谐波）对电网的不利影响，避免在变压器每相绕组中产生尖顶波电动势，这个电动势有时将超过正常值的50％，对变压器绝缘不利。

在电枢回路中串联平波电抗器Lr，可使输出电流连续，限制电流脉动，抑制电流上升率，以改善晶闸管与电动机的利用率和系统调节特性。

2.3 控制电路设计

2.3.1 控制系统电路图

下图为切割机控制系统原理图，切割厚度由4位拨盘开关输入，设定范围为000.0-199.9。在刀架电机的传动轴上装有测速齿轮，沿圆周均匀开5个槽。传动轴每转一圈，接近开关向PLC发出5个计数脉冲（测速齿轮5次感应接近开关），转两圈刀架的高度变化1mm，接近开关发出10个脉冲，根据设定的切割厚度可以计算出PLC应计的脉冲个数。传动轴转动速度为10转/s，PLC的计数频率应达到60kHz，因此，采用FX2N的高速计数功能。

图2.5 切割机控制系统原理图

2.3.2 PLC硬件接线图及I/O端口分配

1. PLC控制系统的控制要求 PLC控制系统的控制要求如下：

(1) 系统设有手动、单周期、单步、连续、回原点、五种工作方式，台面在最前面，刀架在最上面，为系统的原点状态。

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基于PLC的静态切割机控制系统设计 (2) 台面机构前/后运动时，带锯电机必须已启动，而带锯电机停止时，台面机构前/后运动应立即停止。

(3) 磨刀必须在刀片旋转时才能工作。

(4) 五种工作状态下，按下总停止按钮后，除带锯、磨刀装置外，刀架、台面的动作应立即停止。

(5) 电源接通后控制台面刹车的接触器KM7立即通电。 根据以上的要求，设计出PLC的外部接线图如下图所示：

图2.6 PLC的外部接线图

根据上图所示切割机的5种工作方式有选择开关控制：当输入点X1接通时为手动方式，X2接通时为回原点方式，X3接通时为单步工作方式，X4接通时为单周期工作

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方式，X5接通时为连续工作方式。台面在最前面且刀架在抬刀限位称为系统处于原点状态。在公用程序中台面前到位开关X15、抬刀限位开关X20的常开触点的串联电路接通时，“原点条件”辅助继电器M5变为ON。

在选择单周期、连续和单工步工作方式之前，系统应处于原点状态；如果不满足这一条件，可选择回原点工作方式，然后按回原点启动按钮X6，使系统自动返回原点状态。在原点状态，顺序功能图中的初始步M0为ON，为进入单周期、连续和单工步工作方式作好了准备。

高速计数器只有在自动方式下才工作。主要的功能是对在自动方式下的键盘设定值进行比较，判断材料的厚度，控制台面的向前或向后运动。对于不同的设定值要有不同的计数值相符合。计数器的计数源就是测速齿轮所送的脉冲个数。

2. I/O端口分配

从上面的控制电路图所示，可以得出下面的分配表：

表2.10 输入端口表 输入元件 接近开关 手动 回原点 单步 单周期 连续 回原点启动 带锯启动 带锯停止 磨刀 总停 落刀限位 抬刀限位 台面前限位 台面后限位 落刀 抬刀 台面向前 输入点 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 X20 X21 输入元件 台面向后 刀架停止 台面停止 总停 预停 小数位1 小数位2 小数位4 小数位8 个位1 个位2 个位4 个位8 十位1 十位2 十位4 十位8 百位1 输入点 X22 X23 X24 X25 X26 X27 X30 X31 X32 X33 X34 X35 X36 X37 X40 X41 X42 X43 17

基于PLC的静态切割机控制系统设计 输出的端口表如下：

表2.11 输出端口表 输出元件 KM1 KM2 KM7 KM5 输出点 Y0 Y1 Y2 Y3 输出元件 KM6 KM3 KM4 L1 输出点 Y4 Y5 Y6 Y7 2.3.3 电气元件的配置

1. 刀开关QS1：刀开关QS1串接控制主电路的单相电源，选用规格HD11-100/28型单投双极刀开关1只。主要技术参数：

额定交流电压220V，额定交流电流100A。通断能力100A，1S短时耐受电流6kA，动态稳定电流峰值15kA。

2. 熔断器FU4：选用RT18K-25型，主要技术参数：

壳架等级额定电流25A，额定电流2A，额定电压AC 220V，额定断路分断能力：220V/50kA。

3. 按钮SB1、SB2、SB5、SB15：选用NP4-20BN/2型，颜色为绿色，按钮SB3、SB10、SB11、SB12、SB13、SB14：选用NP4-20BN/4型，颜色为红色，按钮SB4、SB6、SB7、SB8、SB9：选用NP4-20BN/6型，颜色为蓝色。NP4系列按钮其主要技术参数如下：

额定绝缘电压380V，额定交流工作电压AC 220V，约定发热电流10A，额定交流工作电流4.5A。额定直流工作电压24V,额定直流工作电流2.5A。

4. 行程开关SQ1～SQ4：选用YBLX-K3/20HS/Z型，其主要技术参数：

额定交流电压AC 380V，额定直流电压DC 220V，额定控制容量交流200VA直流50W,含1对常开和1对常闭触点，动作最大行程3mm，最大差程1.2mm，最大操动力30N，最小回复力5N,最大全行程6.0mm。

5. 信号指示灯：选用ND16-22B/4型，其主要技术参数： 额定交流电压220V，额定电流≤20mA，指示灯选红色。 6. 接触器：选用NCH 8-20型，其主要计数参数：

额定绝缘电压500V，额定工作电压AC 230V，约定发热电流20A，额定工作电流20A，控制功率4Kw

7. 接近开关：选用E2E-X20DM8，其主要技术参数：

检测距离20mm±10%，设定距离*1：0～16mm，应差距离：检测距离的10%以下，

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