T6113電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(論文+DWG圖紙),t6113,電氣,控制系統(tǒng),設(shè)計,論文,dwg,圖紙 第2章 鏜床的概況 2.1 T6113臥式鏜床主要結(jié)構(gòu)及機械運動 2.1.1T6113臥式鏜床主要結(jié)構(gòu) 鏜床是一種精密加工機床，主要用于加工精密圓柱孔，這些孔的軸線往往要求嚴格地平行或垂直。相互間的距離也要求很準確，鏜床本身剛性好，其可動部分在導(dǎo)軌上活動間隙很小，而且有附加支撐。 臥式鏜床用于加工各種復(fù)雜大型工件，如箱體零件、機床等，是一種功能很大的機床。除了鏜孔外，還可以進行鉆、擴、絞孔以及車削內(nèi)外螺紋，用絲錐攻螺紋，車外圓柱面和端面。 臥式鏜床外形結(jié)構(gòu)如圖中所示： 1.床身 2.前立柱 3.主軸箱 4.尾筒工作臺 5.下滑座 6.上滑座 7. 工作臺 8.后立柱 9.懸掛按鈕站 10.固定按鈕站 臥式鏜床的床身是由整體的鑄件制成，床身的一端有固定不動的前立柱，在前立柱的垂直導(dǎo)軌上裝有鏜頭架，它可以上下移動，鏜頭架上集中了主軸部件、變速箱、進給箱與操縱機構(gòu)等部件。切削刀具安裝在鏜軸前端的錐孔里，或裝在平盤的刀具溜板上，在工作過程 ，鏜軸一面旋轉(zhuǎn)，一面沿軸向做進給運動，平旋盤只能旋轉(zhuǎn)裝在它的上面刀具溜板可在垂直于主軸軸線方向的徑向進給運動。平旋盤主軸是空心軸，鏜軸穿過其中空心部分，通過各自的傳動鏈運動，因此可獨立轉(zhuǎn)動。在大部分工作情況下使用鏜軸加工，只有在用車刀切削端面時才使用平旋盤。 臥式鏜床后立柱上安裝在尾架，用來夾持裝夾在鏜軸上的鏜桿的末端。它可隨鏜頭架同時升降，并且某軸心線與鏜頭架軸心線保持在同一直線上，后立柱可在床身導(dǎo)軌上沿鏜軸軸線方向上做調(diào)整、移動。加工時，工件放在床身中部的工作臺上，工作臺在上滑座上面，上滑座下面是下滑座，下滑座安裝在床身導(dǎo)軌上，并可沿床身導(dǎo)軌運動，上滑座又可沿下滑座上的導(dǎo)軌運動，工作臺就可在床身上作前后左右任一方向運動，并可作回轉(zhuǎn)運動，再配合鏜頭架的垂直運動，就可以加工工件上一系列與軸線相平行或垂直的孔。 加工時，刀具裝在主軸箱的鏜軸或平旋盤上，由主軸箱可獲得各種轉(zhuǎn)速和進給量，主軸箱可沿前立柱的導(dǎo)軌上下移動，工件安在工作臺，可與工作臺一起隨上滑座或下滑座作橫向或縱向移動，此外，工作臺還可以繞上滑座的圓導(dǎo)軌在水平面內(nèi)移動一定的角度，以便加工互成一定角度的孔或平面，裝在鏜軸上的鏜刀還可以隨鏜軸軸向運動，以實現(xiàn)軸向進給或調(diào)整刀具的軸位置。當鏜軸及刀桿伸出較長時，可用后立柱來支撐左端，以增加鏜軸和刀桿的剛度。當?shù)毒哐b在平旋盤的徑向刀架時，徑向刀架可帶著刀具作徑向進給，以車削端面。 2.1.2機械運動 鏜桿的旋轉(zhuǎn)運動；主軸箱垂直進給運動；工作臺縱向進給運動；工作臺橫向進給運動；鏜桿的軸向運動；平旋盤的旋轉(zhuǎn)運動；平旋盤徑向刀架進給運動；輔助運動：主軸箱、工作臺在進給方向的快速調(diào)位運動，后立柱縱向調(diào)位運動，后支架的垂直調(diào)位運動，工作臺的轉(zhuǎn)位運動。這些輔助運動可以手動，也可以由快速電動機轉(zhuǎn)動。 2.2電氣控制 2.2.1臥式鏜床電力拖動及控制要求 1.主軸應(yīng)有較大調(diào)速范圍，要求恒功率調(diào)速，采用機電聯(lián)合調(diào)速； 2.變速時，為使滑移齒輪能順利進行嚙合位置，應(yīng)有低速或斷續(xù)變速沖動； 3.主軸能作正反轉(zhuǎn)低速點動調(diào)整，要求對主軸電動機實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)及點動控制； 4.為使主軸迅速準確停車，主軸電動機應(yīng)有機械制動； 5.主運動與進給運動由一臺主軸電動機拖動由各自傳動鏈運動，主軸和工作臺除工作進給外，還應(yīng)有快速移動由另一臺快速移動電動機拖動； 6.鏜床運動部件多，設(shè)置必要的聯(lián)鎖和保護。 2.2.2 T613臥式鏜床的電氣控制 機床的電氣系統(tǒng)是按三相交流電源設(shè)計的，其電源電壓與頻率為380V 50Hz. 機床采用可編程控制器（PC）控制，可編程控制器的電源為220V；接觸器的電壓交流110V；電磁閥，電磁離合器為DC24V；信號指示燈為交流6V；手把燈（最大100W）電為24V；均由變壓器供電。機床照明燈電壓為24V。 機床上裝有五臺交流電動機； 主電機（M1），快速移動電機（M2），后立柱快速移動電機（M3），下滑座液壓油泵電機（M4），主軸箱液壓油泵電機（M5）。 可編程控制器（PLC）安裝在配電盤下部，配電盤安裝在立柱后面的電器柜內(nèi)。 機床上裝有懸掛按鈕站對機床進行集中操作。 各部分簡要說明： （1） 可編程控制器（PLC） 本機床采用SIEMENS S7-200系列可編程控制器對機床實行控制，它能夠控制各種設(shè)備以滿足自動化控制需求。S7-200的用戶程序中包括了位邏輯、計數(shù)器、定時器、復(fù)雜數(shù)學運算以及與其它智能模塊通訊等指令內(nèi)容，從而使它能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以達到控制的目的。緊湊的結(jié)構(gòu)，靈活的配置和強大的指令集使S7-200成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。 本系統(tǒng)采用的可編程控制器為S7-200系列，CPU 224，外形尺寸為120.5×80×62（單位㎜），程序存儲區(qū)4096字節(jié)，數(shù)據(jù)存儲區(qū)2560字節(jié)，掉電保持時間190小時，I/O數(shù)量14入/10出，本機擴展模塊7個，脈沖輸出（DC）為2路20KHz，模擬電位器，實時時鐘為內(nèi)置，通訊口1RS-485。 擴展模塊選用的是四塊EM223（8I/8Q）（223-1PH22-0XAO）。 2. 輸入信號 機床所使用的按鈕、旋鈕開關(guān)、無觸點開關(guān)、各部的行程開關(guān)及各部的限位開關(guān)、速度繼電器等均作為輸入信號。 3. 輸出信號 可編程控制器輸出信號分別接通交流接觸器，液壓電磁閥，電磁離合器和信號燈。 4. 機床的程序編制利用STEP7-Micro/WIN軟件來編制，采用梯形圖方式來實現(xiàn)。詳細情況見系統(tǒng)程序編制部分。 （2）. 限位、線路保護說明 1. 進給和快速移動的限位 SQ14、SQ15 主軸箱升降終點限位開關(guān) SQ16、SQ17 上滑座移動終點限位開關(guān) SQ18、SQ19 下滑座移動終點限位開關(guān) 當某一移動部件達到極限位置時，相應(yīng)的限位開關(guān)壓開關(guān)動作，切斷進給和快速移動電路或使換向離合器脫開，可以按相反方向的快速移動按鈕，使其復(fù)位。 2. 線路保護和互鎖裝置 短路保護和過載保護 三極自動空氣開關(guān)QF1、QF2、QF3、QF4和熱繼電器FR1、FR2、FR3分別對應(yīng)電動機進行過載或短路保護，電機自動開關(guān)QF5、QF6、QF7、QF8、QF9、QF10、QF11、QF12分別對相應(yīng)的控制電路進行短路和過載保護。 主軸保護 工作臺處于“松開”狀態(tài)，即分配工作臺后指示燈時，主軸不能旋轉(zhuǎn)。 機動進給和快速移動的互鎖 機動進給時，快速移動不能進行；同樣快速移動時，機床不能機動進給。 主軸箱前面大手輪狀態(tài) 大手輪扳到“微動”位置，行程開關(guān)SQ4被壓動作，切斷快速移動和機動進給；大手輪扳到“手大動”位置，SQ5被壓動作，使按鈕SB23分配到主軸無效，主軸只能手動移動。 保護接地 電氣柜底部設(shè)有總的接地銅排，機床各部件之間為滑動面者，均接有跨接地線，金屬外殼的電器件如電動機等也接有保護地線，并為樹叉式接法，這些地線均接在銅排上。 3. 導(dǎo)軌潤滑說明 機車已放置很長時間在使用，機床通電后先按導(dǎo)軌潤滑按鈕SB19，多按幾次（間隔10秒鐘）。每按一次，導(dǎo)軌潤滑泵來一次潤滑導(dǎo)軌，以后導(dǎo)軌自動潤滑。 （三）. 主電機制動說明： 主電機采用電子制動器制動，主軸停車快而平穩(wěn)，主電機的制動電流及制動時間均可調(diào)，主軸旋轉(zhuǎn)時，制動器的“允許”燈亮，表示制動器可以工作了，按下停止按鈕，制動器“電源”燈亮、“制動”燈亮，兩秒鐘后，“制動”和“電源”燈滅，制動結(jié)束。主軸沒有剎車，即制動器不工作，制動器報警燈亮。 第3章 鏜床電力拖動電動機的選擇 3.1概述 正確的的選擇電動機具有重要意義，合理的選擇電動機是從驅(qū)動機床的具體對象、加工規(guī)范，也就是要從機床的使用條件出發(fā)，經(jīng)濟、合理、安全等多方面考慮，使電動機能夠安全可靠的運行。電動機功率的確定是選擇電動機的關(guān)鍵，但也要對轉(zhuǎn)速、使用電壓等級及結(jié)構(gòu)形式等項目進行選擇。異步電動機由于它結(jié)構(gòu)簡單堅固、維修方便、造價低廉，因此在機床中使用的最為廣泛。電動機的轉(zhuǎn)速越低則體積越大，價格也越高，功率因數(shù)和效率越低，因此電動機的轉(zhuǎn)速要根據(jù)機械的要求和傳動裝置的具體情況而定。異步電動機的電壓等級是380伏。一般的說金屬切削機床都采用通用系列的普通電動機。在選擇電動機時，也應(yīng)考率機床的轉(zhuǎn)動條件，對易產(chǎn)生懸浮飛揚的鐵屑或廢料，或冷卻液、工業(yè)用水等有損于絕緣的介質(zhì)能侵入電動機的場合，選用封閉式的。按機床的電氣設(shè)備通用技術(shù)條件中規(guī)定，機床應(yīng)采用全封閉扇冷式電動機。 3.2 鏜床用電動機容量的選擇 根據(jù)機床的負載功率，（例如切削功率）就可選擇電動機的容量，然而機床的載荷是經(jīng)常變化的，而每個負載的工作時間也不盡相同，這就產(chǎn)生了使電動機功率如何最經(jīng)濟的滿足機床負載功率的問題。機床上常用Y系列三相異步電動機，Y系列電動機是封閉自扇冷式攏型三相異步電動機 3.2.1鏜床主運動電動機容量的選擇 多數(shù)機床負載情況比較復(fù)雜，切削用量變化很大，尤其是通用機床負載種類更多，不易準確地確定其負載情況。因此通常采用調(diào)查統(tǒng)計類比法來確定電動機的功率。 調(diào)查統(tǒng)計類比法 分析切削用量，確定切削用量最大值，在同類同規(guī)格的機床上進行切削實驗，并測出電動機的輸出功率，再考慮機床最大負載情況，以及采用先進切削方法及新工藝。類比同類機床電動機的功率，最后確定所設(shè)計的機床電動機功率來選擇電動機。 臥式鏜床主電動機功率 式中 D------鏜桿直徑 D=120mm P=13.698KW 取電動機功率15KW 型號Y180L-6 額定電流31.4 效率89.5% 6P極 功率因數(shù)0.81 額定轉(zhuǎn)矩2.0 額定轉(zhuǎn)速970r/min 3.2.2快速移動電動機容量的選擇 式中 G------移動部件的重量 ------移動速度 u------動摩擦系數(shù) -----效率（機床傳動） G=9500 =0.85 v=2.5m/min 4.565KW 取電動機功率5.5KW 型號Y132M2-6 額定電流17 A 效率86% 功率因數(shù)0.78 額定轉(zhuǎn)速960 r/min 3.2.3后立柱電動機容量的選擇 式中 G------移動部件的重量 ------移動速度 u------動摩擦系數(shù) -----效率（機床傳動） G=2000 =0.85 v=2.5m/min 0.961KW 取電動機功率1.1KW 型號Y90L-6 額定電流3.15A 效率73.5% 功率因數(shù)0.72 額定轉(zhuǎn)速910 r/min 3.2.4主軸箱油泵電動機和工作臺油泵電動機容量的選擇 工作臺油泵電動機功率0.75KW 型號 Y802-4 額定電流 2.1A 效率 72.5% 功率因數(shù)0.76 額定轉(zhuǎn)速1400r/min 主軸箱油泵電動機功率1.5KW 型號 Y90L-4 額定電流 3.7 效率79% 功率因數(shù) 0.79 額定轉(zhuǎn)速1400r/min 第4章 鏜床電氣控制用低壓電器的選擇 4.1概述 地壓電器通常是指工作在交流1200V或直流1500V以下的電器。常用低壓電器可分為配電電器和控制電器兩大類。配電電器主要用于低壓配電系統(tǒng)及動力設(shè)備，兼有保護的職能。這類電器包括熔斷器、自動開關(guān)等?？刂齐娖髦饕糜陔姎鈧鲃幼詣涌刂葡到y(tǒng)之中。這類電器包括接觸器、電磁鐵等。 4.2 低壓電器的選擇 4.2.1 低壓斷路器的選擇 低壓斷路器又稱自動空氣開關(guān)，可用來分配電能、不頻繁地啟動異步電動機、對電動機及電源保護等，具有過載、短路、欠電壓等保護功能。選用裝置式低壓斷路器，又稱塑料外殼式低壓斷路器，用絕緣材料制成的封閉型外殼將所有構(gòu)件組裝在一起，用作配電網(wǎng)絡(luò)的保護和電動機、照明電路及電熱器等的控制開關(guān)，主要型號有DZ5、DZ10、DZ20等系列。選國產(chǎn)低壓斷路器DW15系列 自動開關(guān)的特點：一相短路跳閘電動機不會單向運行；整定值受周圍溫度影響較??； 跳閘后不需要調(diào)換，比較方便；；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高。 適用范圍：適用于容量較大的交直流電動機主電路及控制電路。對起制動頻繁的電動機應(yīng)選用自動開關(guān)與接觸器聯(lián)合工作. 敏感元件電磁脫扣器的選擇：脫扣器的額定參數(shù)應(yīng)根據(jù)被保護電路的負載情況進行選擇，整定電流應(yīng)大于電動機起動的最大電流。 1. 主電機電路中低壓斷路器 QF2的選擇： 敏感元件：電動機主電路的電磁脫扣器額定電流按下式選取： 電磁脫扣器的瞬時動作電流按下式選取以保證頻繁起、制動時不致誤動作：鏜床的電動機的起、制動比較頻繁應(yīng)用下式進行計算： 120.58 式中 --------電動機起動電流，A ---------電動機額定電流，A ----------電磁脫扣器的負載系數(shù)。對于DZ型的自動開關(guān)取=1.5~1.7 主體部件：自動開關(guān)主觸頭的額定電流及額定電壓可按下式選?。? 式中 ----------主電路負載額定電流，A --------主電路額定電壓，V DZX10-200/33 額定電壓380V 極數(shù)3 脫扣器額定電流140A 額定短路通斷能力4KA（=0.9） 電氣機械壽命15000/次 （電氣與PLC控制技術(shù)19頁表2-4） 2. 快速電機電路中低壓斷路器 QF3的選擇 敏感元件：電動機主電路的電磁脫扣器額定電流按下式選?。? 式中 -------電動機的額定電流 電磁脫扣器的瞬時動作電流按下式選取以保證頻繁起、制動時不致誤動作：鏜床的電動機的起、制動比較頻繁應(yīng)用下式進行計算： 65.28 主體部件：自動開關(guān)主觸頭的額定電流及額定電壓可按下式選取： DZX10-100/33 額定電壓380V 極數(shù)3 脫扣器額定電流20A 額定短路通斷能力3KA（=0.9） 電氣機械壽命15000/次 （電氣與PLC控制技術(shù)19頁表2-4） 3.后立柱電機電路中的斷路器 QF4的選擇 QF4主要是對后立柱電動機起短路保護的作用，電動機主電路的電磁脫扣器額定電流按下式選?。? 式中 -------電動機的額定電流 電磁脫扣器的瞬時動作電流按下式選取以保證頻繁起、制動時不致誤動作：鏜床的電動機的起、制動比較頻繁應(yīng)用下式進行計算： 12.096 主體部件：自動開關(guān)主觸頭的額定電流及額定電壓可按下式選?。? DZ163N4 額定電壓380V 極數(shù)4 脫扣器額定電流16A 額定短路通斷能力4KA（=0.9） 電氣機械壽命15000/次 （電氣與PLC控制技術(shù)19頁表2-4） 4. 控制電路斷路器 QF4的選擇：用于控制線路的電磁脫扣器在大型接觸器或電磁鐵等電器起動時不應(yīng)跳閘，所以電磁脫扣器的瞬時動作電流按下式選?。? 式中 ---------線路中最大一臺電器（或同時起動的幾臺電器）的起動容量，VA -----------線路中除最大一臺電器（或同時起動的幾臺電器）以外的其他電器額定容量之和，VA --------控制線路的額定電壓，V -------考慮負載情況的系數(shù)，一般取=1.25~1.3 主體部件：自動開關(guān)主觸頭的額定電流及額定電壓可按下式選?。? DZ15-40/3901 殼架額定電流40A 額定電壓380V 極數(shù)3 脫扣器額定電流6A 額定短路通斷能力3KA（=0.9） 電氣機械壽命15000/次 4.2.2交流接觸器的選擇 接觸器用于帶有負載主電路的自動接通或切斷。分直流、交流兩類，機床中應(yīng)用最多的是交流接觸器。 交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6、KM7和KM8：主電動機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)運行由接觸器KM1、KM2控制；起動時采用星—三角減壓起動方式，由接觸器KM3、KM4控制，按時間原則控制轉(zhuǎn)換；接觸器KM5控制主電機的制動；接觸器KM6、KM7控制快速移動由電動機M2正向和反向的移動；接觸器KM11控制主軸箱油泵電動機M3；接觸器KM10控制工作臺油泵電動機。 選擇接觸器主要考慮以下技術(shù)數(shù)據(jù)：電源種類；主觸點額定電壓；輔助觸點種類、數(shù)量及觸點額定電流；電磁線圈的電源種類，頻率和額定電壓 主觸點額定電流，一般根據(jù)電動機容量計算觸點電流，即： 式中 K------經(jīng)驗常數(shù)，一般取1~1.4； -----電機功率（KW）； -----電動機額定線電壓（V）； -----接觸器主觸點電流（A） ----線路額定電壓，接觸器觸點額定電壓 交流接觸器的選擇： 根據(jù)上述公式可得 （經(jīng)驗常數(shù)K取1.2） 32.895A 選擇接觸器的類型為CJ10-40 觸頭額定電壓380V 主觸頭額定電流40A 輔助觸頭額定電流5A 可控制電動機最大容量11KW 吸引線圈電壓110V 吸引線圈消耗功率32VA 輔助觸頭數(shù)量2常開2常閉 外形尺寸 頻率50HZ 同理：KM2、KM3、KM4、KM5交流接觸器的型號為CJ10-40 觸頭額定電壓380V 主觸頭額定電流40A 輔助觸頭額定電流5A 可控制電動機最大容量11KW 吸引線圈電壓110V 吸引線圈消耗功率32VA 輔助觸頭數(shù)量2常開2常閉 外形尺寸 頻率50HZ 4.2.3快速電動機用接觸器 交流接觸器KM6、KM7的選擇： 根據(jù)公式可得 （經(jīng)驗常數(shù)K取1.2） 選擇接觸器的類型為CJ10-20 觸頭額定電壓380V 主觸頭額定電流20A 輔助觸頭額定電流5A 可控制電動機最大容量4KW 吸引線圈電壓110V 吸引線圈消耗功率22VA 輔助觸頭數(shù)量2常開2常閉 外形尺寸 頻率50HZ 4.2.4后立柱電動機用接觸器 交流接觸器KM8、KM9的選擇： 根據(jù)公式可得 （經(jīng)驗常數(shù)K取1.2） A 選擇接觸器的類型為CJ10-5 觸頭額定電壓380V 主觸頭額定電流5A 輔助觸頭額定電流5A 可控制電動機最大容量2.2KW 吸引線圈電壓110V 吸引線圈消耗功率6VA 輔助觸頭數(shù)量1常開 頻率50HZ 交流接觸器KM10、KM11的選擇： 根據(jù)公式可得 （經(jīng)驗常數(shù)K取1.2） A 選擇接觸器的類型為CJ10-5 觸頭額定電壓380V 主觸頭額定電流5A 輔助觸頭額定電流5A 可控制電動機最大容量2.2KW 吸引線圈電壓110V 吸引線圈消耗功率6VA 輔助觸頭數(shù)量1常開 頻率50HZ 4.2.3電源引入開關(guān) 組合開關(guān)主要是作為電源引入開關(guān)，所以也稱電源隔離開關(guān)。它也可以起停5KW以下的異步電動機，但每小時的接通次數(shù)不應(yīng)超過10~20次，開關(guān)的額定電流一般取電動機額定電流的1.5~2.5倍 組合開關(guān)主要根據(jù)電源種類、電壓等級、所需觸點數(shù)及電動機容量進行選用。常用的組合開關(guān)為HZ-10系列，額定電流為10、25、60和100A四種。適用于交流380V以下，直流220V以下的電氣設(shè)備中。 電源引入開關(guān)的選擇 此電路中的Q主要作為電源隔離開關(guān)用，并不用它來直接啟動電動機，可按電動機額定電流來選。顯然應(yīng)該根據(jù)四臺電動機來選。選用HZ-10系列 額定電流為25A 三極 380V 4.2.4 熔斷器的選擇 熔斷器由熔體（俗稱保險絲）和安裝熔體的熔管（或熔座）兩部分組成。在電路中用作短路保護。其中熔體是主要部分，它既是感測元件又是執(zhí)行元件，熔體是由低熔點的金屬材料制成絲狀、帶狀、片狀等；熔管的作用是安裝熔體和在熔體熔斷時熄滅電弧。熔斷器的熔體串接于被保護電路中，當電路正常工作時，熔體通過的電流不會使其熔斷，當電路發(fā)生短路和嚴重過載故障時，熔體中通過很大電流，使其發(fā)熱，當達到融化溫度時熔體自動熔斷，切斷故障電路，起到保護作用。 熔斷器類型的選擇 選擇熔斷器的類型時，主要依據(jù)負載的保護特性和短路電流的大小。通過比較與考慮我選擇RL1系列螺旋式的熔斷器。 熔體額定電流的選擇 FU為保護籠型異步電動機M1、M2、M3、M4、M5的熔斷器。在出現(xiàn)尖峰電流時也不應(yīng)熔斷。通常將其中容量最大的一臺電動機起動而其余電動機正常運行時出現(xiàn)的電流作為其尖峰電流，為此熔體的額定電流應(yīng)滿足如下關(guān)系，即： 式中 為 多臺電動機中容量最大的一臺電動機額定電流，為其余電動機額定電流之和。 104.45A 選用RL1-200型號的熔斷器 額定電流200 熔體額定電流125A FU1 控制變壓器原邊熔斷器的熔絲額定電流，根據(jù)如下公式進行計算： 式中 ---------控制變壓器的額定容量 --------線路中最大電器的吸引線圈起動容量或幾個電器的吸引線圈同時起動容量之和，VA 選用2A FU2 6V回路指示燈的熔斷器的選擇 根據(jù)如下公式進行計算 1.67 選用=2A FU3 24V機床照明電路的熔斷器的選擇 根據(jù)如下公式進行計算： 40/24 68W 1.67A 選用=2A 選用RL1-15型號的熔斷器 熔斷器的額定電流15A 熔體額定電流等級2、4、5、6、10、15 FU4 28V整流橋、離合器電路的熔斷器的選擇 根據(jù)如下公式進行計算： 68/28 2.43A 選用=4A 熔斷器額定電壓的選擇 熔斷器的額定電壓應(yīng)等于或大于所在電路的額定電壓 4.2.5行程開關(guān) 用于檢測工作機械的位置，發(fā)出命令以控制其運動方向或行程長短的主令電器，稱為行程開關(guān)或位置開關(guān)。將行程開關(guān)安裝于生產(chǎn)機械行程終點處，可限制其行程，也稱為限位開關(guān)或終點開關(guān)。行程開關(guān)按結(jié)構(gòu)分為機械結(jié)構(gòu)的接觸式有觸點行程開關(guān)和電氣結(jié)構(gòu)的非接觸式接近開關(guān)。經(jīng)過分析我選擇機械結(jié)構(gòu)的接觸式有觸點行程開關(guān)，它靠移動物體碰撞其可動部件使常開觸頭接通，常閉觸頭分斷，實現(xiàn)對電路的控制。移動物體（或工作機械）一旦離開，行程開關(guān)復(fù)位，其觸點恢復(fù)到原始狀態(tài)。行程開關(guān)按其結(jié)構(gòu)可分為直動式、滾輪式三種。 行程開關(guān)的選擇 選擇采用有盤形彈簧機構(gòu)瞬時動作的滾輪式行程開關(guān)，因為直動式行程開關(guān)的缺點是：觸點分合速度取決于生產(chǎn)機械的移動速度，當速度低于0.4m/min時觸點分斷太慢，易受電弧燒損。而當生產(chǎn)機械的行程比較小而作用力也小時，才可采用具有瞬時動作和微小動作的微動開關(guān)。（電器與PLC控制技術(shù)） LX 額定電壓 380/220V 額定電流5A 觸頭接觸時間0.04 動作力 工作行程1~3mm 超行程2~4 觸頭數(shù)量1開1閉 4.2.6 其他所需電器的選擇 按鈕的選擇 按鈕通常是用來短時接通或斷開小電流的控制電路的開關(guān)。機床常用的按鈕為LA系列 控制按鈕是一種結(jié)構(gòu)簡單使用廣泛的手動主令電器，在控制電路中發(fā)出手動指令遠距離控制其他電器，再由其他電器去控制主電路或轉(zhuǎn)移各種信號，也可以直接用來轉(zhuǎn)換信號電路和電器連鎖電路等。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)位彈簧作用下使觸點復(fù)位，所以按鈕常用來控制電器的點動。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，接在常開觸頭接線柱上的線路是斷開的，常閉觸頭的接線柱上的線路是接通的；當按下按鈕時，兩種觸點的狀態(tài)改變，同時也使與之相連的電路狀態(tài)改變。控制按鈕一般由按鈕、復(fù)位彈簧、觸點和外殼等部分組成。為便于識別各個按鈕的作用，避免誤操作，通常在按鈕帽上作出不同標志或涂以不同顏色，表示不同作用。一般使用時用紅色代表停止按鈕，綠色作為啟動按鈕。 交流電機制電器的選擇 根據(jù)主電機的各項參數(shù)選擇ZD-15電子制電器 照明燈和信號燈的選擇 信號燈的選擇 選用XD1型號的信號燈 額定電壓6.3V 功率1W 燈頭型號E10/13 紅、黃、藍、綠、乳白無色。 機床照明燈的選擇 選用JC2型號的照明燈 電源電壓24V 燈泡功率40W 燈架總長565 電磁閥和離合器的選擇 電磁閥 選用WE型電磁換向閥，型號4WE10D10/0A型濕式電磁換向閥。此電磁閥有兩個電磁鐵和兩個工作位置，但沒有定位器。當電磁鐵斷電時，滑閥沒有固定位置。電磁換向閥在液壓系統(tǒng)中的作用是用來實現(xiàn)液壓油路的換向，順序動作及卸荷等。電磁鐵信號是由電系統(tǒng)的按鈕、開關(guān)、限位開關(guān)、行程開關(guān)、壓力繼電器以及其他電路元件發(fā)出的。 離合器（YC） 離合器是一種可以通過各種操縱方式，實現(xiàn)主從動部分在同軸線上傳遞運動和動力時具有結(jié)合或分離功能的裝置 電磁離合器是利用激勵線圈電流產(chǎn)生的電磁力來操縱接合元件，使離合器接合或脫開，其特點為：起動力矩大，動作反應(yīng)快，離合迅速；結(jié)構(gòu)簡單，安裝維修方便，使用壽命長；可實現(xiàn)集中控制和遠距離操縱，控制簡單，功率小。 選用摩擦式電磁離合器： 型號DLM5-63 許用轉(zhuǎn)矩2260N.m 線圈消耗功率68W 接通時間0.45S 斷開時間0.25 空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩10.0 N.m 摩擦片許用相對速度1800r/min 整流橋VC 選擇硅整流橋裝置，是將交流電源改為直流電源的裝置 型號BKZ-5 直流電壓24V 直流電流5A 4.2.7控制變壓器的選用 當控制線路所用電器較多、線路較為復(fù)雜時，一般需采用經(jīng)變壓器降壓的控制電源，提高線路的安全可靠性?？刂谱儔浩髦饕鶕?jù)所需要變壓器容量及一次側(cè)、二次側(cè)的電壓等級來選擇控制變壓器，可根據(jù)以下兩種情況確定起容量： （1） 根據(jù)控制線路最大工作負載所需要的功率進行計算，一般可 據(jù)如下的公式進行計算： 式中 ---------所需變壓器容量 --------變壓器容量儲備系數(shù) =1.1~1.25 ------控制線路最大負載時工作的電器所需的總功率（VA） 很顯然對于交流電器，應(yīng)取吸持功率值。 變壓器最大負載是KM1、KM3、KM5、KM6、KM8、KM10、KM11同時工作 取=1.2 163.2VA （2）變壓器的容量應(yīng)滿足已吸合的電器在又起動吸合另一些電器時仍能吸合，可根據(jù)下面公式進行計算： 式中 ------同時起動的電器的總吸持功率（VA） VA 關(guān)于式中的系數(shù)：變壓器二次側(cè)電壓，由于電磁電器起動時負載電流的增加要下降，但一般在下降額定值的20%，所有吸合電器不致釋放，系數(shù)0.6就是從這一點來考慮的。式中第二項系數(shù)為經(jīng)驗系數(shù)，它考慮到個電器的起動功率換算到吸持功率，以及電磁電器在保證起動吸合的條件下，變壓器容量只是該器件的起動功率的一部分因素。 最后所需變壓器容量，應(yīng)由以上兩式中所計算出的最大容量決定。 從以上的計算中可知變壓器的容量應(yīng)大于163.2VA。考慮到照明燈等其他電路容量，可選用JBK—250型號的變壓器 額定容量250VA 電壓等級：380/110-24-6，可滿足輔助回路的各種電壓需要。（機床電氣控制技術(shù)64頁） 變壓器選擇的第二種方案： （1）按連續(xù)工作選變壓器額定容量，應(yīng)滿足如下的條件： 式中 -----控制變壓器的額定容量 -----所有電磁線圈工作的總?cè)萘浚琕A =VA （2）按起動選變壓器額定容量，應(yīng)滿足如下的條件： 式中 --------同時起動的電磁線圈起動容量的總和，VA 機床同時起動的線圈有兩個，起動容量是44VA，故應(yīng)滿足條件： 60.3VA 應(yīng)選取以上所算結(jié)果中的較大的值作為控制變壓器的容量，應(yīng)為228VA?？刂齐妷喊礃藴蔬x用110V。本變壓器還包括工作照明用的24V和信號燈用的6V。照明燈的功率為40W，信號燈為W，它們都是平穩(wěn)的電阻負載，無須考慮起動的影響，因此其各自的容量分別選為45VA和5VA，為考慮機床加數(shù)顯裝置的需要，在控制變壓器的容量上留有30VA的備用容量。因此控制變壓器的總?cè)萘繛椋盒盘枱羰?0VA，照明燈45VA。所以變壓器的總?cè)萘繛?17VA。選用變壓器型號為 JBK-250 額定容量250VA 電壓等級：380V/110-24-6V。 通過以上兩種方案的計算與比較，變壓器的選擇是合理的。 第5章 電氣控制電路中的保護環(huán)節(jié) 5.1概述 電氣控制系統(tǒng)除了能滿足生產(chǎn)機械的加工工藝要求外，要想長期的正常的無故障的運行，還必須有各種保護措施。保護環(huán)節(jié)是所有機床電氣控制系統(tǒng)不可缺少的組成部分，利用它來保護電動機、電氣控制設(shè)備以及人身安全等。 電氣控制系統(tǒng)中常用的保護環(huán)節(jié)有過載保護、短電流保護、零電壓和欠電壓保護以及弱磁保護等。T6113A臥式鏜床的電氣控制部分同樣需要具備一些保護環(huán)節(jié)。 5.2短路保護 電動機繞組的絕緣、導(dǎo)線的絕緣損壞或線路發(fā)生故障時，造成短路現(xiàn)象，產(chǎn)生短路電流并引起電氣設(shè)備絕緣損壞和產(chǎn)生強大的電動力使電氣設(shè)備損壞。因此在產(chǎn)生短路現(xiàn)象時，必須迅速的將電源切斷。常用的短路保護元件有熔斷器和自動開關(guān)，在T6113A臥式鏜床的電氣控制系統(tǒng)中用到的是熔斷器的保護。熔斷器的熔體串聯(lián)在電氣控制系統(tǒng)中的主電路部分，在控制電路部分有一個單相的熔斷器對其進行保護，當電路發(fā)生短路或嚴重過載時，熔體自動熔斷，從而切斷電路，達到保護的目的。使用低壓斷路器來實現(xiàn)短路保護比熔斷器好，因為當三相電路短路時，很可能只有一相的熔斷器熔斷，造成單相運行。對于低壓斷路器來說，只要造成短路都會使開關(guān)跳閘，將三相同時切斷。但它結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作頻率低，價格高，因此適用于要求較高的場合。 5.3鏜床的聯(lián)鎖保護 5.3.1手動與機動聯(lián)鎖 采用手動進給，是將手動手輪放在“微動”位置，不允許“快速”或機動進給。當手輪在微動位置，壓動行程開關(guān)SQ6，SQ6的常閉觸頭斷開，KM5、KM6不能得電，因而不能快速移動，若手柄放在機動位置，由于壓動了行程開關(guān)SQ24，SQ24的常閉觸頭斷開，主電動機M1控制電路斷開，不能機動進給。 5.3.2限速保護 平旋盤工作時，轉(zhuǎn)速應(yīng)被限制在以下。主軸、主軸箱、上滑座、下滑座的正反向快速運動都有限位保護，采用限位開關(guān)SQ9~SQ16，可防止快速移動機構(gòu)超過極限位置。 5.3.3正反轉(zhuǎn)電氣聯(lián)鎖 為防止正反轉(zhuǎn)接觸器的觸點在可逆轉(zhuǎn)換時同時閉合而造成電源短路，應(yīng)有使兩個吸引線圈不能同時通電的電氣聯(lián)鎖，或同時輔以不許正反轉(zhuǎn)接觸器同時吸合的機械聯(lián)鎖，而這一點通過PLC的編程來實現(xiàn)。 第6章PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計 6.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容和步驟 6.1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容 1.分析控制對象，明確設(shè)計任務(wù)和要求，這是實現(xiàn)本次研究的依據(jù) 2.選定PLC的型號及所需要的輸入/輸出模塊，對控制系統(tǒng)的硬件進行配置 3.編制PLC的輸入/輸出分配表，并繪制機床采用PLC控制的原理圖 4.根據(jù)控制要求對其運動過程進行編程 5.選擇所需的電器元件 6.1.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的步驟 （1）分析控制對象 在確定采用PLC控制后，應(yīng)對被控對象特點和工藝要求作深入的了解，使PLC控制系統(tǒng)最大限度地滿足被控制對象的工藝要求。分析控制過程中輸入和輸出設(shè)備之間的關(guān)系。 （2）PLC控制系統(tǒng)的硬件配置 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計包括PLC機型的選擇，輸入輸出模塊的選擇 （3）軟件設(shè)計 軟件設(shè)計就是在硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，分配輸入輸出元件地址號，同時編制程序。根據(jù)控制要求設(shè)計出梯形圖，這是本次研究的核心工作。 6.2 PLC控制系統(tǒng)的硬件配置 6.2.1選擇PLC機型 選擇合適的機型是PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計的關(guān)鍵問題，在滿足控制要求的前提下，選型時應(yīng)選擇最佳的性能價格比，。對I/O點數(shù)的估算。合理的選擇I/O點數(shù)既可使系統(tǒng)滿足控制要求，又可使系統(tǒng)總投資最低。PLC的輸入/輸出總點數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控制對象所需控制的模擬量開關(guān)量來確定，一般一個輸入/輸出元件要占用一個輸入/輸出點。考慮到今后的調(diào)整和擴充，一般應(yīng)在估計的總點數(shù)上再加20%~30%的備用量 6.2.2開關(guān)量I/O模塊的選擇 為了適應(yīng)各種各樣的控制信號，PLC有多種模塊供選擇。開關(guān)量輸入模塊選擇PLC內(nèi)部所提供的DC24V電源，用做集電極開路傳感器的電源。開關(guān)量輸出模塊的輸出方式采用繼電器的方式輸出，其使用電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，且具有隔離作用。 6.2.3 PLC的接線電路 如下圖所示 圖6-1 CPU224 圖6-2 EM223 第7章PLC在T619A臥式鏜床中的應(yīng)用 7.1 T6113臥式鏜床的PLC控制方案 既然是改造，那么一般情況下盡量沿用原機床的結(jié)構(gòu)，少做改動，控制部分則完全屏棄繼電器控制的原始控制思路，用PLC控制替代它。根據(jù)T6113鏜床有關(guān)資料及機床電氣改造方面的經(jīng)驗，確定方案如下圖所示： 圖7-1 控制系統(tǒng)方案 7.2 T6113控制系統(tǒng)設(shè)計 7.2.1機型的選擇及I/O接口的分配 采用可編程控制器的T619A臥式鏜床的操作及功能應(yīng)與采用繼電接觸器電路時完全一致。機床原配的按鈕、限位開關(guān)、變壓器、指示燈、熱繼電器等電器均需保留。作為主要操作器件的按鈕及限位開關(guān)要接入PLC的輸入口，每個（組）觸點占用一個輸入口。作為主要執(zhí)行器件的接觸器幾電磁閥要接入PLC的輸出口，每個（組）線圈也要占一個口。 清點T619A臥式鏜床需接入PLC的輸入輸出器件后，確定需輸入口39個及輸入口40個輸出口，根據(jù)第6章中關(guān)于PLC選擇的要求及此鏜床本身的工作狀態(tài)，選用西門子S7——200系列CPU224，AC/DC/RELAY，它是模塊化的，比較方便和靈活，具有14個輸入口及10個輸出口，輸出口為繼電器型，它的主要性能完全滿足鏜床的工作需要。但是考慮到鏜床的運動比較多，CPU224的輸入/輸出口并不能滿足鏜床的需要，所以要對此型號的PLC進行擴展。需4個擴展模塊為EM223，它具有8個輸入口和8個輸出口，完全滿足鏜床運動的需要。 PLC輸出輸入點的統(tǒng)計和分配： 表7—1輸入點 信號名稱 元件代號 地址 電源起動 SB I0.0 急停 SB7 I0.1 主軸正轉(zhuǎn) SB1 I0.2 主軸反轉(zhuǎn) SB2 I0.3 主軸正點 SB3 I0.4 主軸反點 SB4 I0.5 制動 SB5 I0.6 主軸變速 SB6 I0.7 主軸保護 QF2 I1.0 工作臺運動分配 SB18 I1.1 上滑座運動分配 SB21 I1.2 下滑座運動分配 SB22 I1.3 主軸運動分配 SB23 I1.4 主軸箱運動分配 SB24 I1.5 進給停止 SB12 I2.0 各部正向快速 SB8 I2.1 各部反向快速 SB9 I2.2 正向機動進給 SB10 I2.3 反向機動進給 SB11 I2.4 瞄準器照明 SB15 I2.5 主軸變速開關(guān) SQ1 I2.6 平旋盤 SQ2 I2.7 插拔銷開關(guān) SQ3 I3.0 各部手微動 SQ4 I3.1 手大動 SQ5 I3.2 工作臺夾緊松開開關(guān) SQ6 I3.3 上滑座夾緊松開開關(guān) SQ7 I3.4 下滑座夾緊松開開關(guān) SQ8 I3.5 主軸夾緊松開開關(guān) SQ9 I3.6 主軸箱夾緊松開開關(guān) SQ10 I3.7 進給停止 SQ11 I4.0 各部正向限位 SQ14、SQ16 SQ18、SQ22 I4.1 各部反向限位 SQ15、SQ17 SQ19、SQ23 I4.2 手搖主軸箱切斷快速開關(guān) SQ21 I4.3 主電機反向測速信號 SR（反） I4.4 主電機正向測速信號 SR（正） I4.5 手動潤滑 SB19 I4.6 刀具松開 SB17 I4.7 刀具夾緊 SB16 I5.0 機床照明燈 SA2 表7—2輸出點 信號名稱 元件代號 地址 瞄準器照明 EL3 Q0.1 刀具松開指示 HL10 Q0.2 刀具夾緊指示 HL11 Q0.3 工作臺指示燈 HL2 Q0.4 上滑座指示燈 HL3 Q0.5 下滑座指示燈 HL4 Q0.6 主軸指示燈 HL5 Q0.7 主軸箱指示燈 HL6 Q1.0 正向機動進給指示燈 HL7 Q1.1 反向機動進給指示燈 HL8 Q3.4 主軸變速指示燈 HL9 Q3.5 主軸正點 KM1 Q2.2 主軸反點 KM2 Q2.3 各部正向快速 KM6 Q2.4 各部反向快速 KM7 Q2.5 主電機△接 KM4 Q2.6 主電機Y接 KM3 Q3.1 主電機制動 KM5 Q2.7 電源接通 KM Q3.0 工作臺油泵電機 KM10 Q3.2 主軸箱油泵電機 KM11 Q3.3 導(dǎo)軌潤滑電機 KM12 Q2.0 主軸變速 YV1 Q3.6 正向機動進給 YV2 Q3.7 反向機動進給 YV3 Q4.0 工作臺松開 YV4 Q4.1 工作臺夾緊 YV5 Q4.2 上滑座松開 YV6 Q4.3 上滑座夾緊 YV7 Q4.4 下滑座松開 YV8 Q4.5 下滑座夾緊 YV9 Q4.6 主軸松開 YV10 Q4.7 主軸夾緊 YV11 Q5.0 主軸箱松開 YV12 Q5.1 主軸箱夾緊 YV13 Q5.2 裝卸刀 YV14 Q5.3 工作臺結(jié)合 YC1 Q5.4 上滑座結(jié)合 YC2 Q5.5 下滑座結(jié)合 YC3 Q5.6 主軸箱結(jié)合 YC4 Q5.7 電源指示燈 HL1 7.1.2 T619A臥式鏜床的PLC程序編制 在程序的編制過程中，選用了定時器T37~T44，另為編程需要還選了M10.0~M10.7和M11.0~M11.3十二個輔助繼電器。 關(guān)于定時器的選用：定時器指令用來規(guī)定定時器的功能，在編程過程中，基于對T619A臥式鏜床的運動狀態(tài)的考慮，我選用的是接通延時定時器和斷開延時定時器。編制的過程中使用延時定時器是為了使電磁閥有充分的時間夾緊和松開。 在使用過程中注意了以下基本要素： 1.編號、類型及分辨率。定時器有1、10、100三種分辨率，定時器的編號和類型與辨率有關(guān)。有記憶的定時器均是接通延時型的，無記憶的定時器可通過指令指定為接通延時和關(guān)斷延時型。 2.預(yù)置值。也叫設(shè)定值。預(yù)置值即編程時設(shè)定的延時時間的長短。PLC定時器采用時基計數(shù)及與預(yù)置值比較的方式確定延時時間是否到達。時基計數(shù)值稱為當前值，存儲在當前值寄存器中。預(yù)置值在使用梯形圖編程時，標定在定時器功能框的“PT”端。 3.工作條件。從梯形圖的角度看，定時器功能框中“IN”端連接的是定時器的工作條件。對于接通延時定時器來說，有能流流到“IN”端時開始計時。從無記憶的定時器來說，工作條件失去，即延時接通定時器能流從有變到無時，無論定時器計時是否達到預(yù)置值，定時器均復(fù)位，前邊的計時值清零。 4.工作對象。工作對象指定時時間到時，利用定時器的觸點控制的元器件或工作過程。 34