控制电路在机械行业中应用

控制电路在机械行业中的应用 机设155 史 锐 150087 【背景】：生产机械由工作机构、传动机构、原动机三部分组成。自从电气元件与计算机应用在机械上，现代化生产机械还包含了以电气为主的自动控制系统。它使机器的性能不断提高，使工作机构、传动机构的机构大为简化。它不仅提升了工作效率，还节约了材料，降低了生产成本。可以说，电气控制系统是现代机械生产行业的一个重要标志。【前言】：电工学是机械专业的一门必修课，它为机械专业的学生学习机械专业的专业知识和从事机械技术工作打好电工技术的基础。在工业化越发发达的今天，电工与电子技术与机械的联系更加密不可分。绝大多数的机械是通过电来工作的，因此，研究电工学和机械设计制造及其自动化之间的联系，也更加重要。本文主要论述了电气控制电路在机械行业中的应用。一、 机床电气控制系统的发展和分类1. 逻辑控制系统 它又称开关量或断续控制系统，逻辑代数是它的理论基础，采用具有两个稳定工作状态的各种电器和电子器件构成各种逻辑控制系统。按自动化程度的不同可分为：(1) 手动控制 在电气控制的初期，大都采用电气开关对机床电动机的起动、停止、反向进行手动控制。现在砂轮机、台钻等动作简单的小型机床上仍有采用。(2) 自动控制 按其控制原理与采用电气元件的不同又可分为：1) 继电接触器自动控制系统 多数通用机床至今仍采用继电器、接触器、按钮开关等电器元件组成的自动控制系统，因它具有直观、，易掌握、易维修等优点，但功耗大、体积大，并且改变控制工作循环较为困难。 2) 顺序控制器 由集成电路组成的顺序控制器具有程序变更容易，。程序存贮量大，通用性强等优点，广泛用于组合机床、自动线等。60年代末，又出现了具有运算功能和较大功率输出能力的可编程控制器PC(Programmable Controller)。它是由大规模集成电路、电子开关、晶闸管等组成的专用微型电子计算机，用它可代替大量的继电器，且功耗小、重量轻，在机床上具有广阔的使用前景。 3） 数字控制。40年代末，为了适应中小批机械加工生产自动化的需要，应用电子技术计算技术、现代控制理论、精密测量等近代科学成就，研制成了数控机床。它是由电子计算机按照预先编好的程序(以数字和文字等表示)，对机床实行自动化的数字控制。数控机床既有专用机床生产率高的优点，又兼有通用机床工艺范围广、使用灵活的特点，、并且还具有能自动加工复杂的成形表面，精度高等优点。因而它具有强大的生命力，发展前景广阔。2. 连续控制系统对物理量(如电压、转速等)进行连续自动控制的系统又称模拟控制系统，这类系统一般是具有负反馈的闭环控制系统，常伴有功率放大的特点，且有精度高、功率大、抗干扰能力强等优点。例如直流电动机驱动机床主釉实现无级调速的系统，交、直流伺服电动机拖动数控机床进给机构和工业机器人的系统均属连续控制系统。3. 混合控制系统同时采用数字控制和模拟控制的系统称混合控制系统，数控机床、。机器人的控制驱动系统多属于这类控制系统。数控机床由数字电子计算机进行控制，通过数模转换器和功率放大等装置驱动伺服电机和主轴电动机带动机床执行机构产生所需的运动。二、 电气控制电路机床实例1. C616型普通车床a. 电气控制线路特点C616型车床属于小型普通车床，床身最大工件回转半径为160mm，最大工件长度为500mm。图中是C616型车床的电气原理图。该电路由三部分组成。其中从电源到三台电动机的电路称为主回路，这部分电路中通过的电流大；而由接触器、继电器等组成的电路称为控制回路，采用380V电源供电；第三部分是照明及指示回路，由变压器TC次级供电，其中指示灯HL的电压为63V，照明灯EL的电压为36V安全电压。 该车床共有三台电动机，其中M1为主电动机，功率为4kW，通过KM1和KM2可实现正反转，并具有过载保护、短路保护和零压保护装置；M2为润滑电动机，由接触器KM3控制；M3为冷却泵电动机，功率为0125kW，它除了受KM3控制外，还可视实际需要由转换开关QS2实现任意通、断。图1 C616车床电气原理图表1 C616型车床电气元件目录表b. 电路工作原理1. 启动准备合上电源总开关QS1，接通电源，变压器TC副边有电，则指示灯HL亮示。合上SA3，照明灯EL点亮照明。由于SA1-1为常闭触点，故L13-1-3-5-19-L11的电路接通，中间继电器KA得电吸合，它的常开触点（5-19）接通，为开车做好了准备。2. 润滑泵、冷却泵起动在起动主电动机之前，先合上SA2，则接触器KM3吸合。一方面，KM3的主触点闭合，使润滑泵电动机M2起动运转；另一方面，KM3的常开辅助触点(311)接通，为KM1、KM2吸合准备了电路。这就保证了先起动润滑泵使车床润滑良好后才能起动主电动机。在润滑泵电动机M2起动后，可合上转换开关QS2，使冷却泵电动机M3起动运转。3. 主电机起动SA1为鼓形转换开关，它有一对常闭触点SA1-1，两对常开触点SA1-2及SA1-3。当起动手柄置于“零位”时，SA1-1闭合，两对常开触点均断开；当起动手柄置于“正转”位置时，则SA1-2闭合，而SA1-1、SA1-3断开；当起动手柄置于“反转”位置时，则SA1-3闭合，而SA1-1及SA1-2断开，这种转换开关可代替按钮进行操作。还有的C616车床是用按钮进行操作的，其作用与转换开关相同。主电动机工作过程如下：将起动手柄置于“正转”位置，即SA1-2接通，故L13-1-3-11-9-7-5-19-L11接通，接触器KM1得电吸合，它的主触点闭合，使主电动机M1起动正转，同时，KM1的常闭辅助触点使(1315)断开，其作用是对反转接触器KM2进行联锁。 若需主电动机反转，只要将起动手柄置于“反转”位置，这时SA1-3接通，而SA1-2断开，则接触器KM1释放，正转停止，并解除了对KM2的联锁，使(1315)接通，接触器KM2吸合使N1反转。 主电动机M1需要停止时，只要将SA1置于“零位”，则SA1-2及SA1-3均断开，正转或反转均停止，并为下次起动主电动机做准备。4. 零压保护零压保护又称为失压保护。所谓零压保护就是电动机在正常工作过程中，因外界原因断电时，电动机将停止运转，而恢复供电以后，电路不会自行接通，电动机不会自行起动转，这种保护称为零压保护或欠压保护。如图所示的带有自锁环节的控制电路中，电动机起动以后，KM的常开辅助触点闭合自锁，因外界原因断电时，接触器KM断电释放，电动机停转，同时自锁被解除，恢复供电后，若不操作起动按钮SB2，KM不会自行吸合，电动机M不会自行起动。 C616车床的零压保护是通过中间继电器KA实现的：当起动手柄不在“零位”时，即电动机M1在正转或反转工作状态而断电时，中间继电器KA断电释放，它的常开触点(519)断开，恢复供电后，由于手柄不在“零位，即SA1-1已断开，KA不会吸合，它的常开触点(5-19)不会自行接通，电动机M1不会自行起动，起到了零压保护的作用。2. 龙门刨床部分电路原理a. 龙门刨床的主要电气设备图2 龙门刨床的主要电气设备示意图图3 龙门刨床9台交流电机b. 电动机组起动控制电路电动机组包括交流电动机Ml、直流发电机G1和励磁机G2，这一机组由交流电动机Ml拖动。电动机组起动控制电路实质上是M1的起动控制电路，由于M1的容量较大(B2012A为60kW)，起动电流很大，所以采用了星-三角降压起动。该Y-起动控制电路如图所示。 图中Y-起动控制Y接法起动时间是由时间继电器KT1决定的，而Y接法断开到运行的间隙时间则是由时问继电器KT3决定的，KT3(19区)接在励磁发电机的输出端。一般KT1的延时调节约34s，KT3延时为1s以下。 合上电源开关，经控制变压器，电源接通指示灯HL2亮，表示电源已接通。 按下起动按钮SB2，接触器KM1通电吸合，辅助触点KM1(42区)闭合自锁。接触器KMY通电吸合。KM1与KMY 的主触点闭合，使交流电动机M1 Y接降压起动。与此同时，时间继电器KT1通电，定时开