第四章 PLC控制系统的硬件设计
4.1电动机的选型
选择电动机时，除了正确的选择功率外，还要根据生产机械的要求及工作环境等，正确的选择电动机的种类、型式、电压和转速.
A.电动机种类的选择：
电动机的种类分为直流和交流电动机两大类。直流电动机又分为他励、并励串励电动机等。交流电动机又分为笼型、绕线转子异步电动机及同步电动机等。电动机种类的选择主要是从生产机械对调性能的要求来考虑，例如，对于调速范围、调速精度、调速平滑性、低速运转状态等性能来考虑。
凡是不需要调速的拖动系统，总是考虑采用交流拖动，特别是采用笼型异步电动机。长期工作、不需要调速、且容量相当大的生产机械，如空气压缩机、球磨机等，往往采用同步电动机拖动，因为它能改善电网的功率因数。
如果拖动系统的调速范围不广，调速级数少，且不需要在低速下长期工作，可以考虑采用交流绕线转子异步电动机或变级调速电动机。因为目前应用的交流调速范围拖动，大部分由于低速运行时能量损耗大，鼓一般均不宜在低速下长期运行。
对于调速范围宽、调速平滑性要求较高的场合，通常采用支流电动机拖动，或者采用近年来发展起来的交流变频调速电动机拖动。
.电动机型式的选择：
各种生产机械的工作环境差异很大，电动机与工作机械也有各种不同的连接方式，所以应当根据具体的生产机械类型、工作环境等特点，来确定电动机的结构型式，如直立式、卧式、开启式、封闭式、防滴式、防暴式等各种型式。
C.电动机容量的选择：
1.比那化负载下电动机容量的选择
（1）等效电流法
等效电流法的基本的基本思想是用一个不变的电流Icq来等效实际上变化的负载带暖流，要求在同一个周期内，等效电流Icq与实际变化的负载电流所产生的损耗等。假定电动机的铁损耗与绕组电阻不变，损耗只与电流的平
方成正比，由此可得等效电流为
Icq = I12t1+I22t2+…+In2tn
t1+t2+…+tn
式中，tn为对应负载电流In时的工作时间。求出Icq后，则选用电动机的额定电流In应大雨或等于Icq。采用等效电流法时，必须先求出用电流表示的负载图。
（2）等效转矩法
如果电动机在运行时，其转矩与电流成正比（如他励直流电动机的励磁保持不变，异步电动机的功率因数和气隙磁通保持不变时），则式（9.3.1）可以改写成等效转矩公式。
Teq= T12t1+T22t2+…+Tn2tn
t1+t2+…+tn
此时，选用电动机的额定转矩T应大于或等于T，当然，这时应先求出用转矩表示的负载。
等效功率法
如果电动机运行时，其转速保持不变，则功率与转局成正比，于是由式（9.3.1）可得等效功率为
Peq= P12t1+P22t2+…+Pn2tn
t1+t2+…+tn
此时，选用电动机的功率P大于或等于P即可。
必须注意的是用等效法选择电动机容量时，要根据最大负载来校验电动机的过载能力是否要求，如果过载能力不能满足，应当按过载能力来选择较大容量的电动机。
表4-1电动机选型
4.选择接触器吸引线圈的电压
电磁线圈的额定电压等于控制回路的电源，通常电压等级分为：
交流线圈：36、100、127、220、220、380V
直流线圈：24、48、110、220、440V
选用时，一般交流负载用交流吸引线圈接触器，直流负载用直流吸引线圈的接触器，但交流负载频繁动作时，可采用支流吸引线圈的接触器。
接触器吸引线圈电压若从人身和设备安全角度考虑，可选择低一些，但当控制电路简单，线圈功率较小时，为了节省变压器，则可选用220或380V。
5.选择接触器的触点数量
接触器的特点数量应满足控制线路的要求。各种类型的接触器触点数量不同。交流接触器的主触点有三对（常开触点），一般选用四对辅助触点（两对常开），最多可达到六对（三对常开，三对常闭）。直流接触器主触点一般有两对（尚开触点）；辅助触点有四对（两对常开，两对常闭）。
1）额定操作频率
接触器额定操作频率是指每小时接通次数。通常交流接触器为600次/每小时；直流接触器为1200次/每小时。
第五章 PLC控制系统软件设计
5.1输入地址分配:
X0 (SB12) 主轴电动机停止按钮
X1 (SB1) 总起动按钮
X2 (SB2) 主轴电动机起动按钮
X3 (SB3) 摇臂上升起动按钮
X4 (SB4) 摇臂下降起动按钮
X5 (SB5) 主轴箱与立柱松开按钮
X6 (SB6) 主轴箱与立柱夹紧按钮
X7 (SB11) 总停止按钮
X10 (SQ2) 摇臂下降极限限位开关
X11 (SQ3) 摇臂松开限位开关
X12 (SQ4) 摇臂夹紧限位开关
X13 (SQ5) 主轴箱松开限位开关
X14 (SQ6) 指示灯转换开关
X15 (SQ1) 摇臂上升极限限位开关
X16 (SA2) 主轴箱、立柱松紧转换开关(中间位置)
X17 (SA2) 主轴箱、立柱松紧转换开关(左位置)
X20 (SA2) 主轴箱、立柱松紧转换开关(右位置)
X21 (SA3) 照明等开关
X22 (SA1) 摇臂上升
X23 (SA1) 摇臂下降
X24 (SA1) 主轴箱右移 X25 (SA1) 主轴箱左移
5.2输入地址分配:
Y0 (YA1) 主轴箱、摇臂松开与夹紧断路器
Y1 (KM1) 主轴电动机起动与停止接触器
Y2 (KM2) 主轴电动机定子绕组Y形接法接触器
Y3 (KM3) 主轴电动机定子绕组△形接法接触器
Y4 (KM4) 摇臂上升接触器
Y5 (KM5) 摇臂下降接触器
Y6 (KM6) 主轴箱及摇臂松开接触器
Y7 (KM7) 主轴箱及摇臂夹紧接触器
Y10 (KM8) 立柱松开接触器
Y11 (KM9) 立柱夹紧接触器
Y12 (KM10) 主轴箱向右移动接触器
Y13 (KM11) 主轴箱向左移动接触器
Y14 (HL1) 工作状态指示灯
Y15 (HL2) 工作状态指示灯
Y16 (HL3) 工作状态指示灯
Y17 (HL4) 工作状态指示灯
Y20 (KA1) 总起动中间继电器
5.3 接线图：
图5-1
第六章程序模拟运行调试
系统程序调试主要就是对主轴电机起停、摇臂升降、主轴箱松开、夹紧、主轴箱水平移动等一系列动作要求能否实现的调试。
1、主轴电机起停
按下X1，按下X2，看Y2指示灯有无点亮，如果亮则说明主轴电动机开始起动；起动5秒后，观察Y3指示灯可否点亮，Y2可否熄灭，如果Y3指示灯亮且Y2指示灯熄灭，说明完成了星形向三角形转换的减压起动；同时要观察Y1可否常亮。如果Y1不亮，此证明电机控制系统无电，电机无法运行。在此程序中Y2 ，Y3构成互锁，使起相互独立工作。
2、摇臂升（降）
在M1正常运转的前提下，压下X3或将主轴箱外扳到1位置，M3电机无法实现正转，松开X3或将主轴箱外扳到原点位置，M2电机也就无法实现正转上升；如果M2正常工作无论怎样操作M3电机也就无法实现反转夹紧。
正因为程序设置中，它们是互锁的。在M2或M3正常运转的前提下，三秒后看Y6的指示灯是否亮，若亮说明其已经正常工作，即主轴箱和摇臂开始松开，再过三秒Y7的指示灯开始亮，说明主轴箱和摇臂开始夹紧，经反复检验是在程序中忽略了时间继电器的延时与不延时触点的异同。经程序添加现已调试完成。
3、主轴箱松开、夹紧
将SA2扳到不同的位置，即分别对X16、X17、X20置“1”，再分别对不同的输入点置位来实现Y6、Y7、Y8、Y9的同时，不同时置“1”，以区分立柱和主轴箱的同时与不同时动作。在调试时给出—输入就应该对应出—输出，如无输出，只需检查，此光路程序输入，编写有无差错，电机连接是否差错即可。
4、主轴箱水平移动
.SQ5（X13）给出输入信号，在SA1（X24、X25）给出不同状态时，主轴箱分别置于不同的运动状态，例如向左移动或向右移动；向左移动和向右移动分别有接触器Y12和Y13来实现，另外它们之间构成了互锁使其各自工作不相互干扰，当看到Y12的指示灯亮时说明主轴箱向左移，反之向右移，调试完成。
5、系统运行情况
试运行过程说明PLC改造系统具有了强大的功能，性能可靠控制方便等优点，能实现Z30100X31型钻床主要参数的控制，确保了该机台的性能与质量。
