平面磨床的電氣控制

1、 湖南工業(yè)大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)資 料 袋 機(jī)械工程 學(xué)院（系、部） 2012 2013 學(xué)年第 二 學(xué)期 課程名稱 機(jī)電控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 吳吉平 職稱 教授 學(xué)生姓名 張杰 專業(yè)班級(jí) 機(jī)設(shè) 1005 學(xué)號(hào) 10405700507 題 目 平面磨床的電氣控制 成 績(jī) 起止日期 2013 年 6 月 16 日 2013 年 6 月 25 日目 錄 清 單序號(hào)材 料 名 稱資料數(shù)量備 注1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1 份2課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書1 份3課程設(shè)計(jì)圖紙2 張湖南工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2012 2013 學(xué)年第二學(xué)期學(xué)年第二學(xué)期 機(jī)械工程 學(xué)院（系、部） 機(jī)械設(shè)計(jì) 專業(yè) 1005 班課程名稱： 機(jī)電控

2、制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 平面磨床的電氣控制 完成期限：自 2013 年 6 月 16 日至 2013 年 6 月 25 日共 1 周內(nèi)容及任務(wù)一、設(shè)計(jì)內(nèi)容：M7130 型平面磨床主要由床身、工作臺(tái)、電磁吸盤、砂輪架、滑座、立柱等部分組成。M7130 型平面磨床采用三臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由裝入式電動(dòng)機(jī)直接拖動(dòng)。液壓泵由液壓泵電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，經(jīng)液壓傳動(dòng)裝置完成工作臺(tái)的往復(fù)（縱向進(jìn)給）運(yùn)動(dòng)，砂輪架的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，砂輪架的快速橫向移動(dòng)以及工作臺(tái)導(dǎo)軌的潤(rùn)滑等。拖動(dòng)冷卻泵的電動(dòng)機(jī)為磨削加工提供冷卻液。平面磨床常用電磁吸盤，利用電磁吸力很方便地安裝和加工小工件，且工件在加工過(guò)程中由于發(fā)熱變形，電磁吸

3、盤允許工件有自由伸縮余地，從而保證加工精度二、設(shè)計(jì)工作量（1）繼電器電氣原理圖 1 張；（2）PLC 電氣原理圖 1 張；（3） 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 份（8000 字） 。起止日期工作內(nèi)容6.166.18對(duì)平面磨床的設(shè)計(jì)要求分析及確定初步原理方案6.196.21繼電器原理圖的設(shè)計(jì)6.216.24PLC 原理圖的設(shè)計(jì)及寫說(shuō)明書進(jìn)度安排6.25交圖紙并答辯主要參考資料1主編 張萬(wàn)奎.機(jī)床電氣控制技術(shù).中國(guó)林業(yè)出版社；北京大學(xué)出版社.2006.82主編 石玉珍，電氣制圖及圖形符號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)匯編，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，19893主編 賀哲榮.流行 PLC 實(shí)用程序及設(shè)計(jì) （三菱 FX2 系列）. 西安電子科技大學(xué)

4、出版社，20064主編 齊占慶.電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.機(jī)械工業(yè)出版社.2003。5 主編 程憲平.機(jī)電傳動(dòng)與控制 （第二版）.武漢華中科技大學(xué)出版社.2003 年 9 月指導(dǎo)教師 （簽字）： 年 月 日系（教研室）主任（ 簽字）： 年 月 日機(jī)床電氣控制技術(shù)機(jī)床電氣控制技術(shù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)說(shuō)明書平面磨床的電氣控制平面磨床的電氣控制起止日期： 2013 年 6 月 16 日 至 2013 年 6 月 25 日學(xué)生姓名張杰班級(jí)機(jī)設(shè) 1005 班學(xué)號(hào)10405700507成績(jī)指導(dǎo)教師 (簽字 )機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院2013 年 6 月 19 日目錄目錄一、設(shè)計(jì)要求.1二、電力拖動(dòng)及控制要求.

5、2三、平面磨床電氣控制電路.43.1 主電路.43.2 控制電路.43.3 聯(lián)鎖、保護(hù)環(huán)節(jié).53.4 電磁吸盤控制電路.63.5 照明電路與去磁器.6四、平面磨床控制電路圖及其解析.74.1 選用控制線路的設(shè)計(jì)方法 .74.2.繼電器接觸器控制線路 .8五、電器元件的選用.115.1 電氣元件選擇的原則 .115.2 按鈕、組合開關(guān)的選用 .115.3 接觸器的選用.125.4 熱繼電器的選擇.125.5 熔斷器的選擇.135.6 控制變壓器的選擇.13六、可編程控制器 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).156.1 控制線路的改造及 PLC 的選用 .156.2 PLC 的外部接線.16七、設(shè)計(jì)總結(jié).1

6、8參考文獻(xiàn).19一、設(shè)計(jì)要求一、設(shè)計(jì)要求M7130 型平面磨床主要由床身、工作臺(tái)、電磁吸盤、砂輪架、滑座、立柱等部分組成。在床身上裝有液壓傳動(dòng)裝置，以便工作臺(tái)在床身導(dǎo)軌上通過(guò)壓力油推動(dòng)活塞作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)水平方向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)面上有 T 形槽，用以安裝電磁吸盤或直接安裝大型工件。床身上固定有立柱，滑座安裝在立柱的垂直導(dǎo)軌上，實(shí)現(xiàn)垂直方向進(jìn)給。在滑座的水平導(dǎo)軌上安裝砂輪架，砂輪架由裝入式電動(dòng)機(jī)直接拖動(dòng)，通過(guò)滑座內(nèi)部的液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)橫向進(jìn)給。平面磨床砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)完成一次往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，砂輪架作一次間斷性的橫向進(jìn)給，直至完成整個(gè)平面的磨削，然后砂輪架連同滑座沿垂直導(dǎo)軌作間斷性的

7、垂直進(jìn)給，直至達(dá)到工件加工尺寸。平面磨床的輔助運(yùn)動(dòng)，如砂輪架在滑座的水平導(dǎo)軌上作快速橫向移動(dòng)，滑座在立柱的垂直導(dǎo)軌上作快速垂直移動(dòng)，以及工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度的調(diào)整等。二、電力拖動(dòng)及控制要求二、電力拖動(dòng)及控制要求基于上述磨床的工作性質(zhì)和加工精度要求，對(duì)電力拖動(dòng)控制方案提出如下要求：(1）平面磨床是一種精密加工機(jī)床，為了保證其加工精度要求，機(jī)床運(yùn)行時(shí)要求平穩(wěn)。工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)在換向時(shí)要求慣性要小，無(wú)沖擊力，因此，工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)采用液壓傳動(dòng)。由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)液壓泵，供應(yīng)壓力油，通過(guò)液壓傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)工作臺(tái)上的撞塊操縱床身上的液壓換向閥（開關(guān)） ，改變壓力油的流向，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的換向

8、和自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。(2）為了簡(jiǎn)化磨床的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，采用多電動(dòng)機(jī)單獨(dú)拖動(dòng)。M7130 型平面磨床采用三臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由裝入式電動(dòng)機(jī)直接拖動(dòng)。液壓泵由液壓泵電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，經(jīng)液壓傳動(dòng)裝置完成工作臺(tái)的往復(fù)（縱向進(jìn)給）運(yùn)動(dòng)，砂輪架的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，砂輪架的快速橫向移動(dòng)以及工作臺(tái)導(dǎo)軌的潤(rùn)滑等。拖動(dòng)冷卻泵的電動(dòng)機(jī)為磨削加工提供冷卻液。(3）為了提高磨削質(zhì)量，要求砂輪有較高轉(zhuǎn)速，通常采用兩極（理想空載轉(zhuǎn)速為 3000r/min50Hz）的籠型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。為了提高調(diào)整運(yùn)轉(zhuǎn)的砂輪主軸的風(fēng)度，采用裝入式電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)與砂輪主軸同軸，從而提高了磨床的加工精度。(4）平面磨削加工中，由于磨削溫度高，為

9、減少工件的熱變形，必須使工件得到充分的冷卻，同時(shí)冷卻液能沖走磨屑和砂粒，以保證磨削精度。(5）平面磨床常用電磁吸盤，利用電磁吸力很方便地安裝和加工小工件，且工件在加工過(guò)程中由于發(fā)熱變形，電磁吸盤允許工件有自由伸縮余地，從而保證加工精度。為了滿足上述電力拖動(dòng)控制方案的要求，對(duì) M7130 型平面磨床的電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)提出以下幾點(diǎn)要求：(1）砂輪、液壓泵、冷卻泵三臺(tái)電動(dòng)機(jī)都只要求單方向旋轉(zhuǎn)。(2) 冷卻泵電動(dòng)機(jī)應(yīng)隨砂輪電動(dòng)機(jī)的開動(dòng)而開動(dòng)，若加工中不需要冷卻液時(shí)，可單獨(dú)斷開冷卻泵電動(dòng)機(jī)。(3）在正常加工中，若電磁吸盤吸力不足或消失時(shí)，砂輪電動(dòng)機(jī)與液壓泵電動(dòng)機(jī)應(yīng)立即停止工作，以防止工件被砂輪切身力打飛

10、而發(fā)生人身和設(shè)備事故。不加工時(shí)，即電磁吸盤不工作的情況下，允許砂輪電動(dòng)機(jī)與液壓泵電動(dòng)機(jī)開支，機(jī)床作調(diào)整運(yùn)動(dòng)。(4）電磁吸盤勵(lì)磁線圈具有吸牢工件的正向勵(lì)磁、松開工件的斷開勵(lì)磁、以及為抵消剩磁便于取下工件的反勵(lì)磁控制環(huán)節(jié)。(5）具有完善的保護(hù)環(huán)節(jié)。各電路的短路保護(hù)，各電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)，零壓、欠壓保護(hù)，電磁吸力不足的欠電流保護(hù)，以及線圈斷開時(shí)產(chǎn)生高電壓，而危及電路中其它電器設(shè)備的過(guò)壓保護(hù)等等。(6）機(jī)床照明電路與工件去磁的控制環(huán)節(jié)。三、平面磨床電氣控制電路三、平面磨床電氣控制電路3.13.1 主電路主電路 由電源引入開關(guān) Q 控制整機(jī)電源的接通與斷開。三臺(tái)電動(dòng)均要求單向旋轉(zhuǎn)，M1 砂輪電動(dòng)機(jī)、M

11、2 冷卻泵電動(dòng)機(jī)，同時(shí)由接觸器 KM1 控制，而 M2 電動(dòng)機(jī)再經(jīng)過(guò) X1 插銷實(shí)現(xiàn)單獨(dú)判斷控制，M3 液壓泵電動(dòng)機(jī)由接觸器 KM2 控制。如下圖 3.1所示圖 3.1 主電路3.23.2 控制電路控制電路 電動(dòng)機(jī)控制電路的控制電源直接采用交流 380V，由按鈕 SB1、SB2 和接觸器 KM2 構(gòu)成了砂輪電動(dòng)機(jī) M1 單向起支和停止控制電路。由按鈕 SB3、SB4 和接觸器 KM2 構(gòu)成了液壓泵電動(dòng)機(jī) M3 單向旋轉(zhuǎn)起動(dòng)和停止控制電路。實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)獨(dú)立操作控制。如下圖 3.2 所示圖 3.2 控制電路3.3.3 3 聯(lián)鎖、保護(hù)環(huán)節(jié)聯(lián)鎖、保護(hù)環(huán)節(jié) 平面磨床在加工中出現(xiàn)電磁吸盤吸力不足或消失時(shí)

12、，為確保人身和設(shè)備的安全，不允許繼續(xù)加工。因此，在兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的控制電路中應(yīng)使欠電流繼電器KA 常開觸點(diǎn)，達(dá)到欠磁聯(lián)鎖保護(hù)。在不加工時(shí)又能單獨(dú)控制砂輪與液壓泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工作，因此，在控制電路中 KA（3-4）觸點(diǎn)處并接轉(zhuǎn)換開關(guān) SA1 于“去磁”位置時(shí)，觸點(diǎn)（3-4）接通來(lái)實(shí)現(xiàn)。如下圖 3.3 所示圖 3.3 連鎖保護(hù)主電路與控制電路由熔斷器 FU1、FU2 分別實(shí)現(xiàn)適中保護(hù)。砂輪與液壓泵電動(dòng)機(jī)利用熱繼電器 FR1、FR2 實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)。為了保護(hù)工件與砂輪的安全，當(dāng)有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)過(guò)載停機(jī)時(shí)，另一臺(tái)電動(dòng)機(jī)也應(yīng)停止。因此，應(yīng)將 FR1、FR2 常閉觸點(diǎn)串接在總控制電路中。3.43.4 電磁吸盤控制

13、電路電磁吸盤控制電路電磁吸盤又稱為電磁工作臺(tái)，它也是安裝工件的一種夾具。具有夾緊迅速、不損傷工件、且一次能吸牢若干個(gè)工件，工作效率高，加工精度高等優(yōu)點(diǎn)。但它的夾緊程度不可調(diào)整，電磁吸盤要用直流電源，且不能用于加工非磁性材料的工件。3.53.5 照明電路與去磁器照明電路與去磁器照明電路由照明變壓器 T1，將 380V 電壓降為 24V，并由開關(guān) SA2 控制照明燈 EL，照明變壓器二次側(cè)裝有熔斷器 FU3 作為短路保護(hù)。其一次側(cè)短路可由熔斷器 FU2 實(shí)現(xiàn)保護(hù)。在平面磨床上加工的零件可能存在有剩磁，若零件對(duì)剩磁有嚴(yán)格要求，應(yīng)在電磁吸盤取下工件后進(jìn)行去磁處理。交流去磁器是平面磨床的一個(gè)附件。使用時(shí)

14、，將交流去磁器插頭插在床身的 X2 插座上，再將工件放在去磁器上處理即可去磁。四、平面磨床控制電路圖及其解析四、平面磨床控制電路圖及其解析4.14.1 選用控制線路的設(shè)計(jì)方法選用控制線路的設(shè)計(jì)方法控制線路的設(shè)計(jì)大體可分為二種，分別為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法 4.1.1 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的基本步驟 （1）收集分析國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有同類設(shè)備的相關(guān)資料，使所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)合理滿足設(shè)計(jì)要求。 （2）控制線路設(shè)計(jì)，一般的機(jī)床控制線路設(shè)計(jì)包括主電路，控制電路和輔助電路的設(shè)計(jì)。 首先進(jìn)行主電路設(shè)計(jì)：主要是考慮從電源到執(zhí)行元件（例如電動(dòng)機(jī)）之間的線路設(shè)計(jì)。然后進(jìn)行控制線路設(shè)計(jì)：主要考慮如何滿足電動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)動(dòng)功能及生產(chǎn)工藝要

15、求，包括實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程自動(dòng)化或半自動(dòng)化的控制等，也就是完成正確地“選擇”和有機(jī)地“組合”的任務(wù)；最后考慮如何完善整個(gè)控制電路的設(shè)計(jì)，各種保護(hù)，聯(lián)瑣以及信號(hào)，照明等輔助電路的設(shè)計(jì)。（3）全面檢查所設(shè)計(jì)電路，有條件時(shí)，可以進(jìn)行模擬試驗(yàn)，以進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)。4.1.2 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的基本特點(diǎn)（1）設(shè)計(jì)過(guò)程是逐步完善的，一般不易獲得最佳的設(shè)計(jì)方案。但該方法簡(jiǎn)單易行，應(yīng)用很廣。（2）需反復(fù)修改，這樣會(huì)影響設(shè)計(jì)速度。（3）需要一定的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中往往會(huì)因考慮不周而影響電路的可靠性。（4）一般需要進(jìn)行模擬試驗(yàn)。 4.1.3 邏輯設(shè)計(jì)法的基本概念 邏輯設(shè)計(jì)法，主要是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求（工作循環(huán)，液壓系統(tǒng)圖等），將控制

16、線路中的接觸器，繼電器線圈的通電與斷電，觸點(diǎn)的閉合與斷開，以及主令元件的接通和斷開等看成邏輯變量，并將這些邏輯變量關(guān)系表示為邏輯函數(shù)的關(guān)系式，再運(yùn)用邏輯函數(shù)基本公式和運(yùn)算規(guī)律，對(duì)邏輯函數(shù)式進(jìn)行簡(jiǎn)化，然后根據(jù)簡(jiǎn)化的邏輯函數(shù)式畫出相應(yīng)的線路原理圖，最后再進(jìn)一步檢查，化簡(jiǎn)和完善，以期獲得既滿足工藝要求，又經(jīng)濟(jì)合理的最佳設(shè)計(jì)方案。 4.1.4 邏輯設(shè)計(jì)法的一般步驟（1）按工藝要求作出工作循環(huán)圖。（2）確定執(zhí)行元件與檢測(cè)元件，并作出執(zhí)行元件節(jié)拍表和檢測(cè)元件狀態(tài)表。（3）根據(jù)檢測(cè)元件狀態(tài)表寫出各程序的特征數(shù)，并確定分組，設(shè)置中間記憶元件，各分組所有程序能區(qū)分開。（4）列寫中間記憶元件開關(guān)函數(shù)及其執(zhí)行元件動(dòng)

17、作邏輯函數(shù)表達(dá)式，并畫出相應(yīng)的電路圖。（5）對(duì)按邏輯函數(shù)表達(dá)式畫出的控制邏輯電路圖進(jìn)行檢查，化簡(jiǎn)和完善。 邏輯設(shè)計(jì)法與經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法相比，采用邏輯設(shè)計(jì)的電路較為合理，能節(jié)省所用元件的數(shù)量，能獲得某種邏輯功能的最簡(jiǎn)電路，但是邏輯設(shè)計(jì)法整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程較為復(fù)雜，對(duì)于一些復(fù)雜的控制要求，還必須設(shè)計(jì)許多新的條件，同時(shí)對(duì)電路競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題也較難處理。因此，在一般的電器控制線路設(shè)計(jì)中，邏輯設(shè)計(jì)法僅為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的輔助和補(bǔ)充。4.2.4.2.繼電器繼電器接觸器控制線路接觸器控制線路4.2.1 平面磨床控制電路圖通過(guò)上面的分析，對(duì)于線路的設(shè)計(jì)我們采用的是經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。其控制線路設(shè)計(jì)圖 4.1圖 4.1 M7130 型平面磨床電

18、氣控制電路 圖 4.1 為 M7130 平面磨床電氣控制電路圖。其電氣設(shè)備安裝在床身后部的壁盒內(nèi)，控制按鈕安裝在床身左前部的電氣操縱盒上。 圖 4.1 中 M1為砂輪電動(dòng)機(jī)，M2為冷卻泵電動(dòng)機(jī)，都由 KM1的主觸點(diǎn)控制，再經(jīng) X1插銷向 M2實(shí)現(xiàn)單獨(dú)判斷控制供電。M3為液壓泵電動(dòng)機(jī)，由 KM2的主觸點(diǎn)控制。4.2.2 控制電路合上電源開關(guān) QS，若轉(zhuǎn)換開關(guān) SA1處于工作位置，當(dāng)電源電壓正常時(shí)，欠電流繼電器 KA 觸點(diǎn)（3-4）接通，若 SA1處于去磁位置，SA1（3-4）接通，便可進(jìn)行操作。（1）砂輪電動(dòng)機(jī) M1 的控制。啟動(dòng)過(guò)程為：按下 SB1，SB1（4-5）接通KM1 吸合M1 啟動(dòng)；

19、停止過(guò)程為：按下 SB2，SB2（5-6）+KM1-M1-停止。（2）冷卻泵電動(dòng)機(jī) M2 的控制。M2 由于通過(guò)插座 X1 與 KM1 主觸點(diǎn)相連，因此 M2 與砂輪電動(dòng)機(jī) M1 聯(lián)鎖控制，都由 SB1 和 SB2 操作。若運(yùn)行中 M1 或 M2 過(guò)載，觸點(diǎn) FR1（1-2）-動(dòng)作，F(xiàn)R1 起保護(hù)作用。（3）液壓泵電動(dòng)機(jī) M3 的控制。啟動(dòng)過(guò)程為：按下 SB3，SB3（4-8）+KM2M3+啟動(dòng)；停止過(guò)程為：按下 SB4，SB4（8-9）+KM2-M3-停止。過(guò)載時(shí)：FR2（2-3）-KM2-M3-停止，F(xiàn)R2 起保護(hù)作用。4.2.3 電磁吸盤控制電路（1）電磁吸盤結(jié)構(gòu)原理。電磁吸盤與機(jī)械夾緊

20、裝置相比，具有夾緊迅速，不損傷工件，工作效率高，能同時(shí)吸持多個(gè)小工件，加工過(guò)程中工件發(fā)熱可以自由伸延，加工精度高等優(yōu)點(diǎn)。但也有夾緊力不如機(jī)械夾得緊，調(diào)節(jié)不便，需用直流電源供電，不能吸持非磁性材料工件等缺點(diǎn)。（2）電磁吸盤控制電路。它由整流裝置、控制裝置及保護(hù)裝置等部分組成。如圖 2 所示，電磁吸盤整流裝置由整流變壓器 T2與橋式全波整流器 VC 組成，輸出 110V 直流電壓對(duì)電磁吸盤供電。電磁吸盤集中由 SA1控制。SA1的位置及觸點(diǎn)閉合情況為：充磁：觸點(diǎn) 14-16、15-17 接通，電流通路為：15-17-KA-19-YH-16-14。斷電：所有觸點(diǎn)都斷開。退磁：觸點(diǎn) 14-18、15-

21、16、3-4（調(diào)整）接通，通路為：15-16-YH-19KAR2-18-14。當(dāng) SA1置于“充磁”位置時(shí)，電磁吸盤 YH 獲得 110 V 直流電壓，其極性 19 號(hào)線為正極，16 號(hào)線為負(fù)極，同時(shí)欠電流繼電器 KA 與 YH 串聯(lián)，若吸盤電流足夠大，則 KA 動(dòng)作，KA（3-4）+反映電磁吸盤吸力足以將工件吸牢，這時(shí)可分別操作按鈕 SB1與 SB3，啟動(dòng) M1與 M3，進(jìn)行磨削加工。當(dāng)加工完成時(shí)按下停止按鈕SB2與 SB4，電動(dòng)機(jī) M1，M2與 M3停止旋轉(zhuǎn)為便于從吸盤上取下工件，需對(duì)工件進(jìn)行退磁，其方法是將開關(guān) SA1扳至“退磁”位置。當(dāng) SA1扳至“退磁”位置時(shí)，電磁吸盤中通入反向電流

22、，并在電路中串入可變電阻 R2，用以調(diào)節(jié)、限制反向去磁電流大小，達(dá)到既退磁又不致反向磁化的目的。退磁結(jié)束將 SA1撥到“斷電”位置，即可取下工件。若工件對(duì)去磁要求嚴(yán)格，在取下工件后，還要用交流去磁器進(jìn)行處理。交流去磁器是平面磨床的一個(gè)附件，使用時(shí)，將交流去磁器插頭插在床身的插座 X2上，再將工件放在去磁器上適當(dāng)?shù)貋?lái)回移動(dòng)即可去磁。4.2.4 保護(hù)及其他環(huán)節(jié)（1）電磁吸盤的欠電流保護(hù)。為了防止平面磨床在磨削過(guò)程中出現(xiàn)斷電事故或吸盤電流減小，致使電磁吸盤失去吸力或吸力減小，造成工件飛出，引起工件損壞或人身事故，故在電磁吸盤線圈電路中串入欠電流繼電器 KA，只有當(dāng)直流電壓符合要求，吸盤具有足夠吸力時(shí)

23、，KA 才能吸合，KA（3-4）觸點(diǎn)接通，為啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)做準(zhǔn)備。否則不能開動(dòng)磨床進(jìn)行加工。若已在磨削加工中，則 KA因電流過(guò)小而釋放，觸點(diǎn) KA（3-4）-斷開，使得 KM1-, KM2-, M1-停止，避免事故發(fā)生。（2）電磁吸盤線圈 YH 的過(guò)電壓保護(hù)。電磁吸盤線圈匝數(shù)多，電感大，通電工作時(shí)存儲(chǔ)大量磁場(chǎng)能量。當(dāng)線圈斷電時(shí)在線圈兩端將產(chǎn)生高電壓，可能使線圈絕緣及其他電氣設(shè)備損壞。為此，該機(jī)床在線圈兩端并聯(lián)了電阻 R3作為放電電阻。（3）電磁吸盤的短路保護(hù)。在整流變壓器 T2的二次側(cè)或整流裝置輸出端裝有熔斷器作短路保護(hù)。（4）其他保護(hù)。在整流裝置中還設(shè)有 RC 串聯(lián)支路并聯(lián)在 T2二次側(cè)，用以吸

24、收交流電路產(chǎn)生過(guò)電壓和直流側(cè)電路通斷時(shí)在 T2二次側(cè)產(chǎn)生浪涌電壓，實(shí)現(xiàn)整流裝置過(guò)電壓保護(hù)。FU1對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行短路保護(hù)，F(xiàn)R1對(duì) M1進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，F(xiàn)R2對(duì) M3進(jìn)行過(guò)載保護(hù)。（5）照明電路。由照明變壓器 T1將 380 V 降為 24V，并由開關(guān) SA2控制照明燈 EL。在 T1一次側(cè)裝有熔斷器 FU3作短路保護(hù)。五、電器元件的選用五、電器元件的選用5.15.1 電氣元件選擇的原則電氣元件選擇的原則在設(shè)備電氣控制線路中，為了滿足生產(chǎn)工藝及電力拖動(dòng)的需要，電動(dòng)機(jī)要經(jīng)常地起動(dòng)、制動(dòng)、改變運(yùn)動(dòng)方向、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；當(dāng)電路發(fā)生過(guò)載、短路、欠壓或失壓等情況時(shí)，控制電路的保護(hù)環(huán)節(jié)還應(yīng)當(dāng)自動(dòng)切斷電路，保護(hù)線路和設(shè)

25、備。所有這些要求都需要借助于電器來(lái)完成。由于各類電器在設(shè)備電氣控制系統(tǒng)中所處的位置和所起的作用不同，其因此選用的方法也不盡相同。生產(chǎn)機(jī)械常用低壓電器的選擇，主要依據(jù)是電器產(chǎn)品目錄上的各項(xiàng)指標(biāo)或數(shù)據(jù)。正確合理地選擇低壓電器是電氣系統(tǒng)安全運(yùn)行、可靠工作的保證。對(duì)于電氣元件的選擇，在選擇時(shí)我們應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）根據(jù)對(duì)控制元件功能的要求，確定電氣元件功能的要求，確定電氣元件類型。如繼電器與接觸器，當(dāng)元件用于通，斷功率較大的主電路時(shí)，應(yīng)選擇交流接觸器；若元件用于切換功率較小的電路（如控制電路）時(shí)，則應(yīng)選擇中間繼電器；若伴有延時(shí)要求時(shí)，則應(yīng)選用時(shí)間繼電器。（2）根據(jù)電氣控制的電壓，電流及功率的大小來(lái)確

26、定元件的規(guī)格，滿足元器件的負(fù)載能力及使用壽命。（3）掌握元器件預(yù)期的工作環(huán)境及供應(yīng)情況，如防油，防塵，貨源等。（4）為了保證一定的可靠性，采用相應(yīng)的降額系數(shù)，并進(jìn)行一些必要的技術(shù)和校核。5.25.2 按鈕、組合開關(guān)的選用按鈕、組合開關(guān)的選用5.2.1 按鈕 按鈕通常是用來(lái)短時(shí)間接通或斷開小電流控制電路的開關(guān)。目前按鈕在結(jié)構(gòu)上有多種形式：旋鈕式手動(dòng)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行操作；指示燈按鈕內(nèi)裝入了信號(hào)指示燈；緊急式裝有蘑菇形式旋帽，用于緊急操作；等等。一般來(lái)說(shuō)，停止按鈕采用紅色。按鈕主要根據(jù)所需要的觸點(diǎn)數(shù)，使用場(chǎng)合及顏色來(lái)選擇。在這里選用四個(gè)控制按鈕 SB1、SB2、SB3、SB4，兩個(gè)黑色兩個(gè)紅色，選用LA10

27、-1。5.2.2 組合開關(guān)組合開關(guān)主要是作為電源引入開關(guān)，所以也稱電源隔離開關(guān)。它可以啟停5KW 以下的異步電動(dòng)機(jī)，但每小時(shí)的接通次數(shù)不宜超過(guò) 10 次，開關(guān)的額定電流一般取電動(dòng)機(jī)額定電流的 1.52.5 倍。組合開關(guān)主要根據(jù)電源種類，電壓等級(jí)，所需觸點(diǎn)數(shù)及電動(dòng)機(jī)容量進(jìn)行選用。常用的組合開關(guān)為 HZ-10 系列，額定電流 10A，25A，60A 和 100A 四種，適用于交流電壓 380V 以下，支流電壓 220V 以下的電氣設(shè)備中。組合開關(guān) Q，選用 HZ1-25/3，為三極，額定電壓 380V，額定電流 25A。選擇開關(guān) SA1,SA2,選用 HZ1-2/3，為三極，額定電壓 380V，額

28、定電流 2A。5.35.3 接觸器的選用接觸器的選用選擇接觸器主要依據(jù)以下數(shù)據(jù)：電源種類（直流或交流） ；主觸點(diǎn)額定電流；輔助觸點(diǎn)的種類、數(shù)量和觸點(diǎn)的額定電流；電磁線圈的電源種類、頻率和額定電壓；額定操作頻率等。機(jī)床用的最多的是交流接觸器。交流接觸器的選擇主要考慮主觸點(diǎn)的額定電流、額定電壓、線圈電壓等。交流接觸器主觸點(diǎn)的額定電壓一般按高于線路額定電壓來(lái)確定。根據(jù)控制回路的電壓決定接觸器的線圈電壓。為保證安全，一般接觸器吸引線圈選擇較低的電壓。但如果在控制線路比較簡(jiǎn)單的情況下，為了省去變壓器，可選用 380V 電壓。值得注意的是，接觸器產(chǎn)品系列是按使用類 別設(shè)計(jì)的，所以要根據(jù)接觸器負(fù)擔(dān)的工作任務(wù)

29、來(lái)選用相應(yīng)的產(chǎn)品系列。接觸器輔助觸點(diǎn)的數(shù)量、種類滿足線路的需要。這里有交流接觸器 KM1，選用 CJ10-40，額定電流 40A, 線圈電壓 127V,交流中間接觸器 KM2，選用 CJ10-5，額定電流 5A, 線圈電壓 127V.5.45.4 熱繼電器的選擇熱繼電器的選擇熱繼電器的選擇應(yīng)按電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境、起動(dòng)情況、負(fù)載性質(zhì)等因素來(lái)考慮。一方面要充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力，另一方面，對(duì)電動(dòng)機(jī)在短時(shí)過(guò)載與起動(dòng)瞬間不受影響。熱繼電器結(jié)構(gòu)形式的選擇。星形連接的電動(dòng)機(jī)可以選擇兩相或三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，三角形連接的電動(dòng)機(jī)應(yīng)當(dāng)選擇帶斷相保護(hù)裝置的三相結(jié)構(gòu)熱繼電器。常用的熱繼電器有 JRl、JR2，JR0

30、，JRl6 等系列。JRl6B 系列雙金屬片式熱繼電器，它電流整定范圍廣，并有溫度補(bǔ)償裝置，適用于長(zhǎng)期工作或間歇工作的交流電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)，而且具有斷相運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)裝置。JRl6B 是由 JR0 改進(jìn)而來(lái)的。該系列產(chǎn)品用來(lái)代替 JR0 的三極和帶斷相保護(hù)的熱繼電器。 熱元件選好后，還需根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流來(lái)調(diào)整它的整定值。電動(dòng)機(jī) M1、M2 額定電流 22.23A，F(xiàn)R1 應(yīng)選用 JR040 型熱繼電器，熱元件電流為 25A，整定電流調(diào)節(jié)范圍為 1625A。 ，工作時(shí)將額定電流調(diào)整為22.23A。同理，F(xiàn)R2 應(yīng)選用 JR1010 型熱繼電器，選用 l 號(hào)元件，整定電流凋節(jié)范圍是 0.400.64

31、A，整定在 0.43A。5.55.5 熔斷器的選擇熔斷器的選擇熔斷器是對(duì)電氣設(shè)備的電流起過(guò)載延時(shí)和短路瞬時(shí)保護(hù)作用。熔斷器的種類很多，其結(jié)構(gòu)也不同，主要有插入式、螺旋式、填料封閉管式等。機(jī)床電氣線路中常用的是 RLl 系列，熔斷器的主要元件是熔斷體(熔絲或熔片） 。每一種電流等級(jí)的熔斷器都可選配多種不同電流的熔體。如 RL1-100 型有60、80、100A 三種熔體電流等級(jí)。選擇熔斷器，實(shí)際上主要是選擇種類、額定電壓，熔斷器額定電流等級(jí)及熔體的額定電流。而熔斷體電流是選擇熔斷器的關(guān)鍵，熔體的選擇又與負(fù)載性質(zhì)有關(guān)。熔斷器 RU1、RU2、RU3、RU4。RU1 是對(duì) M1、M2 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)保護(hù)

32、的熔斷器，其熔體電流是 ,熔斷器 FU1 選用 3 個(gè) RL1-60,額定電2 21.80.432.6747.13RI 壓 500V,熔體額定電流 50A ；RU2 選 2 個(gè) RL1-15，額定電壓 500V，熔斷電流4A；RU3 選 1 個(gè) RL1-15，熔斷電流 2A，RU4 選 1 個(gè) RL1-15，熔斷電流 10A。5.65.6 控制變壓器的選擇控制變壓器的選擇當(dāng)機(jī)床的控制電器較多，線路又比較復(fù)雜時(shí)，最好采用經(jīng)變壓器降壓的控制電源，以提高工作的可靠性。照明燈變壓器的選擇 : 1.2 2428.8bTXCPKP電磁吸盤變壓器的選擇：1.2 110 101320bTXCPKP電磁吸盤可選

33、用 BK-100 型變壓器或 BK-150 型變壓器，電壓等級(jí)：380V/127-36-6.3V；照明燈可選用 BK-25 型變壓器，電壓等級(jí) 380V/36-24-6.3。根據(jù)以上步驟及參考資料的查找，制定了本課程設(shè)計(jì)中繼電器元件表 5.1符號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量M1砂輪電動(dòng)機(jī)Y160M-211KW 380V 2930r/min1M2冷卻泵電動(dòng)機(jī)JCB-220.125KW380V2790 r/min1M3液壓泵電動(dòng)機(jī)JO2-21-41.1KW380V 1410 r/min1SA1、SA2選擇開關(guān)HZ1-2/3三極 380V 2A2Q組合開關(guān)HZ1-25/3三極 380V 25A1KM1交流接觸器

34、CJ10-4040A 線圈電壓 380V1KM2交流接觸器CJ10-55A 線圈電壓 380V1KA交流中間繼電器JZ7-44線圈電壓 110V1FU1熔斷器RL1-60500V 熔體 50A3FU2熔斷器RL1-15500V 熔體 4A2FU3 熔斷器RL1-15500V 熔體 2A1FU4熔斷器RL1-15500V 熔體 2A1FR1熱繼電器JR0-40額定電流 25A 整定電流22.23A1FR2熱繼電器JR10-10熱元件 1 號(hào)，整定電流0.43A1T1 吸盤控制變壓器BK-100380V/127-36-6.3V1T2照明燈變壓器BK-25380/36-24-6.31HL照明燈DGY

35、9/24L24V1SB3 SB4控制按鈕LA10-1紅色2SB1 SB2控制按鈕LA10-1黑色2表 5.1 平面磨床電氣元件表六、可編程控制器六、可編程控制器 PLCPLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6.16.1 控制線路的改造及控制線路的改造及 PLCPLC 的選用的選用用 PLC 設(shè)計(jì) M7130 平面磨床控制線路，控制電路中的電源電路、照明電路和主電路仍然保持不變。在控制電路中，變壓器 TC 的輸出及整流器 VC 的輸出部分去掉，用可編程控制器實(shí)現(xiàn)，為了保證各種聯(lián)鎖功能 SB1SB8 接入 PLC 的輸入端。輸出器件分三個(gè)電壓等級(jí)，一個(gè)是接觸器使用的 380V 交流電壓，另一個(gè)是電磁

36、吸盤使用的 110V 直流電，還有一個(gè)是照明使用的 24V 交流電壓，這樣也將 PLC 的輸出口分為三組連接點(diǎn)。用 PLC 設(shè)計(jì) M7130 平面磨床控制線路時(shí)，照明燈用開關(guān) SA 控制，欠電流繼電器 KA 作為輸入信號(hào)， “退磁”轉(zhuǎn)換開關(guān) SA1 用按鈕來(lái)替代。接插器 Xl 用接觸器 KM3 來(lái)替代。并用兩個(gè)按鈕來(lái)控制冷卻泵的啟動(dòng)與停止。經(jīng)過(guò) PLC 改造后的M7130 平面磨床，對(duì) PLC 的最低要求 11 個(gè)輸入點(diǎn)和 4 個(gè)輸出點(diǎn)。考慮要有一定的余量及 PLC 用 220VAC 電源比較方便，選用三菱公司 FX2N 一 32MR 比較合適，I/0(輸入/輸出)地址分配如表 6.1 所示:

37、輸入（INPUT)輸出（OUTPUT)功能電路元件PLC地址功能電路元件PLC地址砂輪啟動(dòng)按鈕SB1X1砂輪電動(dòng)機(jī)M1控制KM1Y0砂輪停止按鈕SB2X2液壓泵電動(dòng)機(jī)M3控制KM2Y1液壓泵啟動(dòng)按鈕SB3X3冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2控制KM3Y2液壓泵停止按鈕SB4X4照明燈ELY3冷卻泵啟動(dòng)按鈕SB5X5冷卻泵停止按鈕SB6X6熱繼電器FR1 FR2X7退磁開關(guān)SA1X10機(jī)床燈開關(guān)SA2X11總開關(guān)SB7X12欠電流繼電器KA輸入KAX0表6.1 I/0(輸入/輸出)地址分配表6.26.2 PLCPLC 的外部接線的外部接線根據(jù)上述硬件選型及工藝要求，繪制PLC控制電路原理圖，繪制PLC控制電路。 （1）PLC輸入回路中，信號(hào)電源由PLC本身的24V直流電源提供，所有輸入COM端短接后接人PLC電源DC24V的（+）端。輸入口如果有有源信號(hào)號(hào)裝置，根據(jù)驅(qū)動(dòng)的負(fù)載的電壓選擇合適的交/直流電源。（2)PLC采用繼電器輸出，380V接觸器線圈電壓更換為220V，照明燈的安全電壓是24V。（3)根據(jù)上述設(shè)計(jì)，對(duì)照主回路檢查交流控制回路，PLC控制回路，PLC控制程序等。全部符合設(shè)計(jì)要求后，繪制出最終的電氣原理圖。經(jīng)PLC改造的M7l30平面磨床電氣控制線路的I/0接線如圖6.1所示。 圖 6.1 M7l30 平面磨床電氣控制線路的 I/0 接線圖