成型磨床电气控制系统设计概要

实验指导书《电气控制课程设计》课程学院:机电工程学院学号:081292089专业(方向年级:电气工程及其自动化学生姓名:曾水钻福建农林大学机电工程学院电气工程系2011年11月1日目录一、磨床电气控制系统设计任务书………………………(21.设备概况介绍…………………………………………(22.控制系统设计要求…………………………………(3二、磨床PLC电气控制系统总体设计过程………………(41.总体方案说明…………………………………………(42、电气原理图……………………………………………(43主电路设计……………………………………………(64制电路分析……………………………………………(75、主要参数计算………………………………………(156、制定电气元件目录表………………………………(157、成型磨床控制顺序转移图…………………………(218、成型磨床电路故障现象……………………………(22三.成型磨床电气控制工艺设计…………………………(25四.指导书…….…………………………………………(34五.设计参考资料…………………………………………(36成型磨床PLC控制系统设计一、磨床电气控制系统设计任务书1.设备概况介绍本机床用于各种特殊要求型面的磨削加工,机床有四台电动机拖动,及磨头电动机拖动砂轮高速旋转,采用JW11—4(0.6kw,单向连续工作。油泵电动机拖动油泵向液压系统供油,采用JO2—14—4(0.8kw单向连续工作。磨头升降电动机带动砂轮架上下移动,采用JW11—4正反转工作。吸尘电动机供磨削加工中吸尘用,采用JW11—4驱动。加工时,工件置于电磁吸盘(36V/1.2A上,加工完毕退磁取下工件。成型磨床2.控制系统设计要求1为调整砂轮位置,磨头升降采用点动控制。为了停位准确,应有制动控制(采用能耗制动。上下极限位置应有位置保护。在磨削加工中应保证砂轮架不能升降移动。2磨头砂轮运转与电磁吸盘之间,应有电气连锁环节,其要求是:只有在电磁吸盘通电并处于充磁吸着工件时,才能启动砂轮电动机。磨削中,一旦发生失磁,砂轮电动机应自动停止运转,以确保安全。为了修整砂轮,在吸盘不通电时,应能单独启动砂轮电动机。3要有照明和必要的灯光显示。4设置必要电气保护与联锁。二、磨床PLC电气控制系统总体设计过程1.总体方案说明1油泵电动机、磨头电动机、磨头升降电动机、吸尘电动机分别由电动机MA1、MA2、MA3、MA4拖动。2砂轮位置调整,磨头升降采用点动控制。为了停位准确,应有采用能耗制动。3上下极限位置应有位置保护。在磨削加工中应保证砂轮架不能升降移动。4采用热继电器实现过载保护,用以完成各个电动机系统的过载保护。5主电路用断路器,各负载回路和控制回路以及PLC控制回路采用熔断器,实现短路保护。6电控箱设置在控制室内。控制面板与电控箱内的电器板用BVR型铜导线连接,电控箱与执行装置之间采用端子板连接。7使用说明书8设计小结9参考资料目录2、电气原理图(1主电路设计图1-2成型磨床电气控制系统主电路1主回路中交流接触器KM1、KM2、分别控制油泵电动机M1、砂轮电动机M2和吸尘电动机M3;交流接触器KM3、KM4控制、磨头电动机M4升降。2电动机M1、M2、M3、M4由热继电器FR1、FR2、FR3、FR4实现过载保护。3QG为电源总开关,既可完成主电路的短路保护,又起到分断三相交流电源的作用,使用和维修方便。4熔断器FU1、FU2、FU3分别实现各负载回路的短路保护。FU4、FU5分别完成交流控制回路和PLC控制回路的短路保护。(2控制电路分析(1工作台往返电动机M1的控制合上总开关QS1后,整流变压器一个副边输出130伏交流电压,经桥式整流器VC整流后得到直流电压,使电压继电器KA获电动作,其常开触头(7区闭合,为启动电机做好准备。如果KA不能可靠动作,各电机均无法运行。因为平面磨床的工件靠直流电磁吸盘的吸力将工件吸牢在工作台上,只有具备可靠的直流电压后,才允许启动砂轮和液压系统,以保证安全。当KA吸合后,按下启动按钮SB3,接触器KM1通电吸合并自锁,工作台电机M1启动自动往返运转,HL2灯亮。若按下停止按钮SB2,接触器KM1线圈断电释放,电动机M1断电停转。(2砂轮电动机M2及吸尘电机M3的控制按下启动按钮SB7,接触器KM3线圈获电动作,砂轮电动机M2启动运转。由于吸尘电动机M3与M2联动控制,所以M3与M2同时启动运转。按下停止按钮SB6时,接触器KM3线圈断电释放,M2与M3同时断电停转。两台电动机的热断电器FR2和FR3的常闭触头都串联在KM3中,只要有一台电动机过载,就使KM3失电。因冷却液循环使用,经常混有污垢杂质,很容易引起电动机M3过载,故使热继电器FR3进行过载保护。(2砂轮升降电动机M4的控制砂轮升降电动机只有在调整工件和砂轮之间位置时使用,所以用点动控制。当按下点动按钮SB6,接触器KM3线圈获电吸合,电动机M4启动正转,砂轮上升。到达所需位置时,松开SB6,KM3线圈断电释放,电动机M4停转,砂轮停止上升。按下点动按钮SB7,接触器KM4线圈获电吸合,电动机M4启动反转,砂轮下降。到达所需位置时,松开SB7,KM4线圈断电释放,电动机M4停转,砂轮停止下降。为了防止电动机M4的正、反转线路同时接通,故在对方线路中串入接触器KM3和KM4的常闭触头进行联锁控制。(2电磁吸盘控制电路分析电磁吸盘是固定加工工件的一种夹具。利用通电导体在铁心中产生的磁场吸牢铁磁材料的工件,以便加工。它与机械夹具比较,具有夹紧迅速,不损伤工件,一次能吸牢若干个小工件,以及工件发热可以自由伸缩等优点。因而电磁吸盘在平面磨床上用得十分广泛。电磁吸盘的控制电路包括整流装置、控制装置和保护装置三个部分。整流装置由变压器TC和单相桥式全波整流器VC组成,供给120直流电源。控制装置由按钮SB8、SB9、SB10和接触器KM5、KM6等组成。充磁过程如下:按下充磁按钮SB8,接触器KM5线圈获电吸合,KM5主触头(15、18区闭合,电磁吸盘YH线圈获电,工作台充磁吸住工件。同时其自锁触头闭合,联锁触头断开。磨削加工完毕,在取下加工好的工件时,先按SB9,切断电磁吸盘YH的直流电源,由于吸盘和工件都有剩磁,所以需要对吸盘和工件进行去磁。去磁过程如下:按下点动按钮SB10,接触器KM6线圈获电吸合,KM6的两付主触头(15、18区闭合,电磁吸盘通入反相直流电,使工作台和工件去磁。去磁时,为防止因时间过长使工作台反向磁化,再次吸住工件,因而接触器KM6采用点动控制。保护装置由放电电阻R和电容C以及零压继电器KA组成。电阻R和电容C的作用是:电磁吸盘是一个大电感,在充磁吸工件时,存贮有大量磁场能量。当它脱离电源时的一瞬间,吸盘YH的两端产生较大的自感电动势,会使线圈和其他电器损坏,故用电阻和电容组成放电回路。利用电容C两端的电压不能突变的特点,使电磁吸盘线圈两端电压变化趋于缓慢,利用电阻R消耗电磁能量,如果参数选配得当,此时R-L-C电路可以组成一个衰减振荡电路,对去磁将是十分有利的。零压继电器KA的作用是:在加工过程中,若电源电压不足,则电磁吸盘将吸不牢工件,会导致工件被砂轮打出,造成严重事故,因此,在电路中设置了零压继电器KA,将其线圈并联在直流电源上,其常开触头(7区串联在液压泵电机和砂轮电机的控制电路中,若电磁吸盘吸不牢工件,KA就会释放,使液压泵电机和砂轮电机停转,保证了安全。(3照明和指示灯电路分析图中EL为照明灯,其工作电压为36伏,由变压器TC供给。QS2为照明开关。HL1、HL2、HL3、HL4和HL5为指示灯,其工作电压为6.3伏,也由变压器TC供给,五个指示灯的作用是:HL1亮,表示控制电路的电源正常;不亮,表示电源有故障。HL2亮,表示工作台电动机M1处于运转状态,工作台正在进行往复运动;不亮,表示M1停转。HL3、HL4亮,表示砂轮电动机M2及冷却泵电动机M3处于运转状态;不亮,表示M2、M3停转。HL5亮,表示砂轮升降电动机M4处于上升工作状态,;不亮,表示M4停转。HL6亮,表示砂轮升降电动机M4处于下降工作状态,;不亮,表示M4停转。HL6亮,表示电磁吸盘YH处于工作状态(充磁和去磁;不亮,表示电磁吸盘未工作5、要参数计算1断路器QG为供电系统电源开关,其主回路控制对象为电感性负载交流电动机,断路器过电流脱扣值按电动机起动电流的1.7倍整定。成型磨床有0.8kW负载电动机一台,起动电流较大,其余三台为0.6kW,起动电流较小,而且工艺要求4台电动机单独起动运行,因此可根据0.8kW电动机选择自动开关QG脱扣电流IQG:IQG=1.7IN,选用IQG的断路器。2熔断器FU熔体额定电流IFU。以曝气风机为例,IFU≥2IN,选用IFU的熔体。其余熔体额定电流的选择。3热继电器的选择请参考有关技术手册,负载额定电流的1.2倍。4能耗制动参数计算制动电流ID=1.5IN直流电压UD=RID整流变压器二次侧交流电流I2=ID/0.9电压U2=UD/0.9整流变压器容量S=I2U26、制定电气元件目录表成型磨床电气控制系统元器件目录表7、成型磨床控制顺序转移图图1-4成型磨床控制流程图磨床的分类随着高精度、高硬度机械零件数量的增加,以及精密铸造和精密锻造工艺的发展,磨床的性能、品种和产量都在不断的提高和增长。(1外圆磨床[1]:是普通型的基型系列,主要用于磨削圆柱形和圆锥形外表面的磨床。(2内圆磨床:是普通型的基型系列,主要用于磨削圆柱形和圆锥形内表面的磨床。(3座标磨床:具有精密座标定位装置的内圆磨床。(4无心磨床:工件采用无心夹持,一般支承在导轮和托架之间,由导轮驱动工件旋转,主要用于磨削圆柱形表面的磨床。(5平面磨床:主要用于磨削工件平面的磨床。(6砂带磨床:用快速运动的砂带进行磨削的磨床。(7珩磨机:用于珩磨工件各种表面的磨床。(8研磨机:用于研磨工件平面或圆柱形内,外表面的磨床。(9导轨磨床:主要用于磨削机床导轨面的磨床。(10工具磨床:用于磨削工具的磨床。(11多用磨床:用于磨削圆柱、圆锥形内、外表面或平面,并能用随动装置及附件磨削多种工件的磨床。(12专用磨床:从事对某类零件进行磨削的专用机床。按其加工对象又可分为:花键轴磨床、曲轴磨床、凸轮磨床、齿轮磨床、螺纹磨床、曲线磨床等。磨床的安全防护磨削加工应用较为广泛,是机器零件精密加工的主要方法之一。但是,由于磨床砂轮的转速很高,砂轮又比较硬、脆、经不起较重的撞击,偶然的操作不当,撞碎砂轮会造成非常严重的后果。因此,磨削加工的安全技术工作显得特别重要,必须采取可靠的安全防护装置,操作要精神集中,保证万无一失。此外,磨削时砂轮的工件上飞溅出的微细砂屑及金属屑,会伤害工人的眼睛,工人若大量地吸入这种尘末则对身体有害,也应采取适当的防护措施。磨削加工时应注意如下的一些安全技术问题。开车前应认真地对机床进行全面检查,包括对操纵机构、电气设备及磁力吸盘等卡具的检查。检查后再经润滑,润滑后进行试车,确认一切良好,方可使用。装卡工件时要注意卡正、卡紧,在磨削过程中工件松脱会造成工件飞出伤人或撞碎砂轮等严重后果。开始工作时,应用手调方式,使砂轮慢些与工件靠近,开始进给量要小,不许用力过猛,防止碰撞砂轮。需要用挡铁控制工作台往复运动时,要根据工件磨削长度,准确调好,将挡铁紧牢。更换砂轮时,必须先进行外观检查,是否有外伤,再用木锤或木棒敲击,要求声音清脆确无裂纹。安装砂轮时必须按规定的方法和要求装配,静平衡调试后进行安装,试车,一切正常后,方可使用。工人在工作中要戴好防护眼镜,修整砂轮时要平衡地进行,防止撞击。测量工件、调整或擦拭机床都要在停机后进行。用磁力吸盘时,要将盘面、工件擦净、靠紧、吸牢,必要时可加挡铁,防止工件移位或飞出。要注意装好砂轮防护罩或机床挡板,站位要侧过高速旋转砂轮的正面。磨床的日常保养磨床要有专人负责保养和使用,定期检修,确保机床处于良好状态。1、作业完毕,机件各处,尤其是滑动部位,应擦试干净后上油。2、清除建德磨床各部位之研磨屑。3、必要之部位,