電氣控制與可編程控制器-第2版

第三章典型生產(chǎn)機械電氣控制電路分析第一節(jié)電氣控制電路的分析根底第二節(jié)車床的電氣控制電路分析第三節(jié)X62W萬能銑床的電氣控制電路分析第四節(jié)T68型臥式鏜床的電氣控制電路分析第五節(jié)起重機械電氣控制電路分析電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器第2版書名：電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器第2版書號：978-7-111-50350-7常曉玲主編出版社：機械工業(yè)出版社1.設備說明書設備說明書由機械〔包括液壓〕與電氣兩局部組成。(1)設備的構造，主要技術指標，機械、液壓氣動局部的工作原理及主要性能指標、規(guī)格和運動要求等。(2)電氣傳動方式，電機、執(zhí)行電器等數(shù)目、規(guī)格型號、安裝位置、用途及控制要求。(3)設備的使用方法，各操作手柄、開關、旋鈕、指示裝置的布置以及在控制電路中的作用。第一節(jié)

電氣控制電路的分析根底

一、電氣控制電路分析的內(nèi)容(4)弄清楚與機械、液壓局部直接關聯(lián)的電器〔行程開關、電磁閥、電磁離合器、傳感器等〕的位置、工作狀態(tài)及與機械、液壓局部的關系，在控制中的作用等。2.電氣控制原理圖這是電路分析的主要內(nèi)容。電氣控制系統(tǒng)的原理圖有主電路、控制電路、指示照明電路、保護及聯(lián)鎖環(huán)節(jié)以及特殊控制電路等局部組成。

注意：我們在分析具體電路圖時，必須與閱讀其它技術資料結合起來。例如，各種電動機及執(zhí)行元件的控制方式、位置及作用，各種與機械有關的位置開關、主令電器的狀態(tài)等，只有通過閱讀說明書才能了解。1.分析主電路電動機起動、轉向控制、調速、制動等根本控制環(huán)節(jié)。2.分析控制電路將控制電路“化整為零〞，按功能不同劃分成假設干個局部控制電路來進行分析。3.分析指示照明等輔助電路

二、電路圖閱讀分析的方法與步驟分析控制電路的最根本的方法是“查線讀圖〞法。4.分析聯(lián)鎖與保護環(huán)節(jié)5.分析特殊控制環(huán)節(jié)6.總體檢查第二節(jié)

車床的電氣控制線路分析

車床是一種應用極為廣泛的金屬切削機床。在機械加工中廣泛使用，根據(jù)其結構和用途不同、分成普通車床、立式車床、六角車床、仿形車床等。車床主要用于車削外圓、內(nèi)孔、端面、螺紋定型外表和回轉體的端面等，并可裝上鉆頭、絞刀等刀具進行孔加工。

一、車床的主要結構及運動形式普通車床主要結構如圖，為了加工各種旋轉外表，車床必須具有切削運動和輔助運動。切削運動包括主運動和進給運動，除此之外的所有運動均稱為輔助運動。主運動是主軸通過卡盤或頂尖帶開工件作旋轉運動，它消耗絕大局部能量。進給運動是溜板帶動刀架的縱向和橫向的直線運動，其運動方式有手動和自動兩種。輔助運動是指刀架的快速移動及工件的加緊與放松。

臥式車床的結構1-床身；2-進給箱；3-掛輪箱；4-主軸箱；5-溜板箱；6-溜板及刀架；7-尾座；8-絲杠；9-光杠

二、臥式車床的電力拖動及控制要求

根據(jù)普通臥式車床加工的需要，其控制要求：

1.主軸轉速和進給速度可調，主軸轉速能在相當大的范圍內(nèi)進行調節(jié)

2.主軸電動機的起動、停車應能實現(xiàn)自動控制。

3.冷卻泵電動機

4.快速移動電動機

5.控制線路應有必要的保護及照明等電路。

主軸啟動之后，再啟動采用機械抱閘

三、C620普通車床的電氣控制電路分析C620普通車床屬于小型車床。拖動要求如下：主電動機采用直接起動方式；

調速采用機械調速方式；

正反轉也采用機械方法來實現(xiàn)；主電動機需要制動，本機床采用機械制動方式。

主電路共有三臺電動機。M1為主電動機，帶動主軸旋轉和刀架移動；M2為冷卻泵電動機；M3為刀架快速移動電動機。

2.控制電路分析

工作原理：

1.主電路分析

合QS按下SB2KM1得電自鎖M1起動合上SA1KM2得電冷卻泵M2起動主軸電動機與冷卻泵電機起動：

根據(jù)它的電氣控制原理圖。

停車：按SB1KM1失電M1失電KM2失電M2停車

快速移動：點按SB3KM3得電M3得電帶動刀架快速移動移動到位松開SB3M3停車

3.輔助電路分析

照明和指示電路的電源由控制變壓器TC副邊輸出24V和6V電源供電。EL為機床的低壓照明燈，由轉換開關SA2控制，HL為電源信號燈。

4.保護環(huán)節(jié)分析熱繼電器FR1和FR2分別對電動機M1、M2進行過載保護，由于M3為短時工作狀態(tài)，故未設過載保護，熔斷器FU分別對主電路、控制電路和輔助電路實行短路保護。

5.總體檢查看是否有遺漏。

四、C650普通車床的電氣控制線路分析

控制要求：主電動機采用直接起動方式。要求主電動機能夠正反轉，并可進行正反兩個方向的電氣停車制動。為加工調整方便，還應具有點動控制功能。1.主電路分析

M1為主電動機，拖動主軸旋轉，并通過進給機構以實現(xiàn)進給運動。

M2為冷卻泵電動機，提供冷卻液。

M3為快速移動電動機。通過電流互感器TA接入的電流表A用來監(jiān)視主電動機繞組的工作電流。2.控制電路分析〔1〕主電動機M1的點動控制假設需要檢修或調整車床時，要求主電動機M1點動控制。工作原理：合QS點按SB2KM1得電M串R降壓起動松開SB2KM1失電M停車〔2〕主電動機M1的正、反轉控制線路正轉：合QS按下SB3KM3得電R短接KA得電KM1得電M全壓起動反轉過程讀者自行分析?！?〕主電動機M1的反接制動控制正向反接制動：電動機正轉時KS1〔10-12〕閉合按下SB1KM3斷開R串入主電路KM1失電KA失電KM2得電正向反接制動轉速〈100轉KS1〔10-12〕斷開KM2失電M停車電動機反向反接制動過程與正轉時的制動相似?！?〕刀架的快速移動和冷卻泵控制M2為冷卻泵電動機，它的起動和停止通過按鈕SB6和SB5控制。轉動刀架手柄壓下SQKM5吸合M3得電刀架快速移動快速移動：冷卻泵控制：〔5〕監(jiān)視電路分析通過電流表來監(jiān)視主電動機繞組的正常工作電流?！?〕照明電路

照明燈采用36V的平安電壓供電，開關SA控制圖3-3銑床是用銑刀進行銑削加工的機床。可以用來加工機械零件的平面、斜面、溝槽等型面，在裝上分度頭以后，可以加工直齒輪和螺旋面；裝上回轉圓工作臺，那么可以加工凸輪和弧形槽等回轉體。按結構形式的不同，可分為立式銑床、臥式銑床、龍門銑床、仿型銑床以及各種專用銑床。第三節(jié)

X62W型臥式萬能銑床的電氣控制電路分析

X62W臥式萬能銑床的結構

一、X62W型臥式萬能銑床主要結構及運動形式

X62W臥式萬能銑床由床身、懸梁、刀桿支架、工作臺、溜板和升降臺等部件組成。

該銑床可以實現(xiàn)七個方向的運動：升降臺的上下移動，一般稱為垂直運動。溜板沿水平導軌作平行于主軸軸線方向的前后運動，一般稱橫向進給。工作臺沿回轉臺上的導軌作垂直于軸線方向的左右移動，一般稱為縱向移動?

傾斜方向進給，以加工螺旋槽。X62W型銑床有三種運動，即主運動、進給運動和輔助運動。主運動：主軸帶動銑刀的旋轉運動；進給運動：加工過程中工作臺帶開工件在三個相互垂直方向上的直線運動；輔助運動：工作臺在三個互相垂直方向上的快速直線運動，以及工作臺的旋轉運動。

二、X62W型臥式萬能銑床的電力拖動及控制要求

1．X62W型萬能銑床的主軸與工作臺各自采用單獨的籠型異步電動機拖動。

2．主軸電動機空載起動，采用直接起動。為完成順銑和逆銑，要求有正反轉。

3．主軸電動機有停車制動控制。

4．工作臺的縱向、橫向和垂直三個方向的進給運動由同一臺進給電動機拖動，三個方向的選擇由操縱手柄改變傳動鏈來實現(xiàn)，同一時間只允許工作臺向一個方向移動，故三個方向的運動之間應有完善的聯(lián)鎖保護。

5．X62W型萬能銑床通過吸合一個快速電磁鐵的方法來改變傳動鏈的傳動比從而實現(xiàn)快速移動。

6．要求圓工作臺旋轉運動與工作臺的上下、左右、前后三個方向的直線運動之間有聯(lián)鎖保護控制。7．X62W型銑床采用機械方式變速。要求主軸或進給變速時電動機進行沖動〔短時轉動〕控制。8．主軸旋轉與工作臺進給之間應有起停順序聯(lián)鎖控制，9．冷卻泵由一臺電動機拖動，供給銑削時的冷卻液。10．為操作方便，機床的起、停要求兩處控制。

三、X62W型臥式萬能銑床控制電路分析

X62W型萬能銑床電氣控制電路見下頁。〔一〕主電路分析萬能銑床主電路共有三臺電動機，其中M1為主軸拖動電動機，M2為工作臺進給拖動電動機，M3為冷卻泵電動機。1．控制電路電源由控制變壓器TC的110V副邊供給。〔二〕控制電路分析

X62W型萬能銑床電氣控制電路2．主軸電動機M1的控制〔1〕主軸電動機M1的起動SQ7處于不受力SA4扳到主軸所需要的旋轉方向起動前準備起動：合上QS按下SB3（或SB4）KM1得電自鎖M1直接起動n>120r/minKS1（或KS2）動作

為M1的停車制動作好準備圖3-5

主軸變速時的沖動控制，是利用變速手柄、SQ7行程開關和變速數(shù)字盤的機電聯(lián)合控制實現(xiàn)的。既可以停車變速，又可以運行時變速。

〔2〕主軸電動機M1的停車制動按下SB1（或SB2）KM1斷電M1串電阻反接制動n〈120r/minKS1（或KS2）斷開KM2得電自鎖M1停車停車：〔3〕主軸變速時的沖動控制當需要對主軸變速時，操作過程是：變速手柄拉出SQ7受力KM2得電M1反接制動主軸速度降低轉動變速盤快速將變速手柄復位SQ7復位KM2失電M1停車

總之，主軸變速沖動過程就是SQ7行程開關短時受壓又恢復原狀、主軸短時低速運轉，與機械變速嚴密配合的過程。當主軸重新起動后，就會按新的轉速運行。3．工作臺進給電動機M2的控制

轉換開關SA1是用來控制圓工作臺接通與停止的主令電器，當圓工作臺使用或停用時SA1的狀態(tài)如表3-1所示〔“+〞表示觸頭接通，“-〞表示觸頭斷開〕。表3-1圓工作臺轉換開關工作狀態(tài)

位置觸點接通圓工作臺斷開圓工作臺SA11－+SA12+－SA13－+

注意：萬能銑床要求在主軸電動機起動后，才能起動進給電動機。所以電路原理圖設計為主軸電動機M1的控制接觸器KM1動作后，由其輔助常開觸頭〔從12號線〕把工作臺進給運動控制電路的電源接通，即KM1得電，工作臺才能運動。

由工作臺縱向操縱手柄來控制。手柄有三個位置：向右、向左、中間。工作臺縱向操縱手柄在不同位置會壓到SQ1、SQ2兩個行程開關，這些行程開關的工作狀態(tài)見表3-2?！?〕工作臺左右〔縱向〕運動的控制：表3-2工作臺縱向行程開關工作狀態(tài)向左中間（停）向右SQ11--+SQ12++-SQ21+--SQ22-++縱向操縱手柄觸點

工作臺移動的前提條件是“主軸已啟動〞，即12號線得電。

向右移動：

向左移動：手柄扳到右壓下SQ1KM3得電M2正轉拖動工作臺向右移動手柄扳到左壓下SQ2KM4得電M2反轉拖動工作臺向左移動〔2〕工作臺的上下〔升降〕和前后〔橫向〕運動的控制：工作臺的上下運動和前后運動由十字復式操縱手柄來控制。此手柄有五個位置，即上、下、前、后和中間位置。工作臺橫向、升降行程開關工作狀態(tài)見下表3-3。表3-3工作臺升降、橫向行程開關工作狀態(tài)向前向下中間（停）向后向上SQ31+--SQ32-++SQ41--+SQ42++-升降及橫向操縱手柄

觸點

向上運動：主軸起動后十字手柄扳至“向上”位置壓下SQ4KM4得電M2反轉工作臺向上運動向下運動：主軸起動后十字手柄扳至“向下”位置壓下SQ3KM3得電M2正轉工作臺向下運動注意：對電路分析來說，工作臺的“向前〞與“向下〞運動使用的是同一個電流通路；而“向后〞與“向上〞運動在控制電路上也沒有區(qū)別。與十字手柄聯(lián)動的機械機構會相應切換垂直運動和橫向運動傳動鏈，區(qū)分兩種不同的運動?！?〕工作臺進給運動時的變速沖動控制：

工作臺在以上六個方向的運動均可以實現(xiàn)多個速度的運行。其變速過程與主軸變速過程相類似。變速必須在進給電動機停止時進行。

〔4〕工作臺的快速移動控制：在縱向、橫向和垂直六個方向上工作臺均可以快速移動，快速移動是由快速移動電磁鐵YA控制的。〔5〕工作臺各運動方向的聯(lián)鎖：由于工作臺在同一時間內(nèi)，只允許向一個方向運動，這種連鎖是利用機械和電氣的方法來實現(xiàn)的。例如工作臺向左、向右控制，是同一手柄操作的，手柄本身起到左右運動的機械聯(lián)鎖作用。而工作臺的縱向與橫向、升降運動的聯(lián)鎖，那么是利用電氣方法來實現(xiàn)的。其旋轉速度也可通過蘑菇狀變速手輪進行調節(jié)?！?〕圓工作臺控制：工作臺縱向及十字操作手柄都應置于中間位置！?。A1扳到“接通圓工作臺〞位置按下SB3或SB4M1起動圓工作臺單向運轉電流路徑為：12→SQ62→SQ42→SQ32→SQ12→SQ22→SA12→KM3線圈→KM4常閉觸頭→204．冷卻泵電動機M3的控制將轉換開關SA2合上，接觸器KM6線圈得電吸合，冷卻泵電動機M3起動，通過機械機構將冷卻液輸送到機床切削局部。5．照明電路機床照明電路由變壓器TC供給36V平安電壓，并由開關SA3控制。6．保護環(huán)節(jié)由FU1、FU2實現(xiàn)主電路的短路保護，F(xiàn)U3作為照明電路的短路保護，F(xiàn)U4實現(xiàn)控制電路的短路保護。1．電氣控制電路與機械配合相當密切，因此分析中要詳細了解機械機構與電氣控制的關系。2．運動速度的調整主要是通過機械方法，因此簡化了電氣控制系統(tǒng)中的調速控制電路，但機械結構就相比照較復雜。3．控制電路中設置了變速沖動控制，從而使變速順利進行。4．采用兩地控制，操作方便。5．具有完整的電氣聯(lián)鎖，并具有短路、零壓、過載及行程限位保護環(huán)節(jié)，工作可靠。

四、X62W臥式萬能銑床電氣控制電路的特點第四節(jié)T68型臥式鏜床的電氣控制線路分析一、臥式鏜床的主要結構及運動情況由結構，臥式鏜床的運動大致有三種：主運動：鏜軸的旋轉運動與花盤的旋轉運動；進給運動：鏜軸的軸向進給，花盤刀具沿溜板的徑向進給，鏜頭架的垂直進給，工作臺的橫向進給與縱向進給；輔助運動：工作臺的盤旋，后立柱的縱向移動、尾架的垂直移動及各局部的快速移動。

二、臥式鏜床電力拖動及控制要求

T68型臥式鏜床控制要求如下：

1．T68型臥式鏜床采用機電聯(lián)合調速。

2．進給運動要求主電動機能正反轉。

3．為機床調整方便，主軸能作正反向低速點動。

4．為使主軸迅速準確停車，主軸電動機應具有制動措施，本機床采用電磁鐵帶動的機械制動裝置。

5．為縮短時間，各工作進給應能快速移動，由另一臺快速移動電動機拖動。

6．由于鏜床運動部件較多，應設置必要的聯(lián)鎖和保護，并使操作盡量集中。

三、T68型臥式鏜床的電氣控制電路分析

T68型臥式鏜床電氣控制電路見下頁。

1．主電路分析

T68型臥式鏜床有兩臺電動機，M1為主電動機，M2為快速移動電動機。其中M1為一臺4/2極的雙速電動機。

2.控制電路分析合上QS后，變壓器TC向控制電路供電，控制電路主要用于實現(xiàn)主軸電動機正反轉控制、點動控制、制動控制及轉速控制，實現(xiàn)快速移動電動機的點動控制。

反向點動過程相同，請自行分析。(1)主軸電動機的點動控制變速手柄置于低速位置，此時SQ1不受力。按下SB4KM1得電KM3線圈得電YB也得電M1接成三角形低速正向起動松開SB4KM1K3線圈斷電YBM1停車〔2〕主軸電動機的起動控制1〕低速起動控制變速手柄置于低速SQ1不受力按下SB3KM1得電自鎖KM3、YB得電M1接成三角形低速正向起動反向連續(xù)運行個過程類似。2〕高速起動控制變速手柄位于高速位置SQ1動作按下SB3