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第一章 設計要求 1.1 設計題目 設計銑床電氣控制課程設計指導書 1.2設計要求 1．主軸電動機控制 為主軸拖動電動機。從主電路看出，主軸電動機的轉向由轉換開關電阻和速度繼電器組成停機反接制動控制。 表1 轉換開關動作表 觸點 線端標號 操作手柄位置 順銑 停止 逆銑 － － + + － － + － － － － + （1）主軸電動機起動 接通電源開關，選擇主軸電動機轉向，操作轉換開關于所需位置。主軸電動機起動、停止分別由裝于工作臺上與床身上的控制按鈕、和、實現(xiàn)兩地控制。按下按鈕或，接觸器得電，主觸點閉合并自鎖，主軸電動機按預選方向起動，帶動主釉、銑刀旋轉，同時速度繼電器常開觸點閉合，為停機反接制動作準備。 （2）太短，反接制動的時間也太短，制動效果差，因此，操作時要在主軸快停機時再松開按鈕。 （3）主軸的變速沖動 主軸的變速采用圓孔盤式結構，變速時操作變速手柄在拉出或推回過程中短時觸動沖動開關，主軸電動機瞬動一下而實現(xiàn)。 主軸處于停車狀態(tài)時，操作變速手柄，觸動沖動開關使接觸器瞬時得電，電動機定子串電阻沖動一下，帶動齒輪轉動一下，便于齒輪嚙合，完成變速。 主軸已起動工作時，要變速同樣操作變速手柄，操作時也觸動沖動開關，使接觸器失電，得電一下進行反接制動，使主軸轉速迅速下降，以便于在低速下齒輪嚙合，完成變速后，應重新按起動按鈕，主軸電動機轉動繼續(xù)工作。 主軸在變速操作時，以較快速度將手柄推入嚙合位置，因為的瞬動是靠手柄上凸輪的一次接觸達到，如果推入動作緩慢，凸輪與接觸時間延長，會使主油電動機轉速過高，從而使齒輪嚙合不上，甚至損壞斷輪。 2．工作臺進給運動控制 工作臺的進給運動需在主軸起動之后進行。接觸器常開觸點（11－12）閉合，接通進給控制電源。工作臺的左、右、前、后、上、下方向的進給運動均由進給拖動電動機驅動，通過電動機的正、反轉及機械結構的聯(lián)合動作，來實現(xiàn)六個方向的進給運動?？刂乒ぷ髋_運動的電路是與左、右機械操作手柄聯(lián)動的行程開關、及與前、后、上、下操作手柄聯(lián)動的行程開關、組成復合控制。這時圓工作臺開關在斷開位置，即觸點（17－18）和（12－22）接通，（12－19）斷開，進給電動機通過工作臺方向操作手柄進行控制。圓工作臺開關動作表見表2。 表2圓工作臺開關動作表 觸點 線端標號 操作手柄位置 圓工作臺工作 圓工作臺不工作 17－18 － + 22－19 + － 12－22 － + （1）工作臺的左、右（縱向）進給運動 工作臺的左、右進給運動由工作臺前面的縱向操作手柄進行控制。當將操作于柄扳到向右位置時，行程開關壓合，其常開觸點（18－19）接通，常閉觸點（25－17）斷開，此時，控制電源經(jīng)（12－15－16－17－18－19）接通接觸器，吸合，主觸點接通電動機正序電源，正向旋轉，工作合作向右進給運動。同理，當將操作手柄扳到向左位置時，行程開關壓合，工作臺向左進給運動。 若將手柄置于中間位置，、復原，、均不吸合，工作臺停止左右方向運動。 （2）工作臺前后（橫向）進給運動和上、下（垂直）進給運動 工作臺的前后及上下進給運動，共用一套操作于柄控制，手柄有5個控制位置，處于中間位置為原始狀態(tài)，進給離合器處于脫開狀態(tài)，行程開關、均復位，工作臺不運動。當操作向前、向后手柄時．通過機械裝置連結前、后進給離合器。當操作向上、向下手柄時，連結上、下進給離合器。同時，使或壓合接通，電動機正向或反向旋轉，帶動工作臺作前后、上下進給運動。 工作臺向前和向下進給運動的電氣控制電路相同。當將操作手柄扳到向前或向下位置時，壓合行程開關，使其常閉觸點斷開，常開觸點閉合，控制電源經(jīng)（12－22－25－17－l 9）接通線圈，吸合，進給電動機正向旋轉并通過機械聯(lián)動將前、后進給離合器或上、下進給離合器接入，使工作合作向前或向下方向的進給運動。 工作臺向后和向上進給運動也共用一套電氣控制裝置。當將操作手柄扳到向后或向上位置時。壓合行程開關，進給電動機反向旋轉．使工作臺作向后或向上方向進給運動。 （3）圓工作臺的工作 圓工作臺的回轉運動由進給電動機經(jīng)傳動機構驅動。在使用時，首先必須將圓工作臺轉換開關扳至“接通”位置，即圓工作臺的工作位置。此時，的觸點（12－22）、（17－18）斷開，（22－19）接通，這樣就切斷了銑床工作臺的進給運動控制回路，工作臺就不可能作左、右、前、后和上、下方向的進給運動。圓工作臺的控制電路中，控制電源經(jīng)（12－15－16－17－25－22－19）接通接觸器線圈回路，使電動機帶動圓工作臺作回轉運動。由于線圈回路被切斷，所以進給電動機僅能以正向旋轉。因此，圓工作臺也只能按一個方向作回轉運動。 （4）進給變速沖動 進給變速沖動與主軸變速沖動一樣，為了便于變速時齒輪的嚙合，電氣控制上沒有進給變速沖動電路。但進給變速時不允許工作臺作任何方向的運動。 變速時，先將變速手柄拉出，使齒輪脫離嚙合，然后轉動變速盤至所選擇的進給速度擋，最后推入變速手柄。在推入變速手柄時，應先將手柄向極端位置拉一下，使行程開關被壓合一次．其常閉觸點（12－15）斷開，常開觸點（15－19）接通，控制電源經(jīng)（12－22－25－17－16－15－19）接通接觸器，進給電動機作瞬時轉動，便于齒輪嚙合。 （5）工作臺快速移動 銑床工作臺除能實現(xiàn)進給運動外，還可進行快速移動，它可通過前述的方向控制手柄配合決速移動按鈕或進行操作。 當工作臺已在某方向進給，此時按下快速進給按鈕或，使接觸器通電，接通快速移動電磁鐵，銜鐵吸合，經(jīng)絲杠將進給傳動鏈中的摩擦離臺器合上，減少中間傳動裝置，工作臺按原進給運動方向實現(xiàn)快速移動。當放開快速移動按鈕或時，接觸器電磁鐵線圈相繼斷電。銜鐵釋放，摩擦離合器脫開，快速移動結束，工作臺仍按原進給運動速度和原進給運動方向繼續(xù)進給。所以工作臺的快速移動是點動控制。 工作臺的快速移動也可以在主軸電動機停轉情況下進行。這時應將主軸換向開關扳向“停止”位置，然后按下或，使接觸器通電并自鎖，操縱工作臺手柄，使進給電動機起動旋轉。再按下快速移動按鈕或，工作臺便可在主軸不旋轉的情況下實現(xiàn)快速移動。 3．冷卻泵電動機的控制與照明電路 冷卻泵電動機通常在銑削時由轉換開關操作。當轉換開關扳至“接通”位置時，觸點 （3－4）閉合，接觸器通電，起動旋轉，拖動冷卻泵送出冷卻液。 機床的局部照明由變壓器輸出24安全電壓，由開關控制照明燈。 4．控制電路的聯(lián)鎖與保護 銑床的運動較多，電氣控制電路較復雜，為了保證刀具、工件和機床能夠安全可靠地進行工作，應具有完善的聯(lián)鎖與保護。 （1）主運動與進給運動的順序聯(lián)鎖 進給運動電氣控制電路接在主軸電動機接觸器觸點（11－12）之后。這就保證了在主電動機起動后，進給電動機才可起動，主軸電動機停止時，進給電動機應立即停止。 （2）工作臺六個進給運動方向間的聯(lián)鎖 工作臺左、右、前、后及上、下六個方向進給運動分別由兩套機械機構操作，而銑削加工時只許一個方向的進給運動，為了避免誤操作．采用機械聯(lián)鎖比較困難，因此采用電氣聯(lián)鎖。當工作臺實現(xiàn)左、右方向進給運動時，控制電源必須通過控制上、下與前、后進給的行程開關、常閉觸點支路。當工作臺作前、后和上、下方向進給運動時，控制電源必須通過控制右、左進給的行程開關、常閉觸點支路。這就實現(xiàn)了由電氣配合機械定位的六個進給運動方向的聯(lián)鎖。 （3）圓工作臺工作與六個方向進給運動間的聯(lián)鎖 圓工作臺工作時不允許六個方向進給運動中作任一方向的進給運動。電路中除了通過開關定位聯(lián)鎖外，還必須使控制電路通過、、、的常閉服點實現(xiàn)電氣聯(lián)鎖。 （4）進給變速沖動不允許工作臺作任何方向的進給運動聯(lián)鎖 變速沖動時，動作觸點（12－15）斷開，（15－19）接通，因此，控制電源必須經(jīng)過觸點（即圓工作臺不工作）和、、、四個常閉觸點（即工作臺六個方向均無進給運動），才能實現(xiàn)進給變速沖動。 （5）保護環(huán)節(jié) 主電路、控制電路和照明電路都具有短路保護。六個方向進給運動的終端限位保護，是由各自的限位擋鐵來碰撞操作手柄，使其返回中間位置以切斷控制電路來實現(xiàn)。 三臺電動機的過載保護，分別由熱繼電器、、實現(xiàn)。為了確保刀具與工件的安全，要求主軸電動機、冷卻泵電動機過載時，除二臺電動機停轉外，進給運動也應停止，否則撞壞刀具與工件，因此，、應串接在相對位置的控制電路中。當進給電動機過載時，則要求進給運動先停止，允許刀具空轉一會，再由操作者總停機。因此，的常閉觸點只串接在進給運動控制支路中。 1.3設計任務 1.能按照本組最終要求合理設計繼電器電氣原理圖，PLC電氣原理圖。 2.要求上交1份設計說明書（8000字），2張圖紙。 第二章 設計分析 2.1銑床的概述 銑床主要由底座、床身、懸梁、刀桿支腳、升降工作臺。銑床按照結構形式和加工性能的不同，銑床可分為立銑、臥銑、龍門銑、仿形銑和專用銑床。銑銷加工一般有順銑和逆銑兩種形式，銑床中刀具的旋轉運動為主運動。工件（工作臺）的移動或進給箱的移動為進給運動，工作臺的快速移動，及圓工作臺的旋轉 運動為輔助運動。銑床工作臺可在垂直、縱向、橫向三個方向移動。 2.2設計分析 該銑床有3臺電動機： 其中M1為主電動機，用換相轉換開關SA5選擇主軸的轉向，停車時采用電磁離合器制動；M3電機為工作進給電動機?？焖僖苿油ㄟ^電磁離合器械接通快速傳動鏈來實現(xiàn)；M2為冷卻泵電動機。 對于主軸電機要求正反轉，但在加工過程中不需要變換主軸的旋轉方向。主軸應采用停車制動裝置。主軸和工作臺分別是用單獨的電機拖動。工作臺的移動由一臺進給電機拖動，由方向選擇手柄來選擇運動方向，進給電機要求有正反轉。 在操作順序上，應保證先開動主軸電機，然后才能開動進給電機。停車時，進給電機先?；蛲瑫r停。銑床的主軸和進給運動采用變速箱調速，調速時要求傳動電動機做瞬時點動。工作臺的進給運動，可工進也可快進。 總的來說對于銑床設計具有以下特點： 1、用換相轉換開關選擇主電機的制動； 2、主運動采用電磁離合器制動； 3、主運動和進給運動變速，均有瞬時點動； 4、主運動和進給運動各有單獨的電動機驅動，工作臺的快速移動利用電磁離合器接上進給的快速傳動鏈，實現(xiàn)快速移動； 5、進給運動與主運動是聯(lián)鎖的，只有起動主運動后，進給運動才能起動工作； 6、工作臺6個方向的進給運動 ，具有完備的聯(lián)鎖。 7、具備多地點控制環(huán)節(jié)； 8、具有短路、零壓、過載和超程保護 第三章 繼電器-接觸器控制線路的設計 3.1選用控制線路的設計方法 控制線路的設計大體可分為二種，分別為經(jīng)驗設計法和邏輯設計法。 3.1.1 經(jīng)驗設計法的基本步驟 （1）收集分析國內外現(xiàn)有同類設備的相關資料，使所設計的控制系統(tǒng)合理，滿足設計要求。 （2）控制線路設計，一般的壓力機控制線路設計包括主電路，控制電路 輔助電路的設計。 首先進行主電路設計：主要是考慮從電源到執(zhí)行元件（例如電動機）之間的線路設計。然后進行控制線路設計：主要考慮如何滿足電動機的各種運動功能及生產工藝要求，包括實現(xiàn)加工過程自動化或半自動化的控制等，也就是完成正確地“選擇”和有機地“組合”的任務；最后考慮如何完善整個控制電路的設計，各種保護，聯(lián)瑣以及信號，照明等輔助電路的設計。 （3） 全面檢查所設計電路，有條件時，可以進行模擬試驗，以進一步完善設計。 （4） 合理選擇各電氣元件。 3.1.2 經(jīng)驗設計法的基本特點 （1）設計過程是逐步完善的，一般不易獲得最佳的設計方案。但該方法簡 單易行，應用很廣。 （2）需反復修改，這樣會影響設計速度。 （3）需要一定的經(jīng)驗，設計中往往會因考慮不周而影響電路的可靠性。 （4）一般需要進行模擬試驗。 3.1.3 邏輯設計法的基本概念 邏輯設計法，主要是根據(jù)生產工藝的要求（工作循環(huán)，液壓系統(tǒng)圖等），將控制線路中的接觸器，繼電器線圈的通電與斷電，觸點的閉合與斷開，以及主令元件的接通和斷開等看成邏輯變量，并將這些邏輯變量關系表示為邏輯函數(shù)的關系式，再運用邏輯函數(shù)基本公式和運算規(guī)律，對邏輯函數(shù)式進行簡化，然后根據(jù)簡化的邏輯函數(shù)式畫出相應的線路原理圖，最后再進一步檢查，化簡和完善，以期獲得既滿足工藝要求，又經(jīng)濟合理的最佳設計方案。 3.1.4 邏輯設計法的一般步驟 （1）按工藝要求作出工作循環(huán)圖。 （2）確定執(zhí)行元件與檢測元件，并作出執(zhí)行元件節(jié)拍表和檢測元件狀態(tài)表。 （3）根據(jù)檢測元件狀態(tài)表寫出各程序的特征數(shù)，并確定分組，設置中間記 憶元件，各分組所有程序能區(qū)分開。 （4）列寫中間記憶元件開關函數(shù)及其執(zhí)行元件動作邏輯函數(shù)表達式，并畫 出相應的電路圖。 （5）對按邏輯函數(shù)表達式畫出的控制邏輯電路圖進行檢查，化簡和完善。 邏輯設計法與經(jīng)驗設計法相比，采用邏輯設計的電路較為合理，能節(jié)省所用元件的數(shù)量，能獲得某種邏輯功能的最簡電路，但是邏輯設計法整個設計過程較為復雜，對于一些復雜的控制要求，還必須設計許多新的條件，同時對電路競爭問題也較難處理。因此，在一般的電器控制線路設計中，邏輯設計法僅為經(jīng)驗設計法的輔助和補充。 3.2繼電器——接觸器控制線路 對于線路的設計我們采用的是邏輯設計法，根據(jù)設計銑床的要求，設計的主電路和控制電路如附圖1和附圖2。其具體的控制說明如下： 3.2.1．主軸電動機控制： 主軸電機的控制主要包括以下幾個環(huán)節(jié)：（1）主軸電動機起動；（2）主軸電動機停機；（3）主軸的變速沖動。 在設計圖中：為主軸拖動電動機。從主電路看出，主軸電動機的轉向由轉換開關預選確定。轉換開關觸點動作下表。主軸電動機的起動、停止由接觸器控制，接觸器及控制的電路組成能耗制動停機。 表3轉換開關動作表 觸點 操作手柄位置 順銑 停止 逆銑 － － + + － － + － － － － + （1）主軸電動機起動 接通電源開關，選擇主軸電動機轉向，操作轉換開關于所需位置。主軸電動機起動、停止分別由裝于工作臺上與床身上的控制按鈕、和、實現(xiàn)兩地控制。按下按鈕或，接觸器得電，主觸點閉合并自鎖，主軸電動機按預選方向起動，帶動主釉、銑刀旋轉。 （2）主軸電動機停機 按下停機按鈕或。接觸器失電，切斷正序電源，同時接觸器得電，電動機串入能耗制動電路而馬上停機。 （3）主軸的變速沖動 主軸的變速采用圓孔盤式結構，變速時操作變速手柄在拉出或推回過程中短時觸動沖動開關，主軸電動機瞬動一下而實現(xiàn)。 主軸處于停車狀態(tài)時，操作變速手柄，觸動沖動開關使接觸器瞬時得電，電動機定子串電阻沖動一下，帶動齒輪轉動一下，便于齒輪嚙合，完成變速。 主軸已起動工作時，要變速同樣操作變速手柄，操作時也觸動沖動開關，使接觸器失電，得電一下進行能耗制動，使主軸轉速迅速下降，以便于在低速下齒輪嚙合，完成變速后，應重新按起動按鈕，主軸電動機轉動繼續(xù)工作。 主軸在變速操作時，以較快速度將手柄推入嚙合位置，因為的瞬動是靠手柄上凸輪的一次接觸達到，如果推入動作緩慢，凸輪與接觸時間延長，會使主油電動機轉速過高，從而使齒輪嚙合不上，甚至損壞斷輪。 3.2.2．工作臺進給運動控制： 工作臺進給運動包括工作臺的左右進給運動、工作臺的前后進給運動及工作臺的上下進給運動，總共六個方向的運動，同時這六個方面運動只允許某一時刻出現(xiàn)一個。其中在銑床當中還有一個擴展安裝的圓工作臺，圓工作臺的運動和進給運動只能同時出現(xiàn)一個，圓工作臺的運動與進給運動之間的轉換是通過圓工作臺開關SA1來控制的。同時工作臺還具有快速移動的功能，快速移動既可以在主軸電機工作的時候，也可以在主軸電機停止的狀態(tài)下實現(xiàn)。 工作臺的進給運動需在主軸起動之后才能進行。接觸器常開觸點閉合，接通進給控制電源。工作臺的左、右、前、后、上、下方向的進給運動均由進給拖動電動機驅動，通過電動機的正、反轉及機械結構的聯(lián)合動作，來實現(xiàn)六個方向的進給運動?？刂乒ぷ髋_運動的電路是與左、右機械操作手柄聯(lián)動的行程開關、及與前、后、上、下操作手柄聯(lián)動的行程開關、組成復合控制。這時圓工作臺開關在斷開位置，即觸點和接通，斷開，進給電動機通過工作臺方向操作手柄進行控制。圓工作臺開關動作表如下： 表4 圓工作臺開關動作表 觸點 操作手柄位置 圓工作臺工作 圓工作臺不工作 － + + － － + （1）工作臺的左、右（縱向）進給運動 工作臺的左、右進給運動由工作臺前面的縱向操作手柄進行控制。當將操作于柄扳到向右位置時，行程開關壓合，其常開觸點（18－19）接通，常閉觸點（21－22）斷開，此時，控制電源經(jīng)（12－14－15－16－17－18－19）接通接觸器，吸合，主觸點接通電動機正序電源，正向旋轉，工作合作向右進給運動。同理，當將操作手柄扳到向左位置時，行程開關壓合，工作臺向左進給運動。 若將手柄置于中間位置，、復原，、均不吸合，工作臺停止左右方向運動。 （2）工作臺前后（橫向）進給運動和上、下（垂直）進給運動 工作臺的前后及上下進給運動，共用一套操作于柄控制，手柄有5個控制位置，處于中間位置為原始狀態(tài)，進給離合器處于脫開狀態(tài)，行程開關、均復位，工作臺不運動。當操作向前、向后手柄時．通過機械裝置連結前、后進給離合器。當操作向上、向下手柄時，連結上、下進給離合器。同時，使或壓合接通，電動機正向或反向旋轉，帶動工作臺作前后、上下進給運動。 工作臺向前和向下進給運動的電氣控制電路相同。當將操作手柄扳到向前或向下位置時，壓合行程開關，使其常閉觸點斷開，常開觸點閉合，控制電源經(jīng)（12－14－21－22－17－18－l 9）接通線圈，吸合，進給電動機正向旋轉并通過機械聯(lián)動將前、后進給離合器或上、下進給離合器接入，使工作合作向前或向下方向的進給運動。 工作臺向后和向上進給運動也共用一套電氣控制裝置。當將操作手柄扳到向后或向上位置時。壓合行程開關，進給電動機反向旋轉．使工作臺作向后或向上方向進給運動。 （3）圓工作臺的工作 圓工作臺的回轉運動由進給電動機經(jīng)傳動機構驅動。在使用時，首先必須將圓工作臺轉換開關扳至“接通”位置，即圓工作臺的工作位置。此時，的觸點、斷開，接通，這樣就切斷了銑床工作臺的進給運動控制回路，工作臺就不可能作左、右、前、后和上、下方向的進給運動。圓工作臺的控制電路中，控制電源經(jīng)（12－14－15－16－17－22－21－19）接通接觸器線圈回路，使電動機帶動圓工作臺作回轉運動。由于線圈回路被切斷，所以進給電動機僅能以正向旋轉。因此，圓工作臺也只能按一個方向作回轉運動。 （4）工作臺快速移動 銑床工作臺除能實現(xiàn)進給運動外，還可進行快速移動，它可通過前述的方向控制手柄配合決速移動按鈕或進行操作。 當工作臺已在某方向進給，此時按下快速進給按鈕或，使接觸器通電，接通快速移動電磁鐵，銜鐵吸合，經(jīng)絲杠將進給傳動鏈中的摩擦離臺器合上，減少中間傳動裝置，工作臺按原進給運動方向實現(xiàn)快速移動。當放開快速移動按鈕或時，接觸器電磁鐵線圈相繼斷電。銜鐵釋放，摩擦離合器脫開，快速移動結束，工作臺仍按原進給運動速度和原進給運動方向繼續(xù)進給。所以工作臺的快速移動是點動控制。 工作臺的快速移動也可以在主軸電動機停轉情況下進行。這時應將主軸換向開關扳向“停止”位置，然后按下或，使接觸器通電并自鎖，操縱工作臺手柄，使進給電動機起動旋轉。再按下快速移動按鈕或，工作臺便可在主軸不旋轉的情況下實現(xiàn)快速移動。 3.2.3．冷卻泵電動機的控制與照明電路 冷卻泵電動機通常在銑削時由轉換開關操作。在主軸電機啟動之后將轉換開關扳至“接通”位置時，觸點閉合，起動旋轉，拖動冷卻泵送出冷卻液。 機床的局部照明由變壓器輸出24安全電壓，由開關控制照明燈。 3.2.4．控制電路的聯(lián)鎖與保護 銑床的運動較多，電氣控制電路較復雜，為了保證刀具、工件和機床能夠安全可靠地進行工作，應具有完善的聯(lián)鎖與保護?？刂齐娐分械倪B鎖主要有以下幾個部分： （1）主運動與進給運動的順序聯(lián)鎖 進給運動電氣控制電路接在主軸電動機接觸器觸點（11－12）之后。這就保證了在主電動機起動后，進給電動機才可起動，主軸電動機停止時，進給電動機應立即停止。 （2）工作臺六個進給運動方向間的聯(lián)鎖 工作臺左、右、前、后及上、下六個方向進給運動分別由兩套機械機構操作，而銑削加工時只許一個方向的進給運動，為了避免誤操作．采用機械聯(lián)鎖比較困難，因此采用電氣聯(lián)鎖。當工作臺實現(xiàn)左、右方向進給運動時，控制電源必須通過控制上、下與前、后進給的行程開關、常閉觸點支路。當工作臺作前、后和上、下方向進給運動時，控制電源必須通過控制右、左進給的行程開關、常閉觸點支路。這就實現(xiàn)了由電氣配合機械定位的六個進給運動方向的聯(lián)鎖。 （3）圓工作臺工作與六個方向進給運動間的聯(lián)鎖 圓工作臺工作時不允許六個方向進給運動中作任一方向的進給運動。電路中除了通過開關定位聯(lián)鎖外，還必須使控制電路通過、、、的常閉服點實現(xiàn)電氣聯(lián)鎖。 （4）進給變速沖動不允許工作臺作任何方向的進給運動聯(lián)鎖 變速沖動時，動作觸點（14－15）斷開，（15－19）接通，因此，控制電源必須經(jīng)過觸點（即圓工作臺不工作）和、、、四個常閉觸點（即工作臺六個方向均無進給運動），才能實現(xiàn)進給變速沖動。 （5）保護環(huán)節(jié) 主電路、控制電路和照明電路都具有短路保護。六個方向進給運動的終端限位保護，是由各自的限位擋鐵來碰撞操作手柄，使其返回中間位置以切斷控制電路來實現(xiàn)。 三臺電動機的過載保護，分別由熱繼電器、、實現(xiàn)。為了確保刀具與工件的安全，要求主軸電動機、冷卻泵電動機過載時，除二臺電動機停轉外，進給運動也應停止，否則撞壞刀具與工件，因此，、應串接在相對位置的控制電路中。當進給電動機過載時，則要求進給運動先停止，允許刀具空轉一會，再由操作者總停機。因此，的常閉觸點只串接在進給運動控制支路中。 3.3一些低壓電器的選擇 在設備電氣控制線路中，為了滿足生產工藝及電力拖動的需要，電動機要經(jīng)常地起動、制動、改變運動方向、調節(jié)轉速；當電路發(fā)生過載、短路、欠壓或失壓等情況時，控制電路的保護環(huán)節(jié)還應當自動切斷電路，保護線路和設備。所有這些要求都需要借助于電器來完成。 由于各類電器在設備電氣控制系統(tǒng)中所處的位置和所起的作用不同，其因此選用的方法也不盡相同。生產機械常用低壓電器的選擇，主要依據(jù)是電器產品目錄上的各項指標或數(shù)據(jù)。正確合理地選擇低壓電器是電氣系統(tǒng)安全運行、可靠工作的保證。 對于電氣元件的選擇，在選擇時我們應注意以下幾點： （1）根據(jù)對控制元件功能的要求，確定電氣元件功能的要求，確定電氣元件類型。如繼電器與接觸器，當元件用于通，斷功率較大的主電路時，應選擇交流接觸器；若元件用于切換功率較小的電路（如控制電路）時，則應選擇中間繼電器；若伴有延時要求時，則應選用時間繼電器。 （2）根據(jù)電氣控制的電壓，電流及功率的大小來確定元件的規(guī)格，滿足元器件的負載能力及使用壽命。 （3）掌握元器件預期的工作環(huán)境及供應情況，如防油，防塵，貨源等。 （4）為了保證一定的可靠性，采用相應的降額系數(shù)，并進行一些必要的技術和校核。 3.3.1 按鈕 按鈕通常是用來短時間接通或斷開小電流控制電路的開關。 目前按鈕在結構上有多種形式：旋鈕式——手動旋轉進行操作；指示燈——按鈕內裝入了信號指示燈；緊急式——裝有蘑菇形式旋帽，用于緊急操作；等等。一般來說，停止按鈕采用紅色。按鈕主要根據(jù)所需要的觸點數(shù)，使用場合及顏色來選擇。 3.3.2 低壓開關 低壓開關主要包括如下幾種。 1)刀開關 刀開關主要用于接通或切斷長期改組設備的電源。一般刀開關的額定電壓不超過500V額定電流為10A到上千安多種等級。有些刀開關附有熔斷器。不帶熔斷器式刀開關主要有HD型及HS型，帶熔斷器式開關有HK，HR3系列等。刀開關主要根據(jù)電源種類，電壓等級，電動機容量，所需極數(shù)及使用場來選擇。 2)組合開關 組合開關主要是作為電源引入開關，所以也稱電源隔離開關。它可以啟停5KW以下的異步電動機，但每小時的接通次數(shù)不宜超過10次，開關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。常用的組合開關為HZ-10系列，額定電流10A，25A，60A和100A四種，適用于交流電壓380V以下，支流電壓220V以下的電氣設備中。 3)限位開關（行程開關） 限位開關是依據(jù)生產機械運動的行程位置而動作的小電流開關。它的選用主要根據(jù)機械位置對開關形式的要求，對觸點數(shù)目，電壓種類，電壓與電流等級的要求來確定。機床常用的有LX2型，LX19型，JLXK1型，LXW11型和JLXK-111型微動開關等。對于要求動作快，靈敏度高的行程控制，可采用接近開關。接近開關也稱為無觸點限位開關，它是通過運動部件引起的電磁場變化而動作的。接近開關壽命長，可靠性好，但精度和價格不如限位開關。 4)自動開關 自動開關又稱自動空氣斷路器，自動開關在壓力機上應用的很廣泛。這是因為自動開關既接通或分斷正常工作電流，也能自動分斷過載或短路電流，分斷能力強，有欠壓和過載短路保護作用。 選擇自動開關應考慮其主要技術參數(shù)：額定電壓，額定電流和允許切斷的極限電流等。自動開關拖扣器的額定電流應等于或大于負載允許的長期平均電流；自動開關的極限分斷能力要大于，至少要等于電路最大短路電流；自動開關拖扣器電流整定應按下面的原則：欠電壓拖扣器額定電壓等于主電路等于主電路額定電壓；熱拖扣器的整定電流與被控對象（負載）額定電流相等；電磁拖扣器的瞬時拖扣器整定電流應大于負載正常工作時的尖峰電流；保護電動機時，電磁拖扣器的瞬時拖扣電流為電動機啟動電流的1.7倍。 3.3.3 接觸器的選用 選擇接觸器主要依據(jù)以下數(shù)據(jù)：電源種類（直流或交流）；主觸點額定電流；輔助觸點的種類、數(shù)量和觸點的額定電流；電磁線圈的電源種類、頻率和額定電壓；額定操作頻率等。機床用的最多的是交流接觸器。 交流接觸器的選擇主要考慮主觸點的額定電流、額定電壓、線圈電壓等。交流接觸器主觸點的額定電壓一般按高于線路額定電壓來確定。 根據(jù)控制回路的電壓決定接觸器的線圈電壓。為保證安全，一般接觸器吸引線圈選擇較低的電壓。但如果在控制線路比較簡單的情況下，為了省去變壓器，可選用380V電壓。值得注意的是，接觸器產品系列是按使用類 別設計的，所以要根據(jù)接觸器負擔的工作任務來選用相應的產品系列。 接觸器輔助觸點的數(shù)量、種類滿足線路的需要。 3.3.4 繼電器的選用 1）一般繼電器的選用 一般繼電器是指具有相同電磁系統(tǒng)的繼電器，又稱電磁繼電器。選用時，除滿足繼電器線圈電壓或線圈電流的要求外，還應按照控制需要分別選用過電流繼電器、欠電流繼電器、過電壓繼電器、欠電壓繼電器中間繼電器等。另外電壓、電流繼電器還有交流、直流之分，選擇時也應當注意。 2）時間繼電器的選擇 時間繼電器是壓力機控制線路中常用電器之一。它的類型有：電磁式，空氣阻尼式，電動式及電子式等。用的較多的是空氣阻尼式時間繼電器，它的特點是工作可靠，結構簡單，延時整定范圍較寬（可達0.4s～180s） 時間繼電器型式多樣，各具特點，選擇時應從以下幾方面考慮。 (1) 根據(jù)控制線路的要求來選擇延時方式，即通電延時型或斷電延時型。 (2) 根據(jù)延時準確度要求和延時時間的長短來選擇。 (3) 根據(jù)使用場合、工作環(huán)境選擇合適的時間繼電器。 3）熱繼電器的選擇 熱繼電器的選擇應按電動機的工作環(huán)境、起動情況、負載性質等因素來考慮。一方面要充分發(fā)揮電動機的過載能力，另一方面，對電動機在短時過載與起動瞬間不受影響。 熱繼電器結構形式的選擇。星形連接的電動機可以選擇兩相或三相結構的熱繼電器，三角形連接的電動機應當選擇帶斷相保護裝置的三相結構熱繼電器。 根據(jù)以上的選擇原則，在本次設計中選用的各中元器件如下表所示： 表5 控制線路電器元件的代號、名稱及型號 代號 名稱 型號 Q 電源總開關 HZ-60/3 M1 主軸電機 JOF-52/4 M2 冷卻泵電機 JCB-22 M3 進給電機 JOF-41/4 VC 整流橋 ------- KM1 主軸啟動接觸器 CJ10-40 KM2 主軸制動接觸器 CJ10-40 KM3 進給正轉接觸器 CJ10-20 KM4 接給反轉接觸器 CJ10-20 KM5 快速移動用接觸器 JZ7-44 127V YA 牽引電磁鐵 380V 150N SA1-1、SA1-2、SA1-3 圓工作臺轉換開關 HZ2-10/3 SA2 照明燈轉換開關 HZ1-10/2 SB1、SB2 主軸啟動按鈕 LA2 SB3、SB4 主軸停止按鈕 LA2 SB5、SB6 工作臺快速移動按鈕 LA2 SQ6 進給點動開關 LX-11K SQ7 主軸變速點動開關 LX-11K EL 照明燈 JC6-1 SA3 冷卻泵起停轉換開關 HZ1-10/2 KR、FR 熱繼電器 JR10-10 FU1—FU3 熔斷器 RL1 SQ1、SQ3 工作臺右、前、下進給行程開關 LX3-11H SQ2、SQ4 工作臺左、后、上進給行程開關 LX3-11H 第四章 可編程控制器PLC控制系統(tǒng)的設計 4.1可編程控制器控制系統(tǒng)設計的基本原則 在設計可編程控制器系統(tǒng)時，應遵循以下基本原則： （1）最大限速地滿足控制要求 充分發(fā)揮可編程控制器功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設計中最重要的一條原則。設計人員要深入現(xiàn)場進行調查研究，收集資料。同時要注意和現(xiàn)場工程管理和技術人員及操作人員緊密配合，共同解決重點問題和疑難問題。 （2）保證系統(tǒng)安全可靠 保證可編程控制器控制系統(tǒng)能夠長期安全，可靠，穩(wěn)定運行，是設計控制系統(tǒng)的重要原則。 （3）力求簡單，經(jīng)濟，使用與維修方便 在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷降低工程的成本，不宜盲目追求自動化和高指標。 （4）適應發(fā)展的需要 適當考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。 4.2 可編程控制器系統(tǒng)設計的步驟 （1）分析被控對象并提出控制要求 在設計繼電器-接觸器的時候我們已經(jīng)對壓力機液壓系統(tǒng)的動作要求和功能進行了詳細的分析，確定了其控制方案并擬訂了任務書。 （2）確定輸入/輸出設備 根據(jù)壓力機液壓系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的全部輸入設備和輸出設備。 輸入設備：開關SB1，SB2，SB3，SB4，SB5，SB6，SQ1—SQ7 輸出設備：接觸器KM1—KM5，電磁鐵YA及照明燈等。 （3）選擇可編程控制器 本系統(tǒng)有輸入信號19個，輸出信號7個，均為開關量。根據(jù)輸入/輸出點數(shù)，類型及控制要求，同時考慮到維護，改造和經(jīng)濟性等諸多因素，由參考資料[1]中的P143頁表5-1選擇可編程控制器型號為-001，共有24個輸入點，24個輸出點，可滿足控制要求。 （4）軟件編制 根據(jù)系統(tǒng)要求可知，繪制控制梯形圖。 第五章 設計總結 為期一周的機械制造課程設計已經(jīng)接近尾聲了，回顧整個過程，經(jīng)過老師和同學們的幫助，還有自己的不懈努力，終于定時定量地完成了這次課程設計。課程設計作為《機床電氣控制技術》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論和實踐更加接近，加深了理論知識的理解，強化了生產實習的感性認識。 通過此次設計，使我基本了解了銑床電氣控制工作原理等，學會了查閱相關手冊等。本次設計還存在很多不足之處。一是由于本人對實際機床電氣控制系統(tǒng)了解太少，很多要注意的東西知道的太少。二是對銑床電氣控制工作原理不夠熟悉，在設計中走了不少彎路。這些都是需要改進的地方。 總的來說，這次設計使我們在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的鍛煉，提高了我們思考、解決問題的能力，為以后的設計打下了良好的基礎。 由于能力有限，設計中還存在很多不足之處，懇請各位老師、同學批評指正。 第六章 參考文獻 1、齊占慶，電氣控制技術課程設計指導書，機械工業(yè)出版社，2003。 2、張萬奎等編，機床電氣控制技術，北京大學出版社，2007 3、程憲平主編，機電傳動與控制（第二版），武漢：華中科技大學出版社，2003.9 4、石玉珍，電氣制圖及圖形符號國家標準匯編，中國標準出版社，1989