专用榫齿铣电气控制系统设计

1、目录1 课程设计的内容及目的 .11.1设备概况介绍 .11.2设计目的 .12 总体方案设计 .22.1控制要求的分析 .22.2控制方式选择 .23 控制系统设计 .23.1系统硬件配置 .23.2主电路设计 .33.2.1原理设计 .33.2.2主电路电气原理图 .43.2控制电路设计 .43.2.1控制电路分析 .43.2.2控制电路电气原理图 .53.3系统变量定义及分配表 .53.3各元件选型 .63.3.1电动机的选择 .63.3.2熔断器的选择 .73.2.3热继电器的选择 .83.2.4交流接触器的选择 .93.4电器元件目录清单汇总 .103.4 PLC 程序设计104 课

2、程设计总结115 附录 .12附表 1：元器件选型明细表12附图 2：原理图13附图 3：接线图141 课程设计的内容及目的1.1 设备概况介绍榫齿铣是用于某型发动机叶片根部加工的一种高效专用铣床，其中有四台电动机拖动即铣刀主轴拖动电动机 Ml 为 Y100L-6(1.5kW 、4A、 940r/min)铣刀架工进拖动电动机M2 为 Y90S-4(1.lkW 、 2.7A、 1400r/min)铣刀架快进拖动电动机M3 为 Y802-2(1.lkW 、 2.6A、 2825r/min)冷却泵拖动电动机M4 为 A05612(12OW 、 0.372A、2800r/min)根据加工工艺要求，其动

3、作循环如图1-1 所示。图 1-1 加工动作循环图1.2 设计目的1)具有两种控制选择， 即加工时的连动循环及调整中的单机点动(快进、工进与，快退 )。2)有照明及必要的灯光显示。3)有必要的电气保护与联锁。2 总体方案设计2.1 控制要求的分析（ 1)具有两种控制选择， 即加工时的连动循环及调整中的单机点动 (快进、工进与，快退 )。（ 2)有照明及必要的灯光显示。（ 3)有必要的电气保护与联锁。2.2 控制方式选择榫齿机是用于某型发动机叶片根部榫齿铣削加工的一种高效专用铣床，有四台电动机拖动即：（ 1） 铣刀主轴拖动电机 M1，主要负责主轴的拖动。（ 2） 铣刀架工进拖动电机 M2 ，主要

4、负责刀架的工进拖动。（ 3） 铣刀架快进拖动电机 M3 ，主要负责刀架的快进拖动和快退拖动。（ 4） 冷却泵拖动电机 M4 ，主要负责冷却泵的拖动。3 控制系统设计3.1 系统硬件配置铣刀主轴拖动电机M1 ，铣刀架工进拖动电机M2，铣刀架快进拖动电机M3 ，冷却泵拖动电机 M4. 热继电器，变压器，交流接触器，熔断器，电源，开关等。3.2 主电路设计原理设计开关 QS 控制整个电路的总电源， 熔断器 Fu 在电路中起到保护整个电路防止各电气设备的电流过载或短路时破坏损失的进一步扩大。将四台电动机并联到电路上以使电动机可以同时启动。由交流接触器KM1对主轴拖动电机M1进行控制同时又由热继电器FR

5、1对主轴拖动电机M1进行保护；由交流接触器KM2 对铣刀架工进拖动电机M2 进行控制同时又由热继电器FR2 对铣刀架工进拖动电机M2 进行保护；由交流接触器KM3 对铣刀架快进拖动电机进行正转控制，由交流接触器KM5 对铣刀架快进拖动电机M3 进行反转控制， 同时又让交流接触器KM3 和 KM5 构成互锁， 又由热继电器 FR3对铣刀架快进拖动电机M3 进行保护；交流接触器 KM4 对冷却泵拖动电机M4 进行控制又由热继电器FR4 对冷却泵拖动电机进行保护。主电路电气原理图主电路电气原理图3.2 控制电路设计控制电路分析当开启榫齿机时， 按钮开关 SB2 交流接触器自锁 KM1 铣刀主轴拖动电

6、机 M1 开始移动，按下开关 SB1，则铣刀主轴拖动电机 M1 停转。按手动选择开关 SA 则可以设置照明电灯 El 的开启或者关闭。按按钮开关 SB7 则交流接触器 KM4 自锁冷却泵拖动电机 M4 开始转动带动冷却泵，按下开关 SB6 则冷却泵拖动电机 M4 停转。当主轴转动后， 按按钮 SB9 中间继电器接通， 进入自动循环控制； 按下开关 SB6 则铣刀架工进。当按下开关SB2 则铣刀架快进。当压行程开关SB3 是铣刀快进，拖动电机M3 反转带动铣刀架快退， 直到回到初始位置压行程开关SQ3 使铣刀架快速拖动电机M3 反转带动铣刀架快进，从而进入下一个循环。电气控制线路图如下所示：控制

7、电路电气原理图控制电路电气原理图3.3 系统变量定义及分配表1）刀开关 QS 控制整个电路的总电源；2）熔断器Fu1 在电路中起到了保护整个电路防止个电气设备的电流过载或短路时被破坏损失的进一步扩大；3）照明灯由 SA 控制；4）SB 在电路中起到控制电路的不合于断开；5）行程开关，通过其他物体的唯一来控制电路的通断。行程开关可以被安装在相对静止或相对运动的物体上，当发生相对运动时，行程开关可感知两者之间位移并控制连杆触动点闭合或者断开，以控制电路和机构的动作。电气元件分配如下：电气元件明细表文字符号名称型号规格M1主轴拖动电动机Y100L-61.5KW,960r/minM2刀架工进电动机Y9

8、0S-41.1KW,1400r/minM3刀架快进 /快退电动Y802-21.1kw,2825r/min机M4冷却泵电动机A056120.12kw,2800r/minKM1KM4交流接触器CJ0-10线圈电压 380vTC变压器BK-5050A ，380/36VQS闸刀开关HD9SA自动选择开关SQ1、SQ2、SQ3行程开关FU熔断器EL照明灯A19交流 36VFR1-FR4热继电器JB2-20/3SB1-SB9按钮开关LA10-13.3 各元件选型电动机的选择电动机名称型号额定功率（ KW ）转速 (r/min)M1Y100L-61.5960M2Y90S-41.11440M3Y802-212

9、825M4A056120.122800熔断器的选择熔断器是根据电流超过规定值一定时间后，让其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开的原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于低压配电系统和控制系统及用电设备中，作为短路和过电流保护，使应用最广泛的保护电气之一。熔断器时一种过电流保护电器。熔断器串联于被保护电路中，当被保护的电流超过规定值，并经过一定时间后，有熔体自身产生的热量熔断熔体，使电路断开，起保护作用。以金属导体作为熔体二分断电路的电器串联于电路中， 当过载或短路电流通过熔体时， 熔体自身将发热而熔断， 从而对电力系统、各种电工设备及家用电器起到保护作用。具有反时延特性，当过载电流范围

10、内至电流恢复正常，熔断器不会熔断，可以继续使用。熔断器主要由熔体、外壳和支座 3 部分组成，其中熔体时控制熔断特性的关键元件。由于各种电器设备都具有一定的过载能力，当过载较轻时可以允许较长时间运行，而超过某一过载倍数时，相应要求熔断器在一定时间内熔断。选择熔断器保护过载和短路，必须了解用电设备的过载特性，使这一特性恰当地处在熔断器的保护范围之内。选择熔断器的一般原则为：(1) 选择熔断器的规格时， 应首先选定熔体的规格， 然后再根据熔体去选择熔断器的规格。(2) 熔断器的保护特性应与被保护对象的过载特性有良好的配合。在配电系统中，各级熔断器应相互匹配，一般上一级熔体的额定电流要比下一级熔体的额

11、定电流大倍。(3) 对于保护电动机的熔断器，应注意电动机起动电流的影响，熔断器一般只作为电动机的短路保护，过载保护应采用热继电器。(4) 熔断器的额定电流应不小于熔体的额定电流； 额定分断能力应大于电路中可能出现的最大短路电流。(5) 熔断器的额定电流与熔体的额定电流不同， 某一额定电流登记的熔断器可以装设不同额定电流的熔体，选择熔断器做线路和设备的保护时，首先要明确选用熔体的规格，然后再根据熔体选择熔断器。本设计属于对多台电动机负载的短路保护，其计算公式为：IFu>(1.52.5)In+1将设计的数值带入得：IFu>13.675所以，本设计可以选用15A 的熔断器热继电器的选择热

12、继电器时一种电器保护元件。它是利用电流的热效应来推动运动机构使触头闭合或断开的保护电器， 主要用于电动机的过载保护、 断相保护、电流不平衡保 护以及其他电器电器设备发热状态时的控制。 由电阻丝做成的热元件， 其电阻值 较小，工作时将它串联在点动机的主电路中， 电阻丝所围绕的双金属片是由两片 线膨胀系数不同的金属片压合而成， 左端与外壳固定。 当热元件中通过的电流超 过其额定值而过热时， 由于双金属片的上面一层热膨胀系数小， 而下面的大， 使 双金属片受热后向上弯曲， 导致扣板脱落， 扣板在弹簧的拉力下将常闭触点断开。 触点时串接在电动机的控制电路中的， 使得控制电路中的接触器的动作线圈断电 从

13、而切断电动机的主电路。热继电器的基本结构包括加热元件、主双金属片、动作机构和触头系统以及温度补偿元件。保护长期工作或间断长期工作的电动机时热继电器的整定值为：I set=（0.95-1.05） In（In 为电机的额定工作电流）或选取整定范围的中值为电动机的额定工作电流。所以讲本设计数据带入公式可得：I set1=4（A ）I set2=2.7（A ）I set3=2.6（A ）I set4=0.37（A ）所以FR1 可以选用 JR16-6/3-5 热继电器；FR2 可以选用 JR16-4/3-5 热继电器；FR3 可以选用 JR16-4/3-3 热继电器；FR4 可以选用 JR16-1/3

14、-1 热继电器；交流接触器的选择交流接触器主要由电磁机构、 触点系统和灭弧装置等部件组成。 电磁机构包括吸引线圈、静铁心和动铁芯、动铁芯的动触点相连。交流接触器的选择：（ 1） 持续运行的设备：接触器按 6775算，即 100A 的交流接触器，只能控制最大额定电流的 6775A 以下的设备。（ 2）间断运行的设备。 按接触器的 80算，即 100A 的交流接触器， 只能控制最大额定电流的 8OA 以下的设备。（ 3）反复短时工作的设备。按接触器 116120算，即 100A 的交流接触器只能控制最大额定电流是 80A 以下的设备。（ 4）当线圈通电时，静铁芯产生电磁吸力，将动芯吸合由于触头系统

15、是与动铁芯联动的，因为动铁芯带动三条动出片同事运动，触点闭合，从而接通电源。当线圈断电时，吸力小时，动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离，使主触点断开，切断电源。本设计被控设备的运行线路比较简单，作用见刘接触器数量比较少，所以交流接触器吸引线圈的额定电压选用被控设备的电源电压（ 380V ）根据以上交流接触器的选用原则，本设计的交流接触器KM1 、KM2 、 KM3 、 KM4都选用 CJ10-10信号交流接触器。3.4 电器元件目录清单汇总电气元件明细表文字符号名称型号规格M1主轴拖动电动机Y100L-61.5KW,960r/minM2刀架工进电动机Y90S-41.1KW,1400r/mi

16、nM3刀架快进 /快退电动Y802-21.1kw,2825r/min机M4冷却泵电动机A056120.12kw,2800r/minKM1KM4交流接触器CJ0-10线圈电压 380vTC变压器BK-5050A ，380/36VQS闸刀开关HD9SA自动选择开关SQ1、SQ2、SQ3行程开关FU熔断器EL照明灯A19交流 36VFR1-FR4热继电器JB2-20/3SB1-SB9按钮开关LA10-13.4 PLC 程序设计I/O 分配如下I/O 分配元器件名称分配地址说明SBISB9X1X9按钮开关分配MIM4Y1Y4电动机运行4 课程设计总结通过这次课程设计，很大的提高了自己独立完成某项任务的

17、办事能力，能使大学所学书本上的理论知识与实际和好的结合起来，也能很熟练的操作应用。办公软件和办公自动化软件。了解了，写一篇机械论文的步骤和格式，有了这次课程设计，相信对以后的工作会有很大的帮助。通过本次的课程设计， 让我对 PLC 及电气控制有了更深刻的理解与认识，了解了电气控制的选件、设计、接线的原理。其中电路及软件实现是此次设计的主要部分，通过这次综合实践，我更加看清了自己的不足之处。通过查阅资料以及在同学的帮助下，最终基本达到了设计目的。经过这次课程设计，我还认识到不管做什么事，尤其是科学实践，都需要大胆假设，小心求证。任何一个方案都要经过详细周全的论证后才能着手去做，否则即使很快做出来，也经不起推敲和考验。5 附录附表 1：元器件选型明细表电气元件明细表文字符号名称型号规格M1主轴