機(jī)床電氣設(shè)計(jì)入門知識(shí)匯總

1、機(jī)床設(shè)計(jì)的入門知識(shí)本章介紹機(jī)床電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般規(guī)則性知識(shí)。第一節(jié)：常用機(jī)床電路邏輯一、驅(qū)動(dòng)線圈與觸點(diǎn)的關(guān)系（一）線圈與觸點(diǎn)接觸器、繼電器等在機(jī)床控制電路中是最典型的參與控制的器件，它們都有自身的線圈和觸點(diǎn)。線圈常開/常閉觸點(diǎn)圖3-1 :線圈及常開、常閉觸點(diǎn)器件觸點(diǎn)又分常開（動(dòng)合）觸點(diǎn)和常閉（動(dòng)斷）觸點(diǎn)，常開觸點(diǎn)在線圈被送 電激勵(lì)的瞬間閉合（接通），常閉觸點(diǎn)在線圈被送電激勵(lì)的瞬間打開（分?jǐn)啵?。我們可以利用?duì)線圈的通/斷電來控制常開、常閉觸點(diǎn)動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)局部電路 的通斷，并通過適當(dāng)?shù)挠|點(diǎn)互連關(guān)系來組成控制邏輯。（二）觸點(diǎn)在電路圖中的畫法觸點(diǎn)在電路圖中，有兩種畫法，一是豎著畫，一是橫著畫。豎畫時(shí)，遵

2、行左開、右閉的原則，即常開點(diǎn)在左，常閉點(diǎn)在右。如圖3-1橫畫時(shí)，遵行上開、下閉的原則，即常開點(diǎn)在上，常閉點(diǎn)在下。如圖3-2圖3-2 :常開、常閉觸點(diǎn)橫畫實(shí)際項(xiàng)目使用中，國標(biāo)符號(hào)的基本結(jié)構(gòu)得到比較好的采用，但畫法的方向性 并不規(guī)范，更多的是受個(gè)人的制圖習(xí)慣影響。二、觸點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)串聯(lián)：兩個(gè)觸點(diǎn)的首尾相連的連接方式。圖3-3 :觸點(diǎn)的串聯(lián)串聯(lián)的觸點(diǎn)必須兩個(gè)同時(shí)接通時(shí)，電路才形成通路。并聯(lián)：兩個(gè)觸點(diǎn)的首端相連、尾端相連的連接方式圖3-4 :觸點(diǎn)的并聯(lián)并聯(lián)的觸點(diǎn)只要有其中一個(gè)接通時(shí)，電路就形成通路。 混聯(lián)：串聯(lián)、并聯(lián)相混用的方式。1圖3-5 :觸點(diǎn)混聯(lián)的例子圖3-5中，上面連結(jié)實(shí)際上是1、2串

3、聯(lián)，如果把1、2看做一個(gè)觸點(diǎn)，它又 和3并聯(lián)；下面連接是1、3并聯(lián)，如果看做一個(gè)觸點(diǎn)，它又與 2串聯(lián)。事實(shí)上，無論如何混聯(lián)，通過等效電路的方法，都可以最終變?yōu)榇⒙?lián)的基 本連接關(guān)系。三、自鎖、互鎖、連鎖（一）自鎖 在線圈的控制電路中，使用該線圈本身的觸點(diǎn)，保持線圈接通后不再掉電的 連接方法叫做自鎖。如圖3-6 :線圈KM通過按鈕SB1送電，接觸器KM的輔助觸點(diǎn)閉合，使電源 被持續(xù)送到線圈，這時(shí)即使啟動(dòng)按鈕 SB1松開，線圈KM也持續(xù)供電。KM通過其 輔助觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了自我鎖定，即自鎖。|SB1KMKM圖3-6 :自鎖電路（二）互鎖互鎖是通過兩個(gè)對(duì)立的，不允許重復(fù)發(fā)生的事件互相連鎖，形成有你無我，

4、有我無你的控制形式，以杜絕兩個(gè)事件同時(shí)發(fā)生。這類事件如工作臺(tái)的前進(jìn)/后退、升降機(jī)的上升/下降、電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn) 等等，都是不允許同時(shí)發(fā)生的事件。如果控制電路不可靠，造成同一時(shí)間內(nèi)發(fā)生， 輕則出現(xiàn)故障，重則誘發(fā)重大事故。圖3-7給出了互鎖的控制邏輯。 1I電路等效點(diǎn)1I!KA1 II一一一 一 一一一一一卡I電路等效點(diǎn)2 |1KA2!圖3-7 :互鎖電路上圖中，KA1 KA2被看做是KM1 KM2控制回路的等效電路。當(dāng) KM1的控制 條件滿足而得電時(shí)，其輔助觸點(diǎn)強(qiáng)行斷開KM2線圈，使KM2線圈無法在同一時(shí)間 內(nèi)送電，KM1的輔助觸點(diǎn)鎖住了 KM2線圈。同理，KM2線圈送電時(shí)，KM1線圈也 無法

5、送電。以上圖中，KM1 KM2通過輔助觸點(diǎn)彼此形成互相鎖定，以避免兩個(gè) 對(duì)立的事件同時(shí)發(fā)生。這就是所謂的“互鎖”。（三）連鎖連鎖是指一個(gè)事件的發(fā)生作為另一個(gè)事件允許或不允許發(fā)生的條件，兩個(gè)事件之間不形成對(duì)立，只形成單向鎖定關(guān)系。這樣的連鎖關(guān)系在現(xiàn)實(shí)生活和設(shè)備控制中非常多見：如砂輪不旋轉(zhuǎn)時(shí)，不允許工作臺(tái)工進(jìn)；吊具不打開到位時(shí)，不允許升降機(jī)下降；夾具不夾緊時(shí)，不允許 加工開始等等。我們可以用前一個(gè)事件的發(fā)生，作為后一個(gè)事件的連鎖條件。圖3-7中，如果去掉KM2的輔助觸點(diǎn)，那么KM1對(duì)KM2就形成了單向的連鎖 關(guān)系，即KM1得電時(shí)，KM2不允許得電。四、啟動(dòng)/停止、點(diǎn)動(dòng)啟動(dòng)/停止和點(diǎn)動(dòng)電路是最簡(jiǎn)單也

6、最常用的電路。（一）啟動(dòng)/停止電路啟動(dòng)/停止電路需要兩個(gè)按鈕、一個(gè)接觸器（繼電器）來完成。下圖是啟動(dòng)/停止電路圖。SB1ZSB2KMillKM圖3-8 :啟動(dòng)/停止電路如圖3-8 :線圈KM通過按鈕SB1送電，接觸器KM的輔助觸點(diǎn)閉合，使電源被持續(xù)送到線圈，這時(shí)即使啟動(dòng)按鈕 SB1松開，線圈KM也持續(xù)供電，除非通過按鈕SB2分?jǐn)嘁淮?，KM線圈才掉電。這里的SB1為啟動(dòng)按鈕，SB2為停止按鈕。（二）點(diǎn)動(dòng)電路點(diǎn)動(dòng)也叫寸動(dòng)，一般是指對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制，即按下按鈕時(shí)，輸出動(dòng)作，抬 起按鈕時(shí)，輸出停止。KMSB1圖3-9 :點(diǎn)動(dòng)電路上述電路中，即實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)動(dòng)的規(guī)定動(dòng)作SB1卜z SB2KMSB3圖3-10

7、:啟動(dòng)/停止、點(diǎn)動(dòng)電路上述電路是啟動(dòng)停止、點(diǎn)動(dòng)的合成電路，即可以完成啟動(dòng)/停止的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn), 又可以點(diǎn)動(dòng)。點(diǎn)動(dòng)電路一般用于設(shè)備的調(diào)試、調(diào)整、修理作業(yè)。五、自動(dòng)/手動(dòng)工作方式設(shè)備控制電路常需要設(shè)置若干控制方式，最普遍用到的是自動(dòng) /手動(dòng)方式， 有的設(shè)備為方便維修，還設(shè)有維修方式、標(biāo)定方式等。工作方式一般用主令開關(guān)（兩位或三位）來選擇。當(dāng)選擇自動(dòng)時(shí)，其自動(dòng)條件被加到只有自動(dòng)循環(huán)時(shí)才允許的動(dòng)作邏輯中；選擇手動(dòng)時(shí)，其手動(dòng)條件被加到只有手動(dòng)調(diào)整時(shí)才允許的動(dòng)作邏輯中。SA1SB1KA1SB1SA1KA1自動(dòng)KA2手動(dòng)圖3-11 :自動(dòng)/手動(dòng)電路上圖中，SA1為自/手動(dòng)選擇開關(guān)，SB1為自動(dòng)/手動(dòng)復(fù)位按鈕，K

8、A1 KA2分 別為自動(dòng)、手動(dòng)方式繼電器，自動(dòng)、手動(dòng)回路通過輔助觸點(diǎn)彼此互鎖，并實(shí)現(xiàn)自 鎖。后續(xù)電路中，可以引用 KA1 KA2的輔助觸點(diǎn)進(jìn)行控制。實(shí)際上，現(xiàn)在的電路中，這類邏輯普遍使用PLC來實(shí)現(xiàn)，除非比較簡(jiǎn)單的硬 線盤，很少有用硬線做邏輯的了。六、正、反轉(zhuǎn)電路下面是一個(gè)正反轉(zhuǎn)控制電路。圖3-12 :正/反轉(zhuǎn)控制電路SB2、SB3分別用于啟動(dòng)正、反轉(zhuǎn) KM1 KM2同時(shí)正、反轉(zhuǎn)通過自身輔助觸 點(diǎn)自鎖和互鎖。互鎖控制還通過 SB2 SB3實(shí)現(xiàn)。FR為電動(dòng)機(jī)的保護(hù)熱繼電器， 其下的按鈕為停止按鈕。第二節(jié)：機(jī)床電路基本結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)的機(jī)床電路本身又分為主電路和控制電路， 前者用于分配電源、驅(qū)動(dòng)電 動(dòng)機(jī)，

9、是傳輸功率比較大的電路；后者用于完成控制邏輯，不用于傳輸功率。一、主電路最典型的主電路是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，同時(shí)也包含電子半導(dǎo)體器件電路。（一）供電體制三相四線制主電路包含A、B、C三相火線和一根零/地線（接在一起），三相 五線制主電路包含A、B、C三相火線和一根零線N、一根地線P巳目前轎車公司 采用的是三相五線制。Ua圖3-13 :三相火線相電壓A、B C之間的電壓叫做線電壓，為 380VAC A、B、C對(duì)零線的電壓叫相電 壓，為220VAC三相電壓之間相位依次相差 120°。（二）火線相序主電路配線需要注意的一個(gè)問題是，如果機(jī)床上有電動(dòng)機(jī)等對(duì)火線相序有要 求的電器，ABCE相順序就有

10、嚴(yán)格要求。以三相異步電動(dòng)機(jī)為例。相序不同時(shí)，將造成電機(jī)反轉(zhuǎn)，如果一旦接錯(cuò)，可 能引發(fā)設(shè)備事故。（三）主電路下圖是一個(gè)晶體管整流、逆變主電路。交流電通過二極管整流電路得到直流 電，再通過IGBT功率管逆變電路得到脈動(dòng)交流電。這是典型的變頻器電路的主 電路。圖3-14 :變頻器主電路EFT® oi2反正圖3-15 :正、反轉(zhuǎn)電路的主電路上面電路中，F(xiàn)U2左側(cè)為電動(dòng)機(jī)正/反轉(zhuǎn)電路的主電路，反轉(zhuǎn)時(shí)，通過 KM1 進(jìn)行火線相序的改變，從而獲得反轉(zhuǎn)?？刂齐娐放c前面介紹相同。下圖是一個(gè)帶有變頻器的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主電路，即可以實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的直接 啟動(dòng)（KM1 KM3!）,又可以實(shí)現(xiàn)變頻啟動(dòng)（KM2 K

11、M4通）。圖3-16 :比較復(fù)雜的主電路實(shí)例、控制電路控制電路指機(jī)床邏輯控制部分。如前面提到的啟動(dòng)/停止、點(diǎn)動(dòng)、正/反轉(zhuǎn)電路等都是。相對(duì)于晶體管功率電路（主電路）來講，控制功率器件（如IGBT、SCF等）工作邏輯的電子線路也可以叫做控制電路，這屬于電子技術(shù)專門課程，此處略。圖3-15中，F(xiàn)U2及其右側(cè)部分即為控制電路。復(fù)雜的機(jī)床控制電路可以做到非常復(fù)雜，不過，由于PLC技術(shù)的普及，現(xiàn)在復(fù)雜的機(jī)床控制邏輯已經(jīng)被PLC程序取代。三、PLC電路PLC是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，由于有了該項(xiàng)技術(shù)，機(jī)床電氣控制變得越來 越容易實(shí)現(xiàn)，并大幅度節(jié)省了硬件配線，降低了故障率。（一）輸入/輸出電路PLC電路實(shí)際上是

12、控制電路的一部分。下面是PLC輸入/輸出電路圖。PLC上邊為輸入電路，外部開關(guān)、按鈕等器件被接到PLC輸入點(diǎn)，把控制信號(hào)傳送給PLC下邊為輸出電路，PLC的輸出控制通過輸出點(diǎn)送給外部指示燈、 接觸器、變頻器等執(zhí)行電器。t 2VVQ VI Y： Y5J Yi V5 ¥也 F Yin ¥11 Yl：X： X*KMIIKM47 Q圖3-17 : PLC輸入/輸出電路（二）程序梯形圖PLC程序圖是PLC的控制軟件部分，是PLC控制設(shè)備圖紙必不可少的組成, 對(duì)維修故障時(shí)分析設(shè)備故障原因非常重要。它包括梯形圖、邏輯圖、語句表等形式，后續(xù)課程將詳細(xì)介紹，此處略。四、機(jī)床電路的功率放大作用

13、所謂機(jī)床電路的功率放大作用，是指機(jī)床動(dòng)作邏輯不直接被輸出到大功率執(zhí) 行電器，如電磁閥、接觸器，而是先由普通的繼電器等進(jìn)行邏輯運(yùn)算，再輸出給 電磁閥、接觸器等大功率控制電器，通過這類電器去驅(qū)動(dòng)更大負(fù)載。圖3-18 :通過中間繼電器間接控制電磁閥、接觸器等如上圖，PLC輸出信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)KA繼電器（幾十毫安），繼電器驅(qū)動(dòng)電磁閥 （1000毫安左右），避免了 PLC直接驅(qū)動(dòng)比較大電流的電磁閥，造成接口損壞。維修工通常把這個(gè)方法叫做“繼電器隔離”，其實(shí)就是一種功率放大過程。這和半導(dǎo)體電子線路的控制放大類似， 控制邏輯也是由小功率的晶體管（幾 個(gè)、幾十個(gè)毫安）去驅(qū)動(dòng)大功率晶體管（幾安到幾千安），最后去驅(qū)動(dòng)

14、電動(dòng)機(jī)等 大功率負(fù)載。通過功率放大作用，實(shí)現(xiàn)了小功率邏輯信號(hào)對(duì)大功率負(fù)載的控制。第三節(jié)：機(jī)床電路設(shè)計(jì)規(guī)劃 要合理設(shè)計(jì)機(jī)床電路，就要按如下過程進(jìn)行。一、了解工藝要求 電路設(shè)計(jì)前的第一步，是要了解機(jī)床的工藝要求，這些要求包括：1 、機(jī)床用來做什么？2 、所生產(chǎn)產(chǎn)品的精度要求，決定了對(duì)零部件的選擇。3 、節(jié)拍要求，影響到后期邏輯或程序設(shè)計(jì)。4 、加工順序（工藝順序） ，影響到后期邏輯或程序設(shè)計(jì)。5 、對(duì)操作的要求，影響到后期邏輯或程序設(shè)計(jì)，器件選型、布置。 等。二、了解設(shè)備結(jié)構(gòu) 了解機(jī)械工程師設(shè)計(jì)出來的設(shè)備結(jié)構(gòu)，包括：1、機(jī)械構(gòu)成和大致的裝配關(guān)系。2、哪些部分為固定部分、哪些是運(yùn)動(dòng)部分。3、驅(qū)動(dòng)動(dòng)力

15、源選擇（電動(dòng)機(jī)、氣、液）及力矩要求。4、機(jī)床結(jié)構(gòu)的限制，如行程、正反轉(zhuǎn)、保險(xiǎn)構(gòu)件等。 等。電路相當(dāng)于為人的軀體匹配思維和神經(jīng)系統(tǒng)， 因此必須對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)有詳 細(xì)的了解，才能正確控制機(jī)床工作，并保證不損害設(shè)備。例 3-1 ：從機(jī)械工程師給出的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速要求選擇電動(dòng)機(jī)： 依據(jù)電動(dòng)機(jī)功率：P = M 3計(jì)算電動(dòng)機(jī)的名牌功率，其中 P為功率（瓦）、M為轉(zhuǎn)矩（N.m ）、3為角 速度（弧度 / 秒）。由于電動(dòng)機(jī)的名牌功率P使用千瓦（KW），轉(zhuǎn)速n使用轉(zhuǎn)/分（RPM），所 以上面公式要進(jìn)行轉(zhuǎn)換。P=（M X2 jm/60）/1000 三相交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和極對(duì)數(shù)有關(guān)（后續(xù)課程） ，分別為 1000RPM

16、 （ 6 極電機(jī)）、 1500RPM （4 極電機(jī)）、 3000RPM （ 2 極電機(jī)），不是可以連續(xù) 選擇的，如果要得到任意轉(zhuǎn)速，還需要加機(jī)械減速機(jī)、離合器或變頻器等。算得的功率也要靠標(biāo)準(zhǔn)的功率等級(jí)，如 0.55、 0.75、 1、 1.1 、 1.5、 2.2、3.7、5.5、7.5 （ KW ）等。一般留取余量為 30-40% 。三、了解氣 /液/潤(rùn)滑工作時(shí)序 液壓、氣動(dòng)、潤(rùn)滑等部分， 機(jī)械工程師會(huì)在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)自己的要求給出控制 時(shí)序圖，即要求電器設(shè)計(jì)時(shí)， 按照他要求的動(dòng)作邏輯去驅(qū)動(dòng)電磁閥， 以滿足最終動(dòng)作過程。這個(gè)時(shí)序圖一定要讀懂，才能正確地設(shè)計(jì)控制電路去完成這個(gè)邏輯過程表3-1 :工

17、作臺(tái)進(jìn)給的時(shí)序表進(jìn)給閥（KV1）后退閥（KV2節(jié)流閥（KV3快進(jìn)+-工進(jìn)+-+光刀+-+快退-+-停止-如上表就是一個(gè)工作臺(tái)完成快進(jìn)一一工進(jìn)一一光刀一一，快退一一停止循環(huán) 過程的時(shí)序。四、熟悉外購件使用方法現(xiàn)代的產(chǎn)品系列中，有大量的功能電器可供選擇。如 PLG變頻器、過程儀 表、擰緊控制器、數(shù)控系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有自身不同的要求，電氣工程師 必須詳細(xì)地閱讀外購產(chǎn)品的資料，按照其要求進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)。需要說明的是，這些產(chǎn)品應(yīng)用設(shè)計(jì)往往不比機(jī)床整體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單， 大部分產(chǎn)品 的應(yīng)用設(shè)計(jì)既包括硬件線路，又包括軟件設(shè)計(jì)，需要投入比較大的人力。后面有專門的章節(jié)對(duì)這部分進(jìn)行介紹。五、組合設(shè)計(jì)在了解了工藝要求、

18、機(jī)械結(jié)構(gòu)等細(xì)節(jié)后，可以進(jìn)行組合設(shè)計(jì)。大致過程為：1、規(guī)劃主、控制電路方案，進(jìn)行功能分配，確定各部分大致設(shè)計(jì)思路。2、確定使用的零部件，選擇零部件型號(hào)、規(guī)格等，列出選型表。他號(hào)說明手啣硏關(guān)YDQOXOni白動(dòng)弄竽YO011002林起動(dòng)卿YO02報(bào)翌電檢X0G3就棊停止癬衛(wèi)V003空機(jī)飆控制®電S泡某，鳳覘雄動(dòng)脫組YD IX點(diǎn)火址圈捺燭轄植索.鳳尿捧止抵爼YP05燃哺磚肘綣電器SO 06點(diǎn)火齊關(guān)Y006虎火瞟油電確潤(rùn)X0G7上眼鬼位限制融頭YOOTjX010下很4；位眼制觸頭YD1O變頻富運(yùn)行捺融器3、進(jìn)行器件編號(hào)、地址分配等，列出分配表，在設(shè)計(jì)過程中邊設(shè)計(jì)邊完善。 如各器件在圖紙中的編

19、號(hào)、作用，PLC軟元件地址分配、作用（后續(xù)課程） 表3-2 : PLC地址分配表（部分）4、分開設(shè)計(jì)主、控制電路。5、設(shè)計(jì)功能器件電路，如PLG變頻器電路。6、設(shè)計(jì)功能電器程序、參數(shù)。7、設(shè)計(jì)保護(hù)電路、匹配保護(hù)器件參數(shù)，這些電路包括短路、過載、超程等 對(duì)設(shè)備的保護(hù)，及對(duì)人身傷害的保護(hù)等。比較典型的如保護(hù)設(shè)備的空氣開關(guān)、 熱元件、 保險(xiǎn)器設(shè)置， 保護(hù)人身安全的 緊急制動(dòng)、門禁開關(guān)、光幕等。8、各部分電路關(guān)聯(lián)、完善。六、故障、隱患分析 真正完善的設(shè)計(jì)應(yīng)該包含一個(gè)容易忽略的細(xì)節(jié)，就是從設(shè)備實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)， 特別是反面教訓(xùn)的收集中去完善設(shè)計(jì)。很多重復(fù)采購的設(shè)備品種， 在使用中積累了大量經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)， 應(yīng)該反

20、饋到前期 設(shè)計(jì)中，這是我們項(xiàng)目管理人員必須做的一門功課。這些經(jīng)驗(yàn)包括：1 、操作工人反饋的操作不輕便；2、維修工人反饋的重復(fù)性故障和零部件早期劣化；3 、維修工人反饋的維修手段方面的困難；4、設(shè)備發(fā)生過的安全事故；5、設(shè)備重復(fù)發(fā)生的影響產(chǎn)品質(zhì)量的問題；6、其它可以預(yù)見的，可能發(fā)生的事故。 所以，我們?cè)谘杏懛桨笗r(shí)，要多汲取其它部門意見，所謂的技術(shù)要求會(huì)簽，其實(shí)就是這個(gè)意思，而不是分散項(xiàng)目責(zé)任。七、電路原理圖 電路原理圖是表示機(jī)床控制原理， 詳盡表達(dá)控制邏輯關(guān)系的圖紙。 有了原理 圖，就可以正確理解設(shè)備的工作原理。電器原理圖是電氣設(shè)計(jì)最重要的圖紙， 維修工往往憑借一張?jiān)韴D， 就可以 獨(dú)立完成維修

21、過程。工藝人員應(yīng)該學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的原理圖。原理圖要畫清楚所有電器、 連線之間的關(guān)系， 一個(gè)器件的不同部分 （如線圈、 觸點(diǎn)）可以畫在圖紙中的不同位置， 甚至不同頁， 它關(guān)注的是如何正確畫出控制 邏輯關(guān)系。所有的連線要有唯一的編號(hào)，我們把這叫做“線號(hào)” 。線號(hào)要用不脫色的顏 料打印或手寫在線號(hào)管上，然后套在接線的端部。具體的圖紙實(shí)例見第二章第三節(jié)讀圖舉例 ，不再列出。第四節(jié)：安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)完成后，要進(jìn)行安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，拿出布置圖和接線圖。一、電氣系統(tǒng)安裝結(jié)構(gòu)構(gòu)成一般電器系統(tǒng)的安裝結(jié)構(gòu)從外觀直接看，包括1、電柜2、操作臺(tái)3、分線盒4、過線盒5、金屬橋架6管線7、直接敷設(shè)電纜8、外部安裝器件二、電

22、柜電柜內(nèi)主要包含主、控制電路的繼電器件、變壓器、保護(hù)電器、電源等，這 些器件被集中安裝在主電柜中。規(guī)模比較大的設(shè)備，有些電器集中的位置，也布置分電柜，如升降機(jī)等。一般來講，主電柜內(nèi)的元件布置要求強(qiáng)弱電分離， 即強(qiáng)電器件和弱電器件在 區(qū)域上分開布置，必要時(shí)要加隔離屏蔽板或分置在不同電柜中。 所以我們經(jīng)常會(huì) 看到多個(gè)電柜拼在一起，組成整機(jī)的主電柜組。電柜和外部導(dǎo)線的進(jìn)出有兩種方式：1、通過端子板進(jìn)行轉(zhuǎn)接，這樣的連接方式比較牢靠，是用戶喜歡的方式；2、通過插頭在柜壁上插接，這樣的連接方式容易松動(dòng)，但拆解容易，便于 搬運(yùn)和重新安裝，是設(shè)備供應(yīng)商喜歡的方式。圖3-19 :電柜布置圖電柜內(nèi)元件間的接線及出

23、柜線是通過線槽走線的， 要求露線最短，橫平豎直為了方便配線工配線，一般設(shè)計(jì)工程師要給出電柜布置圖和接線圖現(xiàn)在大部分電柜采用標(biāo)準(zhǔn)電柜，而不需要非標(biāo)設(shè)計(jì)。三、操作臺(tái)操作臺(tái)用于集中布置操作元件，一臺(tái)機(jī)床根據(jù)操作位置的便捷性需要， 可以 有多個(gè)操作臺(tái)，但一般都有一個(gè)主操作臺(tái)。主操作臺(tái)上一般包括總系統(tǒng)的工作模式、 送電、總啟動(dòng)、總急停、系統(tǒng)操作、 系統(tǒng)狀態(tài)等集中的操作器件和設(shè)備狀態(tài)信息。操作臺(tái)的布置有立式和斜面式兩種， 按照國家標(biāo)準(zhǔn)，各有具體要求（后續(xù)課 程），總體以操作方便，肢體最小疲勞為宜。操作臺(tái)與電柜之間的接線同樣可以采用插頭和內(nèi)部端子板兩種形式。圖3-20 :操作臺(tái)操作臺(tái)設(shè)計(jì)同樣需要給出布置圖和

24、接線圖 四、分線盒、過線盒分線盒用于外部集中安裝元件超過1個(gè)的區(qū)域，用于把來自電柜的一捆線分散連接到各分散安裝器件。如液壓站的多個(gè)電磁閥區(qū)域分線盒內(nèi)部一般使用端子板接線。標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)設(shè)計(jì)的分線盒都有過線盒相當(dāng)于多通，用于在布線中途，把一捆線分拆成兩捆（含）以上的線 束，分別去不同的區(qū)域。五、金屬橋架和管線金屬橋架用于大量導(dǎo)線的外部集中敷設(shè)，公司的控制標(biāo)準(zhǔn)，一般建議長(zhǎng)于 3 米的導(dǎo)線敷設(shè)使用橋架。金屬無縫鍍鋅管用于較少量導(dǎo)線的外部敷設(shè)（幾十根內(nèi)） ，公司控制標(biāo)準(zhǔn)建 議 1-3 米以內(nèi)的導(dǎo)線敷設(shè)采用。蛇皮管、編織軟管、電纜直敷建議使用場(chǎng)合為 1 米以內(nèi)，不建議長(zhǎng)距離敷設(shè)。 比較正規(guī)的廠商， 線路安裝

25、相對(duì)規(guī)范， 但很多皮包商線路敷設(shè)喜歡電纜直接 敷設(shè)，整個(gè)機(jī)床線路做得像蜘蛛織網(wǎng)一樣。六、外部安裝器件與防護(hù)等級(jí)（一）防護(hù)等級(jí)電動(dòng)機(jī)、行程開關(guān)、電磁閥及遠(yuǎn)程 I/O 模塊等，都是外部安裝電器部件，這 些部件之所以可以外部直接安裝，是因?yàn)樗鼈兊姆雷o(hù)等級(jí)符合了現(xiàn)場(chǎng)使用要求。事實(shí)上，不僅外部安裝器件，電柜、橋架等也有相應(yīng)防護(hù)要求。防護(hù)等級(jí)的 采用，要看使用環(huán)境，和設(shè)備對(duì)防護(hù)自身的要求。那么如何定義防護(hù)等級(jí)（ IP ）呢？IP 等級(jí)是針對(duì)電氣設(shè)備外殼對(duì)異物侵入的防護(hù)等級(jí)，來源是國際電工委員 會(huì)的標(biāo)準(zhǔn) IEC 60529，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在 2004 年也被采用為美國國家標(biāo)準(zhǔn)。IP等級(jí)的格式為IPXX,其中XX為

26、兩個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字，第一個(gè)表示接觸保護(hù)和外來物保護(hù)等級(jí)，第二個(gè)表示防水保護(hù)等級(jí)。數(shù)字越大表示其防護(hù)等級(jí)越佳。1、防塵等級(jí)0 無防護(hù)：無特殊的防護(hù)；1防止大于50mn之物體侵入：防止人體因不慎碰到電器內(nèi)部零件，防止直徑大于50mn之物體侵入；2防止大于12mn之物體侵入：防止手指碰到電器內(nèi)部零件；3防止大于2.5mm之物侵入：防止直徑大于2.5mm的工具，電線或物體侵入；4防止大于1.0mm之物侵入：防止直徑大于1.0的蚊蠅、昆蟲或物體侵入；5 防塵：無法完全防止灰塵侵入，但侵入灰塵量不會(huì)影響電器正常運(yùn)作；6 防塵：完全防止灰塵侵入。2）防水等級(jí)0 無防護(hù)：無特殊的防護(hù)；1 防止滴水侵入：防止垂直滴

27、下之水滴；2 傾斜 15 度時(shí)仍防止滴水侵入：當(dāng)電器傾斜 15度時(shí)，仍可防止滴水；3 防止噴射的水侵入： 防止雨水、 或垂直入夾角小于 50 度方向所噴射之水；4防止飛濺的水侵入：防止各萬向飛濺而來的水侵入；5防止大浪侵入：防止大浪或噴水孔急速噴出的水侵入；6防止大浪侵入：電器侵入水中一定時(shí)間或水壓條件下，仍可確保正常運(yùn)作;7防止浸水侵入：電器無期限沉沒水中在一定水壓條件下，可確保正常運(yùn)作;8防止沉沒的影響。普通的工業(yè)環(huán)境，IP54應(yīng)該已經(jīng)可以滿足一般使用要求。（二）安裝位置要求外部安裝器件的安裝位置一般有如下要求：1、一定要安裝在易于維修的位置，以縮短維修時(shí)間；2、安裝點(diǎn)還要有好的穩(wěn)定性，不

28、容易變形、受震動(dòng)；3、要兼顧布線的簡(jiǎn)單、節(jié)省和美觀。七、電氣安裝布置圖/布（接）線圖電器布置圖和接線圖是設(shè)備安裝必須的。（一）電氣布置圖布置圖是進(jìn)行電器外部器件安裝的示意圖，用于確定所有外部敷設(shè)電器及布 線位置、結(jié)構(gòu)。如下場(chǎng)合需要提供布置圖：1 、主電柜、分電柜；2 、操作臺(tái)、分線盒；3 、整體機(jī)床布置；4 、局部安裝結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的部位。上 n-圖3-23 :沈陽新松公司AGV（自動(dòng)導(dǎo)航車）布置圖（二）電氣布（接）線圖電氣接線圖是布線工正確布線的必要圖紙，它指導(dǎo)各電器之間的正確接線方 法，對(duì)復(fù)雜的設(shè)備只憑原理圖是不可能完成布線的。1、電柜類布線圖電柜、操作臺(tái)等柜體布線圖一般是按實(shí)際器件擺放位置

29、畫的， 并標(biāo)明每個(gè)出 線端子在器件本身的編號(hào)，相同器件相同端子出線號(hào)碼是重復(fù)的，用于識(shí)別元件 的接線位置。而電路原理圖的線號(hào)是統(tǒng)一編號(hào)的， 不可以重復(fù)，每根線的號(hào)碼是 唯一的。2、外部敷設(shè)布線圖外部敷設(shè)線路的器件往往不能按實(shí)際位置畫，但要畫出彼此間的連接關(guān)系。MFC臨% iKk1inH-«KiE刊 li ! V Id圖3-24 : AGV后驅(qū)動(dòng)輪部分電氣布（接）線圖上圖給出的是AGV系統(tǒng)的整機(jī)布線圖第五節(jié)：機(jī)床電路設(shè)計(jì)的基本要求一個(gè)好的設(shè)計(jì)，除了滿足工藝、機(jī)械要求外，應(yīng)該同時(shí)考慮如下輔助要求：一、安全性合理的電氣設(shè)計(jì)， 必須設(shè)計(jì)可靠的保護(hù)電路。 既要包括對(duì)人的保護(hù)， 也要保 護(hù)對(duì)設(shè)備

30、的保護(hù)。（一）典型的電氣保護(hù)1、對(duì)設(shè)備1 ）短路保護(hù)：使用保險(xiǎn)器2 ）過載保護(hù)：使用空氣開關(guān)、熱繼電器3 ）過電壓保護(hù)：過壓繼電器、壓敏元件4 ）行程保護(hù)：形成開關(guān)5 ）流量保護(hù)：如液壓、潤(rùn)滑，使用流量開關(guān)6 ）壓力保護(hù)：如液壓、過濾系統(tǒng)堵塞保護(hù)，使用壓力開關(guān) 等等。2、對(duì)人員1 ）觸電保護(hù)：漏電保護(hù)器2 ）區(qū)域機(jī)械傷害保護(hù)：光柵、光電3 ）旋轉(zhuǎn)工具傷害保護(hù)：能耗制動(dòng)系統(tǒng)4 ）碰撞保護(hù)：超聲檢測(cè)、保險(xiǎn)杠開關(guān)5 ）誤送電保護(hù)：鑰匙開關(guān)等等 3、綜合性保護(hù)如急停裝置等。（二）本質(zhì)安全 機(jī)床的保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，必須從機(jī)械、電氣方面綜合考慮，盡量做到完善，零 風(fēng)險(xiǎn)。但再好的保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 即使可以防范危險(xiǎn)

31、的傷害， 也是在風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生后采取 的措施。不如在設(shè)計(jì)上采取措施， 讓危險(xiǎn)源沒有機(jī)會(huì)發(fā)生。 這種從設(shè)計(jì)上杜絕危 險(xiǎn)發(fā)生的方法，叫做本質(zhì)安全設(shè)計(jì)。顯然，本質(zhì)安全是最好的安全措施。二、可維修性電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)要便于維修， 表現(xiàn)在一旦出現(xiàn)故障， 或進(jìn)行檢修， 可以在最短 的時(shí)間內(nèi)完成。具體表現(xiàn)在：1 、作業(yè)高度：可能拆卸器件的高度要便于人站立或蹲下處理，使維修工最 少體力消耗下可以修理。位置不能太高太低。2 、維修空間：所有可能拆卸的位置、電柜門開度、電柜門附近空間大小等 要便于操作。一般電柜門 1 米空間內(nèi)不允許有干涉物。3 、器件安裝：器件的安裝位置要考慮方便拆卸，盡量不設(shè)置在隱蔽區(qū)域、 蓋板下、作業(yè)空間狹小、落腳點(diǎn)不穩(wěn)定的位置。4 、固定方式： 非標(biāo)性固定方式要便于拆卸， 盡量少使用或不使用特殊工具。 等。三、可操作性電氣設(shè)計(jì)要考慮便于操作工人操作，如：1 、操作臺(tái)的高度、角度；2 、顯示系統(tǒng)的位置、高度、角度、亮度；3 、操作點(diǎn)的布置、拆分；4 、操作器件的選擇（影響操作手感、力量、習(xí)慣） ；5 、硬、軟操作元件的分配合理性： 最常用的操作元件一定要使用實(shí)體元件， 比較少使用的可以使用觸摸屏幕設(shè)計(jì)；6 、機(jī)床工作照明；7 、操作流程設(shè)計(jì)要最簡(jiǎn)單，最少的動(dòng)作可以完成必須的操作；8、必要的聲、光提示，充分利用人的感官。四、高可靠性 高可靠性包括