机床电气控制系统安装、调试平台说明书.doc

机床电气控制系统安装、调试平台 机床电气控制系统 安装、调试平台系统说明书瑞思机电科技有限公司2009年12月注 意 事 项一般原则l 培训的学员必须在指导老师的指导下才能上电操作该设备。l 请务必按技术文件和各独立元件的使用要求使用该系统,以保证人员和设备安全。电气系统l 只有在掉电状态下才能连接或断开各种电气连线。l 定时清除设备上杂物确保整洁卫生确保设备电源和电气元件的安全。机械系统l 所有部件的紧固螺钉应该拧紧。l 不要在系统运行时人为的干涉正常工作。l 设备在出故障时确保设备器件间无干涉保证设备安全。l 是否有碰撞现象。l 对机械部件定期保养。电器连接：1 系统中三相交流电源L1、L2、L3经QS断路器引入机床主电路，主回路使用电压为 AC 380V，控制回路采用AC 110V电压，请注意安全。2 电气调试排线时，在关闭电源10s后，再进行电气线路的排查。3 主电动机与速度继电器安装时，应注意安装的同轴度。4 配线时，在运动部件（如电动机旋转轴）上，导线与旋转轴应保持50mm以上距离。在导线与元件端子的连接处，不要有铜丝裸露，以免电气线路短路等现象。5 请不要损伤电源线、或对控制线路施加不必要的应力、压载重物、夹挤。否则有可能导致故障、破损和触电。6 运行过程中，请不要触摸交流电动机的旋转部分，否则有可能受伤。7 电器件是否有无杂物、铜丝等造成电源短路等不良现象。前 言机床电气控制系统安装、调试平台是电气运行与控制专业的一套理想的实训设备，一方面培养学生对电气原理图的设计、识图能力，另一方面培养学生的动手能力，使学员具备从事企业电气设备控制系统的安装、调试与维护等基本职业技能。该实验装置可以实现传统机床电气控制系统安装、调试平台由主电路、主电机的控制电路、冷却电机的控制电路、快速移动电机的控制电路以及照明电路的设计、电气元件布局、电气接线等实训环节。电气控制技术是电气工程及其自动化专业的一门重要的专业课。该课程不但有较高的理论基础要求，而且工程实践性很强。通过课程设计，使学生加深理解所学的理论知识，提高所学运用知识的能力，按照给定的设计资料和设计要求，使学生掌握电气控制系统设计的基本技能，增强独立分析与解决问题的能力。机床电气控制系统安装、调试平台教学系统的设计完全符合工业电气柜的设计模式，该电气面板由我们公司从事多年工业电气柜的工程师设计，是为提高学生动手能力和实践技能、生产的一套实用性实验设备。对实训的学生来说，具备了更强的现场认知模型。实验装置采用网孔面板结构，所有元器件均固定在网板上面。视觉上更直观，搬运轻便，组装简单。在学生安全操作方面也做了多重保护，确保学生在实验中的人身安全。本实训指导书主要阐述机床电气控制系统安装、调试平台的基本结构、工作原理和工作过程。力求采用项目教学的方法介绍本装备所涉及的技术，使学生在知识的学习和综合应用，电气原理图的设计、识图能力，动手能力,设备的安装与调试等方面能收到较好的效果。感谢每位读者对苏州瑞思机电科技有限公司产品的大力支持，下面让我们一起来体会轻松学习“机床电气控制系统安装、调试平台”的乐趣吧！苏州瑞思机电科技有限公司联系电话 录第一节 机床电气控制系统安装、调试平台概述11.1 机床电气控制系统安装、调试平台的组成11.2 机床电气控制系统安装、调试平台的基本功能21.3 机床电气控制系统安装、调试平台的特点21.4 机床电气控制系统安装、调试平台可培训内容21.5 技术参数3第二节 装置结构421 支座42.1.1 变压器52.1.2 交流电动机52.1.3 速度继电器622 网孔板72.2.1 照明回路72.2.2 制动电阻72.2.3 绕组电流监控装置72.2.4 人机操作单元72.2.5 交流接触器82.2.6 热继电器82.2.7 断路器及保险丝82.2.8 时间继电器82.2.9 中间继电器92.2.10 辅助端子9第三节 控制系统1031 动力电路123.1.1 主电动机电路123.1.2 冷却泵电动机电路123.1.3 快速移动电机回路123.1.4 变压控制电路1332 控制线路133.2.1 主电动机点动控制133.2.2 主电动机正转控制133.2.3 主电动机反转控制143.2.4 主电动机反接制动控制143.2.5 冷却泵电动机起停控制143.2.6 快移电动机点动控制143.2.7 照明电路14第四节 系统开机流程注意事项154.1 装置调试流程15附图1：机床电气控制回路图16附图2：元件布置图17附表1：机床电气元件符号及名称18附表2：机床电气控制系统安装、调试平台配线表1923第一节 机床电气控制系统安装、调试平台概述1.1 机床电气控制系统安装、调试平台的组成机床电气控制系统安装、调试平台是电气运行与控制专业的一套理想的实训设备，一方面培养学生对电气原理图的设计、识图能力，另一方面培养学生的动手能力，使学员具备从事企业电气设备控制系统的安装、调试与维护等基本职业技能。由于其和相关企业的真实环境一致，所以经过此训练，学生毕业后能够直接从事企业的生产，达到校企接轨的效果。如图1所以示：机床电气控制系统安装、调试平台。图1-1 机床电气控制系统安装、调试平台该实验装置可以实现传统机床电气控制系统安装、调试平台由主电路、主电机的控制电路、冷却电机的控制电路、快速移动电机的控制电路以及照明电路的设计、电气元件布局、电气接线等实训环节。1.2 机床电气控制系统安装、调试平台的基本功能该机床电气控制系统安装、调试平台共有三组控制电动机回路：M1主轴电动机控制，拖动主轴旋转并通过进给机构实现进给运动，主要有正转与反转控制、停车制动时快速停转、加工调整时点动操作等电气控制要求。M2是冷却泵电动机，驱动冷却泵电动机对零件加工部位进行供液，电气控制要求是加工时起动供液，并能长期运转。快速移动电动机控制回路，用于拖动刀架快速移动，要求能够随时手动控制起动与停止。1.3 机床电气控制系统安装、调试平台的特点该实验装置采用网孔板的形式，将控制部件及执行元件都固定在网孔板上，让学员能清楚的认识每个元件的造型及固定方式等。可靠性：系统中元器件均采用实际工业元件，采用知名公司工业元件，质量可靠、性能稳定，故障率低。灵活性：整体结构采用开放式和拆装式，具有明显的动手拆装实训功能，可以拆装到各零部件及每颗细小的螺丝，能很好的服务于项目实训教学；且配备有带四个万向轮等。安全性：具有电压型漏电保护装置和电流型漏电保护装置，安全性符合相关的国家标准。同时备急停保护、限位保护、智能保护等各种保护功能，可确保人身与设备安全。该实训设备的生产、装配、服务等通过ISO9001质量管理体系认证。扩展性：系统可扩展性强，设备预留有可扩展空间，可根据工业发展形势及用户方合理性建议进行改进、扩展。1.4 机床电气控制系统安装、调试平台可培训内容根据该实验设备的设计工艺，可按工作过程导向，工学结合的模式规划教学活动，完成以下工作任务：1、各种电器元件的工作原理、主要技术参数及正确使用实训项目2、系统的电气接线实训项目3、实验装置的主回路的设计实训项目4、实验装置的控制回路的设计实训项目5、照明电路的设计实训项目6、主电机的试运行实训项目7、主电机的控制电路实训项目8、冷却电机的试运行实训项目9、冷却电机的控制电路实训项目10、快速移动电机回路的试运行实训项目11、快速移动电机回路的控制电路实训项目12、电气元件布局设计实训项目13、系统日常维护及常见故障处理实训项目14、机床电气控制系统安装、调试平台的整体安装与调试运行实训项目15、综合实验板的安装与调试项目电气网孔板的整体元件分布与模块的放置设计；控制板元件的安装与调试；电动机与速度继电器传动装置同轴度的调整；实验平台元件的简单安装与调试。1.5 技术参数1输入电源：AC380V10% 50Hz2工作环境：温度-1045 相对湿度85%（25）3装置容量：1.5kVA4实验台外形尺寸：长宽高=8006001700mm5. 网孔板外形尺寸：7601180mm6安全保护：具有漏电压、漏电流保护，安全符合国家标准。同时备急停保护、热保护、智能保护等各种保护功能，可确保人身与设备安全。第二节 装置结构该实验装置由安装在实验台上的支座、网孔板、按钮架和电流表架、电器元件等组成，可实现传统机床电气控制系统安装、调试平台由主电路、主电机的控制电路、冷却电机的控制电路、快速移动电机的控制电路以及照明电路的设计、电气元件布局、电气接线等实训环节。如图2-1所示：网板电器元件布置。图2-1 网板电器元件布置21 支座支座采用铝型材搭建，底板为不锈钢，带四个万向轮；可在底板上固定主轴电动机、冷却电动机、变压器等；网孔板固定于支座上。底面尺寸800600mm ，高度1700mm。2.1.1 变压器技术规格：序号名称规格备注1型号JBK3-630机床控制变压器2功率630VA3频率50/60Hz4电压输入0-1AC361V0-2AC 380V0-3AC 399V5电压输出11-12AC 36V11-13AC 110VTC变压器一次侧接入电压为380V，二次侧有36V、110V两种供电电源，其中36V给照明灯线路供电，而110V给车床控制线路供电。2.1.2 交流电动机技术规格：序号名称规格备注1型号51K60A-YF2功率60w3电压范围220/380V4额定电流0.18/0.31A5额定转速1300/1600r/min6配线Y / 三相交流电动机的接法：三相电机在额定频率下，可按三角形接线及星形接线同时提供两档额定电压值。电机在该两种接法的额定值下运行将保持完全相同的运行性能。理论上星形接法的额定电压值是三角形接法额定电压值的31/2倍。星形接法 三角形接法 按中国电源标准提供：三相电机按Y形接线380V/50Hz(形接线220V/50Hz)配置。2.1.3 速度继电器YJ1型速度继电器是利用电磁感应原理工作的感应式速度继电器，用于机械运动部件的速度控制和反接制动快速停车。YJ1型速度控制继电器在继电器轴转速为150转/分左右时，即能动作，100转/分以下触点恢复正常位置。 速度继电器 速度继电器内部端子 如图“速度继电器内部端子”所示：端子1-3、2-4为一组常开触点， 端子1-5、2-6为一组常闭触点。22 网孔板采用不锈钢材料制成，并在网孔板表面涂有绝缘漆；主要用于固定电器元件、线槽、定轨及其它辅助器件等，网孔板尺寸：7601180mm。2.2.1 照明回路照明回路由变压器二次侧36V给照明灯线路供电，包括断路器、保险丝、按钮、照明灯等，用于增加机床的亮度。2.2.2 制动电阻制动电阻主要用于主电动机全压或减压启动状态控制，由3组75w制动电阻连接在主电动机控制回路中。当KM3主触头断开时，三相交流电源电流将流经限流电阻R而进入电动机绕组，电动机绕组电压将减小。如果KM3主触头闭合，则电源电流不经限流电阻而直接接入电动机绕组中，主电动机处于全压运转状态。2.2.3 绕组电流监控装置 该装置主要有电流表、电流互感器等组成，电流表A在电动机M1主电路中起绕组电流监视作用，通过TA线圈空套在绕组一相的接线上，当该接线有电流流过时，将产生感应电流，通过这一感应电流间显示电动机绕组中当前电流值。2.2.4 人机操作单元 该单元主要有人机操作按钮架、各种（有总急停、主电动机点动控制、照明控制、主电动机正转启动、主电动机反转启动、冷却电动机关闭、冷却电动机启动、快速移动启动等）按钮组成，按钮架由不锈钢材料制成，并在机架表面涂有绝缘漆，主要用于人机操作及控制电机、照明灯等。2.2.5 交流接触器 采用正泰CJX2系列交流接触器，并配有配套的辅助触点组，用于控制电动机的点动、正反转启动及照明电路等。表示符号：KM1、KM2。2.2.6 热继电器 采用正泰NR4系列热继电器，主要用于长期工作或间断长期工作的交流电动机的过载与断相保护。表示符号：FR1、FR2，2.2.7 断路器及保险丝 该实训装置采用正泰DZ108系列和DZ47系列断路器；DZ108系列塑料外壳式断路器适用于50Hz或60Hz，额定电压600V以下的电路中，作为电动机的过载、短路保护之用；DZ47系列小型断路器在控制电路（照明、电气回路）中起过载、短路保护。2.2.8 时间继电器采用正泰JSZ6系列时间继电器，主要用于电流表在检测绕组电流时，避开电动机瞬间启动大电流的损害。技术规格：工作方式：通电延时，触点数量：延时2转换，延时范围：30S，工作电压：AC110V，设定方式：电位器，如图11所示时间继电器接线图。图11 时间继电器接线图2.2.9 中间继电器技术规格：序号名称规格备注1型号JZ7-44中间继电器2工作电压110V3常开触点数4对4常闭触点数4对2.2.10 辅助端子具有点对点相连的自行接线端子，设备上部分控制线路（3、4、8、18区）的引线端子引至自行接线端子上，并在每个端子上均标有其对应的连接端子号，方便老师和学生在实训过程中查线与排线，如图所示自行接线端子。第三节 控制系统该机床电气控制系统安装、调试平台共有三组控制电动机回路：M1主轴电动机控制，拖动主轴旋转并通过进给机构实现进给运动，主要有正转与反转控制、停车制动时快速停转、加工调整时点动操作等电气控制要求。M2是冷却泵电动机，驱动冷却泵电动机对零件加工部位进行供液，电气控制要求是加工时起动供液，并能长期运转。快速移动电动机控制回路，用于拖动刀架快速移动，要求能够随时手动控制起动与停止。如下图3-1所示：机床电气回路图。图3-1 机床电气回路图31 动力电路3.1.1 主电动机电路 电源引入与故障保护三相交流电源L1、L2、L3经QS短路器引入机床主电路，主电动机电路中，QS断路器为短路保护环节，FR1是热继电器加热元件，对电动机M1起过载保护作用。主电动机正反转KM1与 KM2分别为交流接触器KM1与KM2的主触头。根据电气控制基本知识分析可知， KM1主触头闭合、KM2主触头断开时，三相交流电源将分别接入电动机的U1、V1、W1三相绕组中，M1主电动机将正转。反之，当KM1主触头断开、 KM2主触头闭合时，三相交流电源将分别接入M1主电动机的W1、V1、U1三相绕组中，与正转时相比，U1与W1进行了换接，导致主电动机反转。主电动机全压与减压状态当KM3主触头断开时，三相交流电源电流将流经限流电阻R而进入电动机绕组，电动机绕组电压将减小。如果KM3主触头闭合，则电源电流不经限流电阻而直接接入电动机绕组中，主电动机处于全压运转状态。绕组电流监控电流表A在电动机M1主电路中起绕组电流监视作用，通过TA线圈空套在绕组一相的接线上，当该接线有电流流过时，将产生感应电流，通过这一感应电流间显示电动机绕组中当前电流值。其控制原理是当KT常闭延时断开触头闭合时，TA产生的感应电流不经过A电流表，而一旦KT触头断开，A电流表就可检测到电动机绕组中的电流。电动机转速监控KS是和M1主电动机主轴同转安装的速度继电器检测元件，根据主电动机主轴转速对速度继电器触头的闭合与断开进行控制。3.1.2 冷却泵电动机电路冷却泵电动机电路中QS3断路器起短路保护作用，FR2热继电器则起过载保护作用。当KM4主触头断开时，冷却泵电动机M2停转不供液；而KM4主触头一旦闭合，M2将起动供液。3.1.3 快速移动电机回路快移电动机电路中QS4断路器起短路保护作用。KM5主触头闭合时，快移电动机起动，而KM5主触头断开，快移电动机停止。3.1.4 变压控制电路主电路通过TC变压器与控制线路和照明灯线路建立电联系。TC变压器一次侧接入电压为380V，二次侧有36V、110V两种供电电源，其中36V给照明灯线路供电，而110V给车床控制线路供电。32 控制线路控制线路读图分析的一般方法是从各类触头的断与合与相应电磁线圈得断电之间的关系入手，并通过线圈得断电状态，分析主电路中受该线圈控制的主触头的断合状态，得出电动机受控运行状态的结论。控制线路从4区至18区，各支路垂直布置，相互之间为并联关系。各线圈、触头均为原态（即不受力态或不通电态），而原态中各支路均为断路状态，所以KM1、 KM3、KT、KM2、KA、KM4、KM5等各线圈均处于断电状态，这一现象可称为“原态支路常断”，是机床控制线路读图分析的重要技巧。3.2.1 主电动机点动控制按下SB2，KM1线圈通电，根据原态支路常断现象，其余所有线圈均处于断电状态。因此主电路中为KM1主触头闭合，由QS断路器引入的三相交流电源将经 KM1主触头、限流电阻接入主电动机M1的三相绕组中，主电动机M1串电阻减压起动。一旦松开SB2，KM1线圈断电，电动机M1断电停转。SB2是主电动机M1的点动控制按钮。3.2.2 主电动机正转控制按下SB3，KM3线圈通电与KT线圈同时通电，并通过313区的常开辅助触头KM3闭合而使KA线圈通电，KA线圈通电又导致75区中的KA常开辅助触头闭合，使KM1线圈通电。而 78区的KM1常开辅助触头与48区的KA常开辅助触头对SB3形成自锁。主电路中KM3主触头与KM1主触头闭合，电动机不经限流电阻R则全压正转起动。绕组电流监视电路中，因KT线圈通电后延时开始，但由于延时时间还未到达，所以KT常闭延时断开触头保持闭合，感应电流经KT触头短路，造成A电流表中没有电流通过，避免了全压起动初期绕组电流过大而损坏A电流表。KT线圈延时时间到达时，电动机已接近额定转速，绕组电流监视电路中的KT 将断开，感应电流流入A电流表将绕组中电流值显示在A表上。3.2.3 主电动机反转控制按下 SB4，通过4、8、18线路导致KM3线圈与KT线圈通电，与正转控制相类似，13区的KA线圈通电，再通过4、10、11、12、18、19使KM2线圈通电。主电路中KM2、KM3主触头闭合，电动机全压反转起动。KM1线圈所在支路与KM2线圈所在支路通过KM2与KM1常闭触头实现电气控制互锁。3.2.4 主电动机反接制动控制 正转制动控制KS2是速度继电器的正转控制触头，当电动机正转起动至接近额定转速时，KS2闭合并保持。制动时按下SB1，控制线路中所有电磁线圈都将断电，主电路中KM1、KM2、KM3主触头全部断开，电动机断电降速，但由于正转转动惯性，需较长时间才能降为零速。一旦松开SB1，则经1、2、3、4、9、KS2、11、12、18、19，使KM2线圈通电。主电路中KM2主触头闭合，三相电源电流经KM2使U1、W1两相换接，再经限流电阻R接入三相绕组中，在电动机转子上形成反转转矩，并与正转的惯性转矩相抵消，电动机迅速停车。在电动机正转起动至额定转速，再从额定转速制动至停车的过程中，KS1反转控制触头始终不产生闭合动作，保持常开状态。反转制动控制KS1在电动机反转起动至接近额定转速时闭合并保持。与正转制动相类似，按下SB1，电动机断电降速。一旦松开SB1，则经1、2、3、4、9、KS1、5、6、18、19，使线圈KM1通电，电动机转子上形成正转转矩，并与反转的惯性转矩相抵消使电动机迅速停车。3.2.5 冷却泵电动机起停控制按下SB6，线圈KM4通电，并通过KM4常开辅助触头对SB6自锁，主电路中KM4主触头闭合，冷却泵电动机M2转动并保持。按下SB5，KM4线圈断电，冷却泵电动机M2停转。3.2.6 快移电动机点动控制行程开关SA由车床上的刀架手柄控制。转动刀架手柄，行程开关SQ将被压下而闭合，KM5线圈通电。主电路中KM5主触头闭合，驱动刀架快移的电动机起动。反向转动刀架手柄复位，SQ行程开关断开，则电动机断电停转。3.2.7 照明电路灯开关SA置于闭合位置时，EL灯亮。SA置于断开位置时，EL灯灭。第四节 系统开机流程注意事项4.1 装置调试流程该实验装置可以实现传统机床电气控制系统的安装与调试，控制系统设计有电气主回路、主电机的控制电路、冷却电机的控制电路、快速移动电机的控制电路以及照明电路等。电气控制电路是按照国家相关标准、保护实验装置的完整性及人身安全等多方面安全措施而设计。如下所示：电气控制回路的安装与调试操作步骤。开 始复位检查连线是否正确开始运行上 电系统接线Y重新连接N先合总开关QS1,再合QS2QS7总停复位附图1：机床电气控制回路图附图2：元件布置图附表1：机床电气元件符号及名称符号名称符号名称M1主电动机SB1总停按钮M2冷却泵电动机SB2主电动机正向点动按钮M3快速移动电动机SB3主电动机正转按钮KM1主电动机正转接触器SB4主电动机反转按钮KM2主电动机反转接触器SB5冷却泵电动机停转按钮KM3短接限流电阻接触器SB6冷却泵电动机起动按钮KM4冷却泵电动机起动接触器TC控制变压器KM5快移电动机起动接触器FU1熔断器KA中间继电器FR1主电动机过载保护热继电器KT通电延时时间继电器FR2冷却泵电动机保护热继电器SQ快移电动机点动行程开关R限流电阻SA照明开关EL照明灯KS速度继电器TA电流互感器A电流表QS断路器附表2：机床电气控制系统安装、调试平台配线表 机床电气控制系统安装、调试平台配线表 5-1套数:1套 日期:09-12-14项目名称端子TO名称端子尺寸长度mm线型数量根颜色标签备注断路器QS11T0三相电源L112500U-1四芯电源线L13L2L25L3L3地PE2QS211600U-U红色140043兰色140165黑色1402QS21T0QS31400U-U红色140033兰色140155黑色14022KM111200U-U红色140343兰色140465黑色1405QS31T0QS41400U-U红色140033兰色140155黑色14022KM411400U-U红色141343兰色141465黑色1415QS41T0QS51400U-U红色140033兰色14012KM511600U-U红色141943兰色142065黑色1421QS52T0TC02000U-U红色14222头标签42兰色1423断路器QS64T0端子排16-10.75950上锡-压1黑色182头标签QS72保险丝11100上锡-U红色21三相电机M1UT0FR120.51200U-四芯电源线U1V4V1W6W1地地PEM2UT0FR221200U-四芯电源线U2V4V2W6W2地地PE制动电阻R11T0KM3111500U-扦簧片红色1406221800红色1410R2131500兰色1407241800兰色1411R3151500黑色1409261800黑色1412变压器110V端子11T0QS610.751400U-上锡红色12头标签1331400U-上锡黑色1936V端子11QS710.751400U-上锡红色2012照明灯22000U-黑色19按钮SAA-4T0保险丝下0.751800U-