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第3章 FX2N PLC在立式车床控制系统中应用

3.1 C5225立式车床概述

C5225立式车床由立柱、横梁、滑座、滑枕、刀架、圆形工作台等组成。机床最大加工工件直径2500mm，最大加工工件高度1600mm，最大加工工件重量10吨，工作台直径2250mm，工作台转速16级，工作台转速范围2～63r/min，工作台的最大扭矩M=61740N.m，交流主电机功率为55kW，刀架水平行程1400mm, 刀架垂直行程1000mm。该机床系属万能性双立柱立式车床，可以车削圆柱、圆锥和平面，镗圆柱与圆锥孔，供铸铁、钢及有色金属零件的粗精加工之用。

C5225普通立式车床主要用于普通端面和外圆的切削加工，随着产品的变化和发展，普通立式的功能已经不能满足新市场、新产品的要求。主要表现在：

（1）无法完成或很难完成具有复杂曲面零件的加工。

（2）产品的适应性差，生产效率低。对不同零件的加工，需要先根据零件的实际要求设计工装设备，然后再进行实际加工。因而生产成本高，供货周期长，已经跟不上市场的要求。

3.2 电气元器件的选择

3.2.1 交流电动机的选择

根据C5225双立柱立式车床的国标，选取电动机如下：

表3.2.1-1 电动机型号

电动机 主轴电动机 油泵电动机 横梁升降电动机 右立刀架 快速移动电动机 右立刀架 进给电动机 左立刀架 快速移动电动机 左立刀架 进给电动机 代号 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 型号 Y280M—6 Y100L1—4 Y160L—8 Y100L1—4 YD100L1—6 Y100L1—4 YD100L1—6 额定功率 55 2.2 7.5 2.2 1.3 2.2 1.3 额定电流 104 5.03 18.3 5.03 3.8 5.03 3.8 额定转速 980 1430 750 1430 940 1430 940 效率 92 81 85 81 74 81 74 功率因数 0.87 0.82 0.73 0.82 0.70 0.82 0.70 3.2.2 控制变压器的选择

跟据设计需要，本设计中，变压器型号:T1为BK-300,380V/127-6.3V；T2为BK-1500，

380V/32-30-28V；T3为BK-100，380V/36V。 3.2.3 断路器QF的选择

断路器又称自动开关，是一个开关和保护电器的组合体，可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁起动的电动机。对电路和电气设备有短路、过载、漏电和失（欠）压的保护作用。

本设计所需的断路器为：QF1为DZ10-250/330，120A；QF2为DZ5-20/330，4.5A；QF4为DZ5-20/330，2A。 3.2.4 接触器KM的选择

接触器是一种用于频繁地接通或断开交直流主电路、大容量控制电路等大电流电路的自动切换电器。在功能上接触器除能自动切换外，还具有手动开关所缺乏的远距离操作功能和失压（或欠压）保护功能，但没有低压断路器所具有的过载和短路保护功能。接触器具有操作频率高、使用寿命长、工作可靠、性能稳定、成本低廉、维修简便等优点，主要用于控制电动机、电热设备、电焊机、电容器组等，是电力拖动自动控制线路中应用最广泛的控制电器之一。

根据负载回路的电压、电流，接触器所控制回路的电压及所需点的数量等来进行接触器的选择。

本设计中KM1、KM2与KM3主要对M1进行控制，而M1额定电流为104A，控制回路电源为127V，KM1与KM2需要主触点3对，辅助触点3对（1对常开，2对常闭），所以KM1、KM2选CJ2O -160型接触器；而KM3的作用是能耗制动，需要主触点2对，辅助触点3对（2对常开，1对常闭），所以KM3选CZ18—160/10接触器。

KM4主要对M2进行控制，而M2额定电流为5.03A，控制回路电源为127V，需要主触点3对，辅助触点2对（常开），所以KM4选CJ2O-10型接触器。

KM5主要对M4进行控制，而M4的额定电流为5.03A，控制回路电源为127V，需要主触点3对，辅助触点3对（1对常开，2对常闭），所以，KM5选CJ2O-10型接触器。

KM6主要对M5进行控制，而M5的额定电流为3.8A，控制回路电源为127V，需要主触点3对，辅助触点3对（常开），所以KM6选CJ2O-10型接触器。

KM7主要对M6进行控制，而M6的额定电流为5.03A，控制回路电源为127V，需要主触点3对，辅助触点3对（1对常开，2对常闭），所以KM7选CJ2O-10型接触器。

KM8主要对M7进行控制，而M7的额定电流为3.8A，控制回路电源为127V，需要主触点3对，辅助触点3对（常开），所以KM8选CJ2O-10型接触器。

KM9与KM10主要对M3进行控制，而M3的额定电流为18.3A，控制回路电源为127V，需要主触点3对，辅助触点1对（常闭），所以KM9选CJ2O-25型接触器。 3.2.5 时间继电器KT的选择

时间继电器是指从得到输入信号（线圈的通电或断电）开始，经过一定的延时后才输出信号（信号的闭合或断开）的继电器。

时间继电器的延时方式包括通电延时和断电延时两种。通电延时：接受输入信号后延迟一定的时间，输出信号才发生变化；当输入信号消失后，输出瞬时复原。断电延时：接受输入信号时，瞬时产生相应的输出信号；当输入信号消失后，延迟一定的时间，输出才复原。

根据时间继电器辅助触点的个数、电流、电压的需求，KT1—KT4选择JS7-2A型时间继电器；KT6—KT9选择JS7—4A型时间继电器。 3.2.6 中间继电器K的选择

根据中间继电器辅助触点的个数、电流、电压的需求，K1选择JZ7-62型中间继电器；K2—K12选择JZ7-44型中间继电器。 3.2.7 熔断器FU的选择

熔断器是一种利用物质过热熔化的性质制作的保护电器。当电路发生严重过载或短路时，将有超过限定值的电流通过熔断器而将熔断器的熔体熔断而切断电路，达到保护的目的。

根据熔断器的额定电压、额定电流和熔体的额定电流等进行熔断器的选择。熔断器熔体电流按以下方法确定：

对照明电路： ≥

—熔体额定电流， —回路计算电流

交流电动机线路中：

单台电动机线路： =(1.5-2.5)

多台电动机线路： ≥(1.5-2.5) +∑

—电动机额定电流， —线路中最大一台电动机额定电流，∑ —线路中

除最大一台电动机外的计算电流总和。

本设计中涉及到熔断器有8个：FU1、FU2、FU3、FU4、FU5、FU6、FU7、FU8。 按以上方法可为FU1—FU8选择，FU1选择RT0-400型熔断器，熔体电流为300A；FU2选择RL1-60型熔断器，熔体电流为50A；FU3、FU4选择RL1-15型熔断器，熔体电流为15A；FU5、FU6、 FU7、FU8选择RL1-15型熔断器, 熔体电流为6A。 3.2.8 电动机电缆的选择

根据各个电动机电流和电压的要求，现与主轴电动机M1连接的电缆选BV铜芯型标称截面为50 的内含3根导线的电缆；与油泵电动机M2连接的电缆选BV铜芯型标称截面为1.0 的内含3根导线的电缆；与横梁电动机M3连接的电缆选BV铜芯型标称截面为4 的内含3根导线的电缆；与右立刀架快速移动电动机M4连接的电缆选BV铜芯型标称截面为1.0 的内含3根导线的电缆；与右立刀架进给电动机M5连接的电缆选BV铜芯型标称截面为1.0 的内含3根导线的电缆；与左立刀架快速移动电动机M6连接的电缆选BV铜芯型标称截面为1.0 的内含3根导线的电缆；与左立刀架进给电动机M7连接的电缆选BV铜芯型标称截面为1.0 的内含3根导线的电缆。

3.2.9 电动机电缆的选择

根据所选的电气元器件，绘出布置图如下：

图1 C5225型立式车床布置图

3.3 C5225型立式车床电气控制电路概述

C5225立式车床电器控制电路原理图如图1所示。

从图1（a）可知，C5225型立式车床由7台电动机拖动；主轴电动机M1、油泵电动机M2、横梁升降电动机M3、右立刀架快速移动电动机M4、右立刀架进给电动机M5、左立刀架快速移动电动机M6、左立刀架进给电动机M7。

从图1（b）、（c）可知，只有在油泵电动机M2启动运行、机场润滑状态良好的情况下，其它的电动机才能启动。

（1）油泵电动机M2控制

按下按钮SB4，接触器KM4通电闭合，油泵电动机M2启动运转，同时14区接触器KM4的常开触点闭合，接通了其它电动机控制电路的电源，为其他电动机的启动运行作好了准备。