项目二摇臂钻床电气控制系统解析

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1、机床电气控制系统的维护 项目二：Z3040B摇臂钻床电气控制 系统的运行与维护 机床电气控制系统的维护 任务2-1 三相异步电动机正反转控制 线路的安装与调试 任务导入： 在钻床加工过程中要求摇臂不断升降，而摇臂升降时 要松开夹紧装置，升降到指定位置时夹紧装置必须将 摇臂夹紧。 在机床电气控制系统中如何实现摇臂的上升、下降；夹 紧和放松？ 可采用电机正反转来解决 机床电气控制系统的维护 任务2-1 三相异步电动机正反转控制线路 的安装与调试 控制要求： 正、反转 如何实现？ 改变电源相序 缺点 易短路 KMF、 KMR不能同时接通 ，否则造成电源短路。 注意注意 ？ KMF、 KMR同时接通

2、，会出现什么问题？ KMF SBSTP SBF FR KMR SBR KMR FU KMF QS M 3 FR KMR KMF KMR KMF 互锁互锁 主触点闭合 正转 按SBF KMF通电辅动合闭合 自锁 辅动断开 互锁 存在问题：存在问题：要想改变电机转 向，必须先按停止按钮。 解决解决1:1:加入联锁加入联锁 在同一时间里两个接触器只允许一个工作的控 制作用称为互锁（联锁）。 KMF KMF SBSTP SBF FR KMR SBR KMR KMR KMF FU KMF Q M 3 FR KMR 要想改变电机转向，不必先按停止 按钮，直接按相应的起动即可。 双重互锁双重互锁 解决解决：

3、在控制电路中加入机械连锁。：在控制电路中加入机械连锁。 双重互锁正、反转控制 机械互锁：按钮 电气互锁：接触器 优点：操作方便，可靠 机床电气控制系统的维护 任务2-1 三相异步电动机正反转控制线路 的安装与调试 控制规律 当要求甲接触器工作时，乙接触器就不能工作，此时 应在乙接触器的线圈电路中串入甲接触器的动断触点。 当要求甲接触器工作时乙接触器不能工作，而乙接 触器工作时甲接触器不能工作，此时应在两个接触器的 线圈电路中互串入对方的动断触点。 机床电气控制系统的维护 任务2-1 三相异步电动机正反转控制线路 的安装与调试 机床电气控制系统的维护 任务2-1 三相异步电动机正反转控制线路 的

4、安装与调试 电机 正反 转电 路的 安装 下图所示的鼠笼式电动机正反转控制线路中有几处错下图所示的鼠笼式电动机正反转控制线路中有几处错 误，请改正之误，请改正之 3 M FRFR FU Q . . . . . . KMKM F F FR KMKM R R SBSB 1 1 SBSB F F KMKM F F SBSB R R KMKM R R KMR KMKM F F KMKM R R 1. 行程开关(限位开关) 用途：控制运动部件的运动方向、行程大小或位置保护 种类：电子式、机械式（按钮式和滑轮式两种） LX19系列行程开关 a）单轮旋转式 b) 双 轮旋转式 图形符号： a)常开触点 b)

5、常闭触点 选择：主要根据机械位置对开关 的要求及触点数目的要求来选择 型号。 LXP1-200系列行程开关 特点：该系列产品品种规格 齐全，型式多样，结构严密 ，外形美观，性能优良，动 作灵活可靠. LX19-B系 列行程开关 直动式滚轮式微动开关 行程开关行程开关 行程开关又称限位开关，能将机械位移转变为电信号，以控制机 械运动。种类按运动形式分为直动式、转动式；按结构分为直动式、 滚动式、微动式。 1、直动式行程开关 2、滚轮旋转式行程开 关 滚轮式行程开关结构示意图 几款常用行程开关 3、微动开关 LXJ8系列 接近开关 1、特点： LXJ8系列接近开关是无触点电子开关。开关具有重复 定

6、位精度高、响应频率快、抗干扰能力强及使用寿命长，并采 用全封闭结构，具有耐振、耐腐蚀及防水等特点。 3. 3.接近开关接近开关 一、电涡流效应演示 当金属导体置 于交变的磁场中时 ，导体表面就会有 感应电流产生，电 流的流线在金属内 部自行闭合，这种 由电磁感应原理产 生的旋涡状感应电 流的现象称为电涡 流效应，也称为集 肤效应。 二、电涡流线圈等效阻抗分析 电涡流线圈受电涡流影响时的等效阻抗Z的函数表 达式为： Z=R+jL=f（i1、f、r、x） （4-1） 检测深度的控制：由于存在集肤效应，电涡流只能 检测导体表面的各种物理参数。改变f，可控制检测深 度。激励源频率一般设定在100kHz

7、1MHz。频率越低 ，检测深度越深。 间距x的测量：如果控制上式中的i1、f、r不 变，电涡流线圈的阻抗Z就成为间距x的单值函数，这 样就成为非接触地测量位移的传感器。 三、测量转换电路 1、调幅式（AM）电路 石英振荡器产生稳频、稳幅高频振荡电压(100kHz1MHz） 用于激励电涡流线圈。金属材料在高频磁场中产生电涡流，引 起电涡流线圈端电压（交流电压）的衰减，再经高放、检波、 低放电路，最终输出的直流电压Uo反映了金属体对电涡流线圈 的影响（例如两者之间的距离x等参数）。 2、调频（FM）式电路(100kHz1MHz） 当电涡流线圈与被测体的距离x 改变时，电涡流线 圈的电感量L 也随之

8、改变，引起LC 振荡器的输出频率f 变化，此频率可直接用频率计测量，也可使用鉴频器， 将f转换为电压Uo输出 。 电涡流探头线圈的阻抗受诸多因素影响， 例如金属材料的厚度、尺寸、形状、电导率、 磁导率、表面因素、距离等。只要固定其他因 素就可以用电涡流传感器来测量剩下的一个因 素。因此电涡流传感器的应用领域十分广泛。 但也同时带来许多不确定因素，一个或几个因 素的微小变化就足以影响测量结果。所以电涡 流传感器多用于定性测量。 四、电涡流传感器的应用 1、位移测量 利用电涡流原理可以测量诸如汽轮机主轴的轴向 位移、电动机轴向窜动、金属导体的热膨胀系数等。 2、振动测量 电涡流传感器可以无接触地测

9、量各种振动的振幅、 频谱分布等参数。如在汽轮机中，可以用来测量发动 机涡流叶片的振幅。 3、转速测量 若转轴上开z 个槽(或齿)，频率计 的读数为f（单位为Hz），则转轴的转速 n（单位为r/min）的计算公式为 4、镀层厚度测量 由于存在集肤效应，镀层或箔层越薄，电 涡流越小。书本P75第4题中，利用电涡流传感 器测量电焊条表面的药皮厚度，药皮越薄，焊 条表面的电涡流约大。 5、电涡流式通道安全检查门 安检门的内 部设置有发射线圈 和接收线圈。当有 金属物体通过时， 交变磁场就会在该 金属导体表面产生 电涡流，会在接收 线圈中感应出电压 ，计算机根据感应 电压的大小、相位 来判定金属物体的

10、大小。 当有金属物体 穿越安检门时 报警 第五节 接近开关简介 一、接近开关概念 接近开关又称无触点行程开关。它能在一定的距 离（几毫米至几十毫米）内检测有无物体靠近。当 物体与其接近到设定距离时，就可以发出“动作”信 号。该动作信号是一种开关信号（高电平或低电平 ） 接近开关的核心部分是“感辨头”，它对正在接 近的物体有很高的感辨能力，是一种非接触测量 。 新 课 接近开关外形 二、常用的接近开关分类 （1）自感式、差动变压动变压 器式 只对导对导 磁物体起作用 （2）电涡电涡 流式（俗称电电感接近开关）只对导电对导电 良 好的金属起作用 （3）电电容式 对对接地的金属起作用 （4）磁性干簧

11、开关 只对对磁性较较强的物体起作用 （5）霍尔式 对对磁性物体起作用 三、接近开关的特点 优点:（1）非接触检测，与被测物不接触 （2）不会产生机械磨损和疲劳损伤、工 作寿命长 （3）响应快 响应时间只有几毫秒或十 几毫秒 （4）无触点、无火花、无噪声 （5）防潮、防尘、防爆性能较好、 （6）输出信号负载能力强、体积小、安 装、调整方便； 缺点是 触点容量较小、输出短路时易烧毁 。 四、电涡流接近开关工作原理 电涡流式接近开关俗称电感接近开关，属于一种 开关量输出的位置传感器。它由LC高频振荡器和放大 处理电路组成，利用金属物体在接近能产生交变电磁 场的振荡感辨头时，使金属内部产生涡流。这个涡

12、流 反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部 电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近 ，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的 物体必须是导电性能良好的金属物体。 五、电涡流接近开关原理框图 六、常见接近开关的型号说明 七、接近开关的主要特性) 1.动作（检测）距离: 动作距离是指检测体按一定方 式移动时，从基准位置（接近开关的感应表面）到开关动作 时测得的基准位置到检测面的空间距离。额定动作距离是指 接近开关动作距离的标称值。 2.设定距离：指接近开关在实际工作中的整定距离，一 般为额定动作距离的0.8倍。被测物与接近开关之间的安装距 离一般等于额定动作距离，以保证工作可

13、靠。安装后还须通 过调试，然后紧固。 3.复位距离：接近开关动作后，又再次复位时的与被测 物的距离，它略大于动作距离。 4.回差值: 动作距离与复位距离之间的绝对值。回差值 越大，对外界的干扰以及被测物的抖动等的抗干扰能力就越 强。 5、响应频率f ：按规定，在1秒的时间间 隔内， 接近开关动作循环的最大次数，重 复频率大于该值时，接近开关无反应。 响应时间t ：接近开关检测到物体时刻 到接近开关出现电平状态翻转的时间之差。 可用公式换算： t=1/ f 接近开关的安装方式：分齐平式和 非齐平式。齐平式（又称埋入型）的接 近开关表面可与被安装的金属物件形成 同一表面，不易被碰坏，但灵敏度较低

14、；非齐平式（非埋入安装型）的接近开 关则需要把感应头露出一定高度，否则 将降低灵敏度。 齐平式安装非齐平式安装 接近开关的输出状态 输出状态：常开/常闭型接近开关 当无检测物体时，对常开型接近开关而言，由 于接近开关内部的输出三极管截止，所接的负载不 工作（失电）；当检测到物体时，内部的输出级三 极管导通，负载得电工作。 对常闭型接近开关而言，当未检测到物体时， 三极管反而处于导通状态，负载得电工作；反之则 负载失电。 接近开关的接线方式 常用的接线形式有： NPN二线， NPN三线， NPN四线， PNP二线， PNP三线， PNP四线， DC二线，AC二线， AC五线（带继电 器）等几种

15、PNP的导通压降小 但反向耐压低 NPN相 反; 1.如果输入一个高电平，而输出需要 一个低电平时，首选择npn。 2.如果输入 一个低电平，而输出需要一个低电平时 ，首选择pnp。 3.如果输入一个低电平， 而输出需要一个高电平时，首选择npn。 4.如果输入一个高电平，而输出需要一个 高电平时，首选择pnp。 npn基极高电压 ，极电极与发射极短路.低电压，极电极 与发射极开路.也就是不工作。 pnp基极 高电压.极电极与发射极开路，也就是不 工作。如果基极加低电位，集电极与发 射极短路。 机床电气控制系统的维护 输出形式：分npn二线，npn三线，npn四 线，pnp二线，pnp三线，p

16、np四线，AC 二线，AC五线(自带继电器)，及直流 NPN/PNP/常开/常闭多功能等几种常用的 形式输出 用万用表的电阻挡测.他们的原 理就是放大器的原理. 把万用表打到电阻 挡,用万用表的2个表笔分别测,会发现电 阻无穷大的2跟线,是电源线. 那么剩下的 一跟就是信号线了. 第2步.测量信号线和 电源线的+级电阻小的是PNP型 和电源线 负极,电阻小的是NPN型 机床电气控制系统的维护 输出形式（14） 负载 负载 输出形式（58） 负载负载 负载 导通压降：接近开关在导通 状态时，开关内部的输出三极管 集电极与发射极之间的电压降。 一般情况下，导通压降约为0.3V 。 导通压降 0.3V 接近开关的接线方法举例 以NPN、常开型为例来说明 接线方法 OUT端与GND端的压降Uces约为0.3V，流过KA的 电流IKA=（VCC-0. 3）/RKA。若IKA大于KA的额定吸合 电流，则KA能够可靠吸合。 请按接 线图将各元 件正确地连 接起来。 接近开关使用注意事项 1.请勿将