专用榫齿铣电气控制系统设计书

0 专用榫齿铣电气控制系统设计书 第 1 章 引言 题背景及意义 在自动化控制领域， 前，世界上有 200 多厂家生产 300多品种 品，应用在汽车（ 23%）、粮食加工（ 、化学 /制药（ 、金属 /矿山（ 、纸浆 /造纸（ 等行业。为了使各位初学者更方便地了解文对 本结构、配置、应用等基本知识作一简介，以期对各位网友有所帮助。 计要求及任务 计要求 榫齿铣的 加工循环如 图 11)具有两种 控制选择 ,即加工时的连动循环及调整中的点动（手动）操作。 (2)设计带 有照明系统。 (3)设计应 有必要的电气保护与互锁。 图 1加工循环图 计任务 本文针对设计要求而要完成的设计任务主要有以下三点： (1) 设计并绘制电器原理图。 (2) 选择电器元件及编制元件目录清单。 启动 压 开 1 (3) 设计并绘制控制面板布置图。 (4) 编制设计论文。 第 2 章 专用榫齿铣电气控制系统设计 据要求绘制电器原理图 电气原理图是用来表明设备 电气的工作原理及各电器元件的作用，相互之间的关系的一种表示方式。运用电气原理图的方法和技巧，对于分析电气线路，排除机床电路故障是十分有益的。电气原理图一般由主电路、控制电路、保护、配电电路等几部分组成。画电气原理图的一般规律如下： (1) 画主电路 绘制主电路时，应依规定的电气图形符号用粗实线画出主要控制、保护等用电设备，如断路器、熔断器、变频器、热继电器、电动机等，并依次标明相关的文字符号 。 (2) 画控制电路 控制电路一般是由开关、按钮、信号指示、接触器、继电器的线圈和各种辅助触点构 成，无论简单或复杂的控制电路，一般均是由各种典型电路 (如延时电路、联锁电路、顺控电路等 )组合而成，用以控制主电路中受控设备的 “ 起动 ” 、“ 运行 ” 、 “ 停止 ” 使主电路中的设备按设计工艺的要求正常工作。对于简单的控制电路：只要依据主电路要实现的功能，结合生产工艺要求及设备动作的先、后顺序依次分析，仔细绘制。对于复杂的控制电路，要按各部分所完成的功能，分割成若干个局部控制电路，然后与典型电路相对照，找出相同之处，本着先简后繁、先易后难的原则逐个画出每个局部环节，再找到各环节的相互关系。 电路电器原理图 榫齿机是用于某型发动机叶片根部榫齿铣削加工的一种高效专用铣床，有四台电动机拖动即： (1) 铣刀主轴拖动电机 要负责主轴的拖动。 (2) 铣刀架工进拖动电机 要负责刀架的工进拖动。 (3) 铣刀架快进拖动电机 要负责刀架的快进拖动和快退拖动。 2 (4) 冷却泵拖动电机 要负责冷却泵的拖动。 因此可设计出主电路电气原理图 如图 2 图 2主电路电气原理图 控制电路原理分析： 由图 2断器 电路中起到保护整个电 路防止各电气设备的电流过载或短路时破坏损失的进一步扩大。将四台电动机并联到电路上以使电动机可以同时启动。由交流接触器 1进行保护；由交流接触器 2进行控制同时又由热继电器 2 3 进行保护；由交流接触器 3进行正转控制由交流接触器3进行反转控制同时又让交流接触器 铣刀架快进拖动电机 流接触 器 4进行控制又由热继电器 为了便于对设备的维修检测，控制系统一般设有手动自动两种模式。手动模式控制系统中单台设备的运行，以便对单台设备进行维护检修；自动模式为整套系统按各工艺流程自动完成全部过程。 根据设计要求可设计出控制电路原理图 如图 2 4 图 2控制电路电气原理图 控制电路原理分析： 当开启榫齿机后，按按钮开关 1开始转动从而带动主轴 转动，按下开关 1停转。按手动选择开关 按钮开关 4 开始转动带动冷却泵运转工作，按下开关 当主轴转动后，按按钮 入自动控制循环：铣刀架由铣刀架快进拖动电机 动，当铣刀架行进到指定位置时压行程开关 铣刀架快进拖动电机 2启动带动铣刀架工进，当铣刀架工进一段路径后行程开关 2停转而铣刀架 快进拖动电机 铣刀架快进一段路径后压压行程开关 铣刀架快进拖动电机 至回到初始位置压行程开关 铣刀架快进拖动电机 而进入下一个循环。 第 3 章 选择电器元件 要电器元件的选择 已知的四台电动机的参数为： 60r/2： 440r/3： 855r/4： 20W 860r/上参数可代入公式 断器的选择 熔断器是根据电流超过规定值一定时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开的原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于低压配电系统和控制 5 系统及用电设备中，作为短路和过电流保护，是应用最普遍的保护器件之一。熔断器是一种过电流保护电器。熔断器主要由熔体和熔管两个部分及外加填料等组成。使用时，将熔断器串联于被保护电路中，当被保护电路的电流超过规定值，并经过一定时间后，由熔体自身产 生的热量熔断熔体，使电路断开，起到保护的作用。以金属导体作为熔体而分断电路的电器。串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，熔体自身将发热而熔断，从而对电力系统、各种电工设备及家用电器起到保护作用。具有反时延特性，当过载电流小时，熔断时间长；过载电流大时，熔断时间短。因此，在一定过载电流范围内至电流恢复正常，熔断器不会熔断，可以继续使用。熔断器主要由熔体、外壳和支座 3 部分组成，其中熔体是控制熔断特性的关键元件。由于各种电器设备都有一定的过载能力，当过载较轻时可以允许较长时间运行，而超过某一过载倍数时，相应 要求熔断器在一定时间内熔断。选择熔断器保护过载和短路，必须了解用电设备的过载特性，使这一特性恰当地处在熔断器秒 选用熔断器的一般原则为： (1) 熔断器的保护特性应与被保护对象的过载特性有良好的配合。 (2) 按线路电压等级选用相应等级的熔断器，一般熔断器额定电压不应低与线路额定电压。 (3) 根据配电系统中可能出现的最大短路电流，选择具有相应分断能力的熔断器。 (4) 各级熔断器应相应配合，一般要求前一级熔体比后一级熔体的额定电流大2 3倍，以免发生越级动作而扩大停电范围。 (5) 熔体的额定电流应小于或等于熔断器的额定电流。 熔断器的额定电流与熔体的额定电流不同，某一额定电流等级的熔断器可以装设不同额定电流的熔体。选择熔断器作线路和设备的保护时，首先要明确选用熔体的规格，然后再根据熔体选择熔断器。 本设计属于对多台电动机负载的短路保护其计算公式为 (M+I 注：其中 将设计的数值代入得： 6 (4+以选用熔体为 15继电器的选择 热继电器是一种电气保护元件。它是利用电流的热效应来推动动作机构使触头闭合或断开的保护电器，主要用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡保护以及其他电气设备发热状态时的控制。 由电阻丝做成的热元件，其电阻值较小，工作时将它串接在电动机的主电路中，电阻丝所围绕的双金属片是由两片线膨胀系数不同的金属片压合而成，左端与外壳固定。当热元件中通过的电流超过其额定值而过热时，由于双金属片的上面一层热膨胀系数小，而下面的大，使双金属片受热后向上弯曲，导致扣板脱扣，扣板在弹簧的拉力下将常闭触点断 开。触点是串接在电动机的控制电路中的，使得控制电路中的接触器的动作线圈断电，从而切断电动机的主电路。 热继电器的基本结构 包括加热元件、主双金属片、动作机构和触头系统以及温度补偿元件。 保护长期工作或间断长期工作的电动机时热继电器的选用计算方法是： 一般情况下，按电动机的额定电流选取，使热继电器的整定值为 s e t ( 0 - 1 ) I (电动机的额定工作电流 )或选取整定范围的中值为电动机的额定工作电流。 所以将本设计数据代入公 式可得： (A) ) ) ) 所以 7 流接触器的选择 在电气设备应用中，为了控制较大电流的通断，需用一种具有很好灭弧能力的开关，这就是交流接触器。交流接触器是用来频繁控制接通或断开交流主电路的自动控制电器，它不同于刀开关这类手动切换电器 ，它具有手动切换电器所不能实现的遥控功能，并具有一定的断流能力。交流接触器不仅能遥控通断电路，还具有欠压、零电压释放保护功能，它具备频繁操作、工作可靠和性能稳定等优点。 交流接触器的结构 接触器主要由电磁机构、触点系统和灭弧装置等主要部件组成。电磁机构包括吸引线圈、静铁心和动铁心，动铁心与动触点相联。 触头分为主触头和辅助触头，主触头用于通断电流较大的主电路，体积较大，一般由三对常开触头组成；辅助触头用于通断电流较小的控制电路，体积较小，一般由两对常开触头和两对常闭触头组成。所谓触头的常开和常闭，是指接触器 未通电动作前触头的原始状态。 当线圈通电时 ,静铁芯产生电磁吸力 ,将动铁芯吸合 ,由于触头系统是与动铁芯联动的 ,因此动铁芯带动三条动触片同时运行 ,触点闭合 ,从而接通电源。当线圈断电时 ,吸力消失 , 动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离 ,使主触头断开 ,切断电源。 交流接触器的选择： （ 1）持续运行的设备。接触器按 67 00能控制最大额定电流是 67下的设备。 （ 2）间断运行的设备。接触器按 80%算 00能控制最大额定电流是 80 （ 3）反复 短时工作的设备。接触器按 116。即 100能控制最大额定电流是 116 本设计被控制设备的运行线路比较简单、所用交接触器数量较少，所以交流接触 8 器吸引线圈的额定电压选用被控设备的电源电压（即 380V）。 根据以上交流接触器的选用原则，本设计的交流接触器 器元件目录清单 电器元件的明细表 文字符号 名称 型号 规格 轴拖动电机 40r/2 刀架工进拖动电机 400r/3 刀架快进快退拖到电机 825r/4 冷却泵电机 800r/流接触器 圈电压 380V 流接触器 圈电压 380V 流接触器 圈电压 380V 流接触器 圈电压 380V 压器 0V A,380V/36V 刀开关 动手动 9 选择开关 程开关 断器 明灯 流 36V 继电器 83号热元件 钮开关 表 （ 3 第 4 章 选择 根据 I/，输出点数为 14，所以选择 输入点数为 16，输出点为 16，扩展模块最大 I/6。 . I/ 附图 1 状态转移图： 见 附图 2 梯形图： 见 附图 3 指令表： 见 附表 4 10 总 结 通过这次课程设计，很大提高了自己独立完成某项任务的办事能力，能使大学所学书本上的理论知识与实际很好的结合起来，也能很熟练的操作应用软件和办公自动化软件，了解了写一篇机械论文的步骤和格式，有了这次设计，相信对以后的工作会很有帮助，感觉什么事情都会做的很好的。 此次设计 是 专用榫齿铣电气控制系统设计 ，设计中通过经验设计法对其电气控制系统进行本次设计 设件 ， 计 ，并选择 电器元 合理配置，使其达到最优化。其后， 应用科 学的计算方法选用各种型号的电器元件 。最后，对控制面板进行优化设计。 本设计在考虑设计其控制电路和 电器元件的选用 时，运用经验设计法，是可行的。此方法电气工程人员易于接受，便于普及、推广。具有一定的通用性。对于提高我国的生产装备水平具有现实的意义。 11 附图 1 12 附图 2 13 附图 3 14 附表 4 8002 0 0 1 20 20 1 2 21 21 2 3 22 22 3 3 23 23 2 4 24 24 4 5 0 20 0 0 0 0 0 0 15 参考文献 1 鲁远栋编著 . 电控制系统应用设计技术 子工业出版社 2 钟肇新， 范建东 编著 . 可编程控制器原理及应用 北京： 华南理工大学出版社 . 3 汪晓光，孙晓瑛，王艳月编著 北京：机械工业出版社 4 张爱玲，李岚，梅丽风编著 北京：机械工业出版社 5 吴立新 编著 北京：机械工业出版社 6 车