電氣控制與PLC應(yīng)用-2.模塊二

1、模塊二 常見機床電氣控制電路任務(wù)一X62W銑床控制電路分析與故障排除 Z3040搖臂鉆床控制電路分析與故障排除 任務(wù)二【知識目標】通過對常見電氣控制電路的分析，能夠具備識讀復雜電氣控制電路圖的能力和常見故障的診斷與排除能力。1了解電氣控制電路分析的一般方法和步驟。2能熟練分析機電設(shè)備的電氣控制原理圖。3掌握典型機電設(shè)備電氣控制系統(tǒng)中常見故障的診斷與排除。【能力目標】任務(wù)一 X62W銑床控制電路分析與故障排除一、任務(wù)導入用途：銑床主要用于加工零件的平面、斜面、溝槽等型面的機床，裝上分度頭后，可以加工齒輪或螺旋面，裝上回轉(zhuǎn)圓工作臺則可以加工凸輪和弧形槽。 （一）銑床的主要結(jié)構(gòu)銑床由床身、主軸、刀桿

2、、橫梁、工作臺、回轉(zhuǎn)盤、橫溜板和升降臺等幾部分組成 （二）銑床的運動形式及控制要求 1 主運動 銑刀的旋轉(zhuǎn)運動為銑床的主運動，由一臺籠型異步電動機 M1 拖動。銑削加工有順銑和逆銑兩種加工方式，所以要求主軸電動機能正反轉(zhuǎn)。但考慮到正反轉(zhuǎn)操作并不頻繁（批量順銑或逆銑），因此采用倒順開關(guān)SA5來改變電源相序?qū)崿F(xiàn)主軸電動機的正反轉(zhuǎn)。由于主軸傳動系統(tǒng)中裝有避免振動的慣性輪，使主軸停車困難，主軸電動機采用電磁離合器制動以實現(xiàn)準確停車。 2 進給運動 工作臺縱向、橫行和垂直三種運動形式、六個方向的直線運動為進給運動。由一臺進給電動機 M2 拖動，進給電動機能正反轉(zhuǎn)。3 輔助運動 銑床的輔助運動為工作臺縱向

3、、橫行和垂直三個方向上的快速移動。它是通過采用快速電磁鐵 YA吸合來改變傳動鏈的傳動比從而實現(xiàn)快速移動的。4 變速沖動 為保證變速時齒輪易于嚙合，減小齒輪端面的沖擊，要求變速時有電動機沖動（短時轉(zhuǎn)動）控制。5 聯(lián)鎖控制 根據(jù)工藝要求，主軸旋轉(zhuǎn)與工作臺進給應(yīng)有聯(lián)鎖控制，即進給運動要在銑刀旋轉(zhuǎn)之后才能進行，加工結(jié)束時必須在銑刀停轉(zhuǎn)前停止進給運動；圓工作臺的旋轉(zhuǎn)運動與工作臺的縱向、橫行和垂直三個方向的運動之間也有聯(lián)鎖控制，即圓工作臺旋轉(zhuǎn)時，工作臺不能向其他方向移動。 6 兩地控制 為操作方便，應(yīng)能在兩處控制各部件的起動停止。7 冷卻泵控制 由一臺電動機 M3 拖動，供給銑削時的冷卻液。二、相關(guān)知識分

4、析主電路 分析控制電路分析輔助電路分析聯(lián)鎖保護環(huán)節(jié) 分析特殊控制環(huán)節(jié)總體檢查查線讀圖法是分析繼電-接觸控制電路的最基本方法。 （一）電氣原理圖分析方法與分析步驟1.先機后電2.先主后輔3.化整為零4.集零為整、統(tǒng)觀全局5.總結(jié)特點（1）分析主電路。 根據(jù)每臺電動機和執(zhí)行電器的控制要求去分析電動機起動、轉(zhuǎn)向控制、調(diào)速和制動等基本控制電路。（2）分析控制電路。 根據(jù)主電路各個電動機和執(zhí)行電器的控制要求，按功能不同將控制電路“化整為零進行分析。（3）分析輔助電路。 輔助電路包括執(zhí)行元件的工作狀態(tài)顯示、電源顯示、參數(shù)測定、照明和故障報警等部分。輔助電路中很多部分是由控制電路中的元器件來控制的，所以分析

5、輔助電路時，還要回過頭來對控制電路的這部分電路進行分析。（4）分析聯(lián)鎖與保護環(huán)節(jié)。 在控制電路中還設(shè)置了必要的電氣聯(lián)鎖和一系列的電氣保護。必須對電氣聯(lián)鎖與電氣保護環(huán)節(jié)在控制線路中的作用進行分析。（5）分析特殊控制環(huán)節(jié)。 在某些控制電路中，還設(shè)置了相對獨立的某些特殊環(huán)節(jié)，其讀圖分析的方法可參照上述分析過程，并靈活運用所學過的電子技術(shù)、變流技術(shù)、自控系統(tǒng)、檢測與轉(zhuǎn)換等知識進行逐一分析。（6）總體檢查。 經(jīng)過“化整為零”，還必須用“集零為整”的方法，全面檢查整個控制電路，看是否有遺漏。特別要從整體角度去進一步檢查和理解各控制環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系，機電液的配合情況等。（二）電氣控制電路故障的一般分析方法1.

6、電氣控制電路故障的診斷步驟故障調(diào)查 電路分析 斷電檢查 通電檢查 方法問看聽摸問：詢問機床操作人員，故障發(fā)生前后的情況如何，有利于根據(jù)電氣設(shè)備的工作原理來判斷發(fā)生故障的部位，分析出故障的原因?？矗河^察熔斷器內(nèi)的熔體是否熔斷；其它電器元件有燒毀、發(fā)熱、斷線、導線連接螺釘是否松動；觸點是否氧化、積塵等。要特別注意高電壓、大電流的地方，活動機會多的部位，容易受潮的接插件等。故障調(diào)查 聽：電動機、變壓器、接觸器等，正常運行的聲音和發(fā)生故障時的聲音是有區(qū)別的，聽聲音是否正常，可以幫助尋找故障的范圍、部位。摸：電動機、電磁線圈、變壓器等發(fā)生故障時，溫度會顯著上升，可切斷電源后用手去觸摸判斷元件是否正常。注

7、意：不論電路通電或是斷電，要特別注意不能用手直接去觸摸金屬觸點！必需借助儀表來測量。 根據(jù)調(diào)查結(jié)果，參考該電氣設(shè)備的電氣原理圖進行分析，初步判斷出故障產(chǎn)生的部位，然后逐步縮小故障范圍，直至找到故障點并加以消除。 分析故障時應(yīng)有針對性，如接地故障一般先考慮電氣柜外的電氣裝置，后考慮電氣柜內(nèi)的電氣元件。斷路和短路故障，應(yīng)先考慮動作頻繁的元件，后考慮其余元件。電路分析 檢查前先斷開機床總電源，然后根據(jù)故障可能產(chǎn)生的部位，逐步找出故障點。檢查時應(yīng)先檢查電源線進線處有無碰傷而引起的電源接地、短路等現(xiàn)象，螺旋式熔斷器的熔斷指示器是否跳出，熱繼電器是否動作。然后檢查電氣外部有無損壞，連接導線有無斷路、松動，

8、絕緣有否過熱或燒焦。斷電檢查 通電檢查 作斷電檢查仍未找到故障時，可對電氣設(shè)備作通電檢查。 在通電檢查時要盡量使電動機和其所傳動的機械部分脫開，將控制器和轉(zhuǎn)換開關(guān)置于零位，行程開關(guān)還原到正常位置。然后萬用表檢查電源電壓是否正常，有否缺相或嚴重不平衡。再進行通電檢查，檢查的順序為：先檢查控制電路，后檢查主電路；先檢查輔助系統(tǒng)，后檢查主傳動系統(tǒng)；先檢查交流系統(tǒng)，后檢查直流系統(tǒng)；合上開關(guān)，觀察各電器元件是否按要求動作，有否冒火、冒煙、熔斷器熔斷的現(xiàn)象，直至查到發(fā)生故障的部位。2.電氣控制電路故障的診斷方法電壓測量法 電壓測量法指利用萬用表測量機床電氣線路上某兩點間的電壓值來判斷故障點的范圍或故障元件

9、的方法。 電阻測量法 指利用萬用表測量機床電氣線路上某兩點間的電阻值來判斷故障點的范圍或故障元件的方法。 電壓分階測量法按住起動按鈕SB2不放，同時將黑色表棒接到點7上，紅色表棒按6、5、4、3、2標號依次向前移動，分別測量7-6、7-5、7-4、7-3、7-2各階之間的電壓，電路正常情況下，各階的電壓值均為380V或220V。如測到7-6之間無電壓，說明是斷路故障電壓測量法電壓分段測量法電壓的分段測試法是將紅、黑兩根表棒逐段測量相鄰兩標號點1-2、2-3、3-4、4-5、5-6、6-7間的電壓。如電路正常，按SB2后，除6-7兩點間的電壓等于380V或220V之外，其他任何相鄰兩點間的電壓值

10、均為零。電壓測量法電阻測量法 用萬用表的電阻擋檢測前應(yīng)先斷開電源，然后按下SB2不放松，先測量l-7兩點間的電阻，如電阻值為無窮大，說明l-7之間的電路斷路。然后分階測量l-2、l-3、l-4、l-5、1-6各點間電阻值。若電路正常，則該兩點間的電阻值為“0”；當測量到某標號間的電阻值為無窮大，則說明表棒剛跨過的觸點或連接導線斷路。電阻測量法注意點：用電阻測量法檢查故障時一定要斷開電源。如被測的電路與其他電路并聯(lián)時，必須將該電路與其他電路斷開，否則所測得的電阻值是不準確的。測量高電阻值的電器元件時，把萬用表的選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)至適合的電阻擋。三、任務(wù)實施（一）主電路分析主軸電機 進給電機 冷卻泵電機

11、1、主軸電動機M1由 KM3控制，由倒順開關(guān) SA5 預選轉(zhuǎn)向，KM2的主觸點串聯(lián)兩相電阻與速度繼電器KS配合實現(xiàn)停車反接制動。通過機械結(jié)構(gòu)和接觸器KM2進行變速沖動控制。 2、進給電動機M2由接觸器KM4、KM5的主觸點控制，并由接觸器KM6主觸點控制快速電磁鐵YA，決定工作臺移動速度，KM6接通為快速，斷開為慢速。 3、冷卻泵電動機M3由接 觸器KM1控制，單方向旋轉(zhuǎn)。（二）控制電路分析1.主軸電動機控制電路分析（1）主軸電動機的起動控制按下SB1（或SB2）KM3線圈通電并自鎖KM3的主觸點閉合，主電動機M1起動運行。 停止時，按下SB3（89、1112）或SB4（89、811）KM3線

12、圈隨即斷電，但此時速度繼電器KS的正向觸點（97）或反向觸點（97）總有一個閉合著制動接觸器KM2線圈立即通電KM2的3對主觸點閉合電源接反相序主電動機M1串入電阻R進行反接制動。 主軸在加工前，由選擇開關(guān)SA5選擇主軸電動機M1的轉(zhuǎn)動方向（順、逆銑）。（2）主軸電動機的變速沖動控制SQ7是主軸變速沖動開關(guān)SQ7的動合觸點接通，KM2線圈得電動作，M1被反接制動。 2.進給電動機控制電路分析縱向（一字）操作手柄十字操作手柄運動方向（三維空間）： 縱向（左右）、橫向（前后）、升降（上、下）。 操作方法： 縱向操作手柄，左、停、右（3工位）位置。 十字操作手柄（兩個機械聯(lián)動），前、上、停、下、后（

13、5工位）位置。 位 置觸 點接通圓工作臺接通長工作臺SA1-1+SA1-2 +SA1-3+工作狀態(tài)選擇開關(guān)SA1觸點通斷情況 工作臺選擇 選擇開關(guān)SA1為長工作臺和圓工作臺操作狀態(tài)選擇開關(guān)，其工作狀態(tài)見下表。（1）工作臺縱向（左右）進給控制 工作臺移動到終點，終點檔鐵撞擊手柄的凸起部分可使其返回中間位置，實現(xiàn)終點停車?？v向操作手柄向右，壓下位置開關(guān)SQ1；操作手柄向左，壓下位置開關(guān)SQ2；操作手柄在中間0位為停止狀態(tài)。向右向左縱向手柄的操作（2）工作臺前后和上下進給控制安放在床身上的限位檔鐵，能使十字手柄自動返回0位。實現(xiàn)橫向、垂直的終點停車。互鎖：長工作臺的垂直和橫向運動中，SA1、SQ1-

14、2、SQ2-2常閉觸點的閉合條件要求縱向手柄在0位及SA1選擇長工作臺，否則橫向和垂直運動無法進行。向前、下向后、上十字手柄的操作（3）工作臺快速移動控制 按下SB5（或SB6）KM6得電KM6的主觸點閉合電磁鐵YA通電，接上快速離合器工作臺快速向操作手柄預選的方向移動松開SB5或SB6YA線圈斷電，工作臺改為工進。工作臺快速移動控制（4）工作臺進給變速沖動控制 進給變速手柄外拉對準需要速度，將手柄拉出到極限壓動限位開關(guān)SQ6KM4得電進給電動機M2正轉(zhuǎn)，便于齒輪嚙合。 （5）圓工作臺進給控制 長工作臺各個操作手柄在0位，且將工作臺選擇開關(guān)SA1置于圓工作臺接通位置?；ユi分析：SQ1SQ4常閉

15、觸點閉合的條件是縱向和十字手柄均在0位。（6）銑床各運動方向的聯(lián)鎖及保護 主運動與進給運動的順序聯(lián)鎖（KM3的常開觸點（1213） 為防止刀具和銑床的損壞，要求只有主軸旋轉(zhuǎn)后才允許有進給運動和進給方向的快速移動。工作臺6個方向的聯(lián)鎖（由縱向和十字操作手柄實現(xiàn)） 6個方向的進給運動中同時只能有一種運動產(chǎn)生，該銑床采用了機械操縱手柄和位置開關(guān)相配合的方式來實現(xiàn)6個方向的聯(lián)鎖。長工作臺與圓工作臺的聯(lián)鎖（SA1實現(xiàn)）保護環(huán)節(jié) 當主軸電動機或冷卻泵電動機過載時，進給運動必須立即停止，以免損壞刀具和銑床。冷卻泵、照明控制、保護環(huán)節(jié)冷卻泵開關(guān)照明開關(guān)過載保護主電路短路保護控制電路短路保護照明電路的保護銑床電

16、氣控制線路的特點 1、采用電磁磨擦離合器的傳動裝置，實現(xiàn)主軸電動機的停車制動和主軸上刀時的制動，以及對工作臺工作進給和快速進給的控制。2、主軸變速與進給變速均設(shè)有變速沖動環(huán)節(jié)。3、進給電動機的控制采用機械掛擋-電氣開關(guān)聯(lián)動的手柄操作，而且操作手柄扳動方向與工作臺運動方向一致具有運動方向的直觀性。4、工作臺上下左右前后6個方向的運動具有聯(lián)鎖保護。2022/7/11四、知識拓展X62W萬能銑床常見故障分析1主軸電動機M1不能啟動（1）如果接觸器KM3吸合但電動機不轉(zhuǎn)，則故障原因在主電路。 主電路電源缺相。 主電路中FU1、KM3主觸點、SA5觸點、FR1熱元件有任一個接觸不良或回路斷路。排除方法：

17、參照本模塊圖2-2和圖2-3所講的電壓測量法，用萬用表依次測量主電路故障點電壓。（2）如果接觸器KM3不吸合，則故障原因在控制電路中（見圖2-5）。 控制電路電源沒電、電壓不夠或FU3熔斷。 SQ7-2、SB1、SB2、SB3、SB4、KM2動斷觸點任一個接觸不良或者回路斷路。 熱繼電器FR1動作后沒有復位，導致其動斷觸點不能導通。 接觸器KM3線圈斷路。排除方法：參照本模塊圖2-4所講的電阻測量法，用萬用表測量控制電路，找出故障點。2022/7/112工作臺各個方向都不能進給（1）進給電動機控制的公共電路上有斷路，如13號線或者20號線上有斷路。（2）接觸器KM3的輔助動合觸點KM3（121

18、3）接觸不良。（3）熱繼電器FR2動作后沒有復位。3工作臺能夠左、右和前、下運動而不能后、上運動由于工作臺能左右運動，所以SQ1、SQ2沒有故障；由于工作臺能夠向前、向下運動，所以SQ3沒有故障。因此，故障的可能原因是SQ4行程開關(guān)的動合觸點SQ4-1接觸不良。2022/7/114圓工作臺不動作，其他進給都正常由于其他進給都正常，則說明SQ6-2、SQ4-2、SQ3-2、SQ1-2、SQ2-2觸點及連線正常，KM4線圈線路正常，綜合分析故障現(xiàn)象，故障范圍在SA1-2觸點及連線上。5工作臺不能快速移動如果工作臺能夠正常進給，那么故障可能的原因是SB5或SB6、KM6主觸點接觸不良或線路上有斷路，

19、或者是YA線圈損壞。 任務(wù)二 Z3040搖臂鉆床控制電路分析與故障排除一、任務(wù)導入用途：鉆床可以進行鉆孔、擴孔、鉸孔、刮平面及改螺紋等。 分類：立式鉆床、臺式鉆床、多軸鉆床、搖臂鉆床及專用鉆床等。1底座搖臂鉆床電力拖動及其控制要求 1.搖臂鉆床由四臺電動機進行拖動：主軸電動機帶動鉆刀旋轉(zhuǎn)；搖臂升降電動機帶動搖臂進行升降；液壓泵電動機拖動液壓泵供出壓力油，使液壓系統(tǒng)的夾緊機構(gòu)實現(xiàn)夾緊與放松；冷卻泵電動機驅(qū)動冷卻泵供給機床冷卻液。2.主軸的旋轉(zhuǎn)運動和縱向進給運動及其變速機構(gòu)均在主軸箱內(nèi)，由一臺主軸電動機拖動。 主軸由機械摩擦片式離合器實現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及調(diào)速的控制。3.內(nèi)外立柱、主軸箱與搖臂的夾緊與放

20、松是由一臺電動機通過正反轉(zhuǎn)拖動液壓泵送出不同流向的壓力油，推動活塞、帶動菱形塊動作來實現(xiàn)，因此要求液壓泵電動機能正反向旋轉(zhuǎn)，采用點動控制。4.搖臂的升降由一臺交流異步電動機拖動，裝于主軸頂部，通過正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)搖臂的上升和下降。搖臂升降過程：搖臂放松升/降搖臂夾緊5.工作狀態(tài)指示 HL1、HL2用于主軸箱和立柱的夾緊、放松工作狀態(tài)指示，HL3用于主軸電動機運轉(zhuǎn)工作狀態(tài)指示。二、相關(guān)知識（一）鉆床的主要結(jié)構(gòu)Z3040型搖臂鉆床主要由底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱和工作臺等部分組成 （二）鉆床的運動形式（1）主運動：主軸帶著鉆頭的旋轉(zhuǎn)運動。（2）進給運動：主軸帶著鉆頭的上下進給運動。（3）輔助運

21、動： 外立柱和搖臂繞內(nèi)立柱作回轉(zhuǎn)運動（手動）。 搖臂沿外立柱作升降運動（升降電動機M2驅(qū)動）。 主軸箱沿搖臂水平移動（手動）。 夾緊與放松運動：外立柱與內(nèi)立柱、搖臂與外立柱、主軸箱與搖臂間的（液壓驅(qū)動，電動機M3拖動）。 三、任務(wù)實施（一）主電路分析主軸電動機M1： KM1單向起?？刂啤u臂升降電動機M2KM2（上升）、KM3（下降），正反轉(zhuǎn)控制。液壓泵電動機M3： KM4（松）、KM5（緊），正反轉(zhuǎn)（夾/松）控制。冷卻泵電動機M4：組合開關(guān)SA1單向手動 控制。哪里有邏輯，那里就有自動化控制（二）控制電路分析1.主軸電動機M1的控制SB1、SB2、KM1構(gòu)成主軸電動機的起?？刂齐娐?，HL3用

22、作運行指示。SB1、SB2、KM1構(gòu)成主軸電動機的起?？刂齐娐罚琀L3用作運行指示。2.搖臂的升降控制搖臂松開 搖臂移動搖臂夾緊搖臂上升流程搖臂升降電機M2和液壓泵電機M3配合實現(xiàn)位置開關(guān)SQ1 、SQ5用于升降限位保護。SQ3檢測搖臂夾緊，SQ2檢測搖臂松開上升下降放松夾緊上升下降完全松開壓SQ2SQ1上升限位完全夾緊時壓SQ3搖臂上升注意：YA得電搖臂上升過程分析（夾緊時壓下SQ3 ,放松時壓下SQ2）搖臂下降上升下降放松夾緊下降完全放松時壓SQ2SQ5下降限位完全夾緊時壓SQ3注意：YA得電3.主軸箱和立柱的放松和夾緊控制（夾緊KM5，放松KM4）放松夾緊主軸箱、立柱松開指示主軸箱、立柱

23、夾緊指示注意：YA不得電3.主軸箱和立柱的放松和夾緊控制（夾緊KM5，放松KM4）4保護環(huán)節(jié)、照明及冷卻泵電動機的控制（1）保護環(huán)節(jié)。低壓斷路器QF對主電路進行短路保護；熱繼電器FR1對主軸電動機進行過載保護；熱繼電器FR2對液壓泵電動機M3進行過載保護。搖臂的上升限位和下降限位分別通過行程開關(guān)SQ1和SQ5實現(xiàn)。（2）照明電路。照明由開關(guān)SQ控制照明燈EL來實現(xiàn)。（3）冷卻泵電動機的控制。冷卻泵電動機M4的容量很小，由開關(guān)SA控制。Z3040型搖臂鉆床電氣控制特點1、Z3040型搖臂鉆床采用機、電、液的綜合控制。2、搖臂的升降控制與搖臂夾緊放松的控制有嚴格的程序要求，以確保先松開，再移動，移

24、動到位后自動夾緊。所以對M3、M2電動機的控制有嚴格的程序要求，這些皆由電氣控制電路，液壓、機械相互配合來實現(xiàn)。3、電路具有完善的保護和聯(lián)鎖，有明顯的信號指示。Z3040型搖臂鉆床中行程開關(guān)的作用： SQ1：上升限位 SQ2：搖臂完全松開 SQ3：搖臂完全夾緊 SQ4：主軸箱、立柱完全夾緊 SQ5：下降限位Z3040搖臂鉆床常見故障分析知識拓展1主軸電動機無法起動（1）電源總開關(guān)QF接觸不良，需調(diào)整或更換。（2）控制按鈕SB1或SB2接觸不良，需調(diào)整或更換。（3）接觸器線圈KM1線圈斷線或觸點接觸不良，需重接或更換。2搖臂不能升降（1）行程開關(guān)SQ2的位置移動，使搖臂松開后沒有壓下SQ2。由搖臂升降過程可知，搖臂升降電動機M2旋轉(zhuǎn)，帶動搖臂升降，其前提是搖臂完全松開，活塞桿壓行程開關(guān)SQ2。如果SQ2不動作，常見故障是SQ2安裝位置移動。這樣，搖臂雖已放松，但活塞桿壓不上SQ2，搖臂就不能升降，有時，液壓系統(tǒng)發(fā)生故障，使搖臂放松不夠，也會壓不上SQ2，使搖臂不能移動。由此可見，SQ2的位置非常重要，應(yīng)配合機械、液壓調(diào)整好后緊固。（2）液壓泵電動機M