基本与典型电气控制电路分析与设计PPT幻灯片课件

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1、电气控制及PLC技术 电气工程学院自动化系杨霞2014年1月 1 2基本与典型电气控制电路分析与设计 知识点 电气控制线路的基础知识 基本与典型电气控制线路学习重点 本章学习的是电气控制分析与设计 重点掌握 1 电气控制线路的基础知识 2 基本与典型电气控制线路 电动机直接起动控制线路 点动与长动 起 保 停 电动机正反转 可逆 控制线路 电动机多地点控制线路 多台电动机按顺序工作的连锁控制线路 电动机起动控制电路 如星形 三角形降压起起动线路 电动机制动控制线路 如三相笼型异步电动机反接制动控制电路 工作台往复运动控制线路 机床电气控制线路 2 机床电气控制线路 一 车床电气控制线路二 铣床

2、电气控制线路三 镗床电气控制线路 3 1 机床的结构 一 车床电气控制线路 4 主运动 是工件作旋转运动 也就是产生车削的运动 进给运动 是刀具作直线运动 也就是使切削能连续进行下去的运动 主轴转动带动装夹在其端头的工件转动 刀具安装在刀架上 与滑板一起随溜板箱沿主轴轴线方向实现进给移动 主轴的传动和溜板箱的移动均由主电动机驱动 并通过各自的变速箱调节主轴转速或进给速度 当加工的工件比较大时其转动惯量也比较大 停车时不易立即停止转动 必须有停车制动的功能 较好的停车制动是采用电气制动 在加工的过程中 还需提供切削液 冷却液 为减轻工人的劳动强度和节省辅助工作时间 要求带动刀架移动的溜板箱能够快

3、速移动 辅助运动 5 2 电力拖动及控制要求 1 主电动机M1 完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动 电动机采用直接起动 可正反两个方向旋转 反转控制主要用于加工螺纹时 要求反转退刀 并可进行正反两个旋转方向的电气停车制动 为加工调整方便 还具有正向点动功能 2 电动机M2拖动冷却泵 在加工时提供切削液 采用直接起动停止方式 并且为连续工作状态 3 快速移动电动机M3 电动机可根据使用需要 随时手动控制起 停 4 要求有局部照明和必要的电气保护和联锁 6 3 电气控制线路的分析 7 1 主电路 限流电阻 正转 反转 8 2 控制电路 9 1 点动控制 SB2 KM1 KM3 KM2 正转 反转

4、R旁路 点动 10 2 正 反转控制 SB3 正转 反转 正转 反转 R旁路 11 3 反接制动控制 12 3 冷却泵电机和快速移动电动机控制 13 4 机床局部照明 14 15 16 17 二 铣床电气控制线路 主要用于加工零件的平面 斜面 沟槽等 装上分度头可以铣切直齿齿轮 螺旋面 如钻头的螺旋槽 螺旋齿轮 等零件 还可以加装万能铣头和圆工作台铣切凸轮和弧形槽 按结构形式和加工性能分为 升降台式铣床 无升降台式铣床 龙门铣床 仿形铣床以及各种专用铣床 升降台式又分为卧式铣床 卧式万能铣床和立式铣床 卧式的主轴是水平的 而立式的主轴是竖直的 它们的控制原理及运动情况类似 以AX61312型万

5、能卧式铣床为例介绍 18 工作台 主轴变速手柄 主轴 刀杆支架 回转台 升降台 工作台升降及横向操纵手柄 进给变速手柄 悬梁 底座 溜板 车身 立柱 1 结构 19 2 运动方式 1 主运动 主轴带动铣刀的旋转运动 2 进给运动 工件相对于铣刀的移动 即加工中 工作台带动工件的移动或圆工作台的旋转运动 3 辅助运动 工作台带动工件在上下 左右 前后三个方位的快速移动 工作台六个方向运动的进给传动和快速移动都是靠进给变速箱里的两个电磁离合器来实现的 电磁离合器YC1吸合时 产生工作进给 电磁离合器YC2吸合时 产生快速移动 20 3 控制要求 1 冷却泵电动机M1冷却泵电动机只要求正转 电机功率

6、0 125KW 2 主轴电动机M2 在空载时直接起动 根据加工工艺的要求 有的工件需要顺铣 电动机正转 有的工件需要逆铣 电动机反转 所以 主轴电动机需要正 反转 但在加工过程中不换向 铣刀的切削是一种不连续切削 容易使机械传动系统发生故障 为了避免这种现象 在主轴传动系统中装有惯性轮 但在高速切削后 停车很费时间 故主轴电动机采用电磁离合器控制主轴制动停车 为使主轴变速时 齿轮能顺利啮合 减少齿轮端面冲击 主轴电动机在主轴变速时应有主轴变速冲动环节 即变速时电动机能点动一下 为便于操作者在铣床正面与侧面皆可操作 主轴电动机的起动 停止等控制为两地操作 21 3 进给电动机M3工作台的三种运动

7、形式 六个方向的移动是依靠机械的方法来选择的 每个方向有正反向的运动 对进给电动机要求能正 反转 但要求上下 左右 前后三种运动形式相互间应有连锁 以确保操作安全 采用快速电磁铁YC2吸合改变传动链的传动来实现工作台六个方向的快速移动进给 为操作方便还要求M3电动机具有两地控制主轴起动 停止以及工作台快速移动的功能 进给运动采用机械变速方法 即改变变速箱的传动比 为了保证进给变速时 齿轮易于啮合 减少齿轮端面的冲击 要求变速时进给电动机有进给变速冲动环节 要求M3电动机变速时 有瞬间冲动 短时转动 控制 22 4 主轴电动机和进给电动机间的联锁控制为了防止刀具和机床损坏 要求只有主轴旋转后 才

8、允许有进给运动 即进给运动要在铣刀旋转之后进行 为了减少加工件表面的粗糙度 加工结束时 只有进给停止后 主轴才能停止或同时停止 进给电动机M3与主轴电动机M2需实现两台电动机的可靠连锁控制 有些铣床为扩大加工能力而增加圆工作台 在使用圆工作台时 矩形 工作台不允许工作 矩形工作台左右 前后 上下六个方向的运动应具有限位保护 23 4 电气控制电路 24 1 主电路 中间继电器KA3控制冷却泵电动机M1 接触器KM1 KM2控制主轴电动机M2正 反转 接触器KM3 KM4控制进给电动机M3正 反转 25 2 照明电路 控制照明灯EL开关SA5 26 3 控制电路 27 1 调试电路 按下SB3

9、SB4进行调试 自锁 运行准备 SQ5 28 2 冷却泵电动机M1 转动旋转式转换开关SA1 控制冷却泵电动机M1 KA3 得电 起动M1 29 3 主轴电动机M2 主轴转向预选开关SA4 SA4选择主轴电动机M2的转动方向 确定是进行顺铣或逆铣加工 加工前由选择开关SA4选择主轴电动机M2的转动方向 30 主轴的起动控制 KM1得电 电动机M2正转 顺铣KM2得电 电动机M2反转 逆铣 互锁 3 主轴电动机M2 31 起动按钮 SB3 SB4两套起停控制按钮分别装在铣床正面和侧面操作板上 自锁 短路保护 FU2过载保护 FR1 FR2 主轴的起动控制 3 主轴电动机M2 32 主轴变速时 变

10、速手柄将瞬间压下主轴变速行程开关SQ5使其触点动作 切断连续运行控制电路 解除自锁 接通点动控制电路 SQ5触头动作过程中 使KMl或KM2线圈短时失电 主轴电机断电 SQ5压下时即点动 当变速后 SQ5不再受压 将切断主轴电动机瞬时点动电路 变速冲动控制 3 主轴电动机M2 33 主轴的制动控制 停止按钮 SB1 SB2 失电 KA1 KM1 KM2断开主轴电动机M2的电源 YB线圈得电 进行主轴电动机制动 YC2线圈得电 接通快速进给传动链 工作台运行到终点时停止 3 主轴电动机M2 34 制动电磁离合器YB 电磁离合器YB安装在主轴传动链中与主轴电动机相关的第一根传动轴上 按下SBl 或

11、SB2 KMl 或KM2 线圈断电释放 主轴电动机M2断开三相电源 同时 YB线圈通电 产生磁场 在电磁吸力作用下将摩擦片压紧产生制动 使主轴迅速制动 当松开SBl 或SB2 时 YB线圈断电 摩擦片松开 制动结束 35 M1和M3均断电停机 M2不仅断电 而且由YB得电进行制动 36 4 进给电动机M3 矩形工作台的直线运动包括 纵向 左右 横向 前后 升降 上下 通过纵向操纵手柄和十字操纵手柄进行控制的 六个方向的运动 纵向操纵手柄有 左 0 右 3个工位控制矩形工作台的向左和向右运动十字操纵手柄 两个机械联动 有 前 上 0 下 后 5个工位控制矩形工作台的前后 上下运动 37 1 矩形

12、工作台左右进给运动的控制 工作台作左 右进给运动时 断开圆形工作台 十字形操作手柄居中 转换开关SA3的触头不动作 十字形操作手柄 居中 行程开关SQ3 SQ4的触头不动作 38 向左进给运动 纵向操作手柄向左 SQ1触点动作 主轴起动后 将纵向手柄扳到 左 挂上纵向离合器 同时压下行程开关SQ1 KM3 进给电磁离合器YC1 得电动作 工作台进给电动机M3正转 拖动工作台向左进给 39 互锁 主轴起动后 KA1已动作 KM3 YC1得电 向左运行 40 纵向操纵手柄扳回到0位 SQ1触头复位 KM3线圈断电 M3停转 向左进给停止 互锁 41 向右进给运动 主轴起动后 将纵向手柄扳到 右 挂

13、上纵向离合器 同时压下行程开关SQ2 触点动作 终点停车 工作台移动到终点 终点挡铁撞击手柄的凸起部分可使其返回中间 即0 位置 实现终点停车 42 KM4 进给电磁离合器YC1 得电动作 工作台进给电动机M3反转 拖动工作台向右进给 互锁 43 2 矩形工作台的横向进给运动控制 工作台作前后和上下进给运动时 断开圆形工作台 SA3不动作 纵向操作手柄居中 SQ1 SQ2不动作 十字形操作手柄 工作台前后和上下运动由十字形手柄控制 有前 上 0 下 后 5个工位 44 矩形工作台向前运动 十字操纵手柄扳向 前 位置 则横向进给离合器接上横向传动链 并压下行程开关SQ3 SQ3触头动作 45 互

14、锁 KM3线圈得电 工作台进给电动机M3正转 拖动工作台向前进给 46 十字操纵手柄扳回到0位 SQ3触头复位 KM3线圈断电 M3停转 向前进给停止 互锁 47 矩形工作台向后运动 十字操纵手柄扳向 后 位置 则横向进给离合器接上横向传动链 并压下行程开关SQ4 触头动作 KM4线圈得电动作 工作台进给电动机M3反转 拖动工作台向后进给 互锁 48 互锁 KM4线圈得电动作 工作台进给电动机M3反转 拖动工作台向后进给 49 3 矩形工作台的垂直进给运动控制 十字操纵手柄扳向 下 位置 垂直进给离合器接上垂直传动链 并压下行程开关SQ3 触头 动作 KM3线圈得电 工作台进给电动机M3正转

15、拖动工作台向下运动 十字操纵手柄扳回到0位 SQ3触头复位 KM3线圈断电 M3停转 向下进给停止 十字操纵手柄扳向 上 位置 垂直进给离合器接上垂直传动链 并压下行程开关SQ4 触头 动作 KM4线圈得电动作 工作台进给电动机M3反转 拖动工作台向上进给 50 极限保护 工作台的上 下 前 后四端安装有限位撞块 当工作台运行到达终点位置时 撞块撞击手柄 使其回到中间位置 实现工作台的终点停车 联锁保护 矩形工作台的横向和垂直运动中 SQ1 SQ2和SA3常闭触头的闭合条件要求纵向手柄在0位及SA3选择矩形工作台 否则横向和垂直运动无法进行 利用机械的联锁 纵向 横向 垂直三个进给离合器只可能

16、合上一个 和电气联锁 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4和KM3 KM4的常闭触点 工作台左 右 前 后 上 下六个方向的运动在同一时刻只可能出现一个 工作台的左右 纵向 进给使用一个手柄控制 手柄本身就起到左右运动的机械联锁 工作台的升降和横向之间的联锁由十字形手柄实现 工作台的升降和横向与纵向运动之间的的联锁采用电气方式实现 行程开关SQ1 SQ2 SQ3 SQ4的常闭触点分别串联后 再并联形成两条通路供给接触器KM3和KM4的线圈 若一个手柄扳动后 再去扳动另一个手柄 将使两条通路断开 接触器线圈失电 进给电动机断电 工作台停止运行 从而实现运动间的联锁 51 短路保护 FU1实现整机和主轴电动机的短路保护 FU2实现主轴电动机和进给电动机的短路保护 FU3实现控制电路的短路保护 FU实现照明电路的短路保护 过流保护 主轴电动机过流 FR1切除整个控制电路 进给电动机过流 FR2切除自己的控制电路 冷却泵电动机过流 FR3切除进给电动机和冷却泵电动机的控制电路 失 零 压保护 由各自的接触器实现 52 3 矩形工作台的快移运动控制 工作台六个方向的快速运动 是用两个操作手柄和快速移动