PLC知识-CH3典型机械设备电气控制系统分析

第三章典型机械设备电气控制系统分析§3.1概述§3.2卧式车床电气控制电路§3.3X62W铣床电气控制电路§3.4小型冷库的电气控制电路第三章典型机械设备电气控制系统分析§3.1概述一、目的■掌握电气控制电路组成及各种基本控制电路具体应用■掌握分析电气控制电路方法，提高阅图能力，为进行电气控制系统设计奠定基础■通过几台典型机械设备控制电路分析，综合了解实际设备中机械与电气系统间配合关系及电气系统在设备中的地位■为从事设备电路分析、安装、调试、维护、设计打下基础§3.1概述二、电气控制系统分析内容■机械设备概况●了解被控设备结构组成、工作原理●设备传动系统类型及驱动方式●主要技术性能及规格、运动要求■电气设备及电气元件选用●明确电动机作用、规格、型号、工作控制要求●了解所用各种电器工作原理、控制作用及功能■机械设备与电气设备和元件的联接关系●信息采集传递：信号→电气控制系统●运动输出：电气控制系统→执行机构→机械系统§3.1概述二、电气控制系统分析内容§3.1概述三、电气控制系统分析方法及步骤■分析方法●化整为零将电路按功能划分为若干局部电路●划分方法

▲按驱动方式：电动机控制电路、液压控制电路▲按电动机数量：每台电动机控制电路为一局部电路▲对复杂控制电路进一步细分为简单局部电路■分析步骤●设备运动分析：电气拖动及液压系统工作状态分析●主电路分析：负载数量、控制要求●控制电路分析：如何实现各种控制功能

§3.1概述三、电气控制系统分析方法及步骤§3.1概述§3.2卧式车床电气控制电路一、概述■车床应用广泛，可加工各种回转表面、螺纹、端面■包括切削主运动和刀具进给运动，由一台电机拖动■刀具快移、冷却泵、液压泵由单独的电机驱动■不同型号的控制电路不同，以C650为例分析二、C650车床结构及工作要求

■结构

p:58§3.2卧式车床电气控制电路二、C650车床结构及工作要求■工作要求●主轴转动和溜板箱进给运动由主电机经机械传动链驱动机械调速●要求停车制动功能：电气制动●提供冷却液：冷却泵●要求刀架快移：快移电机§3.2卧式车床电气控制电路二、C650车床结构及工作要求§3.2卧式车床电气控制电路三、电气拖动及控制要求■运动形式●主运动：主轴回转●进给运动：刀架进给移动、快移■电气拖动●主电机M1：主运动和进给移动●冷却泵电机M2：驱动冷却泵●快移电机M3：刀架快移■控制要求●M1采用直接起动方式、正反转、电气制动、点动调整●M2采用直接起停方式、长动控制●M3采用手动控制起停§3.2卧式车床电气控制电路三、电气拖动及控制要求§3.2卧式车床电气控制电路四、电路分析§3.2卧式车床电气控制电路四、电路分析§3.2卧式车床电气控制电路■主电路分析●KM1/KM2控制主电机M1正反转●电流表A监视主电机M1工作电流●KM3用于主电机M1点动调整时限流电阻R串入●KM4控制冷却泵电机M2●KM5控制快移电机M3●设置短路保护和过载保护§3.2卧式车床电气控制电路四、电路分析■主电路分析§3.2卧式车床电气控制电路§3.2卧式车床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析M1控制电路：正反转起动点动调整停车制动M2控制电路M3控制电路●M1正反转起动控制▲元件作用

SB3:正转起动按钮SB4:反转起动按钮KT:M1起动时短接A联锁触头§3.2卧式车床电气控制电路■控制电路分析●M1正反转起动控制▲工作过程§3.2卧式车床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析§3.2卧式车床电气控制电路■控制电路分析●M1点动控制▲元件作用SB2:正向点动按钮▲工作过程§3.2卧式车床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析§3.2卧式车床电气控制电路■控制电路分析●M1反接制动控制▲原理

按速度原则进行反接制动控制▲元件作用SB1:停止按钮

KS:速度继电器§3.2卧式车床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析§3.2卧式车床电气控制电路■控制电路分析●M1反接制动控制▲工作过程§3.2卧式车床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析§3.2卧式车床电气控制电路■控制电路分析●刀架快移M3控制●冷却泵电机M2控制●辅助电路EL:照明灯§3.2卧式车床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析§3.2卧式车床电气控制电路§3.3X62W铣床电气控制电路一、概述■铣床种类按结构形式和加工性能：立铣、卧铣、龙门铣、仿形铣■用途●加工平面、斜面、沟槽●装上分度头可铣切直齿轮、螺旋面●装上圆工作台可铣切凸轮、弧形槽■加工形式

分顺铣、逆铣，工作时只能用一种形式§3.3X62W铣床电气控制电路二、X62W铣床结构及工作要求■结构

p:62■运动形式●主运动：主轴旋转运动●进给运动：▲水平工作台纵向左右、横向前后、垂直上下工进运动▲上述各方向快移●圆工作台回转运动§3.3X62W铣床电气控制电路二、X62W铣床结构及工作要求§3.3X62W铣床电气控制■工作要求●主运动与进给运动和回转运动分别由单独电动机拖动●主轴要求正反转切换，以适应顺、逆铣●主轴要求停车制动：采用机电制动控制●水平工作台可左右前后上下6个方向移动，同一时刻只许一个方向工进或快移●圆工作台旋转时禁止上述水平工作台6个方向移动●主运动和进给运动采用机械变速机构调速●提供冷却液：设置冷却泵●工作时先起动主轴电机，后起动进给电机§3.3X62W铣床电气控制电路二、X62W铣床结构及工作要求■工作要求§3.3X62W铣床电气控制电路三、电气拖动及控制要求■电气拖动●主电机M1：主运动●进给电机M2：水平工作台工进及快移，圆工作台回转●冷却泵电机M3：■控制要求●M1采用直接起动、正反转、电磁制动器YB制动、换刀制动、多地点起停控制●M2采用直接起动、正反转、进给运动利用电磁离合器YC2配合进给传动链，快移利用YC1配合快移传动链●M3采用手动控制§3.3X62W铣床电气控制电路三、电气拖动及控制要求§3.3X62W铣床电气控制电路■控制要求●主运动和进给运动变速时配合点动控制●水平工作台6个方向移动与圆台转动间具备联锁关系●完备的保护环节●M1先工作，M2后工作■进给运动传递路径

运动方向由手柄操纵机械进给离合器选择§3.3X62W铣床电气控制电路三、电气拖动及控制要求■控制要求§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析§3.3X62W铣床电气控制电路■主电路分析●组合开关SA5控制主电机M1换向，KM1控制M1工作●KM2/KM3控制进给电机M2正反转●转换开关SA3控制冷却泵电机

M3●设置短路、过载保护§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■主电路分析§3.3X62W铣床电气控制电路§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析●主电机M1控制▲M1起动控制★元件作用

SB1/SB2:主轴停止，SB3/SB4:起动SA2:主轴换刀制动★前提条件由SA5选择好主电机转向

SA2复位→SA21=1，SA22=0

变速手柄选择主轴转速→SQ7复位★工作过程：自锁电路§3.3X62W铣床电气控制电路§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析●主电机M1控制▲M1制动控制★原理采用电磁制动器YB进行主轴制动★工作过程▲主轴换刀制动控制§3.3X62W铣床电气控制电路§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析●主电机M1控制▲主轴变速时瞬时点动控制★原理利用变速手柄复位过程中使SQ7工作实现M1瞬时点动★工作过程§3.3X62W铣床电气控制电路§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析●进给电机M2控制▲电路结构★顺序控制：M1→M2★工作台各进给运动间联锁控制★M2正反转控制▲元件作用

SQ1:向右，SQ2:向左SQ3:向前/向下，SQ4:向后/向上

SQ6:进给变速瞬时点动开关

SA1:水平工作台/圆台转换§3.3X62W铣床电气控制电路§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析●进给电机M2控制▲元件作用

SB5/SB6:快移，KM4:快移YC1:快移电磁离合器

YC2:工进电磁离合器▲几点说明★M2正转:工作台向右、前、下圆台回转★M2反转:工作台向左后上

★水平工作台:SA11=SA13=1SA12=0§3.3X62W铣床电气控制电路§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析●进给电机M2控制▲水平工作台纵向进给控制纵向手柄配合机械离合器和SQ1、SQ2进行控制§3.3X62W铣床电气控制电路§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析●进给电机M2控制▲水平工作台横向/垂直进给控制十字手柄配合机械离合器和SQ3、SQ4进行控制§3.3X62W铣床电气控制电路■控制电路分析●进给电机M2控制▲水平工作台横向/垂直进给控制十字手柄配合机械离合器和SQ3、SQ4进行控制§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析§3.3X62W铣床电气控制电路§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析●进给电机M2控制▲水平工作台进给运动联锁控制

★操作手柄时同时刻只存在一种运动方向选择，要求两手柄本身及之间联锁

★★SQ1与SQ2、SQ3与SQ4构成机械联锁关系联锁触头§3.3X62W铣床电气控制电路§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析●进给电机M2控制▲水平工作台快移控制§3.3X62W铣床电气控制电路§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析●进给电机M2控制▲水平工作台变速瞬时点动控制

原理同主轴变速瞬时点动控制§3.3X62W铣床电气控制电路■控制电路分析●进给电机M2控制▲圆工作台运动控制★前提条件纵向、十字手柄置停止档

SA11=SA13=0，SA12=1★工作过程

KM1工作→f(KM2)=1→M2正转→圆台单向旋转★说明：圆台与水平工作台通过SQ1~SQ4联锁§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析§3.3X62W铣床电气控制电路§3.4小型冷库的电气控制电路一、概述■制冷系统●制冷方法蒸汽压缩式：单级、双级、复叠式

气体膨胀制冷蒸汽喷射式

液体气化制冷→吸收式涡流管制冷吸附式

热电制冷●冷库制冷系统类型采用氟利昂压缩制冷系统§3.4小型冷库的电气控制电路§3.4小型冷库的电气控制电路一、概述■制冷系统●系统基本结构

▲压缩机▲蒸发器▲冷凝器▲节流装置●制冷过程§3.4小型冷库的电气控制电路§3.4小型冷库的电气控制电路一、概述■电气拖动●压缩机M3

●冷却水泵电机M1●冷却塔风机M2■控制要求●M1、M2先工作，M3后起动，以防冷凝效果不好，排气压力过高●YV1、YV2与M3同时工作●库温由XCT-122温控器控制●制冷回路设压力继电器SP作压力保护●设置短路、过载保护§3.4小型冷库的电气控制电路§3.4小型冷库的电气控制电路二、电路分析§3.4小型冷库的电气控制电路二、电路分析■主电路分析●低压断路器QF作电源开关●KM1~KM3分别控制M1~M3●设置短路、过载保护§3.4小型冷库的电气控制电路二、电路分析■主电路分析§3.4小型冷库的电气控制电路§3.4小型冷库的电气控制电路二、电路分析■控制电路分析●水泵电机M1控制

SB1:停止，SB2:起动●冷却塔风机M2控制

SB3:停止，SB4:起动●压缩机M3控制▲元件作用

SA:自动/手动方式选择(手动时温控器无作用)§3.4小型冷库的电气控制电路§3.4小型冷库的电气控制电路二、电路分析■控制电路分析●压缩机M3控制▲XCT-122温控器★特点：是一种动圈指针式温度调节仪表★面板布置★接线端子★指针与端子对应关系动针连上限高

上限指针连上限中下限指针连下限中上限高与下限低内部连接上限下限高中低高中低§3.4小型冷库的电气控制电路§3.4小型冷库的电气控制电路二、电路分析■控制电路分析●压缩机M3控制▲温度控制★预置条件：SA=手动

M1、M2工作★工作过程

手动过程↓

自动过程§3.4小型冷库的电气控制电路§3.4小型冷库的电气控制电路二、电路分析§3.4小型冷库的电气控制电路§3.4小型冷库的电气控制电路二、电路分析§3.4小型冷库的电气控制电路§3.4小型冷库的电气控制电路二、电路分析■控制电路分析●压缩机M3控制▲保护控制★压力保护★过载保护§3.4小型冷库的电气控制电路§3.4小型冷库的电气控制电路二、电路分析■控制电路分析●压缩机M3控制▲信号指示HL1:水泵停止HL2:水泵运行HL3:风机停止HL4:风机运行HL5:压缩机停HL6:制冷HL7:超压§3.4小型冷库的电气控制电路第三章典型机械设备电气控制系统分析§3.1概述§3.2卧式车床电气控制电路§3.3X62W铣床电气控制电路§3.4小型冷库的电气控制电路第三章典型机械设备电气控制系统分析§3.1概述一、目的■掌握电气控制电路组成及各种基本控制电路具体应用■掌握分析电气控制电路方法，提高阅图能力，为进行电气控制系统设计奠定基础■通过几台典型机械设备控制电路分析，综合了解实际设备中机械与电气系统间配合关系及电气系统在设备中的地位■为从事设备电路分析、安装、调试、维护、设计打下基础§3.1概述二、电气控制系统分析内容■机械设备概况●了解被控设备结构组成、工作原理●设备传动系统类型及驱动方式●主要技术性能及规格、运动要求■电气设备及电气元件选用●明确电动机作用、规格、型号、工作控制要求●了解所用各种电器工作原理、控制作用及功能■机械设备与电气设备和元件的联接关系●信息采集传递：信号→电气控制系统●运动输出：电气控制系统→执行机构→机械系统§3.1概述二、电气控制系统分析内容§3.1概述三、电气控制系统分析方法及步骤■分析方法●化整为零将电路按功能划分为若干局部电路●划分方法

▲按驱动方式：电动机控制电路、液压控制电路▲按电动机数量：每台电动机控制电路为一局部电路▲对复杂控制电路进一步细分为简单局部电路■分析步骤●设备运动分析：电气拖动及液压系统工作状态分析●主电路分析：负载数量、控制要求●控制电路分析：如何实现各种控制功能

§3.1概述三、电气控制系统分析方法及步骤§3.1概述§3.2卧式车床电气控制电路一、概述■车床应用广泛，可加工各种回转表面、螺纹、端面■包括切削主运动和刀具进给运动，由一台电机拖动■刀具快移、冷却泵、液压泵由单独的电机驱动■不同型号的控制电路不同，以C650为例分析二、C650车床结构及工作要求

■结构

p:58§3.2卧式车床电气控制电路二、C650车床结构及工作要求■工作要求●主轴转动和溜板箱进给运动由主电机经机械传动链驱动机械调速●要求停车制动功能：电气制动●提供冷却液：冷却泵●要求刀架快移：快移电机§3.2卧式车床电气控制电路二、C650车床结构及工作要求§3.2卧式车床电气控制电路三、电气拖动及控制要求■运动形式●主运动：主轴回转●进给运动：刀架进给移动、快移■电气拖动●主电机M1：主运动和进给移动●冷却泵电机M2：驱动冷却泵●快移电机M3：刀架快移■控制要求●M1采用直接起动方式、正反转、电气制动、点动调整●M2采用直接起停方式、长动控制●M3采用手动控制起停§3.2卧式车床电气控制电路三、电气拖动及控制要求§3.2卧式车床电气控制电路四、电路分析§3.2卧式车床电气控制电路四、电路分析§3.2卧式车床电气控制电路■主电路分析●KM1/KM2控制主电机M1正反转●电流表A监视主电机M1工作电流●KM3用于主电机M1点动调整时限流电阻R串入●KM4控制冷却泵电机M2●KM5控制快移电机M3●设置短路保护和过载保护§3.2卧式车床电气控制电路四、电路分析■主电路分析§3.2卧式车床电气控制电路§3.2卧式车床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析M1控制电路：正反转起动点动调整停车制动M2控制电路M3控制电路●M1正反转起动控制▲元件作用

SB3:正转起动按钮SB4:反转起动按钮KT:M1起动时短接A联锁触头§3.2卧式车床电气控制电路■控制电路分析●M1正反转起动控制▲工作过程§3.2卧式车床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析§3.2卧式车床电气控制电路■控制电路分析●M1点动控制▲元件作用SB2:正向点动按钮▲工作过程§3.2卧式车床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析§3.2卧式车床电气控制电路■控制电路分析●M1反接制动控制▲原理

按速度原则进行反接制动控制▲元件作用SB1:停止按钮

KS:速度继电器§3.2卧式车床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析§3.2卧式车床电气控制电路■控制电路分析●M1反接制动控制▲工作过程§3.2卧式车床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析§3.2卧式车床电气控制电路■控制电路分析●刀架快移M3控制●冷却泵电机M2控制●辅助电路EL:照明灯§3.2卧式车床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析§3.2卧式车床电气控制电路§3.3X62W铣床电气控制电路一、概述■铣床种类按结构形式和加工性能：立铣、卧铣、龙门铣、仿形铣■用途●加工平面、斜面、沟槽●装上分度头可铣切直齿轮、螺旋面●装上圆工作台可铣切凸轮、弧形槽■加工形式

分顺铣、逆铣，工作时只能用一种形式§3.3X62W铣床电气控制电路二、X62W铣床结构及工作要求■结构

p:62■运动形式●主运动：主轴旋转运动●进给运动：▲水平工作台纵向左右、横向前后、垂直上下工进运动▲上述各方向快移●圆工作台回转运动§3.3X62W铣床电气控制电路二、X62W铣床结构及工作要求§3.3X62W铣床电气控制■工作要求●主运动与进给运动和回转运动分别由单独电动机拖动●主轴要求正反转切换，以适应顺、逆铣●主轴要求停车制动：采用机电制动控制●水平工作台可左右前后上下6个方向移动，同一时刻只许一个方向工进或快移●圆工作台旋转时禁止上述水平工作台6个方向移动●主运动和进给运动采用机械变速机构调速●提供冷却液：设置冷却泵●工作时先起动主轴电机，后起动进给电机§3.3X62W铣床电气控制电路二、X62W铣床结构及工作要求■工作要求§3.3X62W铣床电气控制电路三、电气拖动及控制要求■电气拖动●主电机M1：主运动●进给电机M2：水平工作台工进及快移，圆工作台回转●冷却泵电机M3：■控制要求●M1采用直接起动、正反转、电磁制动器YB制动、换刀制动、多地点起停控制●M2采用直接起动、正反转、进给运动利用电磁离合器YC2配合进给传动链，快移利用YC1配合快移传动链●M3采用手动控制§3.3X62W铣床电气控制电路三、电气拖动及控制要求§3.3X62W铣床电气控制电路■控制要求●主运动和进给运动变速时配合点动控制●水平工作台6个方向移动与圆台转动间具备联锁关系●完备的保护环节●M1先工作，M2后工作■进给运动传递路径

运动方向由手柄操纵机械进给离合器选择§3.3X62W铣床电气控制电路三、电气拖动及控制要求■控制要求§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析§3.3X62W铣床电气控制电路■主电路分析●组合开关SA5控制主电机M1换向，KM1控制M1工作●KM2/KM3控制进给电机M2正反转●转换开关SA3控制冷却泵电机

M3●设置短路、过载保护§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■主电路分析§3.3X62W铣床电气控制电路§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析●主电机M1控制▲M1起动控制★元件作用

SB1/SB2:主轴停止，SB3/SB4:起动SA2:主轴换刀制动★前提条件由SA5选择好主电机转向

SA2复位→SA21=1，SA22=0

变速手柄选择主轴转速→SQ7复位★工作过程：自锁电路§3.3X62W铣床电气控制电路§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析●主电机M1控制▲M1制动控制★原理采用电磁制动器YB进行主轴制动★工作过程▲主轴换刀制动控制§3.3X62W铣床电气控制电路§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析●主电机M1控制▲主轴变速时瞬时点动控制★原理利用变速手柄复位过程中使SQ7工作实现M1瞬时点动★工作过程§3.3X62W铣床电气控制电路§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析●进给电机M2控制▲电路结构★顺序控制：M1→M2★工作台各进给运动间联锁控制★M2正反转控制▲元件作用

SQ1:向右，SQ2:向左SQ3:向前/向下，SQ4:向后/向上

SQ6:进给变速瞬时点动开关

SA1:水平工作台/圆台转换§3.3X62W铣床电气控制电路§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析●进给电机M2控制▲元件作用

SB5/SB6:快移，KM4:快移YC1:快移电磁离合器

YC2:工进电磁离合器▲几点说明★M2正转:工作台向右、前、下圆台回转★M2反转:工作台向左后上

★水平工作台:SA11=SA13=1SA12=0§3.3X62W铣床电气控制电路§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析●进给电机M2控制▲水平工作台纵向进给控制纵向手柄配合机械离合器和SQ1、SQ2进行控制§3.3X62W铣床电气控制电路§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析●进给电机M2控制▲水平工作台横向/垂直进给控制十字手柄配合机械离合器和SQ3、SQ4进行控制§3.3X62W铣床电气控制电路■控制电路分析●进给电机M2控制▲水平工作台横向/垂直进给控制十字手柄配合机械离合器和SQ3、SQ4进行控制§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析§3.3X62W铣床电气控制电路§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析●进给电机M2控制▲水平工作台进给运动联锁控制

★操作手柄时同时刻只存在一种运动方向选择，要求两手柄本身及之间联锁

★★SQ1与SQ2、SQ3与SQ4构成机械联锁关系联锁触头§3.3X62W铣床电气控制电路§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析●进给电机M2控制▲水平工作台快移控制§3.3X62W铣床电气控制电路§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析●进给电机M2控制▲水平工作台变速瞬时点动控制

原理同主轴变速瞬时点动控制§3.3X62W铣床电气控制电路■控制电路分析●进给电机M2控制▲圆工作台运动控制★前提条件纵向、十字手柄置停止档

SA11=SA13=0，SA12=1★工作过程

KM1工作→f(KM2)=1→M2正转→圆台单向旋转★说明：圆台与水平工作台通过SQ1~SQ4联锁§3.3X62W铣床电气控制电路四、电路分析■控制电路分析§3.3X62W铣床电气控制电路§3.4小型冷库的电气控制电路一、概述■制冷系统●制冷方法蒸汽压缩式：单级、双级、复叠式

气体膨胀制冷蒸汽喷射式

液体气化制冷→吸收式涡流管制冷吸附式

热电制冷●冷库制冷系统类型采用氟利昂压缩制冷系统§3.4小型冷库的电气控制电路§3.4小型冷库的电气控制电路一、概述■制冷系统●系统基本结构

▲压缩机