料的尺寸确定，自动计数。 第3章系统硬件设计3.1PLC的选型工艺流程的特点和应用要求是PLC选型的主要依据。控制系统中需要12个输入端口，13个输出端口。其中输出端中有2个输出给变频器用以控制电动机的运行，为了保证输出端的COM端不会交叉连接，所以选择了32点的I/O点数的PLC，其输出不仅要驱动变频器，而且要

18、驱动电磁离合器，属于是既有交流负载，又有直流负载，所以应选择继电器输出方式。经综合考虑，选择日本三菱公司的PLC进行控制，FX2N系列PLC的基本单元见表3-1。本设计选用的PLC型号为FX2N-32MR。FX2N-32MR速度块功能强，它的基本指令执行时间高达0.08us, 内置的用户存储器为8K步。I/O点最多可扩展到32个，并提供多种特殊功能模块或功能扩展板，可实现多轴定位控制，机内有实时钟。每个FX2N的基本单元可扩展8个特殊单元。通过通信扩展板或特殊适配器可实现多种通信和数据链接，如CC-Link，AS-IPROFIBUS，Devieenet等开放式网络通信，RS-232C，RS-4

19、22C和RS-485通信，并行链接，计算机链接和I/O链接4。表3-1FX2N系列PLC的基本单元型 号 输入点数 输出点数 扩展模块可（DC24V,点） （R、T，点） 用点数（点）继电器输出 晶体管输出 晶闸管输出FX2N-16MR FX2N-16MT FX2N-16MS 8 8 2432FX2N-32MR FX2N-32MT FX2N-32MS 16 16 2432FX2N-48MR FX2N-48MT FX2N-48MS 24 24 48120FX2N-64MR FX2N-64MT FX2N-64MS 32 32 48120FX2N-80MR FX2N-80MT FX2N-80MS 4

20、0 40 48120FX2N-128MR FX2N-128MT 64 64 48120 本设计中输入点设置为12个，输出点设置为13个，为了满足设计的控制要求选用了FX2N-32MR型，其硬件电路如图3-1所示。图3-1定位剪PLC控制系统硬件接线图3.2传感器的设计传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节5。新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是如何获取准确可靠的信息，比如，在现代工业生产

21、尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。可见，传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。如果没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展往往是一些边缘学科开发的先驱。3.2.1光电编码器的设计3.2.1.1光电编码器的原理光电编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成

22、脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号6，其原理示意图如图3-2所示；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。图3-2光电编码器的原理图3.2.1.2光电编码器的选型在光电编码器的使用过程中，对于其技术规格通常会提出不同的要求，其中最关键的就是它的分辨率、精度、输出信号的稳定性、响应频率、信号输出形式。 （1）分辨率，光电编码器的分辨率是以编码器轴转动一

23、周所产生的输出信号基本周期数来表示的，即脉冲数/转（PPR）。根据不同的应用对象，可选择分辨率通常在5006000PPR的增量式光电编码器， （2）精度，精度是一种度量在所选定的分辨率范围内，确定任一脉冲相对另一脉冲位置的能力。（3）输出信号的稳定性，编码器输出信号的稳定性是指在实际运行条件下，保持规定精度的能力。影响编码器输出信号稳定性的主要因素是温度对电子器件造成的漂移、外界加于编码器的变形力以及光源特性的变化。 （4）响应频率，编码器输出的响应频率取决于光电检测器件、电子处理线路的响应速度。（5）信号输出形式，推挽式输出方式由上下两个NPN型的三极管组成，当其中一个三极管导通时，另外一个

24、三极管则关断。电流通过输出侧的两个晶体管向两个方向流入，并始终输出电流。因此它阻抗低，而且不太受噪声和变形波的影响，主要应用领域有自动化设备、切割机械、印刷机械、包装机械和针织机械等。下表3-2是EPC-755A型光电编码器的主要参数。表3-2EPC-755A型光电编码器的主要参数主要参数参数说明输入电压070和085时为4.7528.0VDC0100时为4.7524.0VDC输入电流最大无负载电流为100mA输入波动在0100KHz时，峰峰之间为100mV输出波形增量式，正交输出，当转轴顺时针旋转时，A通道的方波领先B通道输出电路推挽输出每通道最大驱动电流20mA，基准脉冲每转一周输出一个脉

25、冲。频率响应标准10KHz，可选高达1MHz。抗干扰性经IEC 801-3测试，符合欧洲标准。分辨率1-10000PPR精度2001999 PPR：0.017（1.0弧度分）之内（机械角度）20003000 PPR：0.01（0.6弧度分）之内（机械角度）3000 PPR以上另附加插值误差0.005（机械角度）3.2.2 位置传感器的设计位置传感器也叫位移传感器，直线位移传感器的功能在于把直线机械位移量转换成电信号。为了达到这一效果，通常将可变电阻滑轨定置在传感器的固定部位，通过滑片在滑轨上的位移来测量不同的阻值。传感器滑轨连接稳态直流电压，允许流过微安培的小电流，滑片和始端之间的电压，与滑片

26、移动的长度成正比。将传感器用作分压器可最大限度降低对滑轨总阻值精确性的要求，因为由温度变化引起的阻值变化不会影响到测量结果。位置传感器的选型原则主要应从以下几个方面来考虑：（1）根据测量对象与测量环境确定传感器的类型；（2）灵敏度的选择；（3）频率响应特性；（4）线性范围；（5）稳定性；（6）测量精度；根据具体的测量工作，至少应从以上六个方面综合考虑，以选择最合适的位置传感器。本设计所选位置传感器为LT系列直线位移传感器，其主要参数如表3-3所示。表3-3LT系列直线位移传感器主要参数主要参数参数说明有效电气行程(C.E.U)50/100/130/150/175/200/225/275/300

27、/375/400独立线性(C.E.U范围之内)0.05%位移速度标准5m/s(可选择10m/s)位移力2N IP60；10N IP65振动5-2000Hz Amax=0.75mm amax=20g冲击50g，11ms工作加速度200m/s2 max(20g)电阻公差20%推荐指针电流0.1A最大指针电流10mA最大应用电压60V损耗-40(在120时为0W)3W电阻的温度系数-200200ppm/输出电压的实际温度系数1.5ppm/工作温度范围-301003.3电磁离合器的设计3.3.1电磁离合器的简介 基本原理：线圈通电时产生磁力吸合“衔铁”片，离合器处于接合状态；线圈断电时“衔铁”弹回，离

28、合器处于分离状态。 应用场合：适用于机床、包装、印刷等高频动作的机械传动系统，可在主动部分运转的情况下，使从动部分与主动部分结合或分离。 特点：（1）高速响应，扭力的传达很快，可以达到便捷的动作。 （2）耐久性强，散热情况良好，而且使用了高级的材料，即使是高频率，高能量的使用，也十分耐用. （3）组装维护容易，属于滚珠轴承内藏的磁场线圈静止形，所以不需要中芯取出也不必利用碳刷，使用简单。 （4）动作结实，使用板状弹片，虽有强烈震动亦不会产生松动，耐久性佳。 3.3.2电磁离合器的选型综合定位剪生产线的需要和电磁离合器的特点，选择DLD1-10型干式单片电磁离合器，其主要参数见表3-4。表3-4

29、DLD1-10干式单片电磁离合器的主要参数型号电压 V功率 W扭矩 N*m最高转速 rpmDLD1-10DC2204510050003.4变频器设计 3.4.1变频调速原理 由电机学原理可知电动机转速表达式为： n=60f(1s)/p （3-1） 式中：n为电机转速 （r/min）； f为电源频率； p为电机定子绕组的极对数； s为转差率。 从上式可看出：在电机定子绕组的极对数p及转差率s恒定的前提下，电机转速与频率f成正比，即只要调节频率f，则可改变电机的转速。 3.4.2变频器的选型 变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源的控制装置。

30、变频器集成了高压大功率晶体管技术和电子控制技术，得到广泛应用。变频器的出现，使得复杂的调速控制简单化，用变频器和三相异步电动机组合替代了大部分原先只能用直流电机完成的工作，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素、过流/过压/过载保护等功能。由于PLC选用FX2N-32MR，为达到更好的工作性能，变频器也选择三菱FR-E500型。FR-E500型变频器是一款小型高性能通用型变频器，采用磁通矢量控制可以实现1Hz运行150%转矩输出，内置RS-485通信接口，柔性PWM实现低噪音运行。变频器运行频率的设置方式有两种，第一种是固定变频器端口频率法，即选通不同端口输出不同频

31、率的方式使用变频器，这样使用的好处是连线简单，无须使用复杂的软件，但缺点却是无法任意更改设置，灵活性差。第二种是应用FR-E500自带支持USS协议（通用串行接口协议）的通讯模块，使用USS协议，可以在上位机中通过软件设置变频器的输出频率，实时地在线更新设置，改变输出频率，其相应缺点是导致PLC程序十分复杂，而且通过USS协议设置频率的速度比第一种方法慢。考虑到在本文设计的系统中PLC的输出点相对较少，连线数目不多，从系统稳定性和实时性的角度考虑，采用第一种方式更合理。根据变频器（FR-E500）的技术规格，小车送料的端口分配如表3-5所示7。表3-5小车送料模块用变频器端口分配表变频器端口端

32、口作用L1与三相动力电源中L1相连L2与三相动力电源中L2相连L3与三相动力电源中L3相连STF左行设置端口STR右行设置端口SD公共输入端 与PLC的COM端相连2频率设定端5模拟信号输入端 接地U与电动机U相相连V与电动机V相相连W与电动机W相相连3.5电动机的设计3.5.1电动机的基本常识及选择依据3.5.1.1电动机的基本常识小型三相异步电动机，通常包括H80-315MM的电机，其产量大、用途广，在电网的总负荷中，它的用电量为40%左右。六十年代初流行的为JO2系列电动机，该系列电机的功率等级、安装尺寸与国际市场上的通用标准不同，另外该电机启动转矩较低和缺乏噪声控制指标，因此现在我国使

33、用的电机为Y系列电机。该电机坚固耐用、安全可靠因此使用范围越来越广。3.5.1.2正确选择电动机的基本依据（1）根据电源电压、使用条件、拖动对象选择电动机。要求电源电压与电动机额定电压相符。（2）根据安装地点和工作环境选择不同型式的电动机。（3）根据容量、效率、功率因数、转数选择电动机。如果容量选择过小,就会发生长期过载现象，影响电动机寿命甚至烧毁。如果容量选择过大，电动机的输出机械功率不能充分利用，功率因数也不高。因为电动机的功率因数和效率是随着负载变化的8。3.5.2电动机的选型3.5.2.1开卷电机的选型开卷电机用于将冷轧钢卷板、热轧卷板、不锈钢卷板、镀锌钢卷板等开卷校平，以便于剪切成各

34、种规格的定尺板材，适于不锈钢制品、电器、车辆和机械制造等行业。开卷电机有很多加工参数:（1）材料厚度，每台开卷电机都有加工厚度的上下限，超过了会造成剪切不良，甚至对刀具造成损伤。 （2）材料重量，一般都是有个上限的，如果钢卷超重，上料小车无法运作。（3）材料宽度，一般都有上下限，超上限则无法开卷，超下限则无法对中。 （4）材料内外径，一般都有上下限，超过则无法剪切。 （5）加工速度，主要影响加工效率。了解清楚这些加工参数，才能判断开卷电机的加工能力,故选择了MTC-200型电动机，其主要参数见表3-6。3.5.2.2喂料电机的选型在定位剪生产线中，板材定长控制的速度和精度是生产线的重要指标，在

35、生产速度和精度要求较高的定位剪切生产线中，我们采用双速电机ZDD31-4/16实现板材的定长控制。双速电动机属于异步电动机变极调速，是通过改变定子绕组的连接方法达到改变定子旋转磁场磁极对数，从而改变电动机的转速。通常采用电动机在YY接法下高速运行，在接法下低速运行的方法。这样既保证了剪切精度又大大降低了成产成本，提高了定位剪生产线的性能价格比。ZDD31-4/16型双速电机的主要参数如表3-7所示。主要参数参数说明型号MTC-200材料最大宽度mm200材料最大厚度 mm2材料内径mm450-530材料外径mm1200材料最大重量kg2000速度m/min15功率kW3.5表3-6MTC-20

36、0型电动及主要参数表3-7ZDD31-4/16型双速电机的主要参数主要参数参数说明型号ZDD31-4/16额定功率 kW4.5/1.5额定电流 A12.1/12.1转速r/min1400/290效率%85/45最大转矩 N*m3.0/1.8起动转矩 N*m3.0/1.8起动电流 A90/203.5.2.3飞轮电机的选型飞轮电机指利用电动机带动飞轮高速旋转，将电能转化成机械能提供给剪刀，使剪刀剪切钢板。因此所需电动机通常是具有较大功率的三相电动机。所选Y2-200L-4型电动机的主要参数如表3-8所示。3.5.2.4送料小车电动机的选型送料小车进行送料是定位剪生产线的一个重要环节，送料小车性能的

37、好坏直接关系到控制性能的好坏。送料小车能否正常正反转运行，工作效率的高低是选择送料小车电机的重要依据。综合以上因素选择了Y2-80M2-4型电动机，其主要参数见表3-9。表3-8Y2-200L-4型电动机的主要参数 表3-9Y2-80M2-4型电动机的主要参数主要参数参数说明型号Y2-200L-4额定功率 kW30额定电流 A57.6额定电压 V380转速 r/min1470效率%92最大转矩 N*m2.3堵转电流 A7.2主要参数参数说明型号Y2-80M2-4额定功率 kW1.1额定电压 V380转速 r/min1390极数4效率%73最大转矩 N*m2.3堵转电流 A6.03.5.2.5轨

38、道电机的选型由于轨道电机是将小车卸下的钢板运送到下一道工序的料道台上，只是不需要正反转而已。故选择的电机型号为Y2-100L-6，其主要参数参见表3-10。3.6剪切刀的选型表3-11Q43-630型剪切刀的主要参数表3-10Y2-100L-6型电动机的主要参数根据工艺生产要求，剪切刀的最大张口、刀口长度、每分钟剪次数等参数是选择剪切刀的主要依据。下表3-11是Q43-630型剪切刀的主要参数。主要参数参数说明型号Q43-630最大剪刀力ton63最大压力ton12最大张口mm200刀口长度 mm400每分钟剪切次数8-20操作方式手动/自动操作 主要参数参数说明型号Y2-100L-6额定功率

39、 kW1.5额定电流 A3.94额定电压 V380转速 r/min920效率%76最大转矩 N*m2.1堵转电流 A5.53.7位置开关的设计3.7.1位置开关的简介位置开关（又称限位开关）是一种常用的小电流主令电器。利用生产机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的。通常，这类开关被用来限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等。在电气控制系统中，位置开关的作用是实现顺序控制、定位控制和位置状态的检测。用于控制机械设备的行程及限位保护。由操作头、触点系统和外壳组成，在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位

40、置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器。3.7.2直动式行程开关的选型直动式行程开关结构见图3-3：1推杆2弹簧3动断触点4弹簧5动合触点。动作原理：与按钮类似，所不同的是：一个是手动，另一个则由运动部件的撞块碰撞。当运动机械的挡铁撞到行程开关的顶杆1时，顶杆受压触动使常闭触头3断开，常开触头5闭合；顶杆上的挡铁移走后，顶杆在弹簧2作用下复位，各触头回至原始通断状态。需要注意的是，其触点的分合速度取决于生产机械的运行速度，不宜用于速度低于0.4m/min的场所。图3-3直动式行程开关结构示

41、意图本设计所选位置开关为DPS21直动式位置开关。其特点是防潮密封，可过行程，回差小，无源工作。DPS21直动式位置开关具体型号参照表见表3-12。表3-12位置开关选型参照表 3.8电气控制的设计3.8.1主回路电路图电气控制技术是随着科学技术的不断发展、生产工艺不断提出新的要求而得到迅速发展的。从最早的手动控制到自动控制，从简单的控制设备到复杂的控制设备，从易触电的硬接线继电控制系统发展到以计算机系统为中心的软件控制系统。现代电气控制技术综合应用了计数机、自动控制、电子技术、精密测量等许多先进的科学技术成果。作为生产机械动力的电机拖动，已有最早的采用成组拖动方式单独拖动方式-生产机械的不同

42、运动部件分别由不同的电机拖动的方式，发展成今天无论是自动化功能还是生产安全性方面都相当完善的电气自动化系统。继电器接触式控制系统主要由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成，其控制方式是断续的，所以又称为断续控制系统。由于这种系统具有结构简单、价格低廉、维护容易、抗干扰能力强等优点，至今仍是机床和其它许多机械设备广泛采用的基本电气控制形式，也是学习更先进电气控制系统的基础。这种控制系统的缺点是采用固定接线方式，灵活性差，触电易损坏，可靠性差，工作效率较低。此次设计主要是针对开卷电动机D1、喂料电动机D2、飞轮电动机D3、送料小车电动机D4、轨道电动机D5五台电动机电机进行电气控制，如图3-4所示

43、。图3-主回路电路图3.8.2主回路的分析如图3-4所示，开卷电机D1通过接触器 KM0来控制电机的运行和停止，通过熔断器FU1和热继电器FR1对电路进行短路和过载保护。喂料电机D2为双速电机要实现高速、低速运行则须接成图3-4所示电路的三角形与双星连接法9。当接触器KM1、KM2接通时，D2的整个电路接成双星形接法，使电机高速运转。当接触器KM3接通时，整个电路接成三角形接法，使电机低速运转。在板料达到145 mm前保持高速旋转,达到145 mm后，为了保证剪切精度使其变为低速运转，同时通过熔断器FU2和热继电器FR2、FR3对电路进行短路和过载保护。当板料达到设定长度时，喂料电机停止运行。

44、飞轮电机D3，由于其功率较大，通常采用Y-起动方式。要实现Y-起动，则需接成图3-4所示电路，当接触器KM4和KM6接通时，D3电机Y形起动，延时30秒后，KM6断开，接触器KM4、KM5接通，D3电机运行。Y-起动的优点是Y形起动电流只是原来起动电流的1/3。因此，起动电流特性好，从而减少了起动电流对电网的影响。并且通过熔断器FU3和热继电器FR4、FR5对电路进行短路和过载保护。电磁离合器DT为剪切刀的制动抱闸，当剪刀剪下板料时，4K行程开关压合，电磁离合器DT失电，飞轮电机停止运行，剪刀回到原位。送料小车电机D4要实现左行右行的功能，要按照图3-4所示接法，通过电机的正、反转来实现，当接触器KM8接通时电机正转，小车左行。当接触器KM9接通时电机反转，小车右行。为了保证小车能够平稳停车，采用了变频器对其转速进行控制，当小车将要到达左右极限位置时，是小车缓慢行驶。同时通过熔断器FU4和热继电器FR6对电路进行短路和过载保护。轨道电机D5通过接触器KM10得电来控制电机的运行，当板料通过下一道工序料道台时压合行程开关3K，使接触器KM1