电气控制技术课件.ppt

本书的主要内容是什么？,电气控制技术,宁夏大学机械工程学院祝爱萍,考核方式:闭卷笔试+作业+实验，期末考试成绩占60%，平时成绩（作业）占15%，实验成绩占25%。,答疑时间：周三晚上20：3522：00,答疑地点：机械学院508室,本课程教学安排,第五周开始在物电学院实验中心做实验,祝爱萍考核方式:闭卷笔试+平时+实验+读书笔记，期末考试成绩占40%，平时考核成绩占20%，实验成绩占20%，读书笔记占总成绩的20%。,本课程教学安排(新华学院),第五周开始在物电学院实验中心做实验,联系电话：祝爱目录,第一部分：机床电气自动控制第一章绪论6第二章普通机床继电器接触器控制线路分析14第三章机床电气控制线路的设计148第四章直流拖动系统183第五章交流无级调速系统251,目录,第二部分：可编程序控制器原理及应用第一章概述282第二章可编程序控制器的基本原理309第三章可编程序控制器的编程396第四章可编程序控制器的应用569,机床电气自动控制,第一部分,第一章绪论,一、电力拖动在现代机床中的地位：,指在无人参与或仅有少数人参与的情况下，利用自控系统使被控对象或生产过程，自动地按预定的规律去工作的过程。,由工作机构、传动机构、原动机和自动控制四部分组成。,现代机床：,自动控制：,有多种多样，如电气控制、液压控制、机械控制、气动控制等等。,由于现代机床均采用交、直流电动机作为动力源，因而电气控制手段是现代机床的主要控制手段，即使采用其它控制手段，也离不开电气控制的配合，而且现代机床在电气自动控制方面综合应用了许多先进的科学技术成果，如计算机技术、电子技术、传感技术、伺服驱动技术等等。近年来出现的各种机,实现自动控制的手段：,电力拖动在现代机床中的地位：,电一体化产品如数控机床、机器人、柔性制造系统等均是电气自动控制现代化的硕果，可见电气自动控制对于现代机床的发展起着极其重要的作用，所以要求大家必须熟练掌握机床电气自动控制的理论和方法。,二、机床电气自动控制系统的发展简史：,1.电力拖动系统的发展：电力拖动：用电动机带动生产机械运动的拖动方式称为电力拖动。,机床在人类历史上出现的是很早的，据记载我国汉朝时就出现了机床，如手动磨床；蒸汽机出现以后，机床工业得到了很大发展，但主要是由一台蒸汽机拖动一组机床，称为成组拖动，自19世纪末，电动机用于工业领域，使拖动技术有了新的发展。其发展经历大致如下：,以一台电动机同时拖动多台机床，由于这种拖动方式是采用中间机构实现能量的传送与分配的，机构复杂，传送路径长，能量损耗大，生产灵活性小，不适合于现代化生产的需要。,成组拖动：,以一台电动机拖动一台机床，由于这种拖动方式减少了中间机构，提高了生产率，但拖动大型机床时由于机床尺寸比较大，运动部件比较多，必然导致机械装置的复杂与庞大。,在一台机床上，安装多台电动机，分别拖动各运动部件。这样就大大简化了机械传动装置，特别是可以方便地根据各运动特性与负荷选择电动机，使各个运动部件之间互不干扰，从而大大提高了机床的整体性能，易实现自动化生产。,单机拖动：,多机拖动：,交直流无级调速系统：其主要特点是此系统可大大简化或取消电动机与机械运动部件之间的齿轮变速箱，满足机床各运动的调速要求。,电力拖动系统的目的与任务：,目的：将电能转换为机械能，用于实现生产机械起动、停止及速度调节，满足各种生产工艺过程的要求，保证生产过程的正常进行。,任务：广义上讲是要实现生产机械设备、生产线、车间甚至整个工厂的自动化，狭义上讲，,则是指控制电动机驱动生产机械，实现生产产品数量的增加、质量的提高、生产成本的降低、工人劳动条件的改善和能量的合理利用。,机床电气控制系统的发展：,继电器接触器控制系统：系统由一些按钮开关、行程开关、继电器、接触器等元器件组成。该系统工作原理和结构均很简单，易于掌握、维修，价格低廉，多用于自动化程度不高的通用机床。,可编程控制系统：可编程控制器是一种专用的工业控制器，它可以代替继电器接触器控制系统，其逻辑电路和编,计算机控制系统：此系统应用的典型例子是数控机床，数控机床尽管有很多优点，但对于以手工为主的通用机床和自动化循环比较简单、比较固定的自动化机床，采用计算机控制失之于成本太高，功能不能充分发挥。,程指令简单，程序编制方法易于掌握，工作程序的改变也很方便，价格又远低于电子计算机，因而已在机床上得到了广泛应用。,三、本课程要求掌握的主要内容：,典型机床的继电器接触器控制系统的设计直流拖动系统的原理及应用交流拖动系统的原理及应用可编程控制器的基本应用,第二章普通机床继电器接触器控制线路分析,【学习目标】：通过本章的学习，学生应该能够掌握机床电气控制线路的基本环节，并能读懂分析一些典型机床的电气控制线路。,重点和难点：电气控制线路基本环节的应用及实际电气控制线路的读图。,解决方法：将电气控制线路基本环节分开细讲，结合阅读一些典型机床的电气控制线路，适当增加课堂和课外练习。,课外指导：答疑，质疑，实验。,教学效果检测方法：课堂提问、批阅作业。,2.1机床电气控制线路的基本环节（本节作业）2.2CW6163型万能卧式车床电气控制线路2.3C616型卧式车床电气控制线路2.4C650型卧式车床电气控制线路*2.5Z3040型摇臂钻床电气控制线路*2.6X62型万能升降台铣床电气控制线路*2.7T68型卧式镗床电气控制线路*2.8组合机床电气控制线路（本章作业）,本章主要内容,2.1机床电气控制线路的基本环节,一、电气控制线路的表示符号及电气原理图的阅读方法：,电气控制线路的表示符号,在电力拖动电气控制系统中，包括各种元件如：继电器、接触器、各种开关和电动机等，为了设计分析及安装维修时的阅读方便，在绘制电气原理图时，必须使用国家统一规定的电气图形符号和文字符号，看P173附录A。,电气控制线路中原理图的绘制与阅读方法：,电气控制原理图只表示控制线路的工作原理及各电气元件的作用和相互关系，不考虑电路中各元件的实际安装位置和连线情况，绘制阅读电气控制原理图应遵循以下原则：,主回路用粗线画在左侧，控制回路用细线画在右侧；同一电器元件的各导电部件如线圈和触点常常不画在一起，但用同一文字标明；电气控制线路图的全部触点都按常态绘制，即触点、开关均按未通电、未受力的状态绘制。,其它电路图简介：,电气设备安装图：表示各种电气设备在机械设备和电气控制柜中的实际安装位置。,电气设备接线图：表示各电气设备之间的实际接线情况，要求电器元件的各部件必须画在一起，文字符号、元件连接顺序、线路号码的编制都必须与电气原理图相一致，主要用于安装接线、检查维修和施工之时使用。,二、鼠笼型三相异步电动机的起动控制线路,直接起动控制线路：,KM,FU1,FU,Q,Q,KM,KM,KR,SB1,SB2,FU2,KR,用开关直接起动,用接触器直接起动,适用于中小容量的电动机。KR是热继电器，用于电机过载控制。,自锁：用接触器本身的触点使线圈保持通电的环节称为自锁环节。,降压起动控制线路：（Ist(47)IN）,星三角降压起动控制线路,适用于在正常运行时，电动机定子绕组是联成三角形的电动机，要求起动时把电动机定子绕组联接成星型，起动即将完毕时再恢复成三角形，以实现降压起动控制。,星三角降压起动控制线路如下：,从主回路可知，如果控制线路能使电动机接成星形（即KM3主触点闭合），并且经过一段延时后再接成三角形（即KM3主触点打开，KM2主触点闭合），则电动机就能实现降压起动，而后再自动转换到正常速度运行。,工作过程如下：,KM2与KM3的动断触点是保证接触器KM2与KM3不会同时通电，以防电源短路。,KM2的动断触点同时也使时间继电器KT断电（起动后不需要KT得电）。,其中：,星三角降压起动控制线路：,此图是用两个接触器和一个时间继电器进行Y转换的降压起动控制线路。电动机连成Y或都是由接触器KM2完成的。KM2断电时电动机绕组由其动断触点连接成Y；KM2通电时电动机绕组由其动合触点连接成。适用于小容量的电动机。,工作过程如下：,按SB2KM1on电动机起动，呈星形联结。KTon（延时）KM2on电动机处于工作状态，呈三角形联结。,定子电路串电阻降压起动控制线路,电动机起动时在三相定子电路串接电阻，使定子绕组电压降低，起动后再将电阻短接，使电动机仍在正常电压下工作。此种起动方式不受电动机接线形式的限制，设备简单，因而适用于中小型机床中。,a)图工作过程如下：,电动机定子电路串电阻降压起动控制线路,b)图工作过程如下：,线路图a)存在的问题：在电动机起动后，接触器KM1与时间继电器KT始终处于通电状态，这是不必要的。,按SB2KM1on电动机串电阻降压起动KTon（延时）KM2onKToffKM1off同时电动机处于正常运转的工作状态，电阻R被短接。,二、电动机的正、反转控制线路,图（a）分析：无保护（互锁）环节。按下SB2：正向KM1得电动作，主触点闭合，电动机正转；按下SB1：电动机停止；按下SB3，反向KM2得电动作，主触点闭合，电动机定子绕组与正转时相比相序反了，则电动机反转。从主回路看：如果按了SB2后又按SB3，即使KM1、KM2同时通电动作，就会造成主回路短路。因此这种控制线路是不能采用的。,互锁环节：指各接触器利用辅助触点实现相互制约，形成接触器此通彼断关系的环节称为互锁。,在图(b)中：当KM1得电时，由于KM1的动断触点打开，使KM2不能通电。此时即使按下SB3按钮，也不能造成短路。反之也是一样。如果现在电动机正在正转，想要反转，则必须先按停止按钮SB1后，再按反向按钮SB3才能实现。,图（b）分析：必须先停机才能换向。,图（c）分析：可不停机换向。,同理：按下SB3时，只有KM2得电，同时KM1回路被切断。,使用双连按钮：按下SB2时，只有KM1可得电动作，同时KM2回路被切断。,所以：当电动机正在正转或反转时，不必先停下电动机再换向，可直接按正转或反转起动按钮就能实现电动机转向的改变。,联锁：接触器辅助触点之间相互制约，组成顺序起停关系的环节称为联锁。,三、正、反转自动循环控制线路,行程开关控制的正、反转自动循环线路,工作过程如下：,按SB2KM1on电动机正转使工作台前进至行程开关ST2处压断ST2KM1offKM2on电动机反转使工作台后退至行程开关ST1处压断ST1KM2offKM1on,其中：SB3为工作台后退方向的起动按钮，在任何时候，工作台前进与后退方向可直接切意转换。,SB1为停车按钮。,行程开关ST3和ST4起限位保护作用。当由于某种故障，工作台到达ST1或ST2位置时，未能切断KM2或KM3，工作台将继续移动到达极限位置，压下ST3和ST4，最终把控制回路断开，使电动机停止，避免工作台由于越出允许位置所导致的事故。,四、电动机制动控制线路,机床电气中常用的是反接制动和能耗制动。反接制动控制线路：实质改变异步电动机定子,绕组中的三相电源相序，产生与转子转动方向相反的转矩，因而起制动作用。其控制线路如下：,作法：想要停车时，首先将三相电源切换，然后当电动机转速接近零时，再将三相电源切除。,速度继电器特点：速度不为零时，正向或反向的常开触点闭合，常闭触点断开。,KM1ON：正常工作KM2ON：制动,图（a）分析：,按SB2KM1ON（电动机正转）正转BV的动合触点闭合。,图(a)存在的问题：在停车期间调整工件时，当,按SB1KM1OFFKM2ON（开始制动）直到n0BV复位KM2off（制动结束）,控制线路中停止铵钮使用了复合按钮SB，并在其动合触点上并联了KM2动合触点，使KM2能自锁。这样在用手转动主轴时，虽然BV的动合触点闭合，但只要不按下SB1，KM2不会得电，电动机也就不会反接于电源，只有操作停止按钮SB1时，KM2才能得电，制动线路才能接通。,用手正转机床主轴时，速度继电器的转子也将随着转动，其动合触点BV闭合，使KM2得电动作产生反向制动作用，不利于调整工作。,图（b）分析：,反接制动时，旋转磁场的相对速度很大，定子电流也很大，因此制动效果显著。但在制动过程中有冲击，对传动部件有害，能量消耗较大。故用于不太经常起制动的设备，如铣床、键床、中型车床主轴的制动。,适用场合：,电动机的能耗制动：,右手定则：闭合导体切割磁力线时会产生电流I，方向用右手定则判断。,左手定则：带电导体在磁场中运动时会受到磁场力F的作用，方向用左手定则判断。,说明：图（a)、（b）分别用复合按钮与时间继电器实现能耗制动的控制线路。,按SB2KM1ON（电动机起动）,工作过程如下：,图（a）：手动控制的简单能耗制动线路，停车时按下SB1按钮，到制动结束放开按钮。,图（b）：实现自动控制，简化操作，具体操作为：,KM2为制动用接触器。,能耗制动与反接制动相比较，具有制动准确、平稳、能量消耗小等优点。但制动力较弱，特别是在低速时尤为突出。另外它还需要直流电源。故适用于要求制动准确、平稳的场合，如磨床、龙门刨床及组合机床的主轴定位等。,适用场合：,例1.在下列电路图中，问KT有何作用？,作用：保护电流表不受起动电流的冲击,五、双速电动机高低速控制线路,由n0=60f/p知道：双速电动机是由改变定子绕组的极对数p来改变其转速的。,用开关S实现高、低速控制：特点：高、低速切换时必须先停机，后转化。,用复合按钮实现高、低速控制：特点：高、低速可直接进行切换，不必先停机。,用开关S转换高、低速控制：当开关S打到低速时：电动机低速运行；当开关S打到高速时：电动机先接通低速，延时后自动切换到高速。,开关S实现高、低速控制,复合按钮实现高、低速控制,开关S转换高、低速控制,六、控制线路的其它基本环节：电动机的点动控制,多点控制,目的：为操作方便，要求可在多个地点都能控制设备；,控制线路：如下页。,为保证安全，要求几个操作信号都得到许可，设备方可进行工作。,图多地起停：几个常开按钮并联，常闭按钮串联。特点：SB1SB4任何一个按钮都可停车，SB5SB8任何一个按钮都可起动电动机。,图几个常开按钮串联：为保护操作安全，要求几个操作者都发出主令信号，设备才能工作。,电动机的连锁,动力头行程自动循环控制：动力头的工作循环过程：分为三步,动力头由原位b点移到位置a停下；动力头由原位c点移到位置d停下；接着使动力头,同时退回原位停下。,其中：动力头,在原位时分别压下行程开关ST1和ST3。,动力头行程自动循环控制：,控制线路的工作过程如下：,按SBKM1onM1正转：动力头由原位b点向a点运动；,两个动力头都停在原位。,注意：KM3和KM4接触器的辅助动合触点，分别起自锁作用，这样能够保障动力头,都确实退回到原位。如果只用一个接触器的触点自锁，那另一个动力头就可能出现没退回到原位接触器就已经失电的问题。,电液控制,具有延时停留的控制线路图（P16图1-15）,刀架纵进、横进及后退控制线路图（P17图1-17）,S向上动力头点动向前调整,七、电动机的保护,短路电流的保护：具有瞬动性防止电动机突然流过短路电流而引起电动机绕组和导用绝缘及机械上的损坏，此时保护装置应立即使电动机与电源脱开，常用的电器元件有FU、过电流继电器relay和自动开关。,FU结构简单、价廉，但动作准确性较差，熔体断后需要重新更换，一般用于单相运行，或自动化程度和准确性，要求不高的的场合。,过电流继电器准确性较高，可以自动复位，使用方便，但其不能直接断开主回路，需要和接触器配合使用，常用于直流电机和绕线式异步电机的保护。,自动开关准确性高，易复位，还有过压、过载等保护，但其价格较贵，常用于自动化程度和工作特性要求较高的场合。,长期过载保护装置：具有反时限性目前长期过载保护装置使用最多的是热继电器KR（KH），因为KR是利用电流的热效应动作的。当电机过载时，电路中电流增大，导致KR的热元件发热，使控制电路内KR的动断触点断开，由此断开KM，即使接触器失电，触点断开，电动机停转，达到过载保护目的。过载电流越大，热继电器动作的时间越短。但KR不能进行缺相保护。,缺相与过载双重保护如下图：,分析：KR为过载保护；KV为缺相保护当A相断缺时：1KV动作OFFKMOFF当B相断缺时：2KV动作OFFKMOFF电动机停机当C相断缺时：1KV，2KV同时动作OFFKMOFF,3.零压或欠压保护：定义：若电源暂停供电或电压降低时，接触器线圈就失电，触点断开，电动机脱离电源而得到保护，过后当电源电压恢复时，不重按起动按钮，电动机就不会自动起动，这种保护称为零压（或欠压）保护。,适用场合：控制线路中无主令电器或无转换开关控制时，可直接利用线路接触器作零压保护，如下页图当电路中的电压消失或降低到一定值时，控制回路中接触器线圈KM失电，由触点断开，电机脱离电源而得到保护，当电源恢复时，必须重新启动按钮电机方可启动。即电机在电源恢复时不可能自行启动。,作用：防止因电源电压消失或降低而可能发生的不允许故障。,当电路中装有主令电器：如主令控制器SL或转换开关时，必须加专用的零压保护措施，如下图：,分析：当SL在中间位置时：SL1线接通KVNON，HL（电源指示灯）亮。当SL转换到右边位置：SL2线接通1KMON，电机正转。当SL转换到左边位置：SL3线接通2KMON，电机反转。注意：当电机正在正转或反转时，电源电压消失或降压，KVN线圈失电其触点断开断开1KM或2KM，电机停转。当电源恢复时，因为此时转换开关一定,不在0位置（中间位置），KVN不会自动接通；所以1KM或2KM均不能接通，只有重新手动将SL先置0位后再转换，才可启动电机。若无KVN，则电源恢复时，由于SL的作用，电机体会自动启动，造成人身、设备伤害等。,零磁保护：主要针对直流电机。如下图：只有励磁电路中流过一定大小的电流时，KAV才会闭合，KM方可闭合，电机启动。,若流过励磁绕组FC中的电流过小（），KAV就会自动OFFKMOFF电机停机。,VD的作用：电源断电瞬时，若无VD，由于FC为储能元件，它会阻止电路中的电流,例2.分析下图的工作原理，并说明继电器K和按钮SB的作用，KT1、KT2又有什么作用？,减小，从而使KAV发生误动作，当并上VD时，电源断电时VD产生一个放电回路，避免KAV误动作。,SOFF：按SBKMON,电动机间歇起动(点动)SON：SB无作用，电动机间歇起动（常动）,SB作用：开关S断开时，其有点动作用；K作用：控制继电器KM断开与吸合，使电动机间歇工作；KT1作用：控制KM吸合的时间；KT2作用：控制KM断开的时间。,例3.下图为一组合机床机械滑台进给线路，滑台的工作进给由电动机M1拖动，快速进给由电动机M2拖动，滑台的工作循环如图所示。试分析控制线路的工作原理。,机械滑台正,压断ST2,向快进,机械滑台,正向工进,压上ST3,机械滑台反向工进,松开ST2(ST2ON）,压下ST1,KM2，KM3OFF，m1,m2同时停机，工作循环结束。,如果在工作循环中发生意外，如断电或紧急停车，机械滑台就没有退回原位，则在下次开始工作之前，可先按SB2使滑台确定退回原位后再按SB1开始工作循环。,机械滑台反向快进（快退）,SB2可使工作台前进前先返回原为。,例4.要求三台电动机m1,m2及m3按一定顺序启动，即M1先启动后m2才能启动，M2启动后M3才能启动，停车同时停止。试设计此控制线路。,例5.试设计一台异步电动机的控制线路，要求：（1）能实现启、停两地控制；（2）有点动调整；（3）能实现单方向的行程保护；（4）要有短路和过载保护。,例6.为限制点动时电动机的冲击电流，在点动工作时需串入限流电阻，而正常工作时为直接启动。试设计其电气控制线路。,例7.试设计两台电动机m1,m2顺序启动的控制线路。要求:（1）M1启动后M2立即启动；（2）M1停止后M2延时一会才停止；（3）M2有点动控制；（4）两台电机均有短路、过载保护。,例8：为两台异步电动机设计一个控制回路，要求：两台电机互不影响，独立起停。可以同时控制两台电机的起停。当一台电机发生过载时，两台电机同时停车。,例9：设计一台电动机的控制线路，要求：a)实现电动机的正反转；b)停止时能够实现手动能耗制动；c)正转可实现点动控制；d)具有短路与过载保护。,例9解答,P23练习题1-7试设计一个工作台前进退回控制线路。工作台由电动机M带动，行程开关ST1、ST2分别装在工作台的原位和终点。要求具有以下功能：,前进后退停止到原位。工作台到达终点后停一下在后退。工作台在前进中能立即后退到原位。有终端保护。,P23练习题1-5试设计某机床主轴电动机的电气控制线路，要求：可正向点动，两处起停；可正、反转；正反转停止时均可反接制动；应有短路、过载和零压保护；有安全工作照明灯及电源指示灯。,k1,P25练习题1-9：试设计深孔钻三次进给的控制线路。下图为其工作示意图。ST1,ST2,ST3,ST4为行程开关，YA为电磁阀。,ST2,电磁阀YA吸合时钻头前进，电磁阀YA分离时钻头退回。,注意：钻头在初始位置时压下ST1，钻头离开初始位置时ST1复位。,本节作业：,第三版：P23：1-6，P25：1-8，1-10，1-11,第四版：P23：1-4，1-6，P24：1-7，补充题,补充练习题试设计一个工作台前进退回控制线路。工作台由电动机M带动，行程开关ST1、ST2分别装在工作台的原位和终点。要求具有以下功能：,前进后退停止到原位。工作台到达终点后停一下在后退。工作台在前进中能立即后退到原位。可以实现工作台的往复运动。有终端保护。,CW6163B型万能卧式车床电气控制线路,万能卧式车床电气控制线路,CW6163B,主回路,主电动机,Q,2.HL1为机床工作指示灯。,主电路中共有三台电机M1、M2和M3，分别为机床的拖动电机，润滑电机及冷却泵电机，三台电机均为直接起动。,一、主电路分析,二、控制电路分析,1.合上断路器QHL2灯亮（表示三相交流电源接通），此时使SAONEL照明灯亮。,5.在M1工作的状态下，按SB6KM2ON，冷却泵电机起动工作。,3.按SB3或SB4KM1ON，机床主电机M1开始工作，机床工作指示灯HL1亮。,4.按SB1或SB2KM1OFF，机床主电机M1停机。,6.按SB5KM2OFF，冷却泵电机停止工作。,7.在电源接通的任何时候按SB7KM3ON，刀架快移电机起动工作，快移电机只能点动控制。,8.行程开关ST为机床的限位保护，当工作台超出规定行程时，ST自动断开，切断控制回路电源。,三、控制线路中的保护1.M1、M2、M3均有短路保护(FU1，FU2）。2.M1、M2均有过载保护（KR1，KR2）。3.M1、M2有连锁保护，M1工作时M2才能工作。,C616型卧式车床电气控制线路,控制回路,卧式车床电气控制线路,C616,2.在HL亮后任何时间内，只要合上开关Q2冷却泵电机启动，送冷却液。,主电路中共有三台电机M1、M2和M3，分别为机床的拖动电机，润滑电机及冷却泵电机，三台电机均为直接起动。,一、主电路分析,二、控制电路分析,1.合上断路器QLHL灯亮（表示三相交流电源接通），此时使SA2ONEL照明灯亮。,4.在KON后使SA1-2ON（SA处于向下位置）KM1ON（同时断掉KM2）KTON,主电机M1正转。,3.QL合上后使转换开关SA1-1ON（SA1处于中间位置）KONKM3ON，M2启动开始供油。,5.在KAON后若使SA1-3ON（SA处于向上位置）KM2ON（同时断掉KM1）KTON，主电机M1反转。,6.中间继电器K起零压保护作用。,三、控制线路中的保护1.M1、M2、M3均有短路保护(FU1，FU2）。2.M1、M2、M3均有过载保护（KR1，KR2，KR3）。3.M1、M2、M3均有失（零）压保护（K）。,普通车床电气控制线路,C650,普通车床电气控制线路,C650,主回路,BV,快移电机,普通车床电气控制线路,C650,主回路,普通车床电气控制线路,C650,控制回路,M1正转,M1反转,一、主电路分析：C650型普通车床共有三台电动机：主电机M1、冷却泵电机M2和刀架快移电机M3，均为直接启动。,（1）主电路中接有电流表，以监视主电机的工作电流。为避免启动电流烧坏电流表，在A上并有KT的延时断开触点，启动时短接掉电流表。,（2）为防止制动电流（断续电流、点动）对主电机的冲击，主电路中串有电阻R，在制动时断开KM接入R，正常工作时由KM短掉R。,其中：,二、控制回路分析：1.主电机的正向点动控制：SB6,按SB6,KM3ON电机M1正转,2.主电机M1的正、反转控制：SB1，SB2,松开SB1后，由3-5-15-13-7-11使KM3ON,按SB1,KM3ON电机M1正转,M1正转控制：,KTON：则延时后KT的延时断开触点断开，将电流表A接入主回路。,M1反转控制：,按SB2,KMONKON,KM4ON电机M1反转,3.无论按SB2或SB1都会使：,KMON：则在启动和正常工作时短接掉串入主回路中的电阻R。,4.主电机的反接制动控制（BV1:正,BV2:反,SB4),正转反接制动：（正转时KM3ON且BV1ON）,当制动时按SB4所有接触器断电，但由于电机的惯性，松开SB4时电机不会马上停下来，BV1处于闭合状态，则由线路（3-5-17-23-25）使KM4ON实现反接制动，直至电机转速为0时BV1OFFKM4OFF。,反转反接制动：（反转时KM4ON且BV2ON）,道理同上，只是按SB4后，由于KS2ON,KM3ON（反接制动）直至电机转速为0时,BV2OFFKM3OF,6.照明控制（SA）：按合SA照明灯ELON,5.冷却泵电机和刀架快移的控制：,冷却泵电机M2控制：SB5、SB3,按SB3,KM1ON冷却泵电机M2转动,SB5停止冷却泵工作（什么时候需要什么时候启动）,刀架快移电机M3：ST,转动刀架手柄ST被压合,KM2ON,M3ON刀架快移。转动手柄松开ST，断开M2。,三、控制电路所具有的保护：短路，过载，互锁。,摇臂钻床电气控制线路,Z3040,控制回路,主电路中共有四台电机M1、M2M3和M4，分别为钻床的主电动机（主轴旋转）、升降电动机、液压泵电机及冷却泵电机，四台电机均为直接起动。,一、主电路分析,二、控制电路分析,主电机M1的控制：SB2，SB8,按SB2KM1ON，主电机M1旋转，换向由机械手柄实现。,控制回路要工作，必须先按下SB1K1ON,KM4ON,主轴箱的夹紧与松开：将组合开关SA2扳向右侧,按SB3KT1ON,电机M3工作供油，推动活塞使摇臂松开同时活塞杆运动控制ST2动作,KM4OFF，KM2ON,M2正转摇臂上升至需要位置松开SB3KM2OFF,延时后KT1OFF,KM5ONM3OFF,立柱,夹紧活塞杆运动控制ST3OFFKM5OFF,M3停止,摇臂下降由SB4和M2反转控制，过程同上。,摇臂升降电机M2的控制：SB3，SB4手动控制,压力油进入主轴箱液压缸，使主轴箱松开。,按SB5,KM4ON电机M3正转,YA1ON,延时后,立柱的夹紧与松开：将组合开关SA2扳向左侧,压力油推动活塞使立柱松开。,按SB5,KM4ON电机M3正转,YA2ON,延时后,压力油进入主轴箱液压缸，使主轴箱夹紧。,按SB6,YA1ON,延时后,KM5ON电机M3反转,立柱与主轴箱的夹紧及松开可同时进行：SA2,将组合开关SA2扳向中间位置（零位置），即可同时接通YA1和YA2，其它过程同前。,压力油推动活塞使立柱夹紧。,按SB6,KM5ON电机M3反转,YA2ON,延时后,主电动机,冷却泵电动机,进给电动机,X62W型万能升降台铣床电气控制线路控制回路,一、电气线路概述的特点：,机床由三台异步电动机拖动，主电动机M1和进给电动机M2可正、反转，主电动机M1采用电磁离合器制动。,进给电机M2可完成工作台上下、左右、前后六个方向的进给运动及快移。,工作台上可加装圆形工作台，其回转运动也由主电机拖动。,有完备的联锁装置。如：主轴旋转与进给，电动机的顺序起动，进给电机与主电机的同时停止或先停，六个方向的进给运动同时只能选其一等等。,主轴运动与进给运动的变速采用变速孔盘来实现，且变速时可做瞬时点动。,具有短路、过载保护，当主电机或冷却泵电机过载时，进给电机也立即停止，避免了刀具和机床的损坏。,二、主电动机M1的控制线路分析：,1、M1的启动（SB1，SB2）：选好转速使ST7常态，主轴换刀制动断开（SA2-1ON），打好转向（SA5搬至合适位置），合上电源转换开关Q1，按SB1或SB2主电机可两地启动（KM1ON)。,2、M1的制动（SB3或SB4）：按停止按钮SB3或SB4，断开KM1同时接通YC1实现手动制动，且YC3接通使工作台快速离开刀具。,3、主轴变速时的瞬时点动（ST7）：停车，转动手柄变速，转速确定后复位，手柄在复位的过程中压下ST7M1点动，手柄复位后ST7恢复常态，切断了瞬时点动线路。,4、主轴上刀或换刀制动（SA2）：在换刀时要求主轴处于制动状态，以免造成人身事故，所以应将主轴换刀制动开关SA2搬至制动合上的位,三、进给运动控制线路分析：,置，SA2-2ON，SA2-1OFFYCON（主轴制动），换刀结束后将SA2复原主轴方可启动。,六个方向均有极限位置保护，机械和电气上也有联锁保护。工作台六个方向的运动均由KM2或KM3接通进给电动机M2来实现。同一时间只能由各自的电磁离合器接通一个方向的运动，且M2只有在M1启动后图中(17-11)KM1触点闭合后方可启动(联锁)。,工作台纵向（左右）运动：当纵向进给手柄处于中间位置时断掉纵向进给离合器，从而停止纵,右纵（ST1）：手柄向右压下ST1(ST1-1ON）KM2ON(M2正转)工作台向右运动。,注意：纵向手柄处于左或右的位置，均接通纵向进给离合器。,向时给运动。在圆形工作台处于断开的位置，即SA1-2OFF，SA1-1和SA1-3ON时：,左纵（ST2）：手柄向左压下ST2（ST2-1ON）KM3ON（M2反转）工作台向左运动。,由十字手柄接通相应的电磁离合器实现，十字手柄有上、下、左、右、中间5个位置，当十字手柄处于中间位置时，断掉横向及垂直方向的离合器，停止了这四个方向的进给运动。,向前向下,ST3:,手柄向前手柄向下,ST3-2OFFST3-1ON,压动ST3时,KM3ON(M2正转)工作台,向前向下,运动,手柄向后手柄向上,ST4-2OFFST4-1ON,ST4:,压动ST4时,KM3ON(M2反转)工作台,向后向上,运动,工作台的横向（前后）及垂直（上下）运动：,进给运动快移（SB5，SB6）：,六个方向的进给快移是通过相应的手柄结合快移按钮SB5或SB6来实现的。,进给变速的瞬时点动（ST6）：,圆形工作台回转（只有一个方向的转动）。,四、圆形工作台的控制：SB1或SB2,为了进行圆弧或凸轮的铣削加工，X62W可在工作台上安装圆形工作台，圆形工作台可以手动，也可自动。当用电气方式控制时，必须将圆形工作台的转换开关SA1接通(SA1-2ON，SA1-1及SA1-3OFF)，且各方向的进给手柄必须处于0位，此时：,按SB1或SB2KM1ON,经路径：,KM2ON带动,第3-7节T68型卧式镗床电气控制线路,主电机,快移电机,镗床用于钻孔、镗孔、铰孔及端面加工，其主运动一般为镗杆的旋转运动，进给运动为工作台的前后、左右、主轴箱的上下及镗杆的进出共8个方向的运动。除机动进给外，还可进行手动进给、点动及快速移动。,一、主回路的特点：,2台电机，主电机M1为双速电机。其高低速转换在控制回路中由行程开关ST控制。STOFF:低速，STON：高速。,主电机可实现正、反转，及正反转时的点动，有制动，并串有限流电阻。,主轴箱与工作台的运动均由主电机拖动，但在此只研究电动机的运动，不具体涉及到主轴箱及工作台的运动。,主电机的启动是先低速延时后再高速。,可实现主轴变速或进给变速时主电动机的缓慢移动（保证变速齿轮良好啮合），变速时不必停车。,二、控制线路分析,主电动机的启动控制：SB1，SB2，SB3，SB4点动：SB3或SB4,按SB3,KM1ON,KM6ON,正向点动（串电阻启动，低速）,按SB4,KM2ON,KM6ON,反向点动（串电阻启动，低速）,主电动机正反向旋转：SB1，SB2,低速运动时，ST为OFF状态，ST3-1与ST1-1为ON状态，ST3-2与，ST1-2为OFF状态,按SB1KA1ON,KM3ON短接R,KM1ON并自锁，KA1保证自锁,KM6ON，低速，正转,按SB2KA2ON,KM3ON短接R,KM2ON并自锁，KA2保证自锁,KM6ON，低速，反转,高速运动时，通过机械手柄使STON，此时ST3-1与ST1-1为ON，ST3-2与ST1-1为OFF。,按SB1KA1ON并自锁,KM3ON短接R,KM2ON并自锁，KA1保证自锁,KM6ON，低速，正转,KTON,KM7ON，KM8ON（KM6OFF）,正向高速。,按SB2KA2ON并自锁,KM3ON短接R,KM2ON并自锁，KA2保证自锁,KM6ON，低速，反转,KTON,KM7ON，KM8ON（KM6OFF）,反向高速。,主电动机的反接制动：SB5，速度relay（KS）,正转制动：电机正转时（KM1ON，BV1ON）,按SB5KM3OFFKM1OFF,KM2ON电机低速反接制动至BV1OFF,反转制动：电机反转时（KM2ON，BV3ON）,按SBKM3OFFKM2OFF,KM1ON电机低速反接制动至BV3OFF,由行程开关ST1，ST2（主轴），ST3，（进给）控制，该项功能的目的使得机床在变速后齿轮能进入良好的啮合状态。且有：,当变速孔盘处于原位时：ST1-1，ST3-1为ON状态，ST12，ST3-2，ST2和ST4为OFF状态；,当变速孔盘处于变速位置时：ST1-1，ST3-1为OFF，ST1-2，ST3-2为ON，ST2和ST4为OFF状态；,主轴或进给变速时电动机的缓慢转动控制：,拉出变速孔盘ST1-1OFF(ST1-2ON)KM3OFF(接入R)KM3触点OFF(19)KM1OFF(主电机停止）旋转孔盘，选好转速，将孔盘推入，此时如齿轮未啮合好，则孔盘不能回原位ST1-2与ST2ONKM1ONKM6ON（电机正向点动）BV1ON，BV2OFFKM1OFF，KM2ON电机反接制动至转速为0时BV1OFF，KM3ON。,当变速孔盘处于中间位置时:ST1-1，ST3-1为OFF，ST1-2，ST3-2，ST2和ST4均为ON状态。,设正转时工作过程如下：（反转同理）主轴变速（ST1，ST2）：,上面点动、制动运动交替进行使电动机缓慢旋转，从而助于齿轮进入良好啮合状态。当孔盘推回原位后ST2OFF，ST1-2OFF，ST1-1ON，ST3-1ONKM3ONKM1ON电机继续正转,注:在上述工作过程中，拉出变速孔盘只断开了KM3使电机停下来，但并未使接触器KA1或KA2断电，因此在变速孔盘推回原位使KM3ON后，电动机又自动恢复了原来的运动(正转或反转）,（2）进给变速（ST3和ST4）：原理与上完全相同，只是使用的行程开关是ST3（ST3-1，ST3-2）和ST4,具体如下:,拉出变速孔盘ST3-1OFF（ST1-2ON）KM3OFF（接入R）KM3触点OFF（19）KM1OFF（主电机停止）旋转孔盘，选好转速，将孔盘推入如齿轮未啮合好，则孔盘不能回原位ST1-2与ST4ONKM1ONKM6ON（电机正向点动）BV1ON，BV2OFFKM1OFF，KM2ON电机反接制动至转速为0时BV1OFF，BV3ON。,各方向运动的快速移动（ST7，ST8）：由快移电机实现，当快速移动手柄打向正向快速位置时，压下ST8KM4ON快移电机M2正转，同理压下ST7KM5ON快移电机M2反转,主轴进刀与工作台互锁（ST5，ST6）：,目的是防止镗床或刀具的损坏，主轴箱和工作台的机动进给，在控制电路中必须互相互锁，不能同时接通。若同时有两种进给则行程开关ST5、ST6均被压动，切断控制电路的电源，防止镗床或刀具的损坏。,DU型组合机床单机控制线路主回路,DU型组合机床单机控制线路回转工作台控制线路,DU型组合机床单机控制线路控制回路,DU型组合机床单机控制线路液压动力头控制回路,ST4,本章作业：P49：2-1，2-2，2-3，2-4，2-5,第三章机床电气控制线路的设计,【学习目标】：通过本章的学习，学生应该能够熟悉电气控制线路的设计方法、步骤和设计中应注意的常见问题，并掌握电气控制线路设计中电器元件选择的基本知识。,本章作业：,P462-1，2-2，补充练习4,5,重点和难点：实际电气控制线路设计时的常见问题,解决方法：结合工程实际应用，将电气控制线路设计中应注意的常见问题和往届学生学习中容易出现的问题，以对比的方式讲授给学生。,课外指导：答疑，实验。,教学效果检测方法：课堂提问、批阅作业。,机床的控制系统一般由电气和机械两部分组成。设计机床电气控制线路，首先要明确机床的总体要求，使机床的电气设计能满足机床的总体技术方案的要求。设计的主要内容有：,确定机床电气传动控制方案；,选择电动机；,设计电气控制原理图；,选择电气元件。,除上述内容之外还应有：拟定电气设计的技术条件及任务书；制定电动机和电气元件明细表；绘制机床电气设备的电气安装图和接线图；设计操作台，控制柜及非标准电气元件。,一、控制方案的确定：,主要根据机床的结构来选择它的电力拖动方式和电气控制方案，以满足机床的使用效能、动作程序、自动循环等基本动作要求。,电力拖动方式：确定的主要依据有机床运动部件的数量和用途；,定、便于维护、成本低，所以目前在机床控制系统中被广泛采用。,接触器-继电器控制方式：特点：可控制的功率大、控制方式简单、工作稳,单机拖动还是多机拖动；交流拖动还是直流拖动；采用开环控制还是闭环控制；电动机的起动、制动和正反转要求。,电气控制方案：,根据系统组成的复杂程度、加工精度的要求和系统自动化程度的高低可采用：,一般机床的主运动与进给运动都有一定的调速性能要求，要求不同，调速方案就不同。通常中小型普通机床，采用鼠笼异步电动机，对调速,特点：可大大缩短机床电气的设计、安装、调试和生产周期，提高生产率和加工精度，并可使机床的工作程序加以更改，所以有着广泛的发展前途。,PLC控制系统：,二、选择电机：,调速方式的选择：,范围、调速精度和（平滑性）要求较高的精密机床，可采用交流变频调速或直流调速；对应于不同的调速方式，则应选用不同的电机。,电动机的选择：,应从机床的使用条件出发，考虑经济、合理、安全等各方面的因素，使电动机安全可靠工作。具体讲电动机的选择主要考虑三个因素：电机容量，电机转速，结构型式。,主电机容量的选择：有两种方法调查统计类比法：用经验公式计算出功率(P54),值，类比国内外同类机床后最终确定。,分析计算法：P=P1/（12）其中：P电机功率，P1机械传动轴功率，1生产机械效率，2传动效率。,进给电机容量选择：,当主运动与进给运动采用同一电动机时，按主运动电机功率计算。,当与主运动采用不同电动机时，据机床类型不同而选用，一般：P进=（0.030.25）P主。,快移电机功率选择：由P55页表3-1经验数据确定。,电动机转速的选择：,据机床要求和传动装置的具体情况而定，有单、双、四速电动机,应考虑其经性(价格、成本)。双速电机成本可能是单速电机一倍，电机转速愈低，其体积愈大，价格也愈高，且功率因数也低。,结构型式：据电动机的安装位置不同可选用立式或卧式，据使用环境可选用开启式、防护式、封闭式或防爆式等等。,三、机床电气控制线路的设计：,参照基本环节或典型线路逐一设计局部线路，再据各部分的相互关系综合完整全部控制线路，使控制线路在满足机床具体要求的前提下，力求工作可靠、操作、安装、维修方便。设计电气控制线路应注意以下问题：,注意控制线路中的逻辑关系，如：动合触点串联（与）：,控制回路应尽可能选用主回路电源，以简化供电设备。,几个条件同时满足，,动断触点并联（或）：,其中：与是为安全着想，几个条件同时满足线圈才可动作（或ON或OFF）；与是为方便着想，如设备的多地启停控制。,线圈方可接通动作。,动合触点并联（或）：,动断触点串联（与）：,一个条件满足，线圈就可接通动作。,一个条件满足，线圈就可断电。,几个条件同时满足，线圈才可断电。,应据具体要求，设计各种保护：短路、过载、零压或欠压、限流、自锁、联锁等。,应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一电器的现象，尽量减少线路中的触点数以提高线路的可靠性。（58页图3-4。）,例：简化以下电路,满足生产要求的前提下，要合理安排各元件的位置，尽可能减少接线，提高经济性和安全可靠性。,说明：,a)图合理，b)图不合理。线圈应接在下方水平电源线上，因为当KA触点发生电弧或碰线等短路故障时，b)图将导致电源短路，,c)图合理，d)图不合理。因为按钮安装在面板或操纵台上，而电器安装在控制柜内，d)图需4根连线，而c)图只需3根连线。,e)图不合理。通常停止按钮以前应带电，此种连接方法不利于检修，不好判别。,f)图不安全。因为假如SB2发生粘连，则SB1无,工作不可靠，且安装接线不方便。,两个交流电器线圈串联使用时，每个线圈至多得到1/2的电源电压，又由于吸合的时间不尽相同，只要有一个线圈先吸合，它线圈上的电感就增大，导致电压增大，从而使另一个未吸合的线圈达不到所需的工作电压，这样两个线圈不仅不能同时工作，还因它们的等效感抗减小，电路中的电流增大，时间长了可能将两个线圈烧坏。,法断开KM1，由此造成误操作。,在同一条控制线路中，通常交流电器线圈不能串联，只能并联。,当线圈KM常开触点断开时，由于电磁铁YA线圈的电感很大，储存的磁能经relay放电，而使本应断开的K重新吸合，产生误动作。所以应将YA线圈和K线圈分别由KM常开触点控制。其中：与Y并联的电阻Rd称为放电电阻，为YA提供放电回路，以防止电磁线圈过电压而烧坏。,大容量的直流电磁铁线圈不能与继电器线圈直接并联：看