電氣控制實習(xí)報告

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一、實習(xí)目的：

培養(yǎng)學(xué)生掌握本專業(yè)所必須的基本技能和專業(yè)知識，通過學(xué)習(xí)使學(xué)生熟悉并掌握各種常用低壓電器設(shè)備的構(gòu)造、工作原理及使用方法，初步掌握電氣控制的原理、連接規(guī)則、故障排除法，學(xué)習(xí)常用機床的電氣控制的線路結(jié)構(gòu)、工作原理、故障分析和排除方法。通過學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生熱愛專業(yè)、熱愛勞動、吃苦耐勞、刻苦鉆研的精神。二、搖臂鉆床的加工工藝：

搖臂鉆床的搖臂可繞立柱回轉(zhuǎn)和升降，它與立式鉆床的區(qū)別是主軸可方便地在水平面上調(diào)整位置，使刀具對準被加工孔軸心，而工件則固定不動。因此，對于加工大而重的工件上的孔帶來很大的方便。搖臂可繞立柱回轉(zhuǎn)和升降，主軸箱在搖臂上作水平移動。外立柱用于安裝搖臂，可繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)，內(nèi)立柱固定在底座上。外立住有圓形導(dǎo)軌、矩形導(dǎo)軌等形式。有標準型、加強型、輕型等結(jié)構(gòu)，搖臂鉆床適用于各種零件上鉆孔、擴孔、鉸孔、锪孔、攻螺紋等加工，在有工藝裝備的條件下也可鏜孔。三、各電氣控制環(huán)節(jié)介紹：

1、冷卻泵電動機：直接由刀開關(guān)QS2控制，與三相電相接。

2、主軸電動機：由按鈕開關(guān)SB1和SB2控制其停止和啟動，當按下SB2，

KM1線圈得電，此時，KM1主觸點閉合，兩個KM1常開輔助觸點也閉合，如此，指示燈HL3得電發(fā)光，表明主軸電動機正在工作，與SB2并聯(lián)的KM1閉合，實現(xiàn)自鎖，即使放開SB2,主軸電動機仍然運行，只有當按下

SB1時，電機才停下。FR1是熱繼電器，對主軸電動機實現(xiàn)過載保護作用。3、搖臂電動機和液壓泵電動機：搖臂電動機要實現(xiàn)上升下降，液壓泵電動

機要實現(xiàn)搖臂的放松和夾緊，因此都要實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。當按下SB3時，時間繼電器得電，常開觸點KT閉合，KT斷電延時斷開閉合，KT延時閉合斷開，則KM4線圈導(dǎo)通，液壓泵電動機開始放松，當放松到一定程度，行程開關(guān)SQ2常開閉合長閉斷開，同時，SQ3閉合，故KM3導(dǎo)通，其主觸點閉合，長閉觸電斷開，搖臂電動機工作，使搖臂上升。同理，按下按鈕開關(guān)SB4，則放松到一定程度時KM2導(dǎo)通，搖臂在2M的作用下下降。KM2和KM3長閉觸點的的作用一樣，都是為了不讓KM2和KM3同時導(dǎo)通。此過程，無論是按下SB3還是SB4，由于在時間繼電器的作用下，一定時間后，KT斷電延時斷開閉合，KT延時閉合斷開，此時，YA導(dǎo)通，而KM5依然保持原態(tài)，當放松按鈕開關(guān)時，KT斷電延時斷開延時斷開，KT延時閉合延時閉合，從而KM5導(dǎo)通，在3M的作用下處于夾緊狀態(tài)，實現(xiàn)延時夾緊。當按下SB5時，實現(xiàn)放松，同時SQ4常閉斷開，常開閉合，指示燈HL1熄滅，HL2發(fā)光，按下SB6則相反，HL1、HL2為放松夾緊指示燈。

四、電氣控制元件測試：

１、接觸器的檢測：用萬用表檢測接觸器的線圈，如果電阻接近于零，則線

圈完好。用萬用表檢測接觸器的主觸點，按下銜鐵，如果電阻由無窮變?yōu)榱�，則完好。常開輔助觸點的檢測和主觸點的一樣，常閉的相反。

２、斷電延時繼電器的檢測：用萬用表檢測接觸器的線圈，如果電阻接近于

零，則線圈完好。用萬用表檢測斷點延時觸點時，先按下銜鐵再放開，觀察放開銜鐵后觸點的電阻變化情況，斷電延時斷開的電阻變化為零到無窮；斷電延時閉合的電阻變化為無窮到零。

３、按鈕開關(guān)的檢測：先用萬用表檢測常態(tài)下觸點的情況，弄清哪一組是常

開觸點哪一組是常閉觸點（電阻為零的是常閉觸點，電阻為無窮的是常開觸點），再按下按鈕，檢測按鈕開關(guān)是否完好，若電阻與常態(tài)相反，則正常。

4、行程開關(guān)的檢測：參照按鈕開關(guān)。五、實習(xí)收獲、總結(jié)。

成品圖如下：

短短兩周的實習(xí)過去了，在我們組員的團結(jié)合作下，我們按時完成鉆床電氣控制模擬電路的制作。通過這次實習(xí)，我們收獲了許多。

實習(xí)剛開始，我們便遇到了難題，我們一時之間看不懂電路圖，尤其是不懂各個行程開關(guān)是如何工作地，第一天的整個早上，通過我們組員的不懈努力，終于把電路圖這一關(guān)過了。這天下午，我們便開始接線。在快完成主電路的連接時，老師看了我們接的電路，發(fā)現(xiàn)我們安裝的時候沒有注意電線的走線。不注意走線，不僅不美觀，在檢查線路時也會帶來不好的影響。最終我們改過來了，效果還不錯。遇到的第二個問題是找不到斷電延時的時間繼電器了，于是在老師的指導(dǎo)下，我們把通電延時繼電器改裝成了斷電延時繼電器（將線圈拆開，在旋轉(zhuǎn)180度）。我在用低壓電源檢測時間繼電器線圈時，由于沒有及時關(guān)電，使電源正負極碰了一下，雖然是小事，但是如果用的是電壓較高的呢？這讓我知道了檢測電路應(yīng)“欲動線，先斷電”的基本規(guī)則。通過本次實習(xí)，讓我真正領(lǐng)悟到了“書上得來終覺淺，絕知此事要躬行”的真理，還有“獨學(xué)而無友，孤陋而寡聞”的事實，假象如果沒有指導(dǎo)老師的幫助，沒有隊友的協(xié)作，我有怎么可以完成得如此輕松卻又收獲不少呢？

實習(xí)是過去了，但是，學(xué)習(xí)永無止境，如果要取得更大的進步，我還得更加努力呀。

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設(shè)備電氣控制綜合實訓(xùn)項目技術(shù)報告

姓名：李蘇

學(xué)號：0901453105班級：模具0913組別：第六組指導(dǎo)老師：楊老師趙老師課程名稱：設(shè)備電氣控制提交日期：201*年5月10號

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院系：機械工程學(xué)院概要

設(shè)備電氣綜合實訓(xùn)是機械設(shè)計與制造專業(yè)群技術(shù)平臺綜合實訓(xùn)項目之一。在電氣技術(shù)基礎(chǔ)平臺課程的基礎(chǔ)上，進一步將本學(xué)期已經(jīng)學(xué)過的相關(guān)課程及在課程中已初步掌握的電氣原理圖繪制及PLC程序設(shè)計、單元（技能）能力融合在一起。通過我們設(shè)計的電路，實現(xiàn)電動機的正反轉(zhuǎn)，及停止；機床上有故障燈和正常燈；冷卻電動機采用單獨的電動機等基本的功能。同時我們考慮了設(shè)備電氣控制方案的設(shè)計、元器件選型的采購、系統(tǒng)原理圖的繪制、軟件的設(shè)計、產(chǎn)品的組裝調(diào)試、產(chǎn)品質(zhì)量檢測，故障檢驗分析。

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目錄

概要2第一章機床電氣設(shè)計方案51、1設(shè)計要求51、2控制過程51、3主要的技術(shù)參數(shù)51、4數(shù)控機床對主軸驅(qū)動的要求51、5電氣控制方案7第二章常用低壓元器件及其參數(shù)92、1低壓斷路器92、2熔斷器及其選用102、2、1熔斷器的主要參數(shù)102、2、2熔斷器的選擇102、3控制按鈕112、4接觸器112、4、1接觸器的主要技術(shù)參數(shù)122、4、2交流接觸器的選擇122、5中間繼電器132、6變壓器142、6、1變壓器的選擇14

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第三章電氣原理圖繪制及分析15第四章元器件的選型16

4、1

電氣元器件參數(shù)計算16

4、2電氣元器件清單18第五章軟件程序的編制195、1PLC簡介195、1、1PLC的分類195、1、2PLC工作原理195、2控制輸入/輸出地址表195、3控制電路梯形圖20第六章控制系統(tǒng)的接線、安裝、調(diào)試216、1安裝接線216、2調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決方法21參考資料21附錄122附錄228

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第一章機床電氣設(shè)計方案

1、1設(shè)計要求

機床采用變頻器和三相異步電動機控制，機床主軸采用變頻器調(diào)

速。要求實現(xiàn)的正反轉(zhuǎn)，以及停止。設(shè)計時需要冷卻液和機床工作狀態(tài)指示燈，即機床正常運行燈和故主軸障燈。冷卻電動機采用獨立的電動機。車床主軸電動機和冷卻電動機能夠分別停車。用繼電器控制和PLC控制結(jié)合起來設(shè)計機床電氣控制系統(tǒng)。1、2控制過程

控制回路由PLC控制，通電順序為：交流控制回路上電→主電機上電→冷卻電機上電。1、3主要的技術(shù)參數(shù)

主軸電機：3相380V50HZ3KW2880r/min冷卻電機：3相AC380V50HZ125W2790r/min1、4數(shù)控機床對主軸驅(qū)動的要求

數(shù)控機床對主軸要求在很寬的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，恒功率范圍寬。當要求機床有加工螺紋功能、準停和恒線速加工時，就對主軸提出了相應(yīng)的進給控制和位置控制的要求，此時主軸驅(qū)動也可稱為主軸伺服系統(tǒng)，相應(yīng)的主軸電機裝配有編碼器作為主軸位置檢測，另一種方法是在主軸上直接安裝外置式編碼器，通過外置編碼器檢測主軸的位置。由于數(shù)控機床的高自動化及高精度，對主運動提出了更高的要求

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。

(1)轉(zhuǎn)速高，功率大：數(shù)控機床對工件能完成大切削用量的粗加工及高速旋轉(zhuǎn)下的精加工。粗加工時，扭矩大；精加工時，轉(zhuǎn)速高。

(2)變速范圍寬，且能實現(xiàn)無級變速：滿足不同的加工要求，就要有不同的加工速度。由于數(shù)控機床的加工通常在自動的情況下進行，盡量減少人的參與，因而要求能夠?qū)崿F(xiàn)無級變速。

(3)能夠?qū)崿F(xiàn)恒切削速度加工：在加工端面時，為了保證端面穩(wěn)定的加工質(zhì)量，要求工件端面的各部位能保持恒定的線切削速度。隨著加工的進行，通過調(diào)節(jié)主軸的轉(zhuǎn)速N使得保持恒定的線切削速度。

(4)主傳動鏈盡可能短：傳動鏈越短，則累積誤差越小。(5)實現(xiàn)刀具的快速或自動裝卸：主運動是刀具旋轉(zhuǎn)運動的數(shù)控機床，由于機床可以進行多工序加工，工序變換是時刀具也要更換，因此要求能夠自動換刀。

(6)能夠?qū)崿F(xiàn)主軸定向或C軸功能：主軸定向控制是將主軸準確停在某一固定位置上，以便在該處進行換刀動作或進行鏜孔的退刀，現(xiàn)在一般采用電氣方式使主軸定向，即利用裝在主軸上的位置編碼器或磁性傳感器作為位置反饋元件，由它們輸出的信號使主軸準確定位在規(guī)定位置上。位置的調(diào)整可以通過改變磁性檢測元件的位置或調(diào)整相應(yīng)的機床參數(shù)。C軸功能是指主軸具備位置控制功能能夠進行插補的編程，例如立式加工中心Z和C軸聯(lián)動實現(xiàn)剛性攻絲。

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1、5電氣控制方案

數(shù)控機床的主軸控制主要有以下三種控制：

(1)普通異步電機的接觸器控制，電氣上可實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的控制，由于外部提供的交流電源為50HZ,電機在電氣上無法調(diào)速，只能通過改變主傳動機械的傳動比來改變主軸的轉(zhuǎn)速，這種速度調(diào)節(jié)是不連續(xù)的，而且只能獲得有限的幾種速度，這種方案實現(xiàn)的是有級調(diào)速，有的早期的數(shù)控機床和簡易數(shù)控車床改造使用這種控制方案。

(2)變頻器控制異步電機的方案：根據(jù)交流電機的轉(zhuǎn)速公式：

其中：n為電機轉(zhuǎn)速，單位為rpm；f為供給電機電源的

頻率，單位Hz；p為電機的極對數(shù)。

因為通過改變電機極對數(shù)調(diào)速，選擇速度級數(shù)受到限制，而且須改變電機的連接，所以很少使用；而使用廣泛的是利用變頻器改變電機的電源頻率進行的調(diào)速，變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)對頻率的連續(xù)調(diào)節(jié)，所以可以稱為無級調(diào)速，變頻器通過改變輸出的三相交流電源的相序來改變電機的轉(zhuǎn)向。但是，交流電機不帶速度檢測元件，不能構(gòu)成速度反饋，屬于開環(huán)的速度控制系統(tǒng)；電機旋轉(zhuǎn)時存在轉(zhuǎn)差，負載越大，轉(zhuǎn)差越大，電機的實際速度與數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令速度存在誤差。

變頻器是一個智能化的獨立式的控制單元，其功能是將電網(wǎng)提供的恒壓恒頻交流電，變換為變壓變頻的交流電，常用的是間接（交--直--交）變壓變頻裝置。其原理是先將工頻交流電通過整流器變成直

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流電，再經(jīng)過逆變器將直流電變換成可控頻率的交流電。

變頻器作為主軸電機控制部件，需要接收數(shù)控系統(tǒng)的控制指令，控制指令包括速度指令和方向控制指令。速度指令是一個模擬量指令，一般需要的是一個單極性電壓0~10V或0~5V之間的電壓，電壓值與主軸速度指令成正比；方向控制是開關(guān)量指令，一般使用數(shù)控的PLC輸出來控制。

(3)主軸伺服系統(tǒng)控制主軸伺服電機，因為它引入了速度反饋，這種控制方案實現(xiàn)的是速度的閉環(huán)控制。和進給伺服系統(tǒng)一樣主軸伺服系統(tǒng)也分為直流主軸伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)。

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第二章常用低壓元器件及其參數(shù)

2、1低壓斷路器

低壓斷路器俗稱為自動空氣開關(guān)，時將控制和保護的功能合為一體的電

器。它常作為不經(jīng)常接通或斷開電路的總電源開關(guān)或部分電路的電源開關(guān)，當發(fā)生過載時、短路或欠壓故障時能自動切斷電路，有效地保護串接在它后面的電氣設(shè)備，并且在分斷故障電流后一般不需要更換零部件。

低壓斷路器的主要參數(shù)有額定電壓，額定電流，級數(shù)，脫扣器類型及額定電流整定范圍、電磁脫口整定范圍及主觸點失望分斷能力等。

DZ15系列規(guī)格及參數(shù)

型號DZ1540/1901DZ1540/2901DZ1540/3901DZ1540/3902DZ1540/4901DZ1563/1901DZ1563/2901DZ1563/3901DZ1563/390263殼架額定電流/A40額定電壓/V220380380380380220380380380級數(shù)12334123310,16,20,2532,40,50,635脫扣器額定電流/A6,10,16,20,25,32,40額定短路通斷能力/KA3南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院項目技術(shù)報告

DZ1563/49013804

2、2熔斷器及其選用

熔斷器是一種利用金屬導(dǎo)體作為熔體串聯(lián)與電路中，當電路發(fā)生短路或嚴重過載時，熔體自身發(fā)熱熔斷，從而分段電路的電器。熔斷器主要用于短路保護，是最簡單有效的保護電氣。一般由熔體和底座（或是熔管）等組成。

2、2、1熔斷器的主要參數(shù)

（1）、額定電壓指熔斷器長期工作時和分斷后能夠承受的電壓，其值一般等于或大于電氣設(shè)備的額定電流。

（2）、額定電流指熔斷器長期工作時，設(shè)備部件溫升不超過規(guī)定值時所能承受的電流。

（3）、極限分段能力指熔斷器在規(guī)定的額定電壓和功率因數(shù)（或時間常數(shù)）的條件下，能分段的最大電流值。

RT18系列熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)

型號RT18--32RT1832XRT18--63RT1863X

熔斷體額定電流/A2,4,6,10.16,20,25,322,4,6,10.16,20,25,322,4,6,10.16,20,25,32,40,50,632,4,6,10.16,20,25,32,40,50,63重量/Kg0.750.750.180.182、2、2熔斷器的選擇

選擇熔斷器時主要是選擇熔斷器的類型、額定電壓、額定電流及熔體的額定電

流。

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1）、根據(jù)使用場合選擇合適的類型。

2）、熔斷器的額定電壓必須等于或高于熔斷器工作電路的額定電壓，額定電流必須要等于或高于熔斷器工作電路的額定電流。

3）、電路保護用熔斷器熔體的額定電流，基本上可按電路的額定負載電流來選擇，但其額定分斷能力必須大于電路中可能出現(xiàn)的最大故障電流。4）、在電動機回路中作短路保護時，熔體的額定電流可按下列情況確定。對于單臺直接起動電動機，應(yīng)按下式計算Ifu=(1.5～2.5)I式中Ifu----熔體的額定電流I--------電動機的額定電流

對于多臺直接起動電動機，應(yīng)按下式計算Ifu=(1.5～2.5)Imax+∑I式中Imax-----功率最大的一臺電動機的額定電流∑I----其余電動機的額定電流之和

2、3控制按鈕

控制按鈕是一種結(jié)構(gòu)簡單，使用廣泛的手動主令電器。當按下按鈕時，先斷開常閉觸點，然后才接通常開觸點；按鈕釋放后，在復(fù)位彈簧的作用下復(fù)位。按鈕沒有進線和出線之分，直接將所需的觸點連入電路即可。在沒有按動按鈕時，接在常開觸點接線柱上的線路是斷開的，常閉觸點接線柱上的線路是接通的；當按下按鈕時，兩種觸電的狀態(tài)改變，同時也是與之相連的電路狀態(tài)改變。常用的按鈕種類有LA2、LA18、LA19、LA20、LA25等系列。按鈕選擇的主要依據(jù)是使用場所、所需要的觸點數(shù)量、種類及顏色。

2、4接觸器

接觸器是一種用來頻繁接通或分斷帶有負載的主電路的自動控制電器。接

觸器有電磁機構(gòu)、觸點系統(tǒng)、滅弧裝置及其他不見的四部分組成。其中電磁機構(gòu)由線圈、動鐵心和靜鐵芯組成；觸點系統(tǒng)包括三對主觸點（痛斷主回路）、輔助觸點（通斷控制回路）。

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接觸器的工作原理適當線圈通電后，鐵心產(chǎn)生電磁吸力將銜鐵吸合。銜鐵帶動觸點系統(tǒng)動作，使常閉觸點斷開，常開觸點閉合。當線圈斷電時，電磁吸力消失，先貼在反作用彈簧力的作用下釋放，觸點系統(tǒng)隨之復(fù)位。

接觸器按其主觸點通過電流的種類不同，分為直流、交流兩種，機床上應(yīng)用最多的是交流接觸器。

2、4、1接觸器的主要技術(shù)參數(shù)

（1）、額定電壓接觸器銘牌上標出的額定電壓是指主觸點的額定電壓。（2）、額定電流接觸器銘牌上標出的額定電流是指主觸點的額定電流。（3）、接通和分斷能力指接觸器主觸點在規(guī)定條件下能可靠的接通或分斷電流值。

（4）、額定操作頻率指每小時的操作次數(shù)。交流接觸器最高為每小時600次，直流接觸器為每小時1200次。操作頻率直接影響到接觸器的電壽命和滅弧罩的工作條件，對于交流接觸器還影響到線圈的溫升。

CJ10系列交流接觸器的規(guī)格及參數(shù)

型號CJ10--5CJ10--10CJ10--20CJ10--40CJ10--60CJ10--100CJ10--150

額定觸電電壓/V500主觸點額定輔助觸點額額定操作頻電流/A定電流/A率5102056004060100150可控制電動機功率/kw220V380V1.22.22.545.51011201*3030504375南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院項目技術(shù)報告

2、4、2交流接觸器的選擇

1）、根據(jù)及初期所控制負載的工作任務(wù)（輕任務(wù)，一般任務(wù)和重任務(wù)）來選擇

相應(yīng)的使用類別的接觸器。

2）、交流的接觸器的額定電壓（指主觸點的額定電壓）一般為500V或380V兩種，應(yīng)大于或等于負載電路的電壓。

3）、根據(jù)電動機（或其他負載）的功率和操作情況來確定接觸器主觸點的電流等級。

①、接觸器的額定電流（指主觸點的額定電流）有5A、10A、20A、40A、60A、100A和150A等幾種，應(yīng)大于或等于被控制回路的額定電流。②、電動機類負載可按下列經(jīng)驗公式計算Ic=Pn/KUn

式中Ic------接觸器的主觸點電流，單位為A。Pn-----電動機的額定功率，單位為KW。Un-----電動機的額定電壓，單位為V。K-------經(jīng)驗系數(shù)，K=1～1.4。

4）、接觸器線圈的電流種類（交流和直流兩種）和電壓等級應(yīng)與控制電路相同。交流接觸器線圈電壓一般為36V、110V、127V、220V、380V等幾種。5）、觸點數(shù)量和種類應(yīng)滿足主電路和控制電路的要求。

2、5中間繼電器

中間繼電器實質(zhì)上是電壓繼電器的一種，但它還具有觸點數(shù)多（多至六

對或更多）、觸點電流容量較大（額定電流5A左右）、動作靈敏等特點。其主要用途是當其他電器的觸點數(shù)量或觸點容量不夠時，可借助中間繼電器來增加他們的觸點數(shù)量和觸點容量，起到中間信號轉(zhuǎn)換作用。

常用的中間繼電器有JZ7、JZ8等系列。JZ7系列中間繼電器適用于交流電壓380V、電流5A以下的控制電路。

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2、6變壓器

變壓器是一種將某一數(shù)值的交流電壓變換成頻率相同的單數(shù)之不同的交流電壓的靜止電器。

2、6、1變壓器的選擇

選擇變壓器的主要依據(jù)是變壓器的額定值。

1）、根據(jù)實際情況選擇一次額定電壓U1（380V，220V），再選擇二次額定電壓U2（二次額定值是指初級加額定電壓時，二次的空載輸出電壓，二次帶有伏在輸出電壓下降5%，因此選擇輸出額定電壓時應(yīng)略高于負載額定電壓。）2）、根據(jù)實際負載情況，確定各二次繞組額定電流I2。一般繞組的額定輸出電流應(yīng)大于或等于額定負載電流。

3）、二次額定容量有總?cè)萘看_定。根據(jù)經(jīng)驗公式P=K∑Pi

式中Pi----電磁元件的吸持功率和燈等負載消耗的功率，單位為KW；K-----變壓器的容量儲存系數(shù)，K=1.1～1.25。

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第三章電氣原理圖繪制

1、電源電路

D1---QF為電源總斷路器，電源AC380V供給變頻器，D1-FU1、-FU2、

-FU3、-FU4是熔斷器，作用是為電路提供短路保護。D1-ＴＣ１為控制變壓器，一次側(cè)為380V，二次側(cè)為220V，為照明，風(fēng)扇和交流接觸器提供電源，D1-VC1是開關(guān)電源，為中間繼電器提供24V，

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2、主軸電路圖

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采用模擬主軸（變頻器H1-A1）控制，配置3KW2880r/min的交流異步電動機Ｈ1-M1，這是一個開環(huán)控制系統(tǒng)，CNC輸出

的模擬信號0～10V到變頻器13、14斷，從而控制電動機的轉(zhuǎn)速，通過設(shè)置變頻器的參數(shù)，實現(xiàn)從低速到高速的調(diào)速。H1-K1為主軸交流接觸器，接通或斷開主軸動力源。M3-K3、M4-K4為主軸正反轉(zhuǎn)繼電器，通過PLC實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。M1-K1為急停繼電器，當按下急停按鈕或X軸、Z軸超程時斷開主軸電路；COM為變頻器有異常情況時，通過1、2端子報警信號傳到PLC中。

3、冷卻電路圖

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E1-QM1為冷卻保護開關(guān)，作用是接通或斷開電源及短路、過載保護，其輔助觸點輸入到PLC，作為其狀態(tài)信號，E1-K1為冷

卻電動機的甲流接觸器，E1-Z1分別為冷卻電動機的滅弧器，起到保護作用。

4、強電控制電路

M1-SB1為急停按鈕，當按下急停按鈕后，系統(tǒng)就會發(fā)出極聽信號，關(guān)掉主軸、伺服和一切輔助設(shè)備，打開鑰匙開關(guān)M1-SA1,接通中間繼電器，AC220V上電，接通伺服電動機電源。-SB2、-SB3為CNC接通或斷開按鈕，M1-K1繼電氣控制CNC上電，接通的順序為先接通伺服單元，后接通CNC，斷電的順序正好相反，M3-K2為通過PLC接通冷卻電動機接觸器E1-K1的信號。M1-Z2、-Z3、-Z4為滅弧器。當斷電時，線圈中會存在瞬時大電壓，電流，容易損壞電器元件，二極管與M1-K1構(gòu)成一個放電回路，從而保護電路。

5、PLC輸入電路

M2-SB1、SB2為主電動機接通或斷開按鈕，SB3、SB4為主軸正反轉(zhuǎn)按鈕。M2-SA1為冷卻開關(guān)。當機床運行正常時，機床

正常燈亮，當主軸出現(xiàn)錯誤時，主軸會發(fā)出報警信號，報警指示燈亮，按下急停按鈕M1-K1，主軸電動機斷電，機床停止運行。

6、PLC輸出電路

M3-K1為接通主軸電動機的繼電器，-K2為接通冷卻電動機的

繼電器，-K3為主軸正反轉(zhuǎn)的繼電器。M3-HL1、M3-HL2為機床運行指示燈。

第四章元器件的選型

4、1元器件參數(shù)計算

（1）電源斷路器的選擇主要確定D1-QF1、E1-QM1的電流。電源斷路器QF1的選擇主要考慮H1-M1和E1-M1電動機的額定電流。電源斷路器E1-QM1的電流計算，E1-M1的額定電流為：I-M1=125/380=0.33A；因而E1-QM1的額定電流取為0.33A。斷路器D1-QF1的電流計算，工作電流取H1-M1和E1-M1的額定電流之和，主軸電機額定電流IHI-M1=3000/380A=7.89A，考慮變壓器容量，因而電源開關(guān)斷路器D1-QF1的額定電流就選16A左右，選為DZ15-40/3901，額定電流16A。

（2）接觸器的選擇根據(jù)接觸器所控制負載回路的電壓、電流及所需觸點的數(shù)量來選擇接觸器。H1-K1用來控制主軸電動機H1-M1變頻器得電，M1的額定電流為7.89A，控制回路電源為220V，需主觸點三對，輔助常開觸點兩對，主觸點電流IC=PN/(KUN)=3000/[(1~1.4)×380]A=5.64~7.89A，故選為10A，所以選擇CJ10-10型接觸器，線圈電壓為220V；E1-K1用來控制冷卻泵電動機E1-M1的上電與斷電，需主觸點三對，I-M1=0.33A，所以選擇CJ10-5型接觸器，主觸點電流取為5A，線圈電壓為220V。

(3)中間繼電器的選擇直流中間繼電器M1-K1用于急�？刂�，M3-K1~-K4分別控制主電機的通斷、主軸的正反轉(zhuǎn)和冷卻電路的通斷，其額定電流都較小，線圈電壓為24V，故所以M1-Kl和M3-K1~K4都選用普通型JZ8-ZP直流中間繼電器，每個中間繼電器常開常閉觸點各有4對，額定電流為5A，線圈電壓為24V。交流繼電器M1-K2用于交流控制回路上電控制，220V，額定電流為5A，常開常閉觸點各有4對。

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(4)按鈕的選擇主軸接通按鈕M2-SB1、正反轉(zhuǎn)按鈕M2-SB3和-SB4選擇LAl8型按鈕，其顏色為綠色；鑰匙開關(guān)M1-SA1為220V，冷卻液通斷手動開關(guān)M2-SA1為24V，急停M1-SB1采用緊急式按鈕，紅色，主軸斷電按鈕M2-SB2選擇LAl8型按鈕，其顏色為紅色。

(5)熔斷器的選擇熔斷器D1-FU1，主要考慮主軸電動機的額定電流，ID1-FU1=（1.5~2.5）IN=（1.5~2.5）IHI-M1=1.5×7.89=11.8，故選用RTl8-32型熔斷器，配用16A熔體。熔斷器-FU2、-FU3、-FU4和-FU5的選擇將同控制變壓器、電源開關(guān)的選擇結(jié)合進行。

(6)控制變壓器的選擇負載功率為P-TC=P-VC+PKM≈P-VC+3×12W=P-VC+36W，其中，開關(guān)電源的功率P-VC=PPLC+PKA≤2A×24V+12W=60W，取為100W，因此控制變壓器可選用BK-300，200VA，380/220，24V。I-FU2≥P-TC/U=200W/380V=0.53A。I-FU3≥P-VC/U=100W/220V=0.46A。故熔斷器-FU2、-FU3和-FU4均選RTl8-32型，熔體2A。

(7)開關(guān)電源的選擇P-VC=PPLC+PKA≤2A×24V+12W=60W，取為100W。I-FU5≥P/U=100W/24V=4.15A，取熔體電流為6A，選RTl8-32型。（8）指示燈的選擇指示燈選用發(fā)光二極管，24V，紅色一個，綠色兩個。

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4、2電氣元器件清單

序號123456789符號H1-M1E1-M1D1-QF1E1-QM1H1-K1E1-K1M1-K1-K2M3-K1-K4D1-FU1D1-FU2～-FU4D1-FU5名稱型號規(guī)格數(shù)量3KW380V8.2A12880r/min125W380V3.1A12790r/min380V16A1380V0.7A1三相異步電Y100L-2動機三相異步電JCB-22動機電源斷路器DZ15-40/3901電源斷路器交流接觸器DZ5-2/3901CJ10-10CJ10-5直流中間繼JZ8-Z電器熔斷器RT18-32熔斷器熔斷器RT18-32RT18-32LA18LA18LA18BK-300380V10A380V210A24V5A6380V熔體16A1220V熔體2A324V熔體6A5A紅色5A紅色5A紅色急停220V/A380V/220V100VA6.3V綠色6.3V綠色131111211110M2-SB1-SB3-SB4控制按鈕11M2-SB212M1-SB113D1-TC114D1-VC15M3-HL1-HL216M3-HL317M1-SA118M2-SA1

控制按鈕控制按鈕變壓器直流穩(wěn)壓器發(fā)光二極管發(fā)光二極管鑰匙開關(guān)旋鈕開關(guān)南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院項目技術(shù)報告

第五章軟件程序的編制

5、1PLC簡介

可編程序控制器（ProgrammableController）,簡稱PC或PLC。它是20世紀70年代以來在集成電路，計算機技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制裝置。它可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)實現(xiàn)邏輯控制、順序控制、定時、計數(shù)等各種功能。大型高檔PLC能進行數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理、模擬量調(diào)節(jié)以及互聯(lián)網(wǎng)通信等，迅速的從早期的邏輯控制發(fā)展到伺服控制、過程控制等領(lǐng)域。它具有功能強、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優(yōu)點，被廣泛用應(yīng)與自動化控制的各個領(lǐng)域。近年來，PLC的應(yīng)用不斷普及，極大地促進了現(xiàn)代工業(yè)的進步與發(fā)展。

5、1、1PLC的分類

1、按照點數(shù)、功能不同分類

根據(jù)輸入輸出點數(shù)、存儲容量和功能分為小型、中型和大型三類。小型PLC又稱抵擋PLC，其輸入輸出的點數(shù)一般在256點以下，用戶存儲器容量小于8KB。中型PLC的輸入輸出點數(shù)一般在256～2048點之間，用戶存儲容量小于50KB。大型PLC又稱高檔PLC，輸入輸出點數(shù)超過2048點，進行擴展后還能增加，用戶存儲容量在50KB以上。

2、按照結(jié)構(gòu)形狀分類分為整體式和模塊式兩種。根據(jù)使用情況分類分為通用型和專用型。

5、1、2PLC工作原理

PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式

1．每次掃描過程，集中采集輸入信號，集中對輸出信號進行刷新。

2．輸入刷新過程，當輸入端口關(guān)閉時，程序在進行執(zhí)行階段時，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進行下一次掃描時，新狀態(tài)才被讀入。3．一個掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。4．元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。

5．掃描周期的長短由三條決定。（1）CPU執(zhí)行指令的速度（2）指令本身占有的時間（3）指令條數(shù)，現(xiàn)在的PLC掃描速度都是非�？斓�。

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6．由于采用集中采樣，集中輸出的方式，存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應(yīng)延遲。

5、2控制器輸入/輸出地址表輸入信號急停SB3主軸正轉(zhuǎn)SB4主軸反轉(zhuǎn)SB5保護開關(guān)正常E1-QM1主軸報警主軸正反轉(zhuǎn)停止按鈕輸出信號主軸反轉(zhuǎn)M3-K4機床正常指示燈M3-HL1機床故障指示燈M3-HL3Y0.3Y0.4Y0.5接通主軸電機M3-K1接通冷卻電機M3-K2主軸正轉(zhuǎn)M3-K3X8.4X10.3X10.4X10.5X10.6X8.5Y0.0Y0.1Y0.2名稱主軸電動機接通SB1主軸電動機斷開SB2冷卻電動機接通/斷開SA1地址X10.0X10.1X10.2南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院項目技術(shù)報告

5、3控制電路梯形圖（見附錄2）

X8.4為急�？刂瓢粹o，X10.5是保護開關(guān)正常的信號，Y0.5是機床故障指示燈M3-HL3，X10.6是主軸報警信號。當主軸運行正常時，正常燈亮，主軸出錯時，主軸報警，故障燈亮。主軸報警時（X10.6），機床故障燈亮（Y0.5），主軸電動機斷開。X10.3是主軸正轉(zhuǎn)信號，X10.4是主軸反轉(zhuǎn)信號，按下X8.5，主軸正反轉(zhuǎn)停止。

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第六章控制系統(tǒng)的安裝接線、調(diào)試

6、1安裝接線

（1）、電源電路的安裝：在接線時，選用線型要注意，主電路選用粗些的電線，輔助電路細些。

（2）、主軸電機線路的連接是要接入變頻器，在接入變頻器是要注意把正反轉(zhuǎn)接對。

6、3調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決方法

按下SB3或是SB4時，主軸正反轉(zhuǎn)停止不可靠。解決方法，在主軸正反轉(zhuǎn)電路中接一個停止按鈕（X8.5），來保證主軸正反轉(zhuǎn)可靠停止。

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參考資料

1、南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院綜合實訓(xùn)項目資源積累與學(xué)習(xí)分享系統(tǒng)。2、數(shù)控機床電氣控制夏燕蘭主編北京：機械工業(yè)出版社201*。3、王淑英編電氣與PLC控制技術(shù)機械工業(yè)出版社201*、01。4、數(shù)控機床故障診斷與維修技術(shù)劉永久主編北京：機械工業(yè)出版社201*。5、電氣制圖1984版國家標準，北京：中國標準出版社。6、電氣圖用符號1984版國家標準北京：中國標準出版社。

7、電氣技術(shù)中的文字符號制定通則1984版國家標準北京：中國標準出版社。8、新標準電氣識圖王普生主編北京：中國電力出版社201*。9、低壓電器產(chǎn)品樣本.

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