重庆科创职业院校典型生产机械设备电气控制.pptx

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1、第一节第一节 电气控制电路分析基础电气控制电路分析基础 一、电气控制分析的依据一、电气控制分析的依据依据：依据：设备本身的基本结构、运行情况、设备本身的基本结构、运行情况、加工工艺要求和电力拖动自动控制的要求；熟加工工艺要求和电力拖动自动控制的要求；熟悉了解控制对象，掌握其控制要求等。悉了解控制对象，掌握其控制要求等。二、电气控制分析的内容二、电气控制分析的内容设备说明书设备说明书 电气控制原理图电气控制原理图第1页/共56页电气设备的总装接线图电气设备的总装接线图电器元件布置图与接线图电器元件布置图与接线图 三、电气原理图的阅读分析方法三、电气原理图的阅读分析方法先机后电先机后电先主后辅先主

2、后辅化整为零化整为零总结特点总结特点 集零为整、统观全局集零为整、统观全局第2页/共56页四、分析举例四、分析举例C650C650卧式车床属中型车床，加工工件回转卧式车床属中型车床，加工工件回转半径最大可达半径最大可达1020mm1020mm，长度可达，长度可达3000mm3000mm。其结构主要有床身、主轴变速箱、进给箱、其结构主要有床身、主轴变速箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、丝杆和光杆等部分组溜板箱、刀架、尾架、丝杆和光杆等部分组成成。（一）卧式车床的主要结构和运动情况（一）卧式车床的主要结构和运动情况以以C650C650普通卧式车床为例普通卧式车床为例第3页/共56页 车床是一种应用极

3、为广泛的金属切削机床。在机械加工中广泛使用，根据其结构和用途不同、分成普通车床、立式车床、六角车床、仿形车床等。车床主要用于车削外圆、内孔、端面、螺纹定型表面和回转体的端面等，并可装上钻头、绞刀等刀具进行孔加工。第4页/共56页普通车床的结构示意图普通车床的结构示意图1-1-进给箱进给箱2-2-挂轮箱挂轮箱3-3-主轴变速箱主轴变速箱4-4-溜板与刀架溜板与刀架 5-5-溜板箱溜板箱6-6-尾架尾架7-7-光杆光杆8-8-丝杆丝杆9-9-床身床身第5页/共56页（二）（二）C650C650车床对电气控制的要求车床对电气控制的要求 1 1主轴与进给电动机主轴与进给电动机M1M12 2冷却泵电动机

4、冷却泵电动机M2M23 3快速移动电动机快速移动电动机M3M34 4有必要的保护和联锁，有安全可靠的照有必要的保护和联锁，有安全可靠的照明电路。明电路。从车削加工工艺要求出发，对各电动机从车削加工工艺要求出发，对各电动机的控制要求是：的控制要求是：第6页/共56页1 1主电路分析主电路分析 2 2控制电路分析控制电路分析 1 1）主电动机的点动调整控制）主电动机的点动调整控制 2 2）主电动机的正反转控制）主电动机的正反转控制 3 3）主电动机的反接制动控制）主电动机的反接制动控制 4 4）刀架的快速移动和冷却泵控制）刀架的快速移动和冷却泵控制 5)5)辅助电路辅助电路 6)6)完善的联锁与保

5、护完善的联锁与保护 第7页/共56页3 3电气控制电路特点电气控制电路特点 1 1）采用三台电动机拖动，尤其是车床溜）采用三台电动机拖动，尤其是车床溜板箱的快速移动单由一台电动机拖动。板箱的快速移动单由一台电动机拖动。2 2）主轴电动机不但有正、反向运转，还）主轴电动机不但有正、反向运转，还有单向低速点动的调整控制，正、反有单向低速点动的调整控制，正、反向停车时均具有反接制动控制。向停车时均具有反接制动控制。3 3）设有检测主轴电动机工作电流的环节。）设有检测主轴电动机工作电流的环节。4 4）具有完善的保护与联锁。）具有完善的保护与联锁。第8页/共56页（三）（三）C650C650车床的电气控

6、制电路分析车床的电气控制电路分析第9页/共56页 C650C650普通车床主电动机的功率为30kW,30kW,为提高工作效率，该机床采用了反接制动，为减小制动电流，定子回路串入了限流电阻R R。为减轻工人的劳动强度和节省辅助工作时间，专门设置一台2.2kW2.2kW的拖动溜板箱的快速移动电动机。1.1.主电路分析 该车床有三台电动机，M1M1为主电动机，拖动主轴旋转，并通过进给机构以实现进给运动。M2M2为冷却泵电动机，提供切削液。M3M3为快速移动电动机，拖动刀架快速移动。开关QSQS将三相电源引入，FU1FU1为主电动机M1M1的短路保护用熔断器，FR1FR1为M1M1的过载保护用热继电器

7、。R R为限流电阻，防止在点动时连续的起动电流造成电动机的过载。通过电流互感器TATA接入电流表A A以监视主电动机绕组的电流，熔断器FU2FU2为M2M2、M3M3电动机的短路保护，接触器KM4KM4、KM5KM5为M2M2、M3M3起动用接触器。FR2FR2为M2M2的过载保护热继电器，因快速电动机M3M3短时工作，故不设过载保护。第10页/共56页 2 2、控制电路分析 （1 1）主电动机M1M1的点动调整控制 调整车床时，要求主电动机M1M1点动控制。线路中KM1KM1为M1M1电动机的正转接触器，KM2KM2为M1M1的反转接触器，KAKA为中间继电器。工作过程如下：M1M1电动机的

8、点动控制是由点动按钮SB2SB2控制。按下SB2SB2，接触器KM1KM1的线圈得电，它的主触点闭合，电动机定子绕组经限流电阻R R和电源接通，电动机在低速下启动。松开SB2SB2，KM1KM1断电，电动机停止。在点动过程中，中间继电器KAKA不通电，因此KM1KM1不会自锁。第11页/共56页第12页/共56页 （2 2）主电动机M1M1的正、反转控制 正转：主电动机正转由正向起动按钮SB3SB3控制。按下SB3SB3时，接触器KM3KM3首先得电动作，它的主触点闭合将限流电阻R R短接，辅助触点也同时闭合，使中间继电器KAKA的线圈得电，KAKA的辅助常开触点闭合使接触器KM1KM1得电，

9、电动机在全电压下启动。由于KM1KM1的常开触点、KAKA的常开触点闭合将KM1KM1自锁。反转：主电动机的反转是由反向起动按钮SB4SB4控制的。其控制过程与上面的相类似，当电动机处于停车状态时，按下SB4SB4时，KM3KM3首先得电，然后KAKA得电，它的辅助触点闭合，使KM2KM2得电吸合，KM2KM2的主触点将电动机的三相电源相序改变，使电动机在全电压下反转启动。KM2KM2的常开触点和KAKA的常开触点的闭合将KM2KM2自锁。KM2KM2和KM1KM1的常闭触点分别串在对方的接触器线圈的回路中，起到正转和反转的互锁作用。第13页/共56页（3 3）主电动机M1M1的反接制动控制

10、速度继电器与被控电动机同轴联接 ，当电动机正转时，速度继电器的正转常开触点KS1KS1闭合，电动机反转时，速度继电器的反转常开触点KS2KS2闭合。在电动机正转时，接触器KM1KM1，KM3KM3和继电器都处于得电状态，速度继电器的正转常开触点KS1KS1也是闭合的，这样就为正转反接制动做好准备。当停车时，按下停止按钮SBSB，接触器KM3KM3失电，其主触点断开，电阻R R串入主回路。与此同时KM1KM1也失电，断开了电动机的电源，同时KAKA也失电，使它的常闭触点闭合。这样就使反转接触器线圈KM2KM2通过1-3-5-17-23-251-3-5-17-23-25线路得电，电机的电源反接，使

11、其处于反接制动状态。当电动机的转速下降为速度继电器的复位转速时，速度继电器的正转常开触点KS1KS1（17-2317-23）断开，切断KM2KM2的通电回路，电动机停止。电动机反转时的制动与正转时的制动相似。第14页/共56页第15页/共56页（4 4）刀架的快速移动和冷却泵控制 刀架的快速移动由转动刀架手柄压动限位开关SQSQ，使接触器KM5KM5吸合，M3M3电动机转动来实现。（5 5）其它辅助线路 监视主回路负载的电流表是通过电源互感器接入的。为防止电动机起动、点动和制动电流对电流表的冲击，线路中采用一个时间继电器KTKT。例如当启动时，KTKT线圈通电，而KTKT的延时断开的常闭触点尚

12、未动作，电流互感器副边电流只流经该触点构成闭合回路，电流表没有电流流过。启动后，KTKT延时断开的常闭触点打开，此时电流才流经电流表。控制电路的电源采用了控制变压器TCTC低压供电，这样使之更加安全。第16页/共56页正向点动正向点动1、合QS2、按SB2点动第17页/共56页主电机正转1、合QS2、按下SB33、松开SB3第18页/共56页按下SB1停车制动松开SB1速度降为100r/m时KS2断开第19页/共56页电路特点：1、点动（串电阻）2、正反转起动3、反接制动4、保护5、控制变压器6、中间继电器第20页/共56页 铣床是用铣刀进行铣削加工的机床。可以用来加工机械零件的平面、斜面、沟

13、槽等型面，在装上分度头以后，可以加工直齿轮和螺旋面；装上回转圆工作台，则可以加工凸轮和弧形槽等回转体。按结构形式的不同，可分为立式铣床、卧式铣床、龙门铣床、仿型铣床以及各种专用铣床。4.24.24.24.2 普通铣床的电气控制普通铣床的电气控制普通铣床的电气控制普通铣床的电气控制 第21页/共56页X62WX62W卧式万能铣床的结构卧式万能铣床的结构第22页/共56页 一、一、X62WX62W型卧式万能铣床主要结构及运动形型卧式万能铣床主要结构及运动形式式 X62WX62W卧式万能铣床由床身、悬梁、刀杆支架、工作台、溜板和升降台等部件组成。该铣床可以实现七个方向的运动：升降台的上下移动，一般称

14、为垂直运动。溜板沿水平导轨作平行于主轴轴线方向的前后运动，一般称横向进给。工作台沿回转台上的导轨作垂直于轴线方向的左右移动，一般称为纵向移动 倾斜方向进给，以加工螺旋槽。第23页/共56页4.2.3 X62W型卧式型卧式普通铣床普通铣床控制线路控制线路分析分析主轴电动机控制电路 两地操作主轴电动机M1反接制动 主轴变速 主轴变速的冲动进给电动机控制电路 工作台纵向前后运动的方向联锁 工作台垂直上下运动和横向左右运动的方向联锁 圆工作台和长工作台之间的联锁进给变速时的冲动工作台的快速移动 第24页/共56页 X62WX62W型铣床有三种运动，即主运动、进给运动和辅助运动。主运动：主轴带动铣刀的旋

15、转运动；进给运动：加工过程中工作台带动工件在三个相互垂直方向上的直线运动；辅助运动：工作台在三个互相垂直方向上的快速直线运动，以及工作台的旋转运动。第25页/共56页 二、二、X62WX62W型卧式万能铣床的电力拖动及控制要型卧式万能铣床的电力拖动及控制要求求 1 1X62WX62W型万能铣床的主轴与工作台各自采用单独的笼型异步电动机拖动。2 2主轴电动机空载起动，采用直接起动。为完成顺铣和逆铣，要求有正反转。3 3主轴电动机有停车制动控制。4 4工作台的纵向、横向和垂直三个方向的进给运动由同一台进给电动机拖动，三个方向的选择由操纵手柄改变传动链来实现，同一时间只允许工作台向一个方向移动，故三

16、个方向的运动之间应有完善的联锁保护。第26页/共56页 5 5X62WX62W型万能铣床通过吸合一个快速电磁铁的方法来改变传动链的传动比从而实现快速移动。6 6要求圆工作台旋转运动与工作台的上下、左右、前后三个方向的直线运动之间有联锁保护控制。7 7X62WX62W型铣床采用机械方式变速。要求主轴或进给变速时电动机进行冲动（短时转动）控制。8 8主轴旋转与工作台进给之间应有起停顺序联锁控制，9 9冷却泵由一台电动机拖动，供给铣削时的冷却液。1010为操作方便，机床的起、停要求两处控制。第27页/共56页 三、三、X62WX62W型卧式万能铣床控制电路分析型卧式万能铣床控制电路分析 X62WX6

17、2W型万能铣床电气控制电路见下页。（一）主电路分析 万能铣床主电路共有三台电动机，其中M1M1为主轴拖动电动机，M2M2为工作台进给拖动电动机，M3M3为冷却泵电动机。1 1控制电路电源 由控制变压器TCTC的110V110V副边供给。（二）控制电路分析第28页/共56页 X62W X62W型万能铣床电气控制电路型万能铣床电气控制电路第29页/共56页4.2.3 X62W型卧式型卧式普通铣床普通铣床控制线路控制线路分析分析主轴工作台第30页/共56页4.2.3 X62W型卧式型卧式普通铣床普通铣床控制线路控制线路分析分析主电机起动正反转,SA5多地控制第31页/共56页4.2.3 X62W型卧

18、式型卧式普通铣床普通铣床控制线路控制线路分析分析主电机制动正反转,SA5第32页/共56页4.2.3 X62W型卧式型卧式普通铣床普通铣床控制线路控制线路分析分析主电机冲动控制正反转,SA5第33页/共56页4.2.3 X62W型卧式型卧式普通铣床普通铣床控制线路控制线路分析分析进给电机控制1)顺序控制2)联锁控制第34页/共56页4.2.3 X62W型卧式型卧式普通铣床普通铣床控制线路控制线路分析分析进给电机控制1)顺序控制2)联锁控制第35页/共56页2 2主轴电动机M1M1的控制（1 1）主轴电动机M1M1的起动SQ7处于不受力SA4扳到主轴所需要的旋转方向起动前准备起动：合上QS按下S

19、B1（或SB2）KM1得电自锁M1直接起动n120r/minKS1（或KS2）动作 为M1M1的停车制动作好准备第36页/共56页 主轴变速时的冲动控制，是利用变速手柄、SQ7SQ7行程开关和变速数字盘的机电联合控制实现的。既可以停车变速，又可以运行时变速。（2 2）主轴电动机M1M1的停车制动按下SB3（或SB4）KM1断电M1串电阻反接制动n120r/minKS1（或KS2）断开KM2得电自锁M1停车停车：（3 3）主轴变速时的冲动控制第37页/共56页当需要对主轴变速时，操作过程是：变速手柄拉出SQ7受力KM2得电M1反接制动主轴速度降低转动变速盘快速将变速手柄复位SQ7复位KM2失电M

20、1停车 总之，主轴变速冲动过程就是SQ7SQ7行程开关短时受压又恢复原状、主轴短时低速运转，与机械变速严密配合的过程。当主轴重新起动后，就会按新的转速运行。第38页/共56页3 3工作台进给电动机M2M2的控制 转换开关转换开关SA1SA1SA1SA1是用来控制圆工作台接通与停止的主令是用来控制圆工作台接通与停止的主令电器，电器，当圆工作台使用或停用时当圆工作台使用或停用时SA1SA1SA1SA1的状态的状态 如表3-13-1所示（“+”表示触头接通，表示触头接通，“-”表示触表示触头断开）头断开）。圆工作台转换开关工作状态位置触点接通圆工作台断开圆工作台SA1SA11 1+SA1SA12 2

21、+SA1SA13 3+第39页/共56页 注意：万能铣床要求在主轴电动机起动后，才能起动进给电动机。所以电路原理图设计为主轴电动机M1M1的控制接触器KM1KM1动作后，由其辅助常开触头（从1313号线）把工作台进给运动控制电路的电源接通，即KM1KM1得电，工作台才能运动。第40页/共56页 由工作台纵向操纵手柄来控制。手柄有三个位置：向右、向左、中间。工作台纵向操纵手柄在不同位置会压到SQ1SQ1、SQ2SQ2两个行程开关，这些行程开关的工作状态见表3-23-2。（1 1）工作台左右（纵向）运动的控制：工作台纵向行程开关工作状态向左中间（停）向右SQ11-+SQ12+-SQ21+-SQ22

22、-+纵向操纵手柄触点第41页/共56页 工作台移动的前提条件是“主轴已启动”，即1313号线得电。向右移动：向左移动：手柄扳到右压下SQ1SQ1KM4KM4得电M2正转拖动工作台向右移动手柄扳到左压下SQ2SQ2KM3KM3得电M2反转拖动工作台向左移动第42页/共56页 （2 2）工作台的上下（升降）和前后（横向）运动的控制：工作台的上下运动和前后运动由十字复式操纵手柄来控制。此手柄有五个位置，即上、下、前、后和中间位置。工作台横向、升降行程开关工作状态见下表3-33-3。表3-3工作台升降、横向行程开关工作状态向前向下中间（停）向后向上SQ31+-SQ32-+SQ41-+SQ42+-升降及

23、横向操纵手柄触点第43页/共56页向上运动：主轴起动后十字手柄扳至“向上”位置压下SQ4SQ4KM3KM3得电M2反转工作台向上运动向下运动：主轴起动后十字手柄扳至“向下”位置压下SQ3SQ3KM4KM4得电M2正转工作台向下运动 注意：对电路分析来说，工作台的“向前”与“向下”运动使用的是同一个电流通路；而“向后”与“向上”运动在控制电路上也没有区别。与十字手柄联动的机械机构会相应切换垂直运动和横向运动传动链，区分两种不同的运动。第44页/共56页（3 3）工作台进给运动时的变速冲动控制：工作台在以上六个方向的运动均可以实现多个速度的运行。其变速过程与主轴变速过程相类似。变速必须在进给电动机

24、停止时进行。（4 4）工作台的快速移动控制：在纵向、横向和垂直六个方向上工作台均可以快速移动，快速移动是由快速移动电磁铁YAYA控制的。第45页/共56页 （5 5）工作台各运动方向的联锁：由于工作台在同一时间内，只允许向一个方向运动，这种连锁是利用机械和电气的方法来实现的。例如工作台向左、向右控制，是同一手柄操作的，手柄本身起到左右运动的机械联锁作用。而工作台的纵向与横向、升降运动的联锁，则是利用电气方法来实现的。第46页/共56页其旋转速度也可通过蘑菇状变速手轮进行调节。（6 6）圆工作台控制：工作台纵向及十字操作手柄都应置于中间位置！SA1SA1扳到“接通圆工作台”位置按下SB3SB3或

25、SB4SB4M1起动圆工作台单向运转电流路径为：1313SQ6SQ62 2SQ4SQ42 2SQ3SQ32 2SQ1SQ12 2SQ2SQ22 2SA1SA12 2KM4KM4线圈KM3KM3常闭触头1919第47页/共56页 4 4冷却泵电动机M3M3的控制 将转换开关SA2SA2合上，接触器KM6KM6线圈得电吸合，冷却泵电动机M3M3起动，通过机械机构将冷却液输送到机床切削部分。5 5照明电路 机床照明电路由变压器TCTC供给36V36V安全电压，并由开关SA3SA3控制。6 6保护环节 由FU1FU1、FU2FU2实现主电路的短路保护，FU3FU3作为照明电路的短路保护，FU4FU4实

26、现控制电路的短路保护。第48页/共56页 1 1电气控制电路与机械配合相当密切，因此分析中要详细了解机械机构与电气控制的关系。2 2运动速度的调整主要是通过机械方法，因此简化了电气控制系统中的调速控制电路，但机械结构就相对比较复杂。3 3控制电路中设置了变速冲动控制，从而使变速顺利进行。4 4采用两地控制，操作方便。5 5具有完整的电气联锁，并具有短路、零压、过载及行程限位保护环节，工作可靠。四、四、X62W卧式万能铣床电气控制电路的特点卧式万能铣床电气控制电路的特点第49页/共56页4.3 数控数控车床的电气控制车床的电气控制特点：全自动车床第50页/共56页特点：全自动车床结构：输入/输出

27、装置数控装置NC驱动控制装置机床电器控制装置机床主要电机驱动：主轴、进给变频电机、步进电机、直流电机、交流伺服电机等执行开关命令第51页/共56页4.3 数控数控车床的电气控制车床的电气控制 机床 I/O 电路和装置 测量装置 主轴驱动装置 进给驱动装置 主轴伺服单元 进给伺服单元 计算机数 控 装 置 操作面板 PLC 计算机数控系统计算机数控系统机机床床 辅助控制机构 进给传动机构 主运动机构 键盘 输入输出 设备 第52页/共56页第53页/共56页一、数控车床的电源系统1、主电源（AC380V）2、控制电源（浮地380V、220V、110V）3、驱动控制电源（DC24V）4、数字系统电源（DC5V）二、隔离驱动1、光电系统2、电磁系统第54页/共56页三、传感器1、位置传感器2、速度传感器3、电流传感器4、电压传感器第55页/共56页感谢您的观看！第56页/共56页