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机电传动控制,胡兆勇 ,第二部分 继电器控制技术基础,第5章 典型设备电气控制系统分析,4,第5章典型设备电气控制系统分析,5.1 电气设备控制系统分析概述 5.2 普通车床电气控制系统分析 5.3 卧式铣床电气控制系统分析 5.4 组合机床电气控制系统分析（自学） 5.5 电气控制系统电路图设计基础,5,5.1电气设备控制系统分析概述,机械设备分析 设备的功能、结构 拖动方式、传动系统 主要技术指标 工作原理 电气系统分析 基础：前面学习过的各种电器元件的工作原理、作用 电动机的容量、型号、作用及控制要求,6,5.1电气设备控制系统分析概述,机械设备与电气控制系统的关系分析 位置等信号的检测用的传感器的安装 传感器信号如何送到电气控制电路 电动机如何将运动通过机械机构传送到控制点 电气控制系统分析方法 拖动（主电路）电路电动机、液压回路、气压回路 起动、制动、正反等基本主电路及其控制电路 分析顺序： 设备运动分析拖动系统分析（主电路、液压回路、气压回路） 控制电路分析（电器顺序动作分析法、逻辑代数表达式分析）,7,5.2 普通车床电气控制系统分析,一、C650-2车床,设备特点： 主轴及进给机构工作由一台主电动机驱动； 进给机构的快速移动、冷却及润滑分别由单独电动机驱动；,工作及控制要求： 主轴起动及正反转控制； 制动控制； 点动与长动控制；,8,5.2 普通车床电气控制系统分析,9,5.2 普通车床电气控制系统分析,二、主电路 三台电动机 主电动机M1： 主轴运动、刀架进给运动 正反转 R为点动力限流电阻 PA电流表（电流互感器）：调整切削用量，以使电动机实际电流约为其额定电流；当电动机正、反向起动时，KT闭合，以防起动大电流损坏PA SR速度继电器：用于反接制动,10,5.2 普通车床电气控制系统分析,二、主电路 冷却泵M2： 快速移动电动机M3 拖动溜板箱带动刀架快速移动，用于调整 其它 FU、QS FR1、FR2，M3电动机无FR（ ？ ）,11,5.2 普通车床电气控制系统分析,三、控制电路分析 主电动机点动控制 主电动机的起动、正反转控制 主电动机的反接制动控制 冷却泵电动机控制 刀架快移控制,12,5.2 普通车床电气控制系统分析,1、点动控制 按SB2KM1有电无自锁KM3无电M1串联电阻正向点动,13,5.2 普通车床电气控制系统分析,2、M1的起动与正反转控制,（1）正向直接起动（全压） 按SB3KM3、KT有电KM3主触点闭合；电流表PA被短接；KA有电KM1有电并自锁;断开制动控制电路KT延时时间到时，电流表显示电流,14,5.2 普通车床电气控制系统分析,2、M1的起动与正反转控制,（2）反向直接起动（全压） 按SB4KM3、KT有电KM3主触点闭合；电流表PA被短接；KA有电KM2有电并自锁;断开制动控制电路KT延时时间到时，电流表显示电流,15,5.2 普通车床电气控制系统分析,3、M1的反接制动 （1）正向运行的反接制动 正转时（KM1有电）：SR-2闭合、KA常闭触点断开 按SB1 所有线圈断电，它们的触点都复位 ，M1断电 但仍惯性旋转 松开SB1，KM2有电 反接制动 当M1的转速低于100 r/m ，SR-2断开 KM2线圈断电 M1断电，制动结束 。,16,5.2 普通车床电气控制系统分析,3、M1的反接制动 （2）反向运行的反接制动 反转时（KM2有电）：SR-1闭合、 断开 按SB1 所有线圈断电，它们的触点都复位 ，M1断电 但仍惯性旋转 松开SB1，KM1有电 反接制动 当M1的转速低于100 r/m ，SR-1断开 KM1线圈断电 M1断电，制动结束 。,正、反向运行的反接制动的区别： 正向运行：KM1有电、SR-2闭合，用KM2反接制动 反向运行： KM2有电、SR-1闭合，用KM1反接制动,17,5.2 普通车床电气控制系统分析,4、冷却泵电动机M2的控制 SB6、SB5起动、停止按钮,18,5.2 普通车床电气控制系统分析,5、刀架快移控制 操作手柄压SQ KM5线圈有电 M3旋转 溜板箱带动刀架快移 手柄复位 SQ复位 KM5线圈断电 M3停止点动,19,5.2 普通车床电气控制系统分析,6、照明电路，控制变压器,20,5.3 铣床电气控制系统分析,设备特点及工作控制要求 分析,21,5.3 铣床电气控制系统分析,设备特点及工作控制要求分析,主轴运动 带动铣刀正反转铣削； 进给机构 水平工作台，完成纵、横、垂直方向运动 圆工作台，完成回转运动,22,5.3 铣床电气控制系统分析,设备特点及工作控制要求分析,设备驱动特点：,工作及控制要求：,主轴由一台主电机（M1）驱动 进给机构工作由进给电动机（M2）驱动 冷却及润滑分别由单独电动机驱动,起动及正反转控制； 点动与长动控制； 联锁控制等,主轴电动机（M1）控制要求：,起动及正反转控制； 制动控制； 点动与长动等控制；,进给电动机（M2）控制要求：,5.3 铣床电气控制系统分析,设备特点及工作控制要求分析,设备特点：* 铣刀为主运动，顺铣正转，逆铣反转； * 工件夹持在工作台上，完成进给运动； * 水平工作台具有六个移动方向，旋转工作台 转动，所有运动具有联锁保护控制； * 主轴电机 M1及进给驱动电机M2； * 冷却泵驱动电机 M3 ；,工作及控制要求：M1 直接起动、正反转、制动、点动； M2 直接起动，正反转、联锁、点动； M3 直接起动，持续工作；,24,5.3 铣床电气控制系统分析,25,5.3 铣床电气控制系统分析, 控制系统电路组成以及控制功能的实现,控制电路分析,26,5.3 铣床电气控制系统分析,* 交流部分-对M1的控制、对M2的控制 * 直流部分-制动控制、进给传动链与快速传动链切换,控制部分电路划分：,使用选择开关SA组合不同控制电路,5.3 铣床电气控制系统分析,5.3 铣床电气控制系统分析,(2) 控制 M2 的电路分析,5.3 铣床电气控制系统分析,控制 M2 的电路分析,1) 水平工作台纵向运动控制,30,5.3 铣床电气控制系统分析,控制 M2 的电路分析,水平工作台纵向运动控制 SA1处于水平工作台位置 SA1-1和SA1-3合，SA1-2断 通过SQ1和SQ2来控制,5.3 铣床电气控制系统分析,控制 M2 的电路分析,水平工作台纵向运动控制 向右进给 SQ1-1合，SQ1-2断 SQ2-1断，SQ2-2合 SQ3-1断，SQ3-2合 SQ4-1断，SQ4-2合 SA1-1和SA1-3合，SA1-2断 向左进给 SQ2-1合，SQ2-2断 SQ1-1断，SQ1-2合 SQ3-1断，SQ3-2合 SQ4-1断，SQ4-2合 SA1-1和SA1-3合，SA1-2断,32,5.3 铣床电气控制系统分析,控制 M2 的电路分析,水平工作台垂直、横向运动控制 SA1处于水平工作台位置 SA1-1和SA1-3合，SA1-2断 通过SQ3和SQ4来控制,5.3 铣床电气控制系统分析,控制 M2 的电路分析,水平工作台垂直、横向运动控制 向下、前进给 SQ3-1合，SQ3-2断 SQ4-1断，SQ4-2合 SQ1-1断，SQ1-2合 SQ2-1断，SQ2-2合 SA1-1和SA1-3合，SA1-2断 向上、后进给 SQ4-1合，SQ4-2断 SQ3-1断，SQ3-2合 SQ1-1断，SQ1-2合 SQ2-1断，SQ2-2合 SA1-1和SA1-3合，SA1-2断,5.3 铣床电气控制系统分析,2) 圆工作台 运动控制,控制 M2 的电路分析,1. 设备特点及工作控制要求,设备构成：,由通用部件+专用部件组成,设备工作要求：,多机多刀同时工作； 自动循环工作； 采用电动机或液压系统驱动。,针对特定工件、特定加工而设计的自动化高效率专用机床,5.4 组合机床电气控制系统分析,2. 组合机床设备配置形式,电气控制对象：,动力头、动力滑台、回转工作台、刀具电动机，油泵电动机等,5.4 组合机床电气控制系统分析,5.4 组合机床电气控制系统分析,4. 控制系统分析,* 油泵电动机 M1 控制 电动机由KM1控制直接起动；,* 刀具电机 M2、M3 控制 由KM2和KM3分别控制；,（1）主电路分析,5.4 组合机床电气控制系统分析,例 双面粗铣组合机床运动分析,5.4 组合机床电气控制系统分析,* 直流部分 对电磁阀YV实现工作循环控制；,* 使用SA选择控制方式 全自动循环、半自动循环、手动调整；,5.4 组合机床电气控制系统分析,（2）控制电路分析,42,5.5电气控制系统电路图设计基础,基本原则 基本方法 逻辑设计 注意事项 设计举例,43,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.1 控制电路设计的基本原则 最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求,44,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.1 控制电路设计的基本原则 在满足要求的前提下，力求控制线路简单经济，选用标准的、常用的环节 长动与点动 互锁，自锁 顺序起停 正反向 多地起动,45,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.1 控制电路设计的基本原则 保证控制线路工作的可靠性 短路保护 过载保护 联锁保护 零压和欠压保护 限位保护 过电流保护,46,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.1 控制电路设计的基本原则 操作和维修方便 操作简单 备用触点 隔离电源,47,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.2 控制电路设计的基本方法 经验设计法 逻辑设计法,48,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.3 电路图的控制逻辑设计 动合触点串联 动合触点并联 动断触点串联 动断触点并联,49,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.4 控制电路设计的注意事项 1)尽量减少不必要的控制触点,50,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.4 控制电路设计的注意事项 2)尽量减少不必要的触点,51,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.4 控制电路设计的注意事项 3)合理安排触点,避免意外的短路,52,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.4 控制电路设计的注意事项 3)合理安排触点,减少导线数和缩短导线的长度,53,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.4 控制电路设计的注意事项 4)正确连接线圈,线圈不能串联,54,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.4 控制电路设计的注意事项 4)正确连接线圈,对于大容量的电磁铁线圈不要与继电器的线圈直接并联,55,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.4 控制电路设计的注意事项 5)避免发生触点“竞争”,控制电路不得用自身触点切断线圈的导电电路,56,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.4 控制电路设计的注意事项 6)避免产生寄生电路,57,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.4 控制电路设计的注意事项 6)避免产生寄生电路,58,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.4 控制电路设计的注意事项 6)避免产生寄生电路,59,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.4 控制电路设计的注意事项 7)不要主触点联锁,60,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.4 控制电路设计的注意事项 8)合理使用电源 减少电源种类 合理使用电压,61,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.5 设计举例设计思路 (1)首先掌握生产机械的工艺要求和生产机械所需要的保护 (2)设计主电路 主要根据工艺要求，考虑电动机的起动、点动、正反转、制动等 (3)设计控制电路：由左往右，由上往下 主要考虑如何满足电动机的各种运行要求及生产工艺要求 设计出各个独立的控制环节，再根据各环节间的相互制约关系，添加互锁、联锁控制等,62,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.5 设计举例设计思路 (4)考虑线路的简单、经济、安全，可靠，修改电路 (5) 初步设计的方案可能有几个，应加以比较，要选用使用电器数量少、触头数量少、经济、安全、可靠的线路 (6)最后要进行动作校验，看是否满足工艺的要求和电力拖动对线路的要求,63,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.5 设计举例特别注意问题 (1) 对于要记忆元件状态的电路，要加自锁环节 (2)电器之间的相互制约关系 互锁：两者不能同时得电的，在线圈的上方串联另一个的常闭触点; 联锁：得电具有顺序关系的 顺序起动：在线圈的上方串联另一个的常开触点 顺序停止：在停止按钮旁并联另一个的常开触点 注意：最好不要通过主触头联锁，否则负荷太大,64,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.5 设计举例特别注意问题 (3)电器之间的逻辑关系 对于要求几个条件只要有一个条件具备时，线圈就有电的要求，可用几个常开触头并联; 对于要求几个条件都具备时，线圈才有电的要求，则用几个常开触头串联； 对于要求几个条件都具备时，继电器线圈才断电的程序，用几个常闭触头并联； 对于要求几个条件只要有一个具备时，线圈就断电的要求，用几个常闭触头串联,65,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.5 设计举例特别注意问题 (4)检查电器触头类型及数量，如不满足要求时，可用中间继电器加以扩展 (5)初步设计后，要去掉多余的线路和触头，简化线路。要考虑各元件实际接线时尽可能少用连接线 (6)防止误操作情况下的事故发生，必须具有相应的保护环节,66,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.5 设计举例实例分析 某机械中，M1和M2都为三相交流异步电动机，且M1是主电动机，M2是冷却电动机。控制要求为M2 起动运行后M1才可起动运行，M1停机后M2才可停机。下图是按照此要求设计的主电路和控制电路图，请指出有无问题,67,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.5 设计举例实例分析,68,5.5电气控制系统电路图设计基础,下图为某机械主电动机的正反向运行控制电路，以及能在两个相距很远的地方起停车，请指出有无问题。,5.5.5 设计举例实例分析,69,5.5电气控制系统电路图设计基础,5.5.5 设计举例,（1） 设备条件及控制要求,1）主轴及进给机构由电动机M1驱动，正反转及制动由机械部件实现； M1 电动机控制要求为：直接起动，多地点控制；,2）冷却泵由电动机M2驱动 M2 电动机控制要求为：直接起动，持续工作；,3）进给机构快速移动由电动机M3驱动 M3 电动机控制要求为：手控点动；,还可添加其他控制要求：M1起动后，M2方可起动； M1与M3只允许一个处于工作状态；,70,5.5电气控制系统电路图设计基础,主电路设计,5.5.5 设计举例,71,5.5电气控制系统电路图设计基础,控制电路设计 主电动机M1控制,5.5.5 设计举例,72,5.