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1、电气控制与可编程序控制器 主编 黄净2021/9/151第三章继电器控制系统应用实例第一节继电器控制系统设计简介第二节普通车床的电气控制第三节平面磨床的电气控制第四节铣床的电气控制2021/9/152第一节继电器控制系统设计简介一、机床电气电路的一般分析方法1.看懂主电路2.分析控制电路3.分析机床中其他电路二、继电器控制系统设计的基本内容1)确定电力设备的拖动方案并选择电动机；2)设计继电器控制系统电路；3)选择各种控制电器；4)施工设计确定电气设备的布局，绘制安装接线图等。三、继电器控制系统的设计1.电气控制电路设计的一般原则1)电气控制电路必须满足机械装备工艺要求；2021/9/153第
2、一节继电器控制系统设计简介2)控制电路必须能安全可靠地工作；3)控制电路应力求在安装、操作和维修时简单、经济、方便。2.电气控制电路设计的一些规律1)当要求在几个条件中，只要具备其中任何一个条件，被控电器线圈就能得电时，可用几个动合触点并联后与被控线圈串联来实现。2)当要求在几个条件中，只要具备其中任何一个条件，被控电器线圈就断电时，可用几个动断触点与被控线圈串联的方法来实现。3)当要求必须同时具备几个条件，被控线圈才能得电时，可采用几个动合触点与被控线圈串联的方法来实现。4)当要求必须同时具备几个条件，被控线圈才能断电时，可采用几个动断触点并联后与被控线圈串联来实现。3.电气控制电路设计中的
3、注意事项2021/9/154第一节继电器控制系统设计简介(1)合理选择控制电源当控制电器较少，控制电路很简单时，控制电路可直接使用主电路电源，如普通车床的控制电路；当控制电器较多，控制电路较复杂时，通常都采用控制变压器，将控制电压降到110V或110V以下，如镗床的控制电路；对于要求吸力稳定又操作频繁的直流电磁器件，如液压阀中的电磁铁，必须采用相应的直流控制电源。(2)防止电器线圈的错误连接电压线圈，特别是交流电压线圈，不能串联使用。(3)电器触点的布置要尽可能优化同一个电器(特别是需单独安装的电器)中的几个触点，在电路中应尽量靠近并最好有合用的公共端子，如图3-1所示。2021/9/155第
4、一节继电器控制系统设计简介(4)防止出现寄生电路如图3-3所示，在电动机正反转控制电路中加上两个指示用图3-3a所示电路，则在热继电器FR动作后就会出现寄生震荡，有可能使接触机失去过载保护。31.tif2021/9/156第一节继电器控制系统设计简介3Z2.tif2021/9/157第一节继电器控制系统设计简介图3-3带有指示灯的电动机正反转控制电路a)有寄生电路b)无寄生电路2021/9/158第一节继电器控制系统设计简介(5)注意电器触点动作之间的“竞争”问题图3-4所示是既能点动又能长动的控制电路。图3-4既可点动又可长动的控制电路a)有“竞争”不可靠b)无“竞争”可靠2021/9/15
5、9第一节继电器控制系统设计简介4.电气控制电路的设计方法1)根据确定的拖动电机与拖动方案设计主电路。2)根据主电路和工艺动作的要求，对控制电路各个环节逐个进行设计。3)将控制电路的各个环节拼合成一个整体的设计草图，拼合过程中需注意加入必要的联锁与保护，使电路的整体功能有机协调。4)检查与验证。2021/9/1510第二节普通车床的电气控制一、主要结构及运动形式图3-5普通车床结构示意图1进给箱2挂轮箱3主轴变速箱4溜板与刀架5溜板箱6尾架7丝杆8光杆9床身2021/9/1511第二节普通车床的电气控制图3-6CA6140型车床电气控制线路二、电气控制线路分析1.主电路分析2021/9/1512
6、第二节普通车床的电气控制2.控制电路分析(1)主轴电动机的控制按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈得电动作，其主触点闭合，主轴电动机M1起动运行，同时，KM1的自锁触点和另一副动合触点闭合。(2)冷却泵电动机控制如果车削加工过程中，工艺需要使用冷却液时，可先合上开关QS2，在主轴电机M1运转情况下，接触器KA1线圈得电吸合，其主触点闭合，冷却泵电动机M2通电而运行。(3)刀架快速移动电动机的控制刀架快速移动电动机M3的起动由安装在进给操纵手柄顶端的按钮SB3控制，它与中间继电器KA2组成点动控制环节。(4)照明与信号灯电路分析控制变压器TC的二次侧分别输出24V和6V电压，作为机床低压照明灯和
7、信号灯的电源。2021/9/1513第二节普通车床的电气控制三、常见电气故障分析1.主轴电动机M1不能起动2.主轴电动机M1起动后不能自锁3.主轴电动机M1不能停止4.刀架快速移动电动机M3不能起动2021/9/1514第三节平面磨床的电气控制一、主要结构和运动形式图3-7M7120平面磨床外形图1工作台纵向移动手轮2砂轮架3滑板座4砂轮横向进给手轮5砂轮休整器6立柱7撞块8工作台9砂轮垂直进给手轮10床身2021/9/1515第三节平面磨床的电气控制二、电气控制线路分析1.主电路分析2.控制电路分析(1)液压泵电动机M1的控制合上总开关QS1后，整流变压器一个二次侧输出135V交流电压，经桥
8、式整流器VC得到直流电压，使电压继电器KA得电动作，其动合触点(7区)闭合，为起动电机做准备。(2)砂轮电动机M2及冷却泵电动机M3的控制按下起动按钮SB5，接触器KM2线圈得电动作，砂轮电动机M2起动运转。2021/9/1516第三节平面磨床的电气控制3Z8.tif2021/9/1517第三节平面磨床的电气控制(3)砂轮升降电动机M4的控制砂轮升降电动机只有在调整工件与砂轮之间位置时使用，所以用点动控制。3.电磁吸盘控制电路分析图3-9电磁吸盘1钢制吸盘体2线圈3钢制盖板4隔磁层5工件4.照明和指示灯电路分析2021/9/1518第三节平面磨床的电气控制三、电气线路常见故障分析1.电磁吸盘无
9、吸力2.电磁吸盘吸力不足(1)可能由电源电压低所造成检查时可测量整流器输出电压，空载时应为130140V。图3-10卧式万能铣床外形图1底座2进给电动机3升降台4进给变速手柄及变速盘5溜板6转动部分7工作台8刀架支杆9悬梁10主轴11主轴变速盘12主轴变速手柄13床身14主轴电动机2021/9/1519第三节平面磨床的电气控制(2)可能由整流电路故障造成检查时可测量其直流输出电压，若下降一半则判断为某一整流二极管断路，更换损坏的二极管即可。2021/9/1520第四节铣床的电气控制一、主要结构及运动形式1.机床基本结构2.机床运动和传动情况二、电气控制线路分析(一)主电路分析(二)控制电路分析
10、1.主轴电动机的控制(1)主轴电动机的起动起动前先合上电源开关QS1，再把主轴转换开关SA3扳至所需要的旋转方向，然后按起动按钮SB1(或SB2)，接触器KM1得电动作，其主触点闭合，主轴电动机M1起动。2021/9/1521第四节铣床的电气控制(2)主轴电动机的停车控制当铣削完毕，需要M1停车时，按停止按钮SB5(或SB6)，接触器KM1线圈断电释放，电动机M1停电；同时由于SB5-2或SB6-2接通电磁离合器YC1，对主轴电动机进行制动。(3)主轴换铣刀控制为避免更换铣刀时主轴转动，应将主轴制动。(4)主轴变速时的冲动控制冲动控制目的是使齿轮系统调整传动比以后能够快速重新啮合。3Z11.t
11、if2021/9/1522第四节铣床的电气控制表3-1主轴转换开关位置表2021/9/1523第四节铣床的电气控制3Z12.tif2021/9/1524第四节铣床的电气控制2.工作台进给电动机的控制(1)工作台纵向进给工作台的左右(纵向)运动由“工作台纵向操纵手柄”来控制。表3-2圆工作台开关位置2021/9/1525第四节铣床的电气控制表3-3工作台纵向进给开关位置1)工作台向右进给：主轴电动机M1起动后，将操纵手柄向右扳，其联动机构压动位置开关SQ5，动合触点SQ5-1闭合，动断触点SQ5-2断开，接触器KM3通电吸合，电动机M2正转起动，2021/9/1526第四节铣床的电气控制带动工作
12、台向右进给。2)工作台向左进给：控制过程与向右进给相似，只是将纵向操作手柄拨向左，这时位置开关SQ6被压下，SQ6-1闭合，SQ6-2断开，接触器KM4通电吸合，电动机M2反转，工作台向左进给。(2)工作台升降和横向(前后)进给操纵工作台上下和前后运动是用同一个手柄完成的。表3-4工作台横向与垂直操纵手柄功能1)工作台向上(下)运动：在主轴电动机起动后，将纵向操纵手柄扳至中间位置，把升降和横向操作手柄扳至向上(下)位置，2021/9/1527第四节铣床的电气控制其联动机构一方面接通垂直传动丝杠的离合器；另一方面使位置开关SQ4(SQ3)动作，KM4(KM3)得电，电动机M2反(正)转，工作台向
13、上(下)运动。2)工作台向前(后)运动：手柄扳至向前(后)位置，机械装置将横向传动丝杠的离合器接通；同时压下位置开关SQ3(SQ4)，SQ3(SQ4)得电，电动机M2正(反)转，工作台向前(后)运动。3)联锁问题：单独对升降和横向操作手柄而言，上下前后四个方向只能选择其一，不会出现两个方向的可能性。(3)进给变速冲动与主轴变速一样，进给变速时，为使齿轮进入良好的啮合状态，也要做变速后的瞬时点动。2021/9/1528第四节铣床的电气控制(4)工作台的快速移动为了提高生产率，在加工过程中不做铣削加工时，要求工作台快速移动，当进入铣切区时，要求工作台以原进给速度移动。3.圆形工作台的控制(三)冷却
14、和照明控制三、电气线路常见故障(一)主电动机不能起动(二)工作台不能进给1.工作台各个方向均不能进给2.工作台不能向上运动3.工作台前后进给正常，但左右不能进给4.工作台不能快速进给，主轴制动失灵2021/9/1529第四节铣床的电气控制5.变速时冲动失灵练习1.机床的电气设计为什么要和机械设计同步进行？2.电气控制设计中应遵循的原则是什么？设计内容包括哪些方面？3.设计电气控制电路主要应满足哪些方面的要求？4.怎样提高控制电路的可靠性？设计电路时应注意哪些问题？5.分析设计法的内容是什么？如何应用分析设计法？6.设计控制两台电动机，既能同时起动或停止，又可单独工作，并能点动的控制电路。7.C
15、A6140普通车床有何控制特点？分析其主轴电动机不能停车的原因。2021/9/1530第四节铣床的电气控制8.CA6140车床中，若发现主轴电动机M1只能点动，可能的故障原因是什么？在此情况下，冷却泵能否正常工作？9.机床上由于电动机过载后自动停车，立即按起动按钮时电动机不能起动，试分析可能的原因。10.M7120平面磨床中为什么采用电磁吸盘来夹持工件？电磁吸盘线圈为何要用直流供电而不能用交流供电？11.分析M7120平面磨床电磁吸盘吸力不足的原因。12.X62W万能铣床电气控制线路主要采取了哪些联锁与保护？为什么要有这些联锁与保护？电路是如何实现的？13.试分析X62W万能铣床控制电路故障：
16、(1)主轴停车时，正、反方向都没有制动作用。2021/9/1531第四节铣床的电气控制(2)进给运动中，不能向前、右，能上、后、左，也不能实现圆形工作台运动。(3)进给运动中，能上、下、左、右、前，不能后。(4)进给运动中，能上、下、右、前，不能左。1.分析图题1-1中各控制电路，并按正常操作时出现的问题加以改进。图题1-1习题1附图2021/9/1532第四节铣床的电气控制.试设计可以从两地操作的对一台电动机实现连续运转和点动工作的控制电路。.在图2-6c电动机可逆运转控制电路中，已采用了按钮的机械互锁，为什么还要用电气互锁？当出现两种互锁触点接错，电路将出现什么现象？图题1-2习题4附图2
17、021/9/1533第四节铣床的电气控制.对照图2-9，分析图题1-2电路的工作过程，指出此电路有何特点？.在图2-12电路中各线圈断电时，电路工作状态如何？.按图2-16电路接线后运行，发现起动顺序与设计相反(M2起动后M1方可起动)，分析原因，并说明如何排除故障。7.欲将图2-16a的电路改为两电动机同时起动，M1先停、M2后停。8.画出一个两台电动机M1，M2的控制电路。9.某异步电动机单向运转，要求采用电抗器减压起动，试设计主电路及控制电路。10.笼型异步电动机单向运转，要求起动时电流不能太大，制动时要快速停车，试设计主电路和控制电路。11.某笼型电动机正、反向运转，要求减压起动，快速
18、停车，试设计主电路与控制电路。2021/9/1534第四节铣床的电气控制12.某机床主轴由一台笼型电动机拖动，润滑油泵由另一台笼型电动机拖动，均采用直接起动，工艺要求：(1)主轴必须在油泵开动后，才能起动；(2)主轴正常为正向运转，但为调试方便，要求能正、反向点动；(3)主轴停止后，才允许油泵停止；(4)有短路、过载及零电压保护。13.某水泵由笼型电动机拖动，采用减压起动，要求在三处都能控制起、停，试设计主电路与控制电路。14.某升降台由一台笼型电动机拖动，直接起动，制动有电磁抱闸。15.设计一小车运行控制电路，小车由异步电动机拖动，其动作程序如下：(1)小车原位开始前进，到终端后自动停止。2
19、021/9/1535第四节铣床的电气控制(2)在终端停2min后自动返回原位，如此往复运动。(3)要求在前进或后退途中任意位置都能停止或起动。16.试设计一带有三个接触器的控制电路，控制要求如下：按下起动按钮后线圈KM1通电，5s后线圈KM2通电，经10s后线圈KM2释放，同时KM3线圈通电，再经15s后，KM1，KM3线圈均释放。17.机床上由于电动机过载后自动停车，立即按起动按钮时电动机不能起动，试分析可能的原因。18.M7120平面磨床为什么要设置欠电压继电器?是否可以用电流继电器来代替?电路应如何连接?19.试分析X62W铣床主电动机M1反转反接制动的工作原理。20.试画出某机床的主电动机控制线路图，要求：(1)可正反转；2021/9/1536第四节铣床的电气控制(2)可正向点动，两处起停；(3)可反接制动；(4)有短路和过载保护；(5)有安全工作照明及电源信号灯。21.设计一个工作台前进退回控制线路。(1)前进后退停止到原位；(2)工作台到达终点后停一下再后退；(3)工作台在前进中能立即后退到原位；(4)有终端保护。2021/9/1537