2022年机床电气控制技术课程设计报告吴伟.docx

精品学习资源机床电气掌握技术课程设计报告设计课题 :一台一般卧式车床地PLC掌握系统设计姓学名:院:吴经伟济技术学院专业:机械设计制造 及 其 自 动 化班级:四班学号:12530110日期2021 年 6 月 22 日 2021 年 6 月 28 日欢迎下载精品学习资源指 导 老师:马 德 贵欢迎下载精品学习资源目录一、设计要求二、一般卧式车床掌握简介1. PLC 掌握线路设计2. 电气掌握线路特点三、系统地硬件设计1. 确定电动机2. 掌握要求3. 确定 I/O 设备4. PLC 地挑选5. 安排 I/O 6电器元件挑选四、 PLC对一般卧式车床地工作原理1. 主电动机正反转掌握2. 主电动机电动掌握3. 主电动机电动停止和反接制动4. 主电动机反接制动5. 主电路工作电流监视6. 冷却及快速电动机掌握五、卧式车床电气掌握主回路图欢迎下载精品学习资源六、安装般电器元件平面布置七、掌握面板按钮、行程开关平面布置图八、车床掌握系统 PLC外部接线图九、车床掌握系统 PLC梯形图十、 电器元件一览表十一、参考文献一 设计要求一主要参数和拖动掌握要求：1、最大车削工件外圆直径为450mm.2、要求主拖动电动机直接起动 , 点动串电阻 , 正反转动 .3、要求切削时供应冷却液.4、刀架可以有电动机拖动快速移动.5、必要地照明、信号指示.一一般卧式车床掌握简介一 、PLC掌握线路设计1. 主电路设计依据设计要求 , 需要使用三个电动机M1、M2、M3.机床地三相电源由电源引入开关Q引入. 主电动机 M1地过载爱护 , 由热继电器 FR1 实现, 它地短路爱护可由机床地前一级配电箱中地熔断器充任 . 冷却泵电动机 M2 地过载爱护 , 由热继电器 FR4 实现. 快速移动电动机 M3 由于是短时工作 , 不设过载爱护 . 电动机 M2、M3设有短路爱护熔断器 FU5.欢迎下载精品学习资源2. 掌握电路设计考虑到操作便利 , 主电动机 M1 可在操作板上和刀架上分别设起动和停止按钮SB1、SB2、SB3、SB4 进行操纵 , 接触器与掌握按钮组成自锁地起停掌握电路.冷却泵电动机 M2由 SB5、SB6进行起停操作 , 装在操作板上 .快速电动机 M3工作时间短 , 为了操作敏捷由按钮 SB7 与接触器组成点动掌握电路 .3. 信号指示与照明电路设计可设电源指示灯 HL2（绿色） , 在电源开关 Q 接通后 , 立刻发光显示 , 表示机床电气线路已处于供电状态；设指示灯HL1（红色）表示主电动机运行 . 这两个指示灯可由接触器地动合和动断两对帮助触点进行切换通电显示.在操作面板上设有沟通电流表A, 它串联在电动机主回路中 ,用以指示机床地工作电流 . 这样可依据电动机工作情形调整切削用量使主电动机尽量满载运行, 提高生产率 , 并能提高电动机功率因数 .设照明灯 HL为安全照明（ 36V 安全电压） .4. 掌握电路电源 .考虑安全牢靠及满意照明指示灯地要求, 掌握线路地电压为127V, 照明电压为 36V, 指示灯电压为 6.3V.二 、电气掌握线路地特点（1） ）主轴正反转用正反向接触器进行掌握欢迎下载精品学习资源（2） ）主电机不常常启动 , 所以采纳直接启动（3） ）为了对刀和工件进行调整 , 主轴电动机掌握线路设置有电动环节（4） ）为了调高工作效率 , 主轴电动机采纳反接制动 , 在反接制动时 , 为减小制动电流 , 定子回路串入限流电阻 R,在点动时,R叶串入定子回路 , 防止频繁点动时使主电动机过热（5） ）未检测主轴电动机定子大电流, 通过电流互感器介入电流表. 为防止主轴电动机地启动电流以及反接制动电流对电流表造成冲击 , 在主轴电动机启动和反接制动时, 与电流表并联一个时间继电器地通电延时打开地常闭触电（6） ）加工螺纹时 , 为了保证工件地旋转速度与刀具地进给速度间地严格传动比关系, 刀架地进给运动也由主轴电动机拖动（7） ）为了减轻工人地劳动强度和节约帮助工时, 特地设计了一台 2.2kw 地电动机拖动溜板箱快速运动（8） ）加工时为了防止刀具和工件地温度过高, 用一台电动机驱动地冷却泵供应切削液实现冷却. 冷却泵电动机在主轴电动机开动后方可起动旋转 .二. 系统硬件设计一 确定电动机我国机床制造厂对不同类型机床目前采纳地主电动机容量地统计分析公式如下：车床： P = 36.5 D1.54单位为 kW.（ 4- 1）欢迎下载精品学习资源D车削最大工件直径单位为 m .0.88立 式 车 床 ：P=20D单位为kW.欢迎下载精品学习资源（4-2 ）D车削最大工件直径单位为 m .欢迎下载精品学习资源1.10摇臂钻床：P=0.0646D（4-3 ）单位为kW.欢迎下载精品学习资源D最大钻孔直径单位为 mm .1.7卧式 镗 床 ：P=0.004D单位为kW.欢迎下载精品学习资源（4-4 ）D镗杆直径单位为 mm .欢迎下载精品学习资源1.16龙门 刨床 ：P=D/1.66单位为kW.欢迎下载精品学习资源（4-5 ）B工作台宽度单位为 mm .按上式结果 , 选用稍大于或等于运算值地标准容量电动机.依据上式4-1和设计要求可算出P=10.7kW.查表得可选电动机P=11kW.对于机床 , 当主运动和进给运动由同一电动机驱动时, 可依主运动电动机功率挑选 . 如进给运动由单独电动机并驱动快速移动时, 电动机功率由快速移动来挑选, 而快速移动所需要地功率 , 一般由体会数据来挑选.下表列出了其体会数据值 .机 床 型 号运动部件移动速度值（ V/min ）所需电动机功率值kW欢迎下载精品学习资源Dm= 400mm一般车床 Dm= 600mm溜 板Dm= 1000mm6946340.61.00.81.23.2欢迎下载精品学习资源依据上表和Y 系列三相异步电动机技术表选进给电动机容量P=2.2kW,冷却电动机所需容量很小应选容量1.5kW.二 深化明白和分析被控对象地工艺条件和掌握要求a 被控对象就是受控地机械、电气设备、生产线或生产过程. b 掌握要求主要指掌握地基本方式、应完成地动作、自动工作循环地组成、必要地爱护和联锁等. 对较复杂地掌握任务分成几个独立地部分 , 有利于编成和测试 .欢迎下载精品学习资源三确定 I/O 设备依据被控对象对PLC 掌握系统地功能要求 , 确定系统所需地用户输入设备、输出设备 . 常用地输入设备有按钮、挑选开关、行程开关、传感器等 , 常用地输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等 .四挑选合适地 PLC类型PLC类型, 包括机型容量地挑选、 I/O模块地挑选、电源模块 地挑选等 , 从对产品地熟程度及产品本身地牢靠性及改造地要求, 我们挑选三菱系列地产品 .（1） ）输入输出 I/0点数地估算I/O点数地确定应以掌握设备所需地全部输入/ 输出点数总和为依据 . 在一般情形下 ,PLC 地 I/O点应当有适当地余量 . 通常依据统计地输入输出点数 , 再增加 10% 20%地可扩展余量后 , 作为输入输出点数估算数据 . 依据设计该一般卧式车床所需地输入点数为： 14 点；所需地输出点数为10 点；所需 I/O点数一共需要： 24 点输入端口输出端口I0.0SB3 变频器Q0.0主轴电动机和主轴电动沟通接触器机停止按钮KMI0.1SB4 变频器Q0.1冷却泵继电和主轴电动器 KA1机启动按钮卧式车床地 plc 地 I/O 地端口安排欢迎下载精品学习资源I0.2SA4 冷却泵Q0.2刀架快移电电动机启停动机继电器开关KA2I0.3SB5 刀架快Q0.3未用移电动机电动按钮I0.4BC变频器异Q0.4plc 电源常检测指示灯I0.5FR1 主轴电Q0.5故障指示灯动机过载保HL3护检测I0.6FR2 冷却泵Q0.6故障指示灯过载检测保HL4护I0.7KM主轴接触Q0.7未用器检测I1.0KA1 冷却泵Q1.0未用继电器检测I1.1KA2 刀架快Q1.1未用移继电器检测I1.2未用I1.3未用I1.4I1.5未用未用欢迎下载精品学习资源（2） ） PLc 储备器容量地估算程序容量是储备器中用户程序所使用地储备单元地大小,因此储备器容量应大于程序容量. 容量地运算大体上是按数字量 I/O 点数地 10 15 倍, 加上模拟 I/O 点数地 100 倍, 以此数为内存地总字数16 位为一个字 , 另外再按此数地25%考虑余量 . 该 PLC有 24 点且为数字量 , 就所需地储备容量估算为：24*15* （ 1+25%）=450 （字）450*16/1024=7.3KB取整： 8KB（3） ） LC通讯功能地挑选该 PLC需要满意地通讯功能没有特别地要求.（4） ）电源地挑选依据我国地电网用电有用标准, 我们挑选电源为AC220地PLC（5） ） PLC机型地挑选PLC地类型： PLC按结构分为整体型和模块型两类；整体型 PLC地 I/0点数较少且相对固定 , 因此用户挑选地余地较小, 通常用于小型掌握系统.在这里 , 依据掌握系统地要求 , 与以上分析与运算 , 我们挑选三菱 FR系列地整体型 PLC,型号为：FR-E740-11K 输入点： 24,24继电器输出五安排 I/O一般输入点和输入信号 , 输出点和掌握信号是一一对应地. 安排好后 , 按系统安排地通道和接点号, 安排给每一个输入输出信号, 即进行编号 . 在个别情形下也有两个信号用一个输入点地那样就应在接入输入点前 , 岸规律关系接好线（如两个接点先串联或并联） , 然后在接入输入点 .六 挑选电气元件1. 电源引入开关 Q.Q 主要作为电源隔离开关用 , 并不用它来直接启停电动机, 可欢迎下载精品学习资源按电动机额定电流来选. 中、小型机床常用组合开关, 选用HZ10-25/3 型, 额定电流为 25A, 为三极组合开关 .2. 热继电器 FR1、FR2.主电动机 M1额定电流为 23A,FR1 应选用 JR040 型热继电器 , 热元件电流为 25A, 整定电流调剂范畴为1625A, 工作时将额定电流调整为 23A.同理,FR2 应选用 JR10-10 型热继电器 , 选用 1 号元件 , 整定电流调剂范畴是 0.400.64A, 整定在 0.43A.3. 熔断器 FU1、FU2、FU3.FU1是对 M1电动机进行爱护地熔断器 , 其熔体电流为欢迎下载精品学习资源2.6770.43I R2.57.6 A欢迎下载精品学习资源可选用 RL1-15 型熔断器 , 配 10A 地熔体.FU2、FU3、FU4、FU5选用 RL1-15 型熔断器 , 配 2A 地熔体 .4. 接触器 KM1、KM2、KM3、KM4、KM5.接触器 KM1、 KM2、 KM3,依据主电动机1M 地额定电流IN=23A, 掌握回路电源为127V, 需主触点三对 , 动合帮助触点两对, 动断帮助触点一对等情形 , 选用 CJ10-40 型接触器 , 电磁线圈电压为 127V.由于 M2、M3电动机额定电流很小 ,KM4、KM5可选用 JZ7-44型沟通中间继电器 , 其线圈电压为 127V, 触点电流为 5A, 可完全满意要求 , 对小容量地电动机常用中间继电器充任接触器.欢迎下载精品学习资源三. PLC 对一般卧式车床地工作原理一、主电动机正反转掌握1. 正转掌握 按下主电机正转按钮 SB2, 第 6 支路 X2 闭合, 由于X3、M102均未动作 , 所以 M101通电并通过第 7 支路地 M101自锁. 引起以下 3 个结果： 第 8 支路 M101闭合 ,T1 开头 0.5S 计时；第 12 支路 M101帮助常闭触头断开 , 使反转起动帮助继电器 M102断电, 实现正转与反转地互锁 . 第 17 支路地 M101闭合,Y2 通电, 主电路中 KM3吸合 , 使串电阻 R短接.当第 8 支路 T1 延时 0.5S 到达后 , 导致第 9 支路 T1 闭合, 因第 9 支路地 Y1 处于闭合状态 , 所以 Y0 通电；敬第 15 支路地 Y0 断开, 主电路中主触头 KM1闭合 . 电动机 M1正向起动运行 .2. T1 地延时作用T1 延时 0.5S 确保了主电路中 KM3先吸合 , 使串电阻 R短接, 然后再接通 M1正转掌握主触头 KM1；否就 , 接触器 KM1、KM3接通地指令几乎同时从PLC掌握软件中发出 , 可能导致 KM1先接通、 KM3后接通 , 串电阻 R不能先短接 .电动机 M1起动后 , 转速上升 , 当转速升至 100r/min时, 速度欢迎下载精品学习资源继电器地正转触头 KS1闭合, 第 22 支路地 X11 闭合, 为正转反接制动作好预备 .3. 反转掌握及 T2 延时 按下 SB3,电动机 M1将反向起动运行, 通过 T2 延时 0.5S 地作用确保主电路中 KM3先吸合 , 使串电阻 R 短接, 然后再接通 M1反转主触头 KM2.二、主电动机点动掌握按下正转点动按钮 SB1,第 2 支路和第 5 支路地 X1 均闭合 , 通过第 2 支路地 X1 使第 1 支路地 M103通电 , 并通过第 3 支路地M103自锁 . 同时第 22 支路地 M103也闭合 , 为 T3 通电作好预备 .车床一旦上电 , 第 5 支路地 M110立刻闭合 , 此时因本支路中地 X1 闭合, 所以 M100通电, 使第 10 支路 M100闭合 , 第 9 支路Y0 通电, 第 22 支路地常闭帮助触头 Y0 断开.车床电气掌握主电路中因第9 支路 Y0 通电, 接触器主触头KM1吸合 , 主电动机 M1正转起动升速 , 转速大于 100r/min后, 速度继电器地正转触头 KS1保持闭合 . 同时第 22 支路地 X11 闭合, 为反接制动作好预备 .三、点动停止和反接制动1. M1 断电降速 松开正转点动按钮 SB1,第 2 支路和第 5 支路地X1 均断开 , 第 5 支路地 M100断电 , 第 10 支路地 M100立刻断开 ,欢迎下载精品学习资源第 9 支路 Y0 断电, 第 22 支路地 Y0 触头闭合 . 导致主电路中主触头 KM1断开 , 主电动机 M1断电降速运转 .2. M1 反接制动由于降速初期 , 速度继电器触头 KS1处在闭合状态, 所以第 22 支路中地 X11 闭合, 加之本支路地 Y0 触头闭合 , 所以 T3 通电, 开头延时 .T3 延时到达后 , 第 16 支路地 T3 触头闭合 , 导致第 15 支路Y1 通电, 主电路中主触头 KM2吸合 , 主电动机 M1反接制动 .3. 反接制动终止 转速降到低于 100r/min 时, 速度继电器地正转触头 KS1断开, 第 22 支路地 X11 断开, 使 T3 断电, 第 16 支路地 T3 触头断开 , 第 15 支路地 Y1 随之断电 .主电路中 KM3主触头断开 , 反接制动终止 , 主电动机 M1停转 .4. T3 地延时作用 T3 延时 0.5S 地作用是确保先断开 KM1,再接通 KM2；否就 KM2先于 KM1断开前接通 , 将导致主电动机 M1绕组烧损 .四、主电动机反接制动1. 主电动机断电 按下停止按钮 SB,第 4 支路 X0 断开,M110 断电, 使第 5 支路地常开触头 M110断开 , 不再执行 MC至 MCR之间地主控电路 , 第 9 支路地 Y0 因之断电 .主电路中 KM1断开 , 主电动机 M1断电降速 , 但只要主电动机M1转速大于 100r/min,速度继电器地正转触头 KS1仍闭合 , 而第欢迎下载精品学习资源1 支路地 M103因自锁而通电 .按下停上按钮 SB会使第 9 支路地常闭帮助触头 X0 断开,Y0断电, 电气掌握主电路中受 Y0 掌握地主触头 KM1将断开 .2. 进入反接制动状态松开停止按钮 SB,使 SB由按下状态切换成未按下状态 , 就第 4 支路 X0 复原闭合 ,M110 通电, 第 5 支路地 M110闭合, 接通并执行 MC至 MCR之间地主控电路 .第 1 支路中地常闭帮助触头X0 也复原闭合 , 所以 M103通电 , 此时第 22 支路地 M103保持闭合 . 由于主电动机 M1转速大于100r/min,KS1处于闭合状态 , 第 22 支路地 X11保持闭合 , 导致T3 通电, 计时开头 .当 T3 计时时间到达后 , 第 16 支路地 T3 闭合, 使第 15 支路地 Y1 通电, 主电路中 KM2闭合 , 电动机 M1进入反接制动状态 , 主电动机 M1快速降速 .3. T3 延时地作用T3 延时 0.5S 作用表达在电气掌握主电路中,KM1 主触头先断开 ,0.5S后 KM2主触头再闭合 , 杜绝了 KM1与KM2瞬时地同时接通状态 , 有助于防止电动机绕组烧损 .4. M1 停转 当主电动机 M1降速至 100r/min以下时 , 速度继电器地正转触头 KS1断开, 使 22 支路地 X11 断开,T3 失电, 导致第 16 支路地 T3 断开,Y1 断电, 主电路中 KM2断开 , 反接制动终止 , 主电动机 M1停转 .欢迎下载精品学习资源5. 反转停止进入反接制动如起动时按下 SB3,主电路中主触头 KM3、KM2间隔 0.5S 先后接通 , 电动机 M1将反向起动运行 . 之后松开停止按钮 SB,将进入反转停止反接制动过程 .五、主电路工作电流监视主电动机正反转起动过程中 , 因帮助继电器 M101、M102中必有一个通电 , 所以第 19 支路地 T5 通电,10S 计时开头 . 计时到达后, 第 21 支路地 T5 闭合, 导致 Y5 通电, 主电路中地常闭触头 KT 断开, 沟通电流表 A 进行工作电流监视 , 从而使 A 躲开较大地起动工作电流 .六、冷却及快速电动机掌握冷却泵电动机M2、快速移动电动机 M3 均为单向运转 , 掌握较为简洁 . 当按下冷却泵电动机起动按钮SB5 时, 第 25 支路地 X5 闭合,Y3 通电并自锁 , 冷却泵电动机 M2 起动；而按下停止按钮SB4 时, 第 25 支路地 X4 断开,Y3 断电, 冷却泵电动机 M2断电停转.按下限位开关 SQ,第 27 支路地 X6 闭合,Y4 通电, 快移电动机 M3起动；松开限位开关 SQ,快移电动机 M3断电停转欢迎下载精品学习资源电器元件一览表符号数量名称及用途M11主传动沟通电动机M21冷却泵沟通电动机M31快速移动沟通电动机KM1短路限流电阻沟通接触器KM11冷却泵沟通电动机启停沟通接触器KM21快速移动沟通电动机沟通接触器KM31主轴电动机正转沟通接触器KM41主轴电动机反转沟通接触器KT11电流表时间继电器KA1轴电动机启停反接制动中间继电器SQ11快速移动电动机启停限位开关FR11主轴电动机过载爱护继电器欢迎下载精品学习资源FR21冷却泵电动机过载爱护继电器SB1 SB51冷却电动机停止按钮SB21主轴电动机反接启动按钮SB11冷却电动机启动按钮SB41反接制动按钮SB51冷却电动机停止按钮SB41反接制动按钮SB61冷却电动机电动按钮符号数量名称及用途FU11主轴电动机短路爱护熔断器FU21冷却泵电动机短路爱护熔断器FU31照明电路短路爱护熔断器FU4 FU51掌握电路短路爱护断路器EL1照明KS11主轴电动机反转反接制动速度继电器KS21主轴电动机正转反接制动速度继电器A1监视电流表R1启动与反接制动限流电阻欢迎下载精品学习资源参考文献1 武 可 庚 编 著 .机 械 设 备 控 制 技 术 .高 等 教 育 出 版社,2002：125-1302 范永胜 , 王珉编著 . 电气掌握与 PLC 应用.中国电力出版社,2001 ： 76-803 方 承 远 编 著 .工 厂 电 气 控 制 技 术 .机 械 工 业 出 版社,2003：102-1204 许廖编著 .工厂电气掌握设备 .机械工业出版社 ,2006：15-205 王炳实编著 .机床电气掌握技术 .机械工业出版社 ,2004 ： 45-606 王兆义编著 .可编程序掌握器地应用技术.机械工业出版社,2000 ： 50-70欢迎下载精品学习资源7 崔亚军编著 .可编程序掌握器地原理及程序设计.电子工业出版社 ,19968 崔亚军编著 .可编程掌握器原理与实践.辽宁科学技术出版社,2002 ：20-309 社彭利标编著 .可编掌握器原理及应用 .西安电子科技高校出版,200510 陈宇编著 .可编程掌握器基础及编程技巧.广州华南理工高校出版社 ,199911 杨长能 , 张兴颜编 .可编程序掌握器基础及应用.重庆高校出版社 ,199812 郑瑜 平编著 .可编 程序掌握器 .北京航空高校出版社,2000 ： 230-30013 王兆义编著 .可编程掌握器教程.北京 . 机械工业出版社,2001 ： 201-21014 林小峰编著 .可编程掌握器原理及应用 .北京. 高等训练出版社,1991 ：63-5615 孙同景 , 徐蹲编著 .可编程序掌握器应用基础山东科学技术出版社 ,199616 洪忠渝编著可编程序掌握器地原理及应用青岛海洋高校,1988 ： 36-6017 李道霖编著 .电气掌握与 PLC原理应用 .北京电子工业出版社,2004 ：80-100欢迎下载精品学习资源18 佟为明编著 .低压电器继电器及其掌握系统.哈尔滨工业高校出版社 ,200019 严盈富编著 .监控组态软件与PLC 入门.人民邮政出版社,2006 ： 23-2520 张进秋 , 陈永利 , 张中民编著 .可编程掌握器原理及应用实例.机械工业出版社 ,2004 ： 150-16021 郑凤冀 , 郑丹丹 , 赵春江编著 .图解 PLC掌握系统梯形图和语句表 .人民邮政出版社 ,2006 ： 45-60FX2用户使用手册欢迎下载精品学习资源卧式车床 I/O 安排图欢迎下载精品学习资源卧式车床电动掌握线路欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源一般卧式车床电气掌握原理电路欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源电器接线图欢迎下载精品学习资源71717171717256371234562 2124242425RSTQF 23DZ220 24FU123FU2欢迎下载精品学习资源20221L322欢迎下载精品学习资源N12524 20欢迎下载精品学习资源202323232022KM欢迎下载精品学习资源5L1L2L33124欢迎下载精品学习资源L1L2L3欢迎下载精品学习资源242424222UVW56欢迎下载精品学习资源21 25 25252520欢迎下载精品学习资源23 23 23 2124 24 24 24 20DZ3欢迎下载精品学习资源RSTN PEUVW2725欢迎下载精品学习资源123456789 10欢迎下载精品学习资源电源MEL欢迎下载