毕业设计（论文）-Z30130×31型钻床的PLC控制系统改造.doc

毕业设计说明书（论文）目 录1.概 述122.机床的主要参数123.钻床的机械及运动形式134.继电器接触器控制原理134.1、控制线路特点与电气线路概述134.2、控制原理分析及分立控制线路145.z30130x31型摇臂钻床的电气元件185.1、电动机的选型185.2、接触器的选择195.3、自动空气断路的选型225.4、热继电器的选用235.5、中间继电器的选型245.6、万能转换开关的选型245.7、电磁铁的选型255.8、按钮的选型255.9、位置开关的选型265.10、导线的选型265.11、变压器的选型265.12、机床电气控制系统的工艺设计305.13、电气元件布置图的绘制315.14、电气接线图的绘制315.15、电器箱及非标准零件图的设计325.16、可编程控制器325.17、三菱plc指令系统386.fx2n型plc及i / o 分 配 表397.程序语句表408.程序模拟调试43毕业设计总结44参考文献46z3013031型钻床的plc控制系统改造摘 要：z30130x31型摇臂钻床属于大型立式钻床，能够进行多种形式的机械加工，如钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、刮平面以及攻螺纹等。摇臂钻床的运动部件较多，采用多台电动机拖动。一般采用三相交流鼠笼式异步电动机拖动，用机械变速箱调节主轴转速和进刀量，变速箱为机械有级调速，钻床的主要运动豆油较大的调速范围。关键词：plc；电动机；行程开关；断路器；控制按钮；控制开关；工作指示灯。 1. 概 述 z3013031型摇臂钻床属于大型立式钻床，能够进行多种形式的机械加工，如钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、刮平面以及攻螺纹等。 摇臂钻床的运动部件较多，常采用多台电动机拖动，一般采用三相交流鼠笼式异步电动机拖动，用机械变速调节主轴转速和进刀量，变速箱为机械有级调速，钻床的主运动和进给运动都有较大的调速范围。 z30130x31型钻床的传统的继电器接触器控制系统过于复杂烦琐。若采用plc控制进行改造后，便线路简化，可靠性提高，响应加快精确更正确，给设备维护、检修带来方便，同时在成本上也合理，能够产生较大的经济效益。2. 机床的主要参数 （1）最大钻孔直径 100mm （2）主轴中心线至立柱母线距离：最大 3150mm 最小 570mm （3）主轴箱水平移动距离 2580mm （4）主轴端面至底座工作面距离：最大 2500mm 最小 750mm （5）摇臂升降距离 1250mm （6）摇臂升降速度 0.61m/min （7）摇臂回转角度 360度 （8）主轴圆锥孔 莫氏6号 （9）主轴转速范围 81000r/min （10）主轴转速级数 22级 （11）主轴进给量范围 0.063.2mm/r （12）主轴进给量级数 16级（13）主轴行程 500mm （14）刻度盘每转钻孔深度 170mm （15）主轴允许最大扭转力矩 2450nm （16）主轴允许最大进给抗力 4910 3.n （17）主电机功率 15kw （18）摇臂升降电机功率 3kw （19）主轴箱及摇臂液压夹紧电机功率 0.75k（20）立柱液压夹紧电机功率 0.75kw （21）主轴箱水平移动电机功率 0.25kw （22）主轴箱水平移动速度 1.6m/min（23）冷却泵电机功率 0.09kw3. 钻床的机械及运动形式z30130x31型摇臂钻床适用于在重大型零件上钻孔、扩孔、铰孔、刮平面及攻螺纹等工作，在具有工艺装备的条件下可以进行镗孔。z30130x31行摇臂钻床，其零部件通用化程度较高，本机床具有如下特点：采用液压预选变速机构，可节省辅助时间；主轴正反转、停车（制动）、变速、空挡等动作都用一个手柄控制，操纵轻便；主轴箱、摇臂、内外柱采用液压驱动的菱形块夹紧机构，夹紧可靠；摇臂上导轨、主套筒及内外柱回转滚道等处均进行淬火处理，可延长使用寿命；主轴箱的移动除手动，还可以机动；有完善的安全保护装置及外柱防护和自动润滑装置。4. 继电器接触器控制原理4.1、 控制线路特点与电气线路概述4.1.1控制线路特点 （1）电路、控制线路、信号指示灯电路及机床照明均采用自动空气短路器作为电源引入开关。自动空气断路器中的电磁脱扣装置作为短路保护电器而取代熔断器。另外，此断路器也具有零压保护和欠压保护作用。（2）由于各台点动机的容量不同，在起动时须区别对待。主轴电动机容量较大，为降低起动电流，采用了y起动控制线路。其它五台电动机采用接触器直接起动控制线路或开关直接起动控制线路。（3）控制线路装有总起动与总停止按钮，便于操作和在发生事故时紧急停车。（4）摇臂的上升运动和下降运动有严格的动作顺序，由限位开关sq3给以保证。（5）每一个主要动作均有指示灯作出指示，便于操作和进行电气维修。（6）主柱的夹紧与松开单独用一台电动机拖动，使控制更为灵活。（7）主轴箱的水平移动单独用一台电动机拖动，降低了操作者的劳动强度。（8）摇臂的上升运动和下降运动可以用主轴箱上的十字开关操作，也可以装在立柱下部的控制按钮操作，属于两地控制线路。（9）立柱与主轴箱的松开与夹紧可以同时进行操作，也可以单独进行。（10）控制线路采取了可靠的电气联锁措施，以防止发生电源短路事故。4.1.2电气线路概述 主电路由六台三相交流异步电动机及其有关的电气元件组成。主轴电动机只有一个旋转方向，因为功率较大，所以采用y起动控制线路。冷却泵电动机也只有一个旋转方向，采用开关直接起动控制线路。其它四台交流电动机都有两个旋转方向，采用交流接触器起动控制线路。 m1为主电动机，由交流接触器km1、km2和km3进行y起动，km1和km3也是m1的停止电器。m1的短路保护电器是总电源引入开关自动空气断路器qf1中的电磁脱扣装置。热继电器fr1是m1的过载保护电器。 m2是摇臂升降电动机。交流接触器km4控制m2的正向起动与停止。m2的反向起动与停止由反向交流接触器km5控制。m2的短路保护电器也是自动空气断路器qf1中的电磁脱扣装置。因为m2是短时间工作，所以不设过载保护电器。 m3是摇臂和主轴箱松开与夹紧电动机，它实质上是液压油泵电动机，为摇臂与主轴箱的松开与夹紧提供压力油。交流接触器km6控制km3的正向起动与停止。m3反向转动的起动与停止由交流接触器km7控制。自动空气断路器qf4中的电磁脱扣装置是m3的短路保护器。虽然摇臂与主轴箱的松开与夹紧是短时间的调整工作，m3并不长期运转，但液压系统出现故障或行程开关调整不当时，m3也会处于长时间过载状态而造成事故，所以在电路中装设了热继电器fr2。 m4是立柱的松开与夹紧电动机，也是液压油泵电动机，专供立柱松开与夹紧用的压力油。m4的正反向起动与停止分别由正向交流接触器km8与反向交流接触器km9控制。m4的短路保护电器是自动空气断路qf4的电磁脱扣装置。由于m4不是长期运行的电动机，所以不设过载保护电器。 m5是主轴箱水平移动电动机，有两个旋转方向，由交流接触器km10和km11分别控制其起动与停止。短路保护电器仍为自动空气断路器qf4中的电磁脱扣装置。由于短时间工作，所以不设过载保护电器。 m6是冷却泵电动机，功率很小，虽然长时间工作，也不设过载保电器。由自动空气断路器qf2控制其起动和停止，并兼作短路保护电器。 控制线路中装设了三台时间继电器，其中kt1为通电延时型、kt2和kt3为继电延时型 在主轴箱水平移动控制线路中，主轴箱与电动机之间接入了直流电磁离合器yc1，使控制更为可靠。 控制线路电压为110v，信号等电路电压为交流6v，均变压器tc2提供电源。电磁离合器电压为24v，由控制变压器tc1供电。照明线路除了装设两台照明灯外，还装有电源插座，便于接临时照明灯。照明电路电压为24v，由变压器tc2供电4.2、 控制原理分析及分立控制线路 4.2.1开车前准备工作 先将自动空气断路器qf7qf8扳到闭合位置，然后扳动总电源开关qf1，引入三相380v交流电源。这时，电源接通指示灯hl1亮，表示机床的电气线路已处于通路状态。 按下总起动按钮sb1，中间继电器ka1的线圈经(1-3-5-7-0)线路得电吸合并自锁，为控制线路提供了电源通路，并为其它电器得电做好准备。 4.2.2主轴电动机起动与停止控制线路 在中间继电器ka1得电并自锁的基础上，按下起动按钮sb2，时间继电器kt1的线圈经(1-3-5-7-11-13-2-0)线路通电吸合。接触器km1的线圈经(1-3-5-7-11-13-2-0)线路通电吸合并自锁。接触器km3。接触器km2的线圈经(1-3-5-7-11-13-15-17-2-0)线路通电吸合。km2的主触点闭合，短路主电动机三相绕组的末端，将主电动机接成y形。由于km1主触点闭合，接通m1的三相电源，主轴电动机在定子绕组接成y的情况下得电旋转。 当主轴电动机的转速逐渐升高到接近额定转速时，时间继电器kt1延时开启的动断触点kt1-2(13-15)断开，接触器km2的线圈断电释放。km2的主触点断开，使主触点电动机定子绕组的末端脱离短路状态。与此同时，时间继电器kt1延时闭合的动合触点kt1(13-21)闭合，使接触器km3的线圈经(1-3-5-7-11-13-21-23-2-0)线路通电吸合。km3的主触点闭合，将主轴电动机的定子绕组接成形并通过已闭合的km1街道电源上，使m1在额定转速下正常旋转。接触器km3得电时，它的动合辅助触点km3(605-607)闭合，主轴电动机旋转指示灯hl2亮。停止主轴电动机时，按下停止按钮sb12，时间继电器kt1、交流接触器km1和km3同时断电释放，km1的主轴触点断开，切除三相电源，主轴电动机停转。接触器km3断电释放时，其动合触点km3(605-607)断开，主轴电动机旋转指示灯hl2灭。4.2.3摇臂上升控制线路及工作原理在中间继电器ka1得点吸合并自锁的情况下，将主轴箱上的十字开关向上扳动，使sa1-1接通，或按下装在立柱下部的摇臂上升起动按钮sb3，中间继电器ka2的线圈经(1-3-5-7-25-27-29-0)线路通电吸合，ka2动断触点ka2-4(55-57)断开，保证km7无电。同时，动合触点ka2-3(39-41)和ka2-1(7-37)闭合。前者为交流接触器km4得点做好准备，后后者使时间继电器kt2的线圈经(1-3-5-7-37-0)线路通电吸合。因为kt2是断电延时型的时间继电器，所以它的断电延时开启的动合触点kt2-1(7-55)杂通电时瞬时闭合，使时间继电器kt3的线圈得电吸合。与此同时，时间继电器kt2的瞬时动作动合触点kt2-3(7-87)闭合，使电磁铁ya1的线圈得电动作，打开摇臂松开油腔的进油阀门，为摇臂松开做好准备。由于kt3线圈通电吸合，其断电延时开启触点kt3-2(7-87)瞬时闭合，保证了ya1的线圈在时间继电器kt2断电后 仍然通电。与此同时，kt3瞬时动作的动合触点kt3-1(49-51)闭合，使交流接触器km6的线圈经(1-3-5-7-37-49-51-53-4-0)线路通电吸合。km6的主触点闭合，接通m3的电源，主轴箱和摇臂松开与夹紧电动机通电正向旋转，使压力油经二位六通阀进入摇臂松开油腔，推动活塞和菱形块，将摇臂松开。这时活塞杆通过弹簧片压动限位开关sq3，使其动断触点sq3-2(37-49)断开，交流接触器km6的线圈断电释放。km6的主触点断开，切断m3的电源，主轴箱和摇臂夹紧与松开电动机停止转动。与此同时，限位开关sq3的动合触点sq3-1(37-39)闭合，接触器km4的线圈经(1-3-5-7-37-39-41-43-0)线路通电吸合，其主触点接通m2的电源，摇臂升降电动机正向转动 ，带动摇臂上升。当摇臂上升到所需要的位置时，扳动十字开关使sa1-1断开，或松开起动按钮sb3，中间继电器ka2的线圈断电释放。ka2的动断触点ka2-1(7-37)断开，时间继电器kt2和交流接触器km4的线圈断电释放，摇臂升降电动机停止转动，摇臂停止上升。ka2释放时，动断触点ka2-4(55-57)闭合，为交流接触器km7得电动作做好了准备kt2断电释放时，它的瞬时动作动触点kt2-3(7-87)断开，但由于kt3仍然通电，所以电磁铁yc1仍处于带电状态。经过13s的延时，kt2延时开启动合触点kt2-1(7-55)断开，但因为限位开关sq4闭合，所以并不影响kt3的通电吸合状态。同时，kt2的延时闭合动断触点kt2-2(59-63)闭合，交流接触器km7的线圈经(1-3-5-7-55-57-59-63-65-4-0)线路通电吸合。km7的住触点接通m3的电源，主轴箱和摇臂夹紧与松开电动机反向转动，压力油经二为六通阀进入摇臂夹紧油腔，推动活塞和菱形块，将摇臂夹紧。与此同时，活塞杆通过弹簧片压动限位开关sq4，使它的动断触点sq4(7-55)断开，交流接触器km7和时间继电器kt3的线圈断电释放，主轴箱和摇臂夹紧与松开电动机停止转动。经过13s的延时，kt3延时开启的动合触点kt3-2(7-87)断开，yc1断电释放。4.2.4摇臂下降的控制线路原理分析 摇臂下降的控制线路及其工作原理和摇臂上升的控制线路及工作原理极为相似，只要把摇臂上升线路中的sa1-1改为sa1-2（十字开关向下扳动），摇臂上升起动按钮sb3改为摇臂下降起动按钮sb4，中间继电器ka2改为ka3，接触器km4改为km5即可。摇臂的上升与下降是短时间调整工作，所以采用电动方式。行程开关sq1和sq2用来限制摇臂上升和下降的行程。当摇臂上升到极限位置时，压动sq1，使其动断触点sq1(25-27)断开。中间继电器ka2断电释放，动合触点ka2-1(7-37) ka2-3(38-41)断开，接触器km4失电，摇臂升降电动机停止转动，摇臂停止上升。当摇臂下降到极限位置时，压动限为开关sq2，使它的触点sq2(31-33)断开，中间继电器ka3的动合触点ka3-1(7-37)和ka3-3(39-45)断开，km5断电，摇臂升降电动机停止转动，摇臂停止下降。正常工作时，限位开关sq1和sq2的动断触点总是闭合的。4.2.5主轴箱松开与夹紧控制原理分析 主轴箱和立柱的松开（或夹紧）即可以同时进行，也可以单独进行，由转换开关sa2控制。转换开关sa2有三个位置，将sa2扳到中间位置，主柱和主轴箱同时松开（或夹紧）；将sa2扳到左边位置，立柱单独松开（或夹紧）；将sa2扳到右边位置，主轴箱单独松开（或夹紧）。复合按钮sb5是立柱与主轴箱的松开控制按钮，sb6是夹紧控制按钮。下面，先分析主轴箱单独松开的控制线路原理。将转换开关sa2扳到右边位置，则触点sa2(73-51)和sa2(79-55)接通。按下复合按钮sb5，接触器km6的线圈经(1-3-5-7-73-51-53-4-0)线路通电吸合，它的主触点闭合，接通m3的电源，主轴箱和摇臂的松开与夹紧电动机起动正向旋转，供应压力油。由于这时电磁铁ya1处于无电释放状态，所以压力油经二位六通阀进行主轴箱松开油缸，推动活塞和菱形块，将主轴箱松开。松开时压动限位开关sq6，使动断触点sq6-2(605-613)闭合，立柱和主轴箱松开指示灯hl3亮。这时，应立即松开复合按钮sb5，使接触器km6断电释放，主轴箱和摇臂的松开与夹紧电动机停转。主轴箱单独夹紧时，仍将转换开关sa2扳到右边位置，使sa2(79-55)接通。按下复合按钮sb6，接触器km7的线圈经(1-3-5-7-79-55-57-59-63-65-4-0)线路通电吸合。km7的主触点闭合，接通m3的三相电源，主轴箱和摇臂夹紧与松开电动机起动反向旋转，提供压力油。由于此时电磁铁ya1处于电释放状态，所以压力油 经二位六通阀进入主轴箱夹紧油缸，推动活塞和菱形块，使主轴箱夹紧。夹紧时压动限位开关sq6，使它的动合触点sq6-1闭合，立柱和主轴箱夹紧指示灯hl4亮，hl3灭。这时，要立即松开复合按钮sb6，使接触器km7断电释放，主轴箱和摇臂松开与夹紧电动机因断电而停止转动。4.2.6立柱单独松开与夹紧的控制原理分析 立柱单独松开时，将转换开关sa2扳到左边位置，sa2(73-75)闭合，按下复合按钮sb5，接触器km8的线圈经线路通电吸合，其主触点闭合，立柱松开与夹紧电动机 m4起动正向旋转，供应压力油。通过液压机械系统使立柱夹紧。夹紧时，立柱松开指示灯hl3亮。这时，要立即松开复合按钮sb5，使km8断电释放，立柱松开与夹紧电动机停转。主轴单独夹紧时，仍然将转换开关sa2扳向左边位置，使sa2(79-83)接通吸合。在按下复合按钮sb6后接触器km9的线圈经(1-3-5-7-79-83-85-0)线路通电吸合。km9的主触点闭合，接通m4的电源，夹紧时，立柱夹紧指示灯hl4亮，hl3灭。这时，要立即松开复合按钮sb6，使km9断电释放，立柱夹紧与松开电动机停转。4.2.7立柱和主轴箱同时夹紧的控制原理分析 立柱与主轴箱同时进行松开控制时，将转换开关sa2扳到中间位置，sa2(73-51)和sa2(79-75)同时接通，按下sb5，km6和km8同时得电吸合。它们的主触点闭合，主轴箱和摇臂松开与夹紧电动机m3、立柱松开与夹紧电动机m4得电正向旋转，供应压力油。压力油经二位六通阀进入主轴箱松开油缸，推动活塞和菱形块，将主轴箱松开。同时，通过液压系统是立柱松开，指示灯hl3亮。这时，应立即松开复合按钮sb5，使接触器km6和km8断电释放，电动机m3和m4断电停转。主轴箱与立柱同时进行夹紧控制时，仍将转换开关放在中间位置，使sa2(73-55)和sa2(79-83)接通。按下sb6，接触器km7和km9同时得电吸合。它们的主触点闭合，使主轴箱和摇臂松开与夹紧电动机m3、立柱松开与夹紧电动机m4反向转动，供应压力油。压力油经二位六通阀进入主轴箱夹紧油缸，推动活塞和菱形块，将主轴夹紧。同时，液压系统将立柱夹紧，夹紧指示灯hl4亮。这时，应立即松开sb6，使接触器km7和km9断电释放。它们的主触点断开，使电动机m3和m4停转。4.2.8主轴箱的水平移动控制 主轴箱的水平移动控制是通过十字开关sa1实现的。在主轴箱松开的情况下，主轴箱松开与夹紧油缸的活塞杆压动限位开关sq5，使其动合触点sq5(7-93)闭合。向右扳动十字开关，使触点sa1-3接通。接触器km10的线圈经(1-3-5-7-93-95-97-0)线路通电吸合。动合触点km10(113-115)闭合，电磁离合器yc1通电，接通m5与主轴箱之间的机械传动机构。同时，km10的主触点闭合，接通m5的电源，主轴箱水平移动电动机正向旋转，拖动主轴箱向右移动。如果向左扳动十字开关，sa1-4(93-101)接通，接触器km11的线圈经(1-3-5-7-93-101-103-0)线路通电吸合。km11的动合触点km11(113-115)闭合，电磁离合器yc1通电，接通m5与主轴箱与主轴箱之间的机械传动机构。同时，接触器km11的主触点闭合，接通m5的电源，主轴箱水平移动电动机反向转动，拖动主轴箱向左移动。4.2.9冷却泵电动机的起动与停止控制 扳动自动空气断路器qf2，使之处于闭合或断开状态，接通或断开电源，既可实现冷却泵电动机m6的起动停止。5. z30130x31型摇臂钻床的电气元件5.1、 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+pn2tnt1+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1-1电动机选型电机型号编号额定功率pn/kw转速n/r.min电流功率功率因数cos额定转矩额定电流最大转矩额定转矩转动惯量gd/kgm重量m/kgy160m2-2m115293029.488.20.882.07.02.30.0449125y13252-2m23290015.086.20.882.07.02.30.021670y801-2m30.7528301.81750.842.26.52.30.0007516y801-2m40.7528301.81750.842.26.52.30.0007516y905-2m50.2528403.44780.85对数额定电流(a)额定电压(v)dz47-75d/3pqf1电机保护用75三相dz47-20d/3pqf2电机保护用20三相dz47-30d/3pqf325三相dz47-35/3pqf435三相dz47-6/1pqf56单相dz47-6/1pqf66单相dz47-20/1pqf720单相dz47-1/1pqf81单相5.2、 热继电器的选用热继电器是利用电流的热效应来推动机构是触点系统闭合或分断的保护电器。主要用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态的控制。因此，必须了解电动机的工作环境、起动情况、负载性质、工作制及允许的过载能力。应使热继电器的安秒特性位于电动机的过载特性之下，并尽可能接近，以便充分发挥电动机的过载能力，同时对电动机在短时过载与起动瞬间不受影响。（1）保护长期工作或间断的工作的电动机热继电器的选用（2）根据电动机的起动时间，选取6in下具有相应可返回时间的热继电器，一般可返回时间为（0.50.7）的继电器动作时间。（3）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（0.951.05）in（in为电动机的额定工作电流），或选取整定电流范围的中间值为电动机的额定工作电流。（4）用热继电器作断相保护时的选用对于y接法电动机，一相断线后，流过热继电器的电流与流过电动机未断相的电流增加比例是一致的。（5）三相与两相热继电器的选用在一般故障情况下，两相热继电器与三相热继电器具有相同的保护效果，但制造两相的节省材料加工时，调试也较简单，所以应尽量选用两相热继电器。（6）保护反复短时工作电动机时，仅有一定范围的适用性，当电动机起动电流倍数为6倍的额定电流，启动时间小于5秒，电动机满载工作，通电持续率为60%时，每小时允许操作次数最高不超过40次。（7）特殊工作制电动机的保护正反转及密集通断工作的电动机不宜采用热继电器来保护，可选用埋入电动机绕组的温度继电器或热敏电阻来保护。(1) fr1： ist=（1.72.2）in=27=14a ist 14irn= = =8.75a (1.62) (1.62)(2) fr2 ist=（1.72.2）in=26.5=13a ist 14irn= = =5.2a (2.53) (2.53)表1-4热继电器的选型型号编号额定电压额定电流jr-16fr138010jr-16fr2380105.3、 中间继电器的选型中间继电器一般用来控制各种电磁线圈，使信号扩大或将信号同时传给几个控制元件。中间继电器的选择：中间继电器一般根据负载电流的类型、电压等级和触点数量来选择.表1-5中间继电器选型型号吸引线圈触点参数动作值或整定值操作频率（次/h）机械寿命（万次）电寿命（万次）额定电压消耗功率额定电流触点数jz7-2211012w5a两常开两常闭85%105%u12003001005.4、 万能转换开关的选型万能转换开关主要作为控制线路的转换、电气测量仪表的转换以及配电设备的远距离控制，易可作为小容量电动机的起动、制动、换向及变速控制。万能转换开关的选择1、 按额定工作电压和工作电流选用合适的系列。2、 按操作需要选定手柄形式和定位特征。3、 按控制要求参照万能转换开关样本确定触点数量和接线图编号。4、 选择面板形式及标志表1-6万能转换开关的选型型号额定电压额定电流接通分断触点档数操作频率电压电流cos电压电流coslw5交流500v15a110v30a0.30.4110v30a0.30.4116、18、21、24、27、301205.5、 电磁铁的选型电磁铁是利用电磁吸力来操纵牵引机械装置，以完成预期的动作，或用于钢铁零件的吸持固定，铁磁物体的起重搬运等，因此它是将电能转换为机械能的一种低压电器。1 按控制系统电压选择电磁铁的线圈电压。2 根据工作需要选择适当的结构形式。3 当制动器的型号已经确定时，应根据规定正确选配电磁铁。4 电磁铁的功率应不小于牵引或制动功率。ya1电磁铁的选型：假设打开电磁阀力为1.5kg则选用mq2-1.55.6、 按钮的选型1 根据使用场合，选择控制按钮的种类，如开启式、保护式、防水式、防腐式等。2 根据用途，选用合适的型式，对手把旋转式、钥匙式、紧急式、带灯式等。3 根据控制回路的需要，确定不同的按钮数，如单钮、双钮、三钮、多钮等。4 按工作状态指示忽然工作情况的要求，选择按钮和指示灯的颜色。根据gb522585的规定，按钮的颜色、信号灯的颜色来选用。表1-8按钮选型型号编号类型触点y090-11/gsb1平钮（自复式）均为一常开，一常闭y090-11/gsb2平钮（自复式）y090-11/ysb3平钮（自复式）y090-11/nsb4平钮（自复式）y090-11/gsb5-1平钮y090-11/gsb6-2平钮y090-11ts/rsb11急停按纽（推锁旋转式）y090-11/rsb12平钮（自复式）5.7、 位置开关的选型位置开关又称行程开关或限位开关。它的作用与按钮相同，只是其触点的动作不是靠手动操作，而是利用生产机械某些运动部件上的挡铁碰撞其滚轮使触点动作来实现接通或分断某些电路，使之达到一定的控制要求。1 根据应用场合及控制对象选择种类。2 根据安装环境选择防护形式，如开启式或保护式。3 根据控制回路的额定电压和电流选择开关系列。4 根据机械与位置开关的传力与位移关系选择合适的操作头型式。表1-9位置开关选型 型号编号类型型号编号类型lx1-z1sq1直动式lx1-z1sq4直动式lx1-z1sq2直动式lx1-z1sq5直动式lx1-z1sq3直动式lx1-z1sq6直动式5.8、 导线的选型电缆导电线芯截面，一般按发热条件选择。当电流通过导线时，导线中就会产生电能损耗，使导线发热，温度升高。若温度过高就会使电缆绝缘老化，甚至损坏。查电路得in=29.4a 29.4 in= =34.2a1.00.86查表得应选用blv（铝芯塑料绝缘线），截面积为2.5mm25.9、 变压器的选型变压器是一种静止的电器。它通过线圈间的电磁感应作用，可以把种电压登记的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能。变压器是电力系统中一种重要的电气设备。为了把发电厂（站）发出的电能比较经济的传输、合理的分配以及安全的使用，都要使用变压器。发电厂（站）发出的电压受发电机绝缘条件的限制不可能很高，一般为6.327kv左右，而发电厂（站）又多建在动力资源较丰富的地方，要把发出的大功率的电能直接送到很远的用电区去，几乎不可能。因为低电压大电流输电，一是在输电线路上产生很大的损耗，二是在线路上产生的电压降也足以使电能后送不出去。为此需要采用高压输电，即用升压变压器把电压升高到输电电压，例如110kv、220kv 或500kv等。当输送的功率一定，输电电压越高，电流就越小。因而线路上的电压降和功率损耗明显减小，线路用铜量也可减小，节省投资费用。这样就能比较经济的把电能送出去。一般来说，输电距离越远，输送功率越大，则要求的输电电压越高。对于用户来说，由于用电设备绝缘与安全的限制，需把高压输电电压通过降压变压器和配电变压器降低到用户所需的电压等级。通常大型动力设备采用6kv或10kv，小型动力设备和照明则用380/220v。这样，电力系统就采用“低压”发电，高压输电，“低压”用电这样一种“发变输变配用”结构，从发电厂（站）发出的电能输送到用户的整个过程中，通常需要多次变压，变压器的安装容量可达到发电机总装容量的68倍，因此变压器对电力系统有着极其重要的意义。用于电力系统升、降电压的变压器叫做电力变压器。在电力拖动系统或自动控制系统中，变压器作为能量传递或信号传递的元件，也应用得十分广泛。在其他各部门，同样也广泛使用各种类型的变压器，以提供特种电源或满足特殊的需要。变压器的基本结构部件有铁心、绕组、油箱和冷却装置、绝缘套管和保护装置等。铁心和绕组是变压器通过电磁感应进行能量传递的部件，称为变压器的器身。油箱用于装油，同时起机械支撑、散热和保护器身的作用；变压器油起绝缘的作用，同时也起冷却作用；套管的作用是使变压器引线与油箱绝缘；保护装置则起保护变压器的作用。控制变压器的选择：控制变压器可实现高低压电路隔离，使得控制电路中的电气元件，如按钮、行程开关和接触器及继电器线圈等同电网电压不直接相接，提高了安全性。另外，各种照明灯、指示灯和电磁阀等执行元件的共的供电电压有多种，有时也需要控制变压器降压提供。常用的控制变压器有bk50、100、150、200、300、400和1000等型号，其中的数字为额定功率（va），一次侧电压一般为交流380v和220v（220v电压抽头适于单相供电时的情况），二次侧电压一般为交流6.3、12、24、36和127v、（12v电压也可通过12v和36v抽头提供）。控制变压器具体选型时要考虑所需电压的种类和进行容量的计算。控制变压器的容量p可以根据由它供电的最大工作负载所需要的功率来计算，并留有一定的余量，这样可的经验公式： p=kpi式中pi为电磁元件的吸持功率和灯负载等其它负载消耗的功率；k为变压器的容量储备系数，一般取1.11.25，虽然电磁线圈在起动吸合时消耗功率较大，但变压器有短时过载的能力，故式子中，对电磁器件仅考虑吸持功率。对本机床而言，接触器km1km11的吸持功率为12w，中间继电器ka1、ka2、ka3的吸持功率为12w，照明灯的功率是40w，指示灯的功率都是1.575w，易算得总功率为254.3w，若取k为1.25，则算得p约为317.875w，因此控制变压器tc可选用bk400va，380、380v/36、36、6.3v。表1-9变压器选型型 号编号额定容量（va）bk-400 380/36vtc1400bk-200 380/24v/110vtc2200yc1电磁离合器的选型：假设额定转矩不少于2.5kg/米则选用dlmo-2.5照明灯el1el2的选型：jc-25 40w指示灯hl1hl4的选型：xd1 in=2050maplc 选 型输入点数：22输出点数：17fx2n-48mr-001输入+输出=22+17=39小于48“m”单元类型“r”继电器输出（有接点，随负荷两用）环境条件p4表项 目规 格环境温度055使用时，-20+70保存时环境温度3585%（不结露）使用时抗 振 动jis节c0911为依据，1055hz 0.5mm（最大2g）3轴方向各2小时，但装有din导轨时0.5g抗 冲 击jisc0912为依据10g 3轴方向各3次耐 噪 音噪声电压 1000vp-p 噪声幅值1us频率30100hz的噪声模拟实验接地第三种接地（100以下）不可强电系统公共接地耐 电 压ac1500v 1分钟全部端子与地线端子间接地用绝缘阻抗dc500v 摇表5m以上使用环境没有腐浊性、可燃气体、导电性尘埃不太多的环境下使用 照明灯el1el2的选型：jc-25 40w 指示灯hl1-hl4的选型：xd1 in=2050ma 表1-10 z30100x31型摇臂钻床的电气元件目录表符号名称及用途符号名称及用途m1主轴电动机qf5整流电路电源自动空气断路器m2摇臂升降电动机qf6照明电路电源自动空气断路器m3主轴箱和摇臂松开与夹紧电动机qf7控制线路电源自动空气断路器m4立柱松开与夹紧电动机qf8信号灯电路电源自动空气断路器m5主轴箱水平移动电动机ya1主轴箱、摇臂松开与夹紧电磁铁m6冷却泵电动机ka1总起动中间继电器km主轴电动机起动与停止接触器ka2摇臂上升中间继电器km2主轴电动机定子绕组y形接法接触器ka3摇臂下降中间继电器km3主轴电动机定子绕组形接法接触器sa1控制用十字开关km4摇臂上升接触器sa2主轴箱、立柱松开与夹紧转换开关km5摇臂下降接触器sa3照明灯开关km6主轴箱及摇臂松开接触器fr1主轴电动机过载保护热继电器km7主轴箱及摇臂夹紧接触器fr2主轴箱、摇臂松开与夹紧电动机过载保护热继电器km8立柱松开接触器tc1整流变压器km9立柱夹紧接触器tc2控制变压器km10主轴箱向右移动接触器sb1总起动按钮km11主轴箱向左移动接触器sb2主轴电动机起动按钮kt1主轴电动机y-起动时间继电器sb3摇臂上升起动按钮kt2主轴箱和摇臂夹紧时间继电器sb4摇臂下降起动按钮kt3主轴箱和摇臂松开时间继电器sb5主轴箱与立柱松开按钮sq1摇臂上升极限限位开关sb6主轴箱与立柱夹紧按钮sq2摇臂下降极限限位开关sb7总停止按钮sq3摇臂松开限位开关sb8主轴电动机停止按钮sq4摇臂夹紧限位开关el1，el2机床照明灯sq5主轴箱松开限位开关hl1hl4工作状态指示灯sq6指示灯转换开关vc1硅整流桥qf1总电源自动空气断路器yc1主轴箱水平移动电磁离合器qf2冷却泵电源自动空气断路器xs外接照明灯电源插座qf3摇臂升降电动机电源自动空气断路器r可调电阻qf4主轴箱及摇臂松紧电动机、立柱松紧电动机、主轴箱移动电动机电源自动空气断路器5.10、 机床电气控制系统的工艺设计 工艺设计的目的是为了满足电气控制设备的制造和使用要求。工艺设计的依据是电气原理图及电气元件目录表。工艺设计时，一般先进行电气设备总体配置设计。而后进行电气元件布置图、接线图、电器箱及非标准零件图的设计，再进行各类元器件及材料清单的汇总，最后还要编写设计说明书个使用说明书，从而形成一套完整的技术文件。1、电气设备总体配置设计各种电动机及各类电器元件根据各自的作用，都有一定的装配位置，在构成一个完整的电气控制系统时，必须划分组件，同时要解决组件之间，以及电器箱与被控制装置之间的接线问题。通常可分为以下集中组件：2、机床电器组件 拖动电动机与各种执行元件(电磁阀、电磁铁和电磁离合器等)以及各种检测元件（行程开关及压力、速度和温度继电器等）必须安装在机床的相应部位，它们构成可机床电器组件。3、器板和电源板组件 各种控制电器（接触器、中间继电器和施加继 电器等）以及保护电器（熔断器、热继电器和过电流继电器等）安装在电器箱内，构成一块或多块电器板（主板），而要控制变压器及整流、滤波元件也安装在电器箱内，构成电源板组件。4、控制面板组件 各种控制开关、按钮、指示灯、指示仪表和需经常调节的电位器等，必须安装在控制台面板上，构成控制面板组件。 各组件板和机床电器互相之间的接线一般采用接线端子板，以便接折。 总体配置设计是以电气系统的总装置配图与总接线图形式来表达的，图中应以意形式反映出各电气元件（