机床电气控制系统设计步骤

1、本文格式为Word版，下载可任意编辑机床电气控制系统设计步骤 机床电气掌握系统是机床不行缺少的重要组成部分，它对机床能否正确、牢靠的工作起着打算性的作用。近代机床高效率的生产方式使得机床的结构与电气掌握亲密相关，因此机床电气掌握系统的设计应与机械部分的设计同步进行、紧密协作，拟订出最佳的掌握方案。 机床掌握系统绝大多数属于电力拖动掌握系统，电气设计内容一般包括： 1拟定电气设计任务书（技术条件） 2确定电气传动掌握方案，选择电动机。 3设计电气掌握原理图。 4选择电气元、器件，制订电气设备、元件、器件清单及备件、易损件清单。 5设计电气柜、操作台、配电板及非标准电气元件。 6设计电气设备布置总

2、图、电气安装图以及电气接线图。 7编写电气说明书和使用操作说明书，包括操作挨次、调试方法、维护保养等说明。 依据实际状况，以上内容步骤可作适当调整。 1、拟定电气设计任务书 依据机械设备设计总体技术方案拟定的电气设计任务书是整个电气设计的依据。在任务书中，除了简要说明所设计的机械设备的型号、用途、工艺过程、技术性能、传动参数及现场工作条件外，还必需说明： 1）用户供电电网的种类（AC或DC）、电压、频率及容量。 2）有关传动的基本特性：如运动部件的数量及用途；负载特性，调速指标；电动机的起动、制动、反向要求等。 3）有关电气掌握的特性：如电气掌握的基本方式，自动工作循环的组成，自动掌握的动作程

3、序，电气爱护及联锁条件等。 4）有关操作方面的要求：如操作台的布置、测量显示、故障报警及照明等要求。 5）主要电气设备（电动机、执行电器及行程开关等）的参数及布置框图。 2、电力拖动方案的确定 设计电气掌握系统，首先要做的是：依据生产机械的调速要求，选择和确定合适的拖动方案。 在勿需电气调速和启动不频繁的场合，应首先考虑采纳笼形异步电动机，仅在负载静转矩很大的拖动装置中，才考虑采纳绕线式异步电动机。当负载很平稳、功率大且启制动次数很少时，采纳同步电动机更为合理，这样可充分发挥同步电动机效率高、功率因数高的优点，若通过调整激磁使它工作在过激状况下，还能提高电网的功率因数。 1确定调速方式 机械设

4、备的调速方式一般可分为机械调速和电气调速。前者是通过电动机驱动变速机构或液压装置，对机床的主运动和进给运动进行调速。后者是采纳直流电动机、沟通电动机及步进电机的调速系统，以达到机床无级和自动调速的目的。 对一般无特别调速指标要求的机床，应优先采纳三相笼形异步电动机作电力拖动。由于这类电动机结构简洁、运行牢靠、价格经济、修理便利，若配以适当级数的齿轮变速箱或液压调速系统，便能满意一般机床的调速要求。 当调速范围D=23、调速级数24时，可采纳双速或多速鼠笼式异步电动机，从而简化传动机构，提高传动效率，扩大调速范围；D3且不要求平滑调速时，可采纳绕线转子感应电动机拖动，但只适用于短时负载和重复短时

5、加载的场合；D=310，且要求平滑调速时，在容量不大状况下，可采纳带滑差离合器的异步电动机拖动系统，若需长期运转在低速，也可考虑采纳晶闸管电源的直流拖动系统；D=10100时，可采纳发电机-电动机组系统或晶闸管电源的直流拖动系统。 2传动方式与负载特性相适应 电动机调速性质是指电动机在整个调速范围内转矩、功率与转速的关系： ， 电动机的调速性质应与生产机械的负载特性相适应。以车床为例，其主轴运动需恒功率传动，进给运动则要求恒转矩传动。对于电动机，若采纳双速鼠笼式异步电动机拖动，当定子绕组由联接改为YY接法时，转速由低速升为高速，功率变化不大，适用于恒功率传动；由Y联接改为双YY接法时，电动机输

6、出转矩不变，适用于恒转矩传动。对于直流他激电动机，转变电枢电压调速为恒转矩调速，而转变激磁调速为恒功率调速。 若采纳不对应调速，即恒转矩负载采纳恒功率调速或恒功率负载采纳恒转矩调速。都将使电动机额定功率增大D倍（D为调速范围），且使部分转矩不能得到充分利用。为此，在选择调速方法时，应尽可能使它与负载性质相同。 3电机启动、制动和正、反转的要求 在机床的传动掌握中，采纳电气掌握电动机起动、制动和正反转是较为简洁的一种掌握方式。对于般较小容量的电动机，其容量不超过供电变压器容量的20时，一般可采纳直接起动。 对于超过电网允许压降的电动机起动或对机床运动部件产生过大的动态应力的电动机起动，必需实行限

7、制起动电流或起动转矩的措施（参见）。常用的方法有：在定子电路中串入电阻或电抗，自耦变压器降压，Y-起动和延边三角形起动等。若在电网允许的压降内，为提高电动机的起动转矩，有时可实行某些措施，如对绕线式异步电机转子串接对称电阻的起动。 传动电动机是否需要制动，要依据机床工作需要而定。若无持殊要求，一般采纳反接制动，可使掌握线路简化。若要求制动过程平稳、精确，且不允许有反转状况发生，则必需实行其它牢靠的制动措施，如能耗制动、电磁制动器制动、锥形转子电动机等。 对于一些要求起制动频繁、转速平稳、定位精确的精密机床设备，除必需限制电动机起动电流外，还需要采纳反馈掌握系统、高转差电动机、步进电机或其它较简

8、单的掌握方式，以满意机床的掌握要求。 3、电气掌握方案的确定 在考虑机床电力拖动方案的同时，还应考虑电气掌握的方案，由于两者具有亲密的关系。只有通过这两个方面方案的相互实施，才能实现生产机械的工艺要求。 随着生产工艺要求的不断提高，机床的使用功能、动作程序、自动化程度也相应简单。为满意这些掌握要求，各项先进技术已渐渐渗透到机床掌握的各个领域。各种新型的掌握系统不断消失，如可编程掌握器、数控装置及微机掌握等。因此，如何使电气掌握方案设计既能满意生产技术指标和牢靠性、平安性的要求，又能提高经济效益，是一个值得探讨的问题。 1机床电气掌握方案的牢靠性 一个系统或产品的质量，一般包括技术性能指标和牢靠

9、性指标。假如不在产品设计阶段考虑产品的牢靠性问题，没有一些详细的牢靠性指标或者设计师不懂得牢靠性的设计方法，那么保证一个产品的牢靠性是困难的。 第一前对继电器-接触器掌握、可编程掌握器、数控及微机掌握等各自的特点已作了介绍。因此，在确定采纳何种掌握方案时，应依据实际状况。既要防止脱离现实的设计，也应避开陈旧保守的设计。要提高系统的牢靠性，则应把系统的简单性降至保持功能所需要的最低限度。也就是说，系统应尽可能简洁。非工作所需的元件及不必要的简单结构尽量不用，否则会增加系统失效的概率。虽然数控及微机掌握是机床电气掌握的一个进展方向，并且具有很多优点，但我们也必需看到，这些掌握装置比较简单，制造成本

10、高，使用和修理都还有肯定的困难。目前我国掌握元件牢靠性较低，因此，在确定这些掌握方案时，就更应当注意系统的牢靠性问题。利用牢靠性设计的方法，来提高系统的牢靠程度。 2电气掌握方案的确定 机床的掌握方案应与机床的通用性和专用性的程度相适应。 在一般的一般机床中，需要的掌握元件数很少，其工作程序往往是固定的，使用中一般无需常常改原有程序，因此，可采纳有触点的继电器-接触器掌握系统。虽然这种掌握系统接线“固定”，但它能掌握的功率大，简洁、价廉，牢靠性好。目前仍使用很广。 掌握过程中需要进行模拟量处理及数学运算的、输入输出信号多、掌握要求简单或常常要求变动的，掌握系统要求体积小、动作频率高、响应时间快

11、的，可视状况采纳可编程掌握、数控及微机掌握方案。 在机床自动线中，可依据掌握要求和联锁条件的简单程度不同，采纳分散掌握或集中掌握的方案。但是各台单机的掌握方案和基本掌握环节应尽量全都，以便简化设计和制造过程。 在机床电气掌握方案中还应考虑以下诸方面的问题：采纳自动循环或半自动循环，手动调整，工序变更，系统的检测，各个运动之间的联锁，各种平安爱护，故障诊断，信号指示，照明及人机关系等。 4、掌握方式的选择 掌握方式主要有时间掌握、速度掌握、行程掌握及电流掌握。 时间掌握方式利用时间继电器或plc（可编程掌握器）的延时单元，将感测系统接受的输入信号延时一段时间后才发出输出信号，从而实现电路切换的时

12、间掌握。速度掌握方式利用速度继电器或测速发电机，间接或直接地检测某机械部件的运动速度，来实现按速度原则的掌握。行程掌握方式利用生产机械运动部件与事先支配好位置的行程开关或接近开关进行相互协作，而达到位置掌握的目的。电流掌握方式借助于电流继电器，它的动作反映了某一电路中的电流变化，从而实现按电流原则的掌握。如何正确选用这些掌握方式，这是电气掌握电路设计中一个重要方面。 某些物理量既可用行程也可用时间掌握。但毕竟哪种掌握方式好，就要依据实际工作状况来打算。若在掌握过程中，由于工作条件不允许安放行程开关，那么只能将行程位置物理量转换成时间物理量，从而采纳时间掌握方式。又如压力、切削力、转矩等物理量，通过转换可变成电流物理量，可采纳电流掌握方式来掌握。因此，实际上只要通过物理量的相互转换，便可以敏捷地使用各种掌握方式。 在确定掌握方式时，还必需留意因负载变化而消失的问题。例如，时间掌握方式是一种恒速掌握，负载与电流电压的扰动都不会加快或延缓动作的时间。因此，若对于制动采纳