设备电气控制综合实训

概要本文介绍了如何将课本学到的知识运用到实际工作中。基于设备电气控制综合实训是机械设计与制造专业群技术平台综合实训项目之一，在电气技术基础平台课程及设备电气综合实训Ⅰ的基础上，侧重于培养机床电气控制线路以及PLC程序分析、设计的能力，能够解决机床电气控制工程实际问题的基本技能，在老师的指导下能完成数控设备电气设计、接线调试、排除故障等能力。目录前言............................................................4第一章电气控制设计方案........................................51.1电气控制要求和技术参数.................................51.2主电路设计.............................................51.3控制电路设计...........................................6第二章基本元器件及原理图设计方法..............................72.1基本元器件简单介绍.....................................72.2电气原理图设计方法.....................................92.3控制方案和过程.........................................92.4电气控制设计...........................................10第三章PLC程序的编写..........................................113.1PLC的简介及特点.......................................113.2PLC的分类及应用.......................................123.3FANACPLC使用介绍.....................................123.4程序的编写与分析......................................13第四章电气安装及调试.........................................144.1电路的安装............................................144.2线路的调试............................................144.3故障检索及排除........................................14第五章实训总结.............................................15第六章致谢................................................16第七章参考文献...............................................17附录1.........................................................18附录2.........................................................24附录3.........................................................25附录4.........................................................26附录5························································27附录6························································28南京工业职业技术学院项目技术报告4前言本实训项目是通过理论结合实际的方法，来培养我们系统、完整、具体地完成一个设备电气控制系统项目所需的工作能力，通过信息收集处理、方案比较决策、制定行动计划、实施计划任务和自我检查评价的能力训练，以及团队工作的协作配合，锻炼我们自己今后职场应有的团队工作能力。我们经历综合实训项目完整工作过程的训练，将掌握完成电气控制系统实际项目应具备的核心能力和关键能力。实训过程是先由小组讨论、设计主轴的控制电路和PLC的编写编程，再由老师评点修改方案。接下来便是实际操作，先让本组动手能力较强的成员熟悉设备，在由他与本组的其他成员交流，以节省时间，而且充分体现了自学的理念。通过本次的实训的，我们的合作能力，动手解决问题的能力都有了很大的提高。南京工业职业技术学院项目技术报告4第一章电气控制设计方案1.1电气控制要求和技术参数1.1.1总述本实训要求进行主轴控制系统的设计与调试。主轴采用变频器和三相异步电动机的控制。工作中施放冷却液，并有指示灯（主轴故障灯、机床正常灯）提醒工作状态。控制电路由PLC控制。设计时要注意通电顺序。即：交流控制回路—主电机上电—冷却电机上电1.1.2具体要求1.主轴能正反转2.主轴与冷却电机能分别停车3.工作状态指示灯有：主轴故障灯，机床控制灯4.根据以上要求，用继电器和PLC控制结合起来设计机床电气控制系统1.1.3主要参数主轴电机：3相AC380V50HZ3KW2880r/min冷却电机：3相AC380V50HZ125KW2790r/min1.2主电路设计1.2.1主轴电动机M1M1功率3KW，要求正反转，由接触器H1—K1接通。断开主轴动力电源。变频器接两个中间接电器（M3—K3，M3—K4）常开触点，通过PLC实现反转，M1—K1为急停继电器，当接下急停开关时，断开主轴电路。当变频器有异常情况时，通过1.2端输出报警信号到PLC。短路保护由FU1来实现。1.2.2冷却泵电动机M2M2功率小，单向运转。用E1-K1控制运行，E1-com过载保护1.2.3变频器在变频器中有调节电阻，起到对主轴转速的改变。当电阻调小，主轴转速变小。电阻调大，主轴转速变大。同时通过常用按钮按下主轴则停止工作南京工业职业技术学院项目技术报告51.3控制电路设计M1-K1用作急停继电器，M1-K2做交流回路上继电器，只有M1-K2线圈接通才有可能接通主轴及冷却电机电源。主轴电机接通，断开按钮，冷却接通按钮急停，主轴正转，反转按钮，冷却电机保护开关常开触点及主轴报警均与PLC输入相连，作为输入信号。而PLC的输出信号将直接控制M5-K1,K2,K3,K4等四个继电器，它们分别控制主轴电机，冷却电机的接通及主轴正反转。机床正常灯与故障灯由PLC输出信号控制。南京工业职业技术学院项目技术报告7第二章基本元器件及原理图设计方法2.1基本元器件简单介绍2.1.1元器件的选择原理1.熔断器：主要由熔体和安装熔体的绝缘管组成。使用时，熔体串接被保护的电路中，当电路发生短路故障时，熔体被瞬间熔断而分断电路起到保护作用。在选择熔断器时，主要考虑以下几个主要特殊参数：（1）额定电压：这是从飞弧角度出发，规定熔断器所在电路作电压的最高极限。（2）熔体额定电压：这是指熔体长期工作所允许的由温度决定的电流值。（3）熔断器的额定电流：这是熔断器长期工作所允许的由温度决定的电流值。（4）极限分段能力：这是指熔断器所能分析的最大短路电流值。2．热继电器：是根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，实现自动控制和保护电力装置的自动电器。热继电器的选择主要根据电动机的额定电流来确定热继电器的型号及热元件的额定电流等级。3．接触器：是一种用来自动接通或断开大电流电路的电器。它可以频繁的接通或分断交直流电路，并可实现远距离控制。在选用接触器时，应遵循以下的原则：（1）根据被接通或分断的电流种类选择接触器的类型。（2）接触器的额定电压大于或等于主电流的额定电压。（3）接触器线圈的额定电压必须与接入此线圈的额定电压相等。（4）接触器触头数量和种类应该满足主电路和控制线路的需要。（5）接触器的额定电流应等于或稍大于负载额定电流。4.低压断路器：也称为自动控制开关。用来接触和分断负载电路，也可用来控制不频繁启动的电动机。它具有多种保护功能（过载，短路，负电压保护等）。5.动作值可调，分断能力高，操作安全等优点，所以目前被广泛应用。南京工业职业技术学院项目技术报告7断路器常用作电动机的过载短路保护，因此选用原则如下：（1）电压，电流的选择，自动开关的额定电压和额定电流应小于电路的额定电压和电压最大工作电流。（2）脱扣器整定电流的计算：热脱扣器的整定电流与所控制负载的额定电流一致。电磁脱扣器的瞬时脱口整定电流应大于负载电流正常工作时的最大电流。5.可编程控制器：简称PLC，它是在电气控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以未处理为核心，把自动化技术计算机技术，通信技术融为一体的新型工业控制装置。在设计PLC控制系统时应遵循以下基本原则：（1）最大限度地满足被控对象的控制要求。（2）保证PLC控制系统安全可靠。（3）力求简单经济，使用及维修方便。2.1.2元器件的参数计算1.电源断路器的选择，确定Q1-QF1,E1-QU的电流。电源断路器QF1的确定H1-M1和E1-M1电动机额定电流和电源断路器E1-aM1电流计算E1-M1额定电流IM1=0.33A.因此E1-QM1，额定电流0.33A.断路器Q1-QF电流计算工作电流取H1-M1和E1-M1,额定电流和主轴电机额定电流为16A，选择额定电流为16A的电源断路器。2.接触器选择根据接触器的负载回路的电流及所需数量M1电流7.89A.控制回路电源220V须主触点三对辅助触点配对。主触点Ic=5.69-7.89A.故选10A，所以选择CJ10-10型接触器。线圈电压220V，Z1-K1用来控制冷却泵电机E1-M1电源断电。Im=0.33A。所以选择CJ10-5型接触器电流5A，线圈电压220V。设计法等。3.中间继电器M1-K1用于急停。M3-K1-K4控制主电机通断，主轴正、反转和冷却电路通断额定电压，故选择JZ8-ZP。南京工业职业技术学院项目技术报告8选择参数，交流：额定电流1.5-2.5倍。PLC的总功率为48KW.总功率10KW，所以电流I=0.53A即选择2A4.开关电源选择参数及电流，电路的总功率为10KW,I总=P/V=4A.故选择额定电流为6A，即RT18-22.5.机床显示灯选择参数及颜色，在正常情况下，绿灯亮，所以正常下选择灯的颜色为绿色。在过载时红灯亮，所以在过载情况下选择灯的颜色为红色。2.2电气原理图设计方案2.2.1电气原理图的画法规则（1）分析主电路、（2）分析控制电路、（3）分析辅助电路、（4）分析联锁及保护环节、（5）总体检查.基本规则和注意事项：（1）一般主电路用粗实线表示，画在左边（或上部）;辅助电路用细实线表示，画在右边（或下部）.（2）在原理图中，各电器元件不画实际的外形图，而采用国家规定的统一标准来画，文字符号也要符合最新国家标准.(3)原理图中各电器元件和部件在控制电路中的位置，应根据便于阅读的原则安排.同一电器的各个部件可以不画在一起.（4）元器件设备的可动部分在图中通常均以自然状态画出.（5）有直接电联系的交叉导线的连接点，要用黑圆点表示.（6）无论是主电路还是辅电路，各电气元件一般应按动作顺序从上到下，从左到右依次排列，可水平布置或垂直布置.阅读电器原理图的方法主要有两种：查线读图法和逻辑代数法.2.2.2电气原理图的设计T4T9复杂的控制系统或电路都是由一些比较简单的基本控制环节。保护环节，根据不同的控制要求连接而成。1.电路图2.电气原理图（见附录1）南京工业职业技术学院项目技术报告92.3.1控制方案根据要求，使用PLC控制来设计机床控制系统.首先画出相应的电