1、 毕业设计 (论文)题 目 PLC设计 专 业 电气自动化技术 专业班级 电气自动化一班 学生姓名 XX 指导教师 XX 成 绩 2016年 05 月 14 日XXXX 职业技术学院（论文）摘 要 随着科学的发展，机床已经从过去的手动机床发展成自动机床，现在数控机床应用非常广泛。数控立式车床是主要的数控产品，国内外需求量也非常大。其高精度的关键部分就体现在主轴的控制上。本设计是用德国 SIEMENS公司的可编程控制器（PLC）S7-200，作为主控制器；德国 SIEMENS公司的 6RA7075直流调速器、 Z4直流电机组成的直流调速装置，采用直流调速实现高效、准确的机床主轴控制，并给出了电气
2、原理图 以及操作说明。本设计控制简单，实现功能强大，调速范围宽，力矩大，过载能力强。可以应用于重型立式车床，提高重型立车主轴的控制精度，进而保证其加工精度。关键词：直流调速装置；可编程控制器XXXX 职业技术学院（论文）AbstractWith the development of science, machine tools, manual machine tools have been developed from the past into the automatic machine tools, CNC machine tools are now widely used. CNC ve
3、rtical lathe CNC products are the major domestic and foreign demand is also very large. A key part of its precision is reflected in the control of the spindle.This design is the German company SIEMENS PLC S7-200, as the main controller; German company SIEMENS 6RA7075 DC converter, Z4 DC motor compri
4、sing DC converter, DC speed control for efficient and accurate machine tools of various spindle control, and gives the electrical diagrams and instructions. The design of simple control, to achieve powerful, wide speed range, torque, strong overload capacity. Can be applied to heavy-duty vertical la
5、thes, heavy duty vertical lathe spindle to improve the control precision, and thus guarantee its accuracy.Keywords: CNC Vertical Lathe; DC converter; Programmable ControllerXXXX 职业技术学院（论文）13目录摘 要 .Abstract.第一章 绪论 .11 课题背景 .12数控立车主轴控制装置的发展现状 23 课题研究的主要内容 3第二章 数控立车主轴控制装置硬件设计 32.1 方案选择 .31 方案二 交流调速 .22
6、 方案二 直流调速 .42.2 方案选择 .52.3 可编程序控制器接口设计 .51 可编程控制器的选择 52 可编程控制器接口电路的设计及其功能 62.4 数控立车主轴速度控制装置设计 .81 主轴电机的选择82 数控立车主轴控制装 置设计 .92.5速度环 122.6急停按钮的设计 132.7 直流调速装置的参数设定 .141 简易操作控制面板（PUM） .142 舒适性操作控制面板（OP1S） 15第三章数控立车主 轴控制软件设计181 程序流程图 .182 程序 19第四章 主轴操作说 明 .211 主轴启动前准备工作 21XXXX 职业技术学院（论文）2 主轴操作说明 213 元器件
7、目录 .23结论 .24参考文献 25致谢 .26XXXX 职业技术学院（论文）第一章 绪论1 课题背景数控技术被广泛用于世界各国制造业，以提高制造能力和生产水平，提高对动态多变市场的竞争力和适应力。数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比，是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控立车是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视，并得到了迅速的发展。主轴控制是数控立车构成中一个重要的部分，对于提高加工效率，扩大加工材料范围，提升加工质量有着重要的作用。机床主轴控制从手动控制发展到自动控制，从简单
8、的控制设备发展到复杂的控制系统，从有触点的继电接触器控制系统发展到以计算机为核心的软件控制系统，机床主轴控制技术是随着元器件的不断更新和计算机技术的发展，并且综合应用了计算机、自动控制、电子技术、精密测量等先进科技成果而迅速发展起来的。 2 数控立车主轴控制装置的发展现状数控机床的主轴控制装置主要是由控制系统和调速装置这两大部分组成。数控机床是制造装备的装备，被称为“工作母机” ；数控系统是数控机床的“大脑” ，是数控机床的核心,机床的各种功能都由数控系统来控制实现。随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了本质性的变革，所有工业发达国家都投入巨资，对现代制造技术进行研究、开发，并提出了新的
9、制造模式。在现代制造系统中，关键技术是数控技术，它将计算机、微电子、自动检测、信息处理、自动控制等高新技术集成于一体，具有高效率、高精度、柔性自动化等特点。对制造业实现柔性自动化、智能化、集成化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生重大性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超小型化、超薄XXXX 职业技术学院（论文）型；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、神经网络、模糊控制等多学科技术，数控系统实现了高精、高效、高速控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理 。1近几年来，电力电子技
10、术、大规模集成电路和计算机技术的飞速发展，为交流调速技术的发展创造了有利条件,使交流电动机调速和控制提高到了一个新的水平。并且国内外都十分重视开发研究交流电动机的调速技术。大功率交流传动控制方面的研究，得到突飞猛进的发展。近来来，国际上又推出谐振式逆变器，使开关元件在零电流或零电压时导通或者关断，降低开头损耗，减小回路体积。这种电源最大已达到 100KW。由于直流调速具有优越性的可控性能,及高性能调速特性,因此其广泛地应用于机床主轴，尤其在大型、重型机床主轴的拖动。直流调速具有调速平滑,方便,易于在大范围内平滑调速,过载能力大,能受频繁的冲击负载,可实现频繁无级快速起制动和反转。能满足生产过程
11、自动化系统中各种不同的特殊运行要求。所以,直流调速系统至今仍被广泛用于自动控制要求较高的各种生产部门,是调速系统的主要形式 。23 课题研究的主要内容本课题要求设计数控立车主轴控制装置，来实现主轴速度的精确控制。主轴控制设有手动和自动（程序实现）两种控制方式。手动操作设有主轴正反转的启动、停止、点动、长动。并设有急停按钮。主轴的转速控制，采用直流调速装置与 PLC相配合。在 6003000r/min范围内连续可调。绘出了控制电源原理图，调速装置连接原理图，可编程控制器接口原理图，操作面板接线图等。XXXX 职业技术学院（论文）第二章 数控立车主轴控制装置硬件设计数控立车的主轴控制中，主要是主轴
12、电机速度的控制方式，控制电机速度的变化有多的方式，下面说明两种常用的调速方案，并将其进行对比，则其优，作为本次设计的调速方案。2.1 方案选择1 方案二 交流调速交流电动机变压变频调速系统中所配备的静止式变压变频主要由主电路和控制回路两部分组成。对于异步电动机来说目前工业生产中所使用的变频器可分为交直交电压源型 SPWM 变频器和交直交电流源型 SPWM 变频器两种，而工业中应用最多、最广泛的变频器是交直交电压源型 SPWM 变频器。其主电路用不可控整流、用 SPWM 逆变器，其输出电压波形接近正弦波。如图 2-1 所示变频器主电路中的中间直流环节是采用大电容滤波， 。由于采用了 SPWM 控
13、制，因而使其输出电压波形接近于正弦波型。电压源型变压变频调速系统主电路有两个功率变换环节构成，及整流桥和逆变桥，整流桥是由二极管组成的三相桥式不可控电路。调压与调频通过逆变器来完成，其给定值来源于同一个给定环节。图 2-1 电压源型变频器主电路及 SPWM 控制框图XXXX 职业技术学院（论文）该系统用 SPWM 控制技术实现变压变频控制，通过改变 IGBT 的占空比（脉冲宽度）来控制交流电压逆变器输出的大小，从而改变电机转速。而输出频率通过控制逆变桥的工作周期就可以实现。交流调速，价格低，维护简单，维护成本低。交流变频调速就可以了，已经得到迅猛的发展其应用范围越来越广泛 。3 2 方案二 直
14、流调速随着计算机技术快速发展，数字控制系统在逐渐地取代过去的模拟控制系统。带有微型计算机的全数字直流调速装置中,在不改变硬件，或者改动很少的情况下,依靠软件支持,就可以方便地实现各种调节和控制功能，所以，通用全数字直流调速装置的应用灵活性和可靠性就明显优于模拟控制系统。目前，以德国 SIEMENS公司的 6RA70 系列通用全数字直流调速装置在中国的应用最为广泛。 直流电机的调速不需要其它设备的配合，可通过改变输入的电压/ 电流，或者励磁电压/ 电流来调速 。4直流调速装置采用德国 SIEMENS 的 6RA70 直流调速装置来控制直流电机调速，而调速方式又分为改变电枢端电压调速和改变磁通调速
15、。直流电动机采用他励励磁方式。他励直流电动机电路原理图如图 2-2所示，图中电枢回路串接附加电阻 ，Rad电枢内阻 Ra，此时电枢回路总电阻 .adfR图 2-2 他励直流电动机电路原理图XXXX 职业技术学院（论文）由图 2-2可知，直流电动机的电压平衡方程式为aRIEU（2-1）式中 U为电源电压，单位 V；R 是电枢回路总电阻，单位 。由电压平衡方程式和感应电动势公式，就可以得到直流电动机的转速特性eaeaCI-KI-n有电磁转矩方程式 带入转速特性方程，即得到机械特性方程式TemaIemteR-UnT（2-2）由电压平衡方程式（2-1）可知( ) =（U- ）- = -EaadIadI
16、aIaIR-U(2-3)式中 Ua= U- 为电枢的端电压。当 =0或 =0时，Ua=UdIRa由式（2-3）和电动势公式 ，可得转速公式nCea 5（2-eaIRU4）根据转速公式（2-4） ，改变电枢端电压调速是保持磁通 不变，改变电动机的电枢电压 U，则理想空载转速 n 随电枢电压而变化，而机械特性斜率保持不变；改变磁通调速就是保持电枢电压 U 不变，减弱磁通则理想空载转速 n 随着磁通的减弱而增加，同时机械特性的斜率也增加。 2.2 方案选择本设计是设计重型立车的主轴控制装置，工作台负载上限 250t，主轴带动工XXXX 职业技术学院（论文）作台工作，而工作台的速度范围大概在 1060
17、r/min,对应电动机转速6003000r/min，低速大转矩，要求高精度，速度控制精确；由于在加工时零件重量不定，需要具有一定的过负载能力。根据两种方案的优缺点比较，选择第二种直流调速方案。本设计选用德国 SIEMENS 公司的 6RA70 直流调速装置，可实现调压电枢电压和磁通配合调速。在额定功率以下，通过改变直流电机的电枢电压来改变电机的速度；额定功率以上用弱磁调速；交流电源进入 6RA70 后整流出直流，电机电压和励磁电压是分开进入 6RA70，经过整流变压后进入直流电机和励磁。并且6RA70 内部即可实现大部分数控机床所进行的操作。直流电机调速中电枢电压调速比较普遍，最大的优点不会像
18、交流调速那样产生逆变磁场对外围发出干扰。直流电机能量密度大，调速容易且调速范围宽，力矩大，过载能力非常好，机械特性硬。直流调速精度高，效率也高，节能效果也好，但是需要定期维护 。6 2.3 可编程序控制器接口设计1 可编程控制器的选择现在的数控机床是用数控系统（是一个集成所有数控系统元件数字控制器、可编程控制器、人机操作界面，于一体的操作面板安装形式的控制系统）来控制整个机床的运行的。数控系统中使用较普遍的有德国的 SIEMENS，日本的FANUC，还有中国的华中科技。其中德国 SIEMENS 的数控系统性价比较高，并且其数控核心的可编程控制器应用也很普遍。数控系统 SIEMENS 802D
19、是其早期研制出的数控系统，应用于各种型号机床，操作简单，功能容易实现。SIEMENS 802D 内部可编程控制器为 SIEMENS 生产的 S7-200，由于本设计只是数控立车电气总设计的一部分所以不选用数控系统，而只选用其内部可编程控制器S7-200 。S7-200 PLC 属于 S7-200/300/400 家族中功能最精简、I/O 点数最少、扩展性能XXXX 职业技术学院（论文）最低的 PLC 产品，可以称为微型 PLC 系列产品。产品可以用于输入/输出点数较少的小型机械与设备的单机控制。而本设计所需输入输出点数并不是很多，不需要扩展，所以选用 S7-200.能够满足本设计。新系列 S7
20、-200 的性能有如下提高：1 CPU 的运算速度提高了 40%；2 增加了 CPU 诊断状态指示；3 增加了存储器卡扩展功能；4 增加了在线编程功能；5 脉冲输出指令增加了线性（斜坡）给定功能；6 提高了 PID 调节、参数自动整定功能；7 增加了数据记录功能，可以实时记录 PLC 的运行状态信息（此功能需要存储卡的支持） ；7S7-200.PLC 包括了 CPU221、CPU222、CPU224 、 CPU224XP、CPU226 五种规格，其中 CPU221 为整体式固定 I/O 型结构，PLC 的 I/O 点数固定为 6/4 点，处理器、存储器、电源、输入输出接口、通信接口都安在模块上
21、，I/O 点数不能改变，且无 I/O 扩展模块接口。其余四种型号均可加扩展结构。表 1. S7-200PLC 各种型号的电源与集成 I/O 规格AC、DC 电源型项目CPU221 CPU222 CPU224 CPU224XP CPU226CPU集成输入点 6 8 14 14 24输入信号电压 DC24V，允许范围 DC15V30V输入信号电流 4mA/DC24VCPU集成输出点 4 6 10 10 16输出类型 继电器输出输出电压 AC：5250V；DC：530V最大输出电流 2A/点 ；公共端 10A用户程序存储器容量 4KB 4KB 8KB 12KB 16KBXXXX 职业技术学院（论文）
22、数据存储器容量 2KB 2KB 8KB 10KB 10KB本设计所需输入点 9 个，输出点 7 个，所编程序不是很多，8KB 足够，所以根据表格里的数据选择 CPU224.输入电源采用 DC24V，输出电源采用 AC220V。2 可编程控制器接口电路的设计及其功能PLC S7-200 CPU224 是 14 入、10 出。本设计输入用 9 个，输出用 7 个。输入用按钮开关作为控制信号的给定；输出用继电器作为控制使能，继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路） ，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关” 。当 P
23、LC 输出口闭合时，继电器线圈两端加上一定的电压或电流，线圈产生的磁通通过铁心、衔铁、轭铁、磁路工作气隙组成的磁路，在磁场的作用下，衔铁吸向铁心极面，从而推动触点常闭触点断开，常开触点闭合；当 PLC 输出口断开时，刚好相反动作，用这种方式控制另一个电路的关闭。PLC 输入电源用的是 DC24V，而一般工业用电为三相交流电 AC380V，所以用 SIEMENS 的 SITOP 电源整流变压后供应。其输出电压 24V ，电流280mA。SITOP 的供电电源为三相 380V 交流电，输出端 24 为输出，另一端接到直流地 01 上，PE 则接到地线上。XXXX 职业技术学院（论文）图 2-3 S
24、IEMENS的 SITOP电源接线图24V 电源作为 PLC 的输入电源，与 PLC 输入端 L+相连接。PLC 输出端口供电电源为 AC220V，也也才用了隔离。按钮 SB1 为起动按钮，通过直流调速装置电枢电压和励磁电压给电，来控制直流电机的启动；按钮 SB2，为停止按钮，控制主轴停止运行；按钮 SB3、4 作为主轴正反转按钮，通过改变励磁电流的方向，控制直流电机的正转反转；按钮 SB 5 是点动运行，点动时按照固定速度运行，此速度不可改变；按钮 SB6 为手、自动切换开关，将旋钮旋道自动操作，运行动作、速度由程序给定，将旋钮旋到手动操作，可以进行主轴正反转、点动、调速等等；按钮 SB 7
25、、8 为升速、降速按钮，当处于自动时，可以根据需要调节主轴速度，按下升速按钮，主轴速度上升，按下降速按钮，主轴速度下降。XXXX 职业技术学院（论文）图 2-4 PLC S7-200 接口图2.4 数控立车主轴速度控制装置设计1 主轴电机的选择本次设计的重型数控立车，工作台所带动的最大重量为 50t，设计采用了直流调速装置，并选用 Z4系列直流电机。Z4系列直流电机比 Z2、Z3 系列具有更大的优越性，它不仅可用直流机组电源供电，更适用于静止整流电源供电。并且转动惯量小，具有较好的动态性能，并能承受较高的负载变化率，特别适用于需要平滑调速、效率高、自动稳速、反应灵敏的控制系统，具有当今国际先进
26、水平。Z4系列直流电动机采用八角形全叠片结构，空间利用率高。当采用静止整流器供电时，能承受住脉动电流和快速的负载电流变化。Z4 系列直流电动机一般不带串励绕组，适用于需要正、反转的自动控制技术。根据用户需要也能制成带串XXXX 职业技术学院（论文）励绕组。中心高 100280mm 的电动机无补偿绕组，但中心高 250mm、280mm 的电动机根据具体情况和需要可以制成带补偿绕组，中心高 315450mm 的电动机带有补偿绕组 。8根据需要，本设计选用 Z4-250直流电机，功率 75KW，电枢电流 197A，额定电压 400V，励磁电压 310V。+Z4 直流电机自带风机，而 Z4后面的数字代
27、表表示电机中心高（mm） ，也确定了风机的功率、风量。功率 3kw，风量 3000 /h。3mZ4-250 直流电机自带测速机，所以本设计主电机测速用测速电机而不用编码器。测速电机简单地说就是将直流电机的动能化为电能。因为测速发电机的磁路和绕组都是经过特殊设计的，所以其输出电动势 E和转速 n成线性关系，即E=Kn，其中 K是常数。当改变电机的方向时，测速电机输出电动势的正负也会有相应的改变。将测速发电机和被测机构同轴联接，只要检测输出电动势的大小、方向，就可获得被测机构的转速、方向，所以又称速度传感器。测 速 发 电 机 的 输 出 电 动 势 具 有 斜 率 高 、 特 性 成 线 性 、
28、 无 信 号 区 小 或 剩 余 电压 小 、 正 转 和 反 转 时 输 出 电 压 不 对 称 度 小 、 对 温 度 敏 感 低 等 特 点 。2 数控立车主轴控制装置设计数控立车主轴速度控制装置主要是由 SIEMENS 公司的 PLC S7-200、6RA70数字直流调速装置和 Z4 直流电机组成；PLC 用于使能控制，而功能实现则是通过6RA70 控制直流电机实现。6RA70 SIMOREG DC MASTER 系列整流器为全数字紧凑型整流器，输入为三相交流电源，可向变速直流驱动用的电枢和励磁供电，额定的电枢电流从 15至2200。紧凑型整流器可用于并联使用，提供高电流至 12000
29、A，励磁电路可以提供最大最大电流是 85A(此电流只取决于电枢的额定电流)。6RA70 SIMOREG DC MASTER 系列整流器以其节省空间的结构和紧凑排列顺序为特色，由于各个的部件容易接近，它紧凑式的设计使他们更加容易维护和保养，XXXX 职业技术学院（论文）电子板箱里包含了电子板和其他任何附加板。所有 SIMOREG DC MASTER 装置都会配备一个简易操作面板 PMU，可以将其安装在整流器门上的，PMU 是由一个 5 位，7 段显示，有三个作为状态显示的 LED 和三个用于调整参数的设置键组成。PMU 还具有根据 RS232或 RS485 标准同 USS 接口的连接器 X300
30、。PMU 提供了启动整流器所需进行的调整和设定及测量值显示的所有工具。电枢和励磁的供电频率可以不相同(在 4565Hz 范围之内)。电枢回路的供电相序不要求 。9根据直流电机的铭牌来选择 6RA70的型号，本设计选用 Z4-250直流电机，功率 75KW，电枢电流 197A，额定电压 400V，励磁电压 310V。根据以上参数选择直流调速装置型号为 6RA7075：整流器为 3AC400V 210A600A 1Q（即电枢由一套（六个可控硅）整流装置提供电源。这种方式只能通过改变磁场极性来改变旋转方向）;电枢额定电压 3AC400V（+15%/20%） ，励磁额定电压2AC400V（+15%/2
31、0%） ，额定直流电压 485V，额定直流电流 210A，额定输出功率102KW，励磁额定直流电压 325V。端子 1U、1V、1W 是电枢电源输入；端子 3U、3W 是励磁电源输入。为了保护设备，在电枢电源和励磁电源进入直流调速装置千要加上熔断器（FU1、FU3） ，起到过载保护的作用，而熔断器的额定电流要比设备的额定电流至少高出 1.2倍。5U1、5W1 为电压 400V进线端子，进线电压范围 380V460V，用于电子板供电。XXXX 职业技术学院（论文）图 2-5 电枢电源、电子版电源、励磁电源接线图在大功率电力电子电路中，合闸瞬间，往往会产生一个很大的冲击电流（浪涌电流） ，浪涌电流
32、虽然作用时间短，但峰值却很大。开机浪涌电流往往超过正常工作电流的 100倍以上。在输入侧串接电抗器（L90、L91） ，能有效的抑制这种浪涌电流。合闸瞬间，电抗器呈高阻态（相当于开路） 。10负荷开关是可分为高压负荷开关和低压负荷开关，低压开关有自灭弧功能，但它的开断容量很小、很有限，所以选择的时候都用高压负荷开关，不仅有自灭弧功能，开断容量很大。高压负荷开关（QF91）的工作原理与断路器相似。一般装有简单的灭弧装置，但其结构比较简单。由于负荷开关不能开断短路电流，故常与限流式高压熔断器组合在一起使用，利用限流熔断器的限流功能，不仅完成开断电路的任务并且可显著减轻短路电流所引起的热和电动力的作
33、用。CUD1是 6RA70的电子板，上面有各种端子：端子 X174 中的 X174.1、X174.2分别为数字地和内部电源端，X174.4、X174.5 主给定正负极，将电位器接于这次口用于调速。XXXX 职业技术学院（论文）图 2-6 电位器接线图当改变 X174.2、X174.4 之间的电压时，端子 X174.4和 X174.5内部连接于模拟量 K11，可以利用 K11进行给定的变换和处理，把最终的处理好的给定给到速度环的电压给定，电压给定与测速电机的反馈回来的电压信号相比较，比较后进入比例放大。最终进入 UPE来改变输出的电枢电压。1D1、1C1 用于连接直流电机，直流电机与端子之间加熔
34、断器，端子 103、104是测速电机连接端，103 是电压输入（8V270V） ，104 是模拟量地。其测出的电压反馈回到速度环，进行调速。图 2-7直流电机与测速电机接线图端子 X175中的 14、15 为模拟量电压输出端，X175.14 为电压端，X175.15 为模拟地，两接口接一个带正负的电压显示器，此接口出来的电压是测速机电压，XXXX 职业技术学院（论文）转化成速度后，可知电机的实时速度。开关量控制输入端组 X171，X171.34 为内部电源输出端 DC24V，为端子X171.36、X171.37、X171.38、X171.39 供电；X171.35 数字地；X171.36、X1
35、71.39 为可设置开关量 1、2，由端子 X171.36、X171.39 用高低电平可组成四种状态，由继电器 KA3、KA4 的关断控制高低电平，端子 X174.36和X174.39输出电平为 0 0 ，转速为 0；电平为 1 0 时为正转；电平为 0 1时为反转；电平为 1 1时正转反转由实际给定值决定。端子 37为电源的合闸/分闸，高电平信号时为合闸，进线接触器闭合，按照斜坡发生器的斜率加速至运行速度，低电平信号时为分闸，按照斜坡发生器的斜率减速 0，进线接触器断开；端子 X171.38为运行使能，高电平信号为调节器使能，低电平信号为调节器禁止。图 2-8 直流调速装置开关量接口图由于开
36、关量端子不够所以需要加一块扩展电子板 CUD2，在 CUD2中开关量端子组是 X163，其中 X163.44是内部电源输出端，X163.45 是数字地；X163.40、X163.41、X163.42、X163.43 为可设置输入开关量 3、4、5、6；与端子X163.42连接的继电器 KA7为点动使能，速度已经给定，当处于手动状态，X163.42为高电平时，主电机按给定速度运行，速度不可调，但是可以通过6RA7075操作控制面板修改速度值。端子 X163.40、X163.41 为升、降速，KA5 为升速使能，当 X163.40为高电平，XXXX 职业技术学院（论文）X163.41为低电平时（二
37、者不可同时为高） ，信号送至直流调速装置，经直流调速装置内部处理的信号送给电动电位计，电动电位计给出处理好的电压信号到速度环的电压给定，通过速度环来增大电机的电枢电压，从而实现主轴的转速上升；当 X163.41为高电平，X163.40 为低电平（二者不可同时为高） ，信号送至直流调速装置，经直流调速装置内部处理的信号送给电动电位计，电动电位计给出处理好的电压信号到速度环的电压给定，通过速度环来减少电机的电枢电压，从而实现主轴速度的下降，速度升降的多少和按下时间有关。2.5 速度环在直流调速装置 6RA70 中速度反馈可以应用测度发电机，也可以用编码器，而本设计中选用的是测度电机。测速发电机和主
38、轴电机同轴联接，当主轴电机工作时，带动测速发电机也工作，测速发电机将动能转化为电能输出。输出的电压与转速成正比关系，即 aUnK（2-5）或 dt（2-6）式中 为测速发电机的输出电压；n 为测速发电机的转速； 为测速发电机的角aU速度； 为测速发电机转自的转角； 、 为比例系数。K测速发电机输出的电压信号，作为速度环中的反馈信号与给定电压信号相比较，比较后得到转速偏差电压，经过比例放大器 A，产生电力电子变换器 UPE 所需的控制电压 ，通过 UPE 来改变输出的直流电压，从而实现直流电动机的调速。cXXXX 职业技术学院（论文）图 2-9 带转速负反馈的闭环直流调速系统原理框图在直流调速装
39、置内部有一个电动电位计，可以调节给定电压值从而改变电枢电压，改变电动机转动速度。其调节精度，是可以调节的，内部参数 P462、P463 分别是设定电动电位计斜坡上升时间和电动电位计斜坡下降时间，通过设定可以改变控制精度，时间越长，一秒内电位计变化越小，给定电压变化越小，速度变化越小，调节精度越高，当时间达到相当的值时可以达到 0.1转加减速的精度。内部电位计用于自动工作时的升降速。设计中，在 6RA70的端口 4、5 也外加了一个电位器，作为手动工作时的调速按钮，将电压信号传入到 6RA70内部后，经过处理信号送到速度环电压给定值，来改变速度。2.6 急停按钮的设计在主轴运行，出现故障时，且主
40、轴停止键失灵，使用急停按钮，来使主轴停止运行。急停按钮是由时间继电器、中间继电器、分励脱扣器组成。目 前 最 常 用 的 大 规 模 集 成 电 路 型 的 时 间 继 电 器 ， 它 是 利 用 阻 容 原 理 来 实 现延 时 动 作 。 在 交 流 电 路 中 往 往 采 用 变 压 器 来 降 压 ， 集 成 电 路 做 为 核 心 器 件 ， 其 输出 采 用 小 型 电 磁 继 电 器 ， 使 得 产 品 的 性 能 及 可 靠 性 比 早 期 的 空 气 阻 尼 型 时 间 继 电器 要 好 的 多 ， 产 品 的 定 时 精 度 及 可 控 性 也 提 高 很 多 。分 励 脱
41、 扣 器 是 一 种 远 距 离 操 纵 分 闸 的 附 件 。 当 电 源 电 压 等 于 额 定 控 制 电 源 电压 的 70%-110%之 间 的 任 一 电 压 时 ， 就 能 可 靠 分 断 断 路 器 。 分 励 脱 扣 器 是 短 时 工作 制 ， 线 圈 通 电 时 间 一 般 不 能 超 过 1S， 否 则 线 圈 会 被 烧 断 。 塑 壳 断 路 器 为 防 止线 圈 烧 毁 ， 在 分 励 脱 扣 器 串 联 一 个 微 动 开 关 ， 当 分 励 脱 扣 器 通 过 衔 铁 吸 合 ， 微 动XXXX 职业技术学院（论文）开 关 从 常 闭 状 态 转 换 成 常
42、开 ， 由 于 分 励 脱 扣 器 电 源 的 控 制 线 路 被 切 断 ， 即 使 人 为地 按 住 按 纽 ， 分 励 线 圈 始 终 不 再 通 电 就 避 免 了 线 圈 烧 损 情 况 的 产 生 。 当 断 路 器 再扣 合 闸 后 ， 微 动 开 关 重 新 处 于 常 闭 位 置 。 但 万 能 式 DW45 产 品 在 出 厂 时 要 由 用户 在 使 用 时 在 分 励 脱 扣 器 线 圈 之 前 串 联 一 组 常 开 触 头 。当 按 下 急 停 按 钮 SB0-1 时 ， 图 2-10.a 中 间 继 电 器 KA100 断 开 ， 右 侧 回 路 断开 ， KT1
43、00 为 断 开 延 时 继 电 器 ， 延 时 断 开 ； 图 2-10.b 中 当 KT100 延 时 断 开 后 ，分 离 脱 扣 器 M1 回 路 也 断 开 ， 使 与 其 连 接 的 主 空 开 QF100 断 开 ， 此 时 整 个 装 置断 电 。XXXX 职业技术学院（论文）16a b 图 2-10 急 停 按 钮 原 理 图 a、 b2.7 直流调速装置的参数设定6RA7075参数给定是通过操作面板来给定，而所配备的操作面板又分为两种，简易操作控制面板（PMU “Parameterization Unit”）和舒适性操作控制面板（OP1S） 。1 简易操作控制面板（PUM）
44、简易操作控制面板安装在整流门上，他由五位七段显示板，三个状态指示灯已经下面的三个参数键组成。PMU 还具有根据 RS232或 RS485 标准同 USS 接口的连接器 X300。XXXX 职业技术学院（论文）图 2-11简易操作控制面板P 键功能介绍1，在变址参数方式时，完成参数值（数值方式） 、参数号（参数方式）和变址号（变址方式）之间的转换。2，应答有故障信息。3，P 键与上升键会将故障、报警信息切换到背景。4，P 键与下降键会将故障、报警信息在背景切换到 PMU的前景显示板上。上升键功能介绍1，在处于参数方式时，选用一个更高的参数号，当以显示最高参数号时，再按下此键，将会返回到参数所处区
45、域另一端（即最大号与最小号是相邻） 。2，在数值方式，增加所设置参数的数值。3，在变址方式，增加变址值（只对变址参数） 。4，与下降键同时作用，可加速一个调整过程。下降键功能介绍1，在参数方式时，选择一个更高的参数号，当以显示最高参数号时，再按下此键，将会返回到参数所处区域另一端（即最大号与最小号是相邻） 。2，在数值方式，增加所设置参数的数值。XXXX 职业技术学院（论文）3，在变址方式，增加变址值（只对变址参数） 。4，与下降键同时作用，可加速一个调整过程。LED显示Run 绿色 LEDLED亮表示“转矩方向激活”状态（MI,MII,MO）Ready 黄色 LEDLED亮表示“准备好”状态
46、Fauit 红色 LEDLED亮表示“出现故障”状态LED闪烁表示“出现报警”状态 12 舒适性操作控制面板（OP1S）舒适性操作控制面板（OP1S）在整流器门上有一个专用的位置，这个位置提供了一个与整流器串行口 SST1的连接头。如果用 OP1S的上升键或下降键来调整参数号，则在基本装置参数区域中没有的号将被跳过，但这种跳过不能用于工艺板的参数，现存的参数号直接进入。运行状态显示基本菜单显示随意存取PPRR图 2-12 操作流程图OP1S 在初始化后数秒钟即自动转入运行显示，按下 P 键，即可从运行显示转XXXX 职业技术学院（论文）入基本菜单显示，在其中，你可以选择“任意存取”所有的参数或
47、者不同的功能。12系统出场时有一些数据是默认的不需要改动，部分数据在优化的时候可以改动，部分数据是根据电机铭牌和各种需要来改动的，按照本设计的需要对以下参数进行设定：P051=21； 设置 恢复缺省值，操作后 P051=40 参数可改； P052=3； 设置 显示所有参数（恢复缺省值后默认就是 3） ； P076.001=50； 设置 电枢回路额定直流电流百分比；P076.002=10； 设置 励磁回路额定直流电流百分比；P078.001=380；设置 电枢回路供电电压；P078.002=380；设置 励磁回路供电电压；P83=1； 设置 速度实际值由主实际值通道（ K0013）提供（端子XT
48、.103 XT.104） ；P84=1； 设置 在速度闭环控制下运行；P100=197； 设置 电枢额定电流（A） ；P101=400； 设置 电枢额定电压（V） ；P257=0； 设置 停机励磁为 0；P303=3； 设置 斜坡上升时间；P304=3； 设置 斜坡下降时间；P319=0； 设置 装置使能延时时间；P402=5； 设置 固定值 5%；P433=240； 设置 电动电位计的输出 K240 连接主给定通道 P433；P436.1=402； 设置 点动值 1 是 5%；P460=1； 设置 电动电位计斜坡函数发生器 总是有效；P462=20； 设置 电动电位计斜坡上升时间；P463=20； 设置 电动电位计斜坡下降时间；XXXX 职业技术学院（论文）17P468=80； 设置 “电动电位计上升”的给定， 电动电位计的最大值 80%；P469=-80； 设置 “电动电位计下降”的给定，电动电位计的最小值 -80%；P645=600r/min；设置 正反转初始速度； P671=B0010； 设置 对应端子 X171.36；P672=B0016； 设置 对应端子 X171.39；P673=B0018； 设置 对应端子 X163.
