電氣控制與PLC第3章

1、電氣控制與PLC第3章 第三章 典型機械設(shè)備電氣控制系統(tǒng)分析 電氣控制與PLC第3章 3.1 車床電氣控制 3.1.1 C6201型普通車床的電氣控制 1主要結(jié)構(gòu)與運動形式 普通車床主要由床身、主軸變速箱、掛輪箱、進給箱、溜板箱、溜 板與刀架、尾架、光桿和絲桿等部分組成，如圖3-1所示。 1 3 2 456 7 8 9 91進給箱；2掛輪箱；3主軸變速箱；4溜板與刀架； 5溜板箱；6尾架；7絲桿；8光桿；9床身 圖3-1 普通車床結(jié)構(gòu) 電氣控制與PLC第3章 2.電力拖動和控制要求 從車床加工工藝出發(fā)，對中小型車床的拖動及控制有如下要求： (1) 為保證經(jīng)濟、可靠，主拖動電動機一般選用籠型異步

2、電動機。為 滿足調(diào)速范圍的要求，一般采用機械變速。 (2) 主軸電動機的起動、停止應能實現(xiàn)自動控制。一般中小型車床均 采用直接起動，當電動機容量較大時，常用YY降壓起動，為實現(xiàn)快 速停車，一般采用機械或電氣制動。 (3) 為車削螺紋，要求主軸能正反轉(zhuǎn)。對小型車床主軸正反轉(zhuǎn)由主拖 動電動機正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，當主拖動電動機容量較大時，主軸正反轉(zhuǎn)常用 電磁摩擦離合器來實現(xiàn)。 (4) 為冷卻車削加工時的刀具與工件，應設(shè)有一臺冷卻泵。冷卻泵只 需單向旋轉(zhuǎn)，且與主軸電動機有著連鎖關(guān)系。 (5) 控制電路應設(shè)有必要的安全保護及安全可靠的局部照明。 電氣控制與PLC第3章 3.電氣控制系統(tǒng)分析 （1）C620車床

3、的工作原理 圖3-2為C620-1型普通車床的電氣控制電路圖。圖3-2中, M1為主軸 電動機，拖動主軸旋轉(zhuǎn)，并通過進給機構(gòu)實現(xiàn)車床的進給運動。M2為冷 卻泵電動機，拖動冷卻泵供出冷卻液。 圖3-2 C620-1型普通車床電氣控制電路圖 FR1 SB1 SB2 KM L1 L2 L3 FR1 PE M2 3 FU1 SQ1 FR2 KM KM SQ FR2 FU2 SQ2 T F U3 SQ3 M1 3 電源照明燈控制主電動機主電動機控制冷卻泵電動機 22 2 6 142536 電氣控制與PLC第3章 （2）常見故障及處理 主軸電動機不能起動。這類故障應重點檢查M主電路熔 斷器及控制電路熔斷器

4、FU2是否完好，其次檢查熱繼電器 FR1和FR2是否動作。 主軸電動機缺相運行。這是因為電源缺相或接觸器主觸 點接觸不良等原因造成的。 局部照明燈EL不亮。重點檢查變壓器T二次側(cè)有無36V 電壓以及開關(guān)和線路，或者照明燈壞。 電氣控制與PLC第3章 3.1.2 C650臥式車床的電氣控制 1結(jié)構(gòu)及工作要求 C650臥式車床屬于中型車床，可加工的最大工件回轉(zhuǎn)直徑為 1020mm，最大工件長度為3000mm，機床的結(jié)構(gòu)形式如圖3-3所示。 1 23 5 4 圖3-3 C650臥式車床結(jié)構(gòu)簡圖 1-床身；2-主軸；3-刀架；4-溜板箱；5-尾架 電氣控制與PLC第3章 2電力拖動及控制要求 （1）

5、主電動機Ml（功率為30kW），完成主軸主運動和 刀具進給運動的驅(qū)動，電動機采用直接起動和方式起動，可 正反兩個方向旋轉(zhuǎn)，并可進行正反兩個旋轉(zhuǎn)方向的電氣停車 制動。為加工調(diào)整方便，還具有點動功能。 （2） 電動機M2拖動冷卻泵，在加工時提供切削液，采用 直接起動停止方式，并且為連I續(xù)工作狀態(tài)。 （3） 快速移動電動機M3，電動機可根據(jù)使用需要，隨時 手動控制起停。 電氣控制與PLC第3章 3C650臥式車床電氣控制系統(tǒng)分析 C650型普通機床的電氣控制系統(tǒng)電路如圖3-4所示，使用的電器元件 符號與功能說明如表3-1所示。 表3-1 電路元件符號及功能說明表 總停按鍵SB1通電延時時間繼電器KT

6、 電流表PA 中間繼電器 KA 隔離開關(guān)QS速度繼電器KS快速電動機起動接觸器KM5 電流互感器TA開關(guān)SA冷卻泵電動機起動接觸器KM4 照明燈EL快移電動機點行程開關(guān)SQ短接限流電阻接觸器KM3 冷卻泵電動機起動按鈕SB6冷卻泵電動機保護熱繼電器R主電動機反轉(zhuǎn)接觸器KM2 冷卻泵電動機停轉(zhuǎn)按鈕SB5冷卻泵電動機保護熱繼電器FR2主電動機正轉(zhuǎn)接觸器KM1 主電動機反轉(zhuǎn)按鈕SB4主電動機過載保護熱繼電器FR1快速移動電動機M3 主電動機正轉(zhuǎn)按鈕SB3熔斷器FU16冷卻泵電動機M2 主電動機正向點動按鈕SB2控制變壓器TC主電動機M1 名稱及用途符號 名稱及用途符號名稱及用途符號 電氣控制與PLC

7、第3章 K M2 36V M2 3 M3 3 110V TC FR2 FU1 FU4 FU2 n QS R M1 3 n KM1 KT TA PA KM3 FR1 KS FU5 KM4KM5 PE F U6 SA EL SB1 F U3 FR1 SB2SB3 KM1 KA KAKA SB4 KM2 KS-1KS-2 KA KM3 SB5 SB6 KM4 SQ KM2 KM1 FR2 380V L1 L2 L3 KM1KT KM2KA KM3KM4KM5 電源冷卻泵控 制 快移電動 機控制 主電動機冷卻泵電動機 快移電動機照明燈控制 點動正轉(zhuǎn)正向、反向制動反轉(zhuǎn) 主電動機控制 1101112234

8、567891516171314 2 2 2 7 13 32 2 2 14 3 3 3 7137 9 14 114 4 4 165 5 5 圖3-4 C650車床控制電路 電氣控制與PLC第3章 （1）主電路分析 圖3-4所示的主電路中有三臺電動機的驅(qū)動電路，隔離開關(guān)QS將三 相電源引入，電動機M1電路接線分為三部分，第一部分由正轉(zhuǎn)控制交流 接觸器KM1和反轉(zhuǎn)控制交流接觸器KM2的兩組主觸頭構(gòu)成電動機的正反 轉(zhuǎn)接線；第二部分為一電流表PA經(jīng)電流互感器TA接在主電動機M1的動 力回路上，以監(jiān)視電動機繞組工作時的電流變化，為防止電流表被起動 電流沖擊損壞，利用一時間繼電器的動斷觸頭，在起動的短時間內(nèi)

9、將電 流表暫時短接掉；第三部分為一串聯(lián)電阻限流控制部分，交流接觸器 KM3的主觸頭控制限流電阻R的接入和切除，在進行點動調(diào)整時，為防 止連續(xù)的起動電流造成電動機過載，串人限流電阻R，保證電路設(shè)備正 常工作。速度繼電器KS的速度檢測部分與電動機的主軸同軸相連，在停 車制動過程中，當主電動機轉(zhuǎn)速為零時，其常開觸頭可將控制電路中反 接制動相應電路切斷，完成停車制動。電動機M2由交流接觸器KM4的主 觸點控制其動力電路的接通與斷開；電動機M3由交流接觸器KM5控制。 為保證主電路的正常運行，主電路中還設(shè)置了采用熔斷器的短路保護 環(huán)節(jié)和采用熱繼電器的電動機過載保護環(huán)節(jié)。 電氣控制與PLC第3章 （2）控

10、制電路分析 控制電路可劃分為主電動機M1的控制電路和電動機M2與M3的控 制電路兩部分。由于主電動機控制電路部分較復雜，因而還可以進一步 將主電動機控制電路劃分為正反轉(zhuǎn)起動和點動局部控制電路與停車制動 局部控制電路，它們的局部控制電路分別見圖3-5。 SB1 FR1 SB2SB3 KM1 KA KA KA SB4 KM2 KM3 KM2 KM1 KM1KT KM2KA KM3 nn SB1 FR1 SB3 KM1 KA KAKA SB4 KM2 KS-1KS-2 KA KM3 KM2 KM1 KM1KM2KAKM3 圖3-5 控制主電機的基本控制電路 （a）主電機正反轉(zhuǎn)機點動控制電路（b）主電

11、機制動控制電路 電氣控制與PLC第3章 主電動機正反轉(zhuǎn)起動與點動控制 由圖3-5（a）可知，當正轉(zhuǎn)起動按鈕SB3壓下時，其兩常開觸點同 時動作閉合，一常開觸點接通交流接觸器KM3的線圈電路和時間繼電器 KT的線圈電路，時間繼電器的常閉觸點為在主電路中短接電流表PA，經(jīng) 延時斷開后，電流表接入電路正常工作；KM3的主觸點將主電路中限流 電阻短接，其輔助動合觸點同時將中間繼電器KA的線圈電路接通，KA的 常閉觸點將停車制動的基本電路切除，其動合觸點與SB3的動合觸點均 在閉合狀態(tài)，控制主電動機的交流接觸器KM1的線圈電路得電工作，其 主觸點閉合，電動機正向直接起動。起動結(jié)束后，反向直接起動控制過

12、程與其相同，只是起動按鈕為SB4。 SB2為主電動機點動控制按鈕，按下SB2點動按鈕，直接接通KM1 的線圈電路，電動機M1正向直接起動，這時KM3線圈電路并沒接通，因 此其主觸點不閉合，限流電阻R接入主電路限流，其輔助動合觸點不閉 合，KA線圈不能得電工作，從而使KM1線圈不能持續(xù)通電，松開按鈕， M1停轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了主電動機串聯(lián)電阻限流的點動控制。 電氣控制與PLC第3章 主電動機反接制動控制電路 圖3-5（b）所示為主電動機反接制動控制電路的構(gòu)成。C650臥式車 床采用反接制動的方式進行停車制動，停止按鈕按下后開始制動過程， 當電動機轉(zhuǎn)速接近零時，速度繼電器的觸點打開，結(jié)束制動。這里以原工作

13、狀態(tài) 為正轉(zhuǎn)時進行停車制動過程為例，說明電路的工作過程。當電動機正向轉(zhuǎn)動時， 速度繼電器KS的動合觸點KS-2閉合，制動電路處于準備狀態(tài)，壓下停車按鈕 SB1，切斷電源，KM1、KM3、KA線圈均失電，此時控制反接制動電路工作與 不工作的KA動斷觸點恢復原狀閉合，與KS-2觸點一起，將反向起動接觸器KM2 的線圈電路接通，電動機M1反向起動，反向起動轉(zhuǎn)矩將平衡正向慣性轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn) 矩，強迫電動機迅速停車，當電動機速度趨近于零時，速度繼電器觸點KS-2復 位打開，切斷KM2的線圈電路，完成正轉(zhuǎn)的反接制動。反轉(zhuǎn)時的反接制動工作過 程相似，此時反轉(zhuǎn)狀態(tài)下，KS-1觸點閉合，制動時，接通接觸器KM1的線圈電

14、 路，進行反接制動。 刀架的快速移動和冷卻泵電動機的控制 刀架快速移動是由轉(zhuǎn)動刀架手柄壓動位置開關(guān)SQ，接通快速移動電動機M3 的控制接觸器KM5的線圈電路，KM5的主觸點閉合，M3電動機起動經(jīng)傳動系 統(tǒng)，驅(qū)動溜板箱帶動刀架快速移動。 冷卻泵電動機M2由起動按鈕SB6，停止按鈕SB5控制接觸器KM4線圈電路 的通斷，以實現(xiàn)電動機M3的控制。 電氣控制與PLC第3章 3.2 銑床電氣控制線路 銑床是用來加工各種形式的表面、平面、成形面、斜面和溝槽 等，也可以加工回轉(zhuǎn)體。一般中小型銑床都采用三相籠型異步電動機， 并且主軸旋轉(zhuǎn)主運動與工作臺進給運動分別由單獨的電動機拖動。銑床 的主運動為主軸帶動刀具

15、的旋轉(zhuǎn)運動，它有順銑和逆銑兩種加工方式； 進給運動為工件相對于銑刀的移動，即工作臺的進給運動。進給運動有 水平工作臺左右（縱向）、前后（橫向）以及上下（垂直）方向的運動 以及圓工作臺的旋轉(zhuǎn)運動。這里以X62W型臥式萬能銑床為例，分析中 小型銑床的電氣控制線路。 X62W型萬能升降臺銑床，可用于平面、斜面和溝槽等加工，安裝分 度頭后可銑切直齒齒輪、螺旋面，使用圓工作臺可以銑切凸輪和弧形 槽，是一種常用的通用機床。 電氣控制與PLC第3章 3.2.1 銑床的主要結(jié)構(gòu)和運動形式 X62W型銑床的結(jié)構(gòu)簡圖如圖3-6（a）所示，由床身1、懸梁2、刀 桿支架3、主軸4、工作臺5和升降臺6等組成，刀桿支架3

16、上安裝與主軸 相連的刀桿及銑刀，以進行切削加工，順銑時刀具為一個轉(zhuǎn)動方向，逆 銑時為另一轉(zhuǎn)動方向；床身前面有垂直導軌，升降臺6帶動工作臺5可沿 垂直導軌上下移動，完成垂直方向的進給，升降臺6上的水平工作臺還可 在左右（縱向）方向上移動進給以及在橫向移動進給；回轉(zhuǎn)工作臺可單 向轉(zhuǎn)動。進給電動機經(jīng)機械傳動鏈傳動，通過機械離合器在選定的進給 方向驅(qū)動工作臺移動進給，進給運動的傳遞示意圖見圖 3-6（b）。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 2 13 14 圖3-6 銑床結(jié)構(gòu)及運動簡圖 (a) 銑床結(jié)構(gòu)簡圖 (b) 運動傳遞簡圖 1底座；2進給電動機；3進給變速手柄及變速盤；4升

17、降臺；5溜板；6轉(zhuǎn)動部分；7工作臺；8刀桿支 架；9懸梁；10主軸；11主軸變速盤；12主軸變速手柄；13主軸電動機；14床身 M2 電磁離合器 YC2(進給移動) YC1(快速移動) 進給移動傳動鏈 快速移動傳動鏈 機械離合器 橫向移動傳動鏈 垂直移動傳動鏈 縱向移動傳動鏈 電氣控制與PLC第3章 3.2.2 電力拖動和控制要求 機床的主軸主運動和工作臺進給運動分別由單獨的電動機拖動，并有不同的 控制要求。 （1）主軸電動機M1（功率7.5kW），空載時直接起動，為滿足順銑和逆銑 工作方式的要求，能夠正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。為提高生產(chǎn)率，采用電磁制動器進行停車制 動，同時從安全和操作方便考慮，換刀時主軸

18、也處于制動狀態(tài)，主軸電動機可在 兩處實行起停等控制操作。 （2）工作臺進給電動機M2，直接起動，為滿足縱向、橫向、垂直方向的往 返運動，要求電動機能正反轉(zhuǎn)，為提高生產(chǎn)率，要求空行程時可快速移動。從設(shè) 備使用安全考慮，各進給運動之間必須聯(lián)鎖，并由手柄操作機械離合器選擇進給 運動的方向。 （3）電動機M3拖動冷卻泵，在銑削加工時提供切削液。 （4）主軸與工作臺的變速由機械變速系統(tǒng)完成。變速過程中，當選定嚙合 的齒輪沒能進入正常嚙合時，要求電動機能點動至合適的位置，保證齒輪能正常 嚙合。 加工零件時，為保證設(shè)備安全，要求主軸電動機起動以后，工作臺電動機 方能起動工作。 電氣控制與PLC第3章 3.2

19、.3 控制電路分析 X62W型銑床控制電路如圖3-7所示。圖中電路可劃分為主電路、控制電路和 信號照明電路三部分。銑床控制電路所用電器元件說明如表3-2所示。 表3-2 電器元件說明表 工作臺向后，鄉(xiāng)下進給行程開關(guān)SQ4 電磁離合器（工作傳動鏈）YC2冷卻泵開關(guān)SA3工作臺向前，向上進給行程開關(guān) SQ3 電磁離合器（快速出動鏈）YC1主軸上刀制動開關(guān)SA2工作臺向左進給行程開關(guān)SQ2 主軸制動電磁制動器YB工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1工作臺向右進給行程開關(guān)SQ1 整流器VC主軸變速瞬時點動開關(guān)SQ7快速接觸器KM4 工作臺快速移動按鈕SB5、SB6進給變速瞬時點動開關(guān)SQ6進給電動機反轉(zhuǎn)接觸器KM3

20、主軸起動按鈕SB3、SB4變壓器TC進給電動機正轉(zhuǎn)接觸器KM2 主軸停止按鈕SB1、SB2熔斷器FU1-8主電動機起動接觸器KM1 電源隔離開關(guān)QS冷卻泵熱繼電器FR3冷卻泵電動機M3 主軸換向開關(guān)SA5進給電動機繼電器FR2進給電動機M2 照明燈開關(guān)SA4主軸電動機熱繼電器FR1主軸電動機M1 名稱及用途符號名稱及用途符號名稱及用途符號 電氣控制與PLC第3章 XB KM4KM4 YC2 KM2 YC1 U V W F U 1 F U 2 M2 3 FR3 FU4 FU8 F R 1 SQ7 K M 1 K M 2 K M 4 YB SA2-1 SB1 K M 1 SB1 KM3 KA M3

21、 3 FR2 K M 1 M1 3 FR 11 KM3K M 2 L1 L2 L3 F U 3 110 VFU5 201/1 5 FU 7 36V SQ3- 1 SQ2- 1 SQ4- 1 SQ1- 1 201/6 SA4 EL S A5 -3 S A5 -22 S A5 -1 SA3 QSFU 6 0 103/1 2 F R 3 SB2 SB3SB4K M 1 SB5SB6 KM1 SQ6-1 SQ4-2 SQ6- 2 SQ3-2 SA1-2 SQ2- 2 SQ1-2 KM3 FR2 SA1- 1 SA1-3 SB2 SA2-2 PE TC 反 轉(zhuǎn) 停 正 轉(zhuǎn) 0 主軸電機運行冷卻泵電機進給

22、電動機運行主軸電動機控制控制變壓器快速移動控制工作臺運動控制主軸制動電磁離合器照明隔離開關(guān) 2 2 2 8 9 12 13 144 4 4 115 5 5 10 123476589101115141312 圖 3-7 X62W型萬能升降臺銑床控制電路 電氣控制與PLC第3章 1. 主電路分析 銑床是逆銑方式加工，還是順銑方式加工，開始工作前 即已選定，在加工過程中是不改變的。為簡化控制電路，主 軸電動機M1正轉(zhuǎn)接線與反轉(zhuǎn)接線是通過組合開關(guān)SA，手動 轉(zhuǎn)換，控制接觸器KM1的主觸點只控制電源的接入與切斷。 進給電動機M2在工作過程中，頻繁變換轉(zhuǎn)動方向，因 而仍采用接觸器方式構(gòu)成正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)接線。

23、冷卻泵驅(qū)動電動機M3根據(jù)加工需要提供切削液，電路 中采用轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3，在主電路中手動直接接通和斷開定子 繞組的電源。 電氣控制與PLC第3章 2. 控制電路分析 水平工作臺圓工作臺選擇控制見表3-3，主軸上刀制動正常工作控制 見表3-4。 表 3-3 水平工作臺/圓工作臺選擇開關(guān) SA1觸點接通表 SA1-3 SA1-2 SA1-1 圓工作臺水平工作臺 觸點 功能 SA2-2 SA2-1 制動狀態(tài)正常工作狀態(tài) 功能 觸點 表3-4 主軸上刀制 動開關(guān)SA2 觸點接通表 電氣控制與PLC第3章 主軸電動機M1的控制 主軸電動機起動控制 主軸電動機空載直接起動，起動前，由組 合開關(guān)SA5選定電動

24、機的轉(zhuǎn)向，控制電路中選擇開關(guān)SA2選定主軸電動 機為正常工作方式，即SA2-1觸點閉合，SA2-2觸點斷開，然后通過壓動 起動按鈕SB3或SB4，接通主軸電動機起動控制接觸器KM1的線圈電 路，其主觸點閉合，主軸電動機按給定方向起動旋轉(zhuǎn)，壓動停止按鈕SBl 與SB2，主軸電動機停轉(zhuǎn)。SB3、SB4、SB1與SB2分別位于兩個操作板 上，從而實現(xiàn)主軸電動機的兩地操作控制。 主軸電動機制動及換刀制動 為使主軸能迅速停車，控制電路采用 電磁制動器進行主軸的停車制動。按下停車按鈕SB1或SB2，其動斷觸 點使接觸器KM1的線圈失電，電動機定子繞組脫離電源，同時其動合觸 點閉合接通電磁制動器YB的線圈電

25、路，對主軸進行停車制動。 當進行換 刀和上刀操作時，為了防止主軸意外轉(zhuǎn)動造成事故以及為上刀方便，主 軸也需處在斷電停車和制動的狀態(tài)。此時工作狀態(tài)選擇開關(guān)SA2由正常 工作狀態(tài)位置扳到上刀制狀態(tài)位置，即SA2-1觸點斷開，切斷接觸器KM1 的線圈電路，使主軸電動機不能起動，SA2-1觸點閉合，接通電磁制動 器YB的線圈電路，使主軸處于制動狀態(tài)不能轉(zhuǎn)動，保證上刀換刀工作的 順利進行。 電氣控制與PLC第3章 主軸變速時的瞬時點動 變速時，變速手柄被拉出，然后轉(zhuǎn)動變 速手輪選擇轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速選定后將變速手柄復位，因為變速是通過機械變 速機構(gòu)實現(xiàn)的，變速手輪選定進入嚙合的齒輪后，齒輪嚙合到位即可輸 出選定

26、轉(zhuǎn)速，但是當齒輪沒有進入正常嚙合狀態(tài)時，則需要主軸有瞬時 點動的功能，以調(diào)整齒輪位置，使齒輪進入正常嚙合。實現(xiàn)瞬時點動是 由復位手柄與行程開關(guān)SQ7，組合構(gòu)成點動控制電路。變速手柄在復位 的過程中壓動瞬時點動行程開關(guān)SQ7，SQ7的動合觸點閉合，使接觸器 KM1的線圈得電，主軸電動機M1轉(zhuǎn)動，SQ7的動斷觸點切斷KM1線圈電 路的自鎖，使電路隨時可被切斷。變速手柄復位后，松開行程開關(guān) SQ7，電動機M1停轉(zhuǎn)，完成一次瞬時點動。 手柄復位時要求迅速、連續(xù)，一次不到位應立即拉出，以免行程開 關(guān)SQ7沒能及時松開，電動機轉(zhuǎn)速上升，在齒輪未嚙合好的情況下打壞 齒輪。一次瞬時點動不能實現(xiàn)齒輪良好的嚙合時

27、，應立即拉出復位手柄， 重新進行復位瞬時點動的操作，直到完全復位，齒輪正常嚙合工作。 電氣控制與PLC第3章 （2）進給電動機M2的控制電路 可分為三部分：第一部分為順序控制部分；第二部分為工作臺各進 給運動之間的聯(lián)鎖控制部分；第三部分為進給電動機正反轉(zhuǎn)接觸器線圈 電路部分。 水平工作臺縱向進給運動的控制 水平工作臺控制電路與圓工作臺控制電路分別見圖3-8（a）和（b）。 圖3-8 工作臺控制電路 (a) 水平工作臺控制電路； (b) 圓工作臺控制電路 KM2 KM2 KM3 SQ3-1SQ2-1SQ4-1SQ1-1 SQ6-1 SQ4-2 SQ6-2 SQ3-2 SQ2-2 SQ1-2 KM

28、3 SA1-1 SA1-3 ( a ) KM2 ( b ) SQ3-1 SQ6-1 SQ1-1 SQ4-2 SQ6-2 SQ3-2 SA1-2 SQ2-2 SQ1-2 KM3 電氣控制與PLC第3章 工作臺縱向進給控制過程如表3-5所示。 表3-5 工作臺縱向進給過程 縱向手柄板在右位 合上縱向進給機械離合器 壓下SQ1（SQ1-2斷開，SQ1-1閉合） 電動機M2正轉(zhuǎn)，工作臺右移KM2線圈得電 縱向手柄板在左位 合上縱向進給機械離合器 壓下SQ2（SQ2-2斷開，SQ2-1閉合） 電動機M2反轉(zhuǎn)，工作臺左移KM3線圈得電 電氣控制與PLC第3章 水平工作臺橫向和升降進給運動控制 工作臺橫向與

29、垂直方向進給控制過程如表3-6所示。 表3-6 工作臺橫向與垂直方向進給過程 十字復合手 柄板在上方 合上垂直進給機械離合器 壓下SQ3（SQ3-2斷開，SQ3-1閉合） 電動機M2正轉(zhuǎn)，工作臺上移KM2線圈得電 十字復合手 柄板在下方 合上垂直進給機械離合器 壓下SQ4（SQ4-2斷開，SQ4-1閉合） 電動機M2反轉(zhuǎn)，工作臺下移KM3線圈得電 十字復合手 柄板在右方 合上垂直進給機械離合器 壓下SQ3（SQ3-2斷開，SQ3-1閉合） 電動機M2正轉(zhuǎn)，工作臺前移KM2線圈得電 十字復合手 柄板在左方 合上垂直進給機械離合器 壓下SQ4（SQ4-2斷開，SQ4-1閉合） 電動機M3正轉(zhuǎn)，工作

30、臺后移KM3線圈得電 電氣控制與PLC第3章 水平工作臺進給運動的聯(lián)鎖控制 由于操作手柄在工作時，只存 在一種運動選擇，因此銑床直線進給運動之間的聯(lián)鎖滿足兩操作手柄之 間的聯(lián)鎖即可實現(xiàn)。聯(lián)鎖控制電路如前章聯(lián)鎖電路所述，由兩條電路并 聯(lián)組成，縱向手柄控制的行程開關(guān)SQ1、SQ2的動斷觸點串聯(lián)在一條支路 上，十字復式手柄控制的行程開關(guān)SQ3、SQ4動斷觸點串聯(lián)在另一條支 路上扳動任一操作手柄，只能切斷其中一條支路，另一條支路仍能正常 通電，使接觸器KM2或KM3的線圈不失電，若同時扳動兩個操作手柄， 則兩條支路均被切斷，接觸器KM2或KM3斷電，工作臺立即停止移動， 從而防止機床運動干涉造成設(shè)備事

31、故。 水平工作臺的快速移動 水平工作臺選定進給方向后，可通過電 磁離合器接通快速機械傳動鏈，實現(xiàn)工作臺空行程的快速移動?？焖僖?動為手動控制，按下起動按鈕SB5或SB6，接觸器KM4的線圈得電，其 動斷觸點斷開，使正常進給電磁離合器YC2線圈失電，斷開工作進給傳 動鏈，KM4的動合觸點閉合，使快速電磁離合器YC1線圈得電，接通快速 移動傳動鏈，水平工作臺沿給定的進給方向快速移動，松開按鈕SB5或 SB6，KM4線圈失電，恢復水平工作臺的工作進給。 電氣控制與PLC第3章 圓工作臺運動控制 圓工作臺工作時，工作臺選擇開關(guān)SA1的SA1-1 和SA1-3兩觸點打開，SA1-2觸點閉合，構(gòu)成如圖3-

32、5（b）所示的圓工作臺控 制電路，此時水平工作臺的操作手柄均扳在中間不工作位。 水平工作臺變速時的瞬時點動 水平工作臺變速瞬時點動控制原理 與主軸變速瞬時點動相同。變速手柄拉出后選擇轉(zhuǎn)速，再將手柄復位，變 速手柄在復位的過程中壓動瞬時點動行程開關(guān)SQ6，SQ6的動合觸點閉合 接通接觸器KM2的線圈電路，使進給電動機M2轉(zhuǎn)動，動斷觸點切斷KM2線 圈電路的自鎖。變速手柄復位后，松開行程開關(guān)SQ6。與主軸瞬時點動操 作相同，也要求手柄復位時迅速、連續(xù)，一次不到位，要立即拉出變速手 柄，再重復瞬時點動的操作，直到實現(xiàn)齒輪處于良好嚙合狀態(tài)，進入正常 工作。 電氣控制與PLC第3章 3.3 磨床的電氣控

33、制 3.2.1平面磨床的主要結(jié)構(gòu)及運動形式 平面磨床主要由床身、工作臺、電磁吸盤、立柱、砂輪箱（又稱磨 頭）與滑座組成，如圖3-9所示。 3 2 5 1 4 6 7 11 9 10 8 1床身；2工作臺；3電磁吸盤；4砂輪箱； 5砂輪箱橫向移動手輪；6滑座；7立柱； 8工作臺換向撞塊；9工作臺往復運動換向手柄； 10活塞桿；11砂輪箱垂直進刀手輪 圖3-9 平面磨床結(jié)構(gòu)圖 電氣控制與PLC第3章 3.2.2 磨床的拖動特點及控制要求 根據(jù)磨床的運動特點及工藝要求，對電力拖動及控制有如下要求： (1) 砂輪的旋轉(zhuǎn)運動一般不要求調(diào)速，由一臺三相異步電動機拖動即 可，且只要求單向旋轉(zhuǎn)。容量較大時，可

34、采用Y/降壓起動。 (2) 為保證加工精度，使其運行平穩(wěn)，保證工作臺往復運動換向時慣 性小無沖擊，故采用液壓傳動實現(xiàn)工作臺往復運動和砂輪箱橫向進給。 (3) 為適應小工件加工需要，同時也為工件在磨削過程中能自由伸 縮，采用電磁吸盤吸持工件。電磁吸盤應有去磁控制。 (4) 為減小工件在磨削加工時的熱變形及沖走磨屑，以保證精度，需 使用冷卻液。 (5) 保護環(huán)節(jié)應包括短路保護、電動機過載保護、電磁吸盤欠電流和 過電壓保護等。 (6) 必要的信號指示及照明。 電氣控制與PLC第3章 3.2.3 M7130平面磨床電氣控制 圖3-10為M7130平面磨床電氣控制電路圖。 FU1 M2 3 FU2 KM

35、1KM2 KA SB4 M3 3 KM1 M1 3 KM2 L1 L2 L3 FU4 FU3 SB2 PE FR1 SA1 SA2FR2 SB1KM1KM2SB3 KA FR1 1 FR2 FU2 T1 EL T2 X2 R1 C R2 R3 X3 X1 SA1 141618 17 15 圖3-10 M7130平面磨床電氣控制電路圖 YH 電氣控制與PLC第3章 1. 控制電路 合上電源開關(guān)Q，若轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1處于工作位置，當電源電壓正常 時，欠電流繼電器KA觸點閉合，若SA1處于去磁位置，SA1閉合，便可 進行操作。 (1)砂輪電動機M1的控制。起動過程為：按下SB1，SB1接通后KM1 自

36、鎖，M1起動；停止過程為：按下SB2后KM1線圈斷電，M1停止。 (2)冷卻泵電動機M2的控制。M2由于通過插座X1與KM1主觸點相 連，因此M2與砂輪電動機M1連鎖控制，都由SB1和SB2操作。若運行中 M1或M2過載，F(xiàn)R1動作起保護作用。 (3)液壓泵電動機M3的控制。起動過程為：按下SB3，KM2通電自 鎖，M3起動；停止過程為：按下SB4，KM2線圈斷電，觸點斷開，M3 停止。過載時，F(xiàn)R2起保護作用。 電氣控制與PLC第3章 2. 電磁吸盤控制電路 (1) 電磁吸盤結(jié)構(gòu)原理。電磁吸盤與機械夾緊裝置相比，具有夾緊 迅速，不損傷工件，工作效率高，能同時吸持多個小工件，加工過程中 工件發(fā)

37、熱可以自由伸延，加工精度高等優(yōu)點。但也有夾緊力不如機械夾 得緊，調(diào)節(jié)不便，需用直流電源供電，不能吸持非磁性材料工件等缺 點。 (2) 電磁吸盤控制電路。它由整流裝置、控制裝置及保護裝置等部 分組成。如圖3-10所示，電磁吸盤整流裝置由整流變壓器T2與橋式全波 整流器VD組成，輸出110V直流電壓對電磁吸盤供電。 電磁吸盤集中由SA1控制。SA1的位置及觸點閉合情 充磁：觸點1416、1517接通，電流通路為：1517KA 19YH1614。 斷電：所有觸點都斷開。 退磁：觸點1418、1516、34（調(diào)整）接通，通路為：15 16YH19KAR21814。 電氣控制與PLC第3章 3. 保護及

38、其他環(huán)節(jié) (1) 電磁吸盤的欠電流保護。為了防止平面磨床在磨削過程中出現(xiàn)斷電事故或 吸盤電流減小，致使電磁吸盤失去吸力或吸力減小，造成工件飛出，引起工件損 壞或人身事故，故在電磁吸盤線圈電路中串入欠電流繼電器KA，只有當直流電壓 符合要求，吸盤具有足夠吸力時，KA才能吸合，觸點接通，為起動電動機做準 備。否則不能開動磨床進行加工。若已在磨削加工中，則KA因電流過小而釋放， 觸點KA斷開，使得KM1、KM2 斷電，觸點斷開，M1停止，避免事故發(fā)生。 (2) 電磁吸盤線圈YH的過電壓保護。電磁吸盤線圈匝數(shù)多，電感大，通電工 作時存儲大量磁場能量。當線圈斷電時在線圈兩端將產(chǎn)生高電壓，可能使線圈絕 緣

39、及其他電氣設(shè)備損壞。為此，該機床在線圈兩端并聯(lián)了電阻R3作為放電電阻。 (3) 電磁吸盤的短路保護。在整流變壓器T2的二次側(cè)或整流裝置輸出端裝有 熔斷器作短路保護。 (4) 其他保護。在整流裝置中還設(shè)有RC串聯(lián)支路并聯(lián)在T2二次側(cè)，用以吸收 交流電路產(chǎn)生過電壓和直流側(cè)電路通斷時在T2二次側(cè)產(chǎn)生浪涌電壓，實現(xiàn)整流裝 置過電壓保護。FU1對電動機進行短路保護，F(xiàn)R1對M1進行過載保護，F(xiàn)R2對M3 進行過載保護。 (5) 照明電路。由照明變壓器T1將380V降為36V，并由開關(guān)SA2控制照明燈 EL。在T1一次側(cè)裝有熔斷器FU3作短路保護。 電氣控制與PLC第3章 4. 常見故障及處理 (1) 主

40、軸電動機不能起動。首先檢查SA，是否處于退磁 位置(電動機單獨起動時)，然后分別檢查KA和SA1觸點的接 通情況。 (2) 電磁吸盤無吸力。首先檢查電源，再檢查熔斷器 FU1，F(xiàn)U2，F(xiàn)U4有無熔斷現(xiàn)象。另外，檢查整流器輸出電 壓是否正常。 (3) 電磁吸盤吸力不足。主要是因為電磁吸盤損壞或整 流器輸出電壓不正常。 (4) 電磁吸盤退磁效果差。主要是因為退磁電壓不符合 要求；退磁電阻R2損壞或線路斷開；退磁時間長短掌握不當 等。 電氣控制與PLC第3章 3.4 搖壁鉆床電氣控制線路 3.4.1 搖臂鉆床的主要結(jié)構(gòu)及運動形式 Z3040型搖臂鉆床主要由底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱和 工作臺

41、等部分組成，如圖3-11所示。 5 11 10 9 8 7 6 4 3 2 1 1底座；2工作臺；3主軸縱向進給；4主軸旋轉(zhuǎn)主運動；5主軸； 6搖臂；7主軸箱沿搖臂徑向運動；8主軸箱； 9內(nèi)外立柱；10搖臂回轉(zhuǎn)運動；11搖臂垂直移動 圖3-11 Z3040型搖臂鉆床結(jié)構(gòu)圖 電氣控制與PLC第3章 3.4.2 Z3040搖臂鉆床的電氣控制 圖3-12為Z3040型搖臂鉆床電氣控制電路圖。 EL KT HL1HL2HL3 YVKM5 KM4 KM3 KM1 KT SB5 SQ3 SB3SB4 SB2 KM1 KM5 KM1 KM4 FU2 圖3-12 Z3040型搖臂鉆床電氣控制線路圖 KM5 S

42、B1 FR1 KM3 SB6 PE T SA M4 3 M1 3 FU1 M3 3 KM2 M2 3 KM1 FR2 SQ FU3 SQ4 SQ4 SQ2 SB3 SQ1SQ1 SB4 SQ2 KM2KM3 KT SB6 KT SB5 FR2FR1 KM1 KM2 電氣控制與PLC第3章 1. 主軸電動機M1的控制 合上電源開關(guān)Q，按下SB2按鈕，KM1閉合自鎖，M1主軸電動機起 動。此時指示燈HL3亮，表示主軸電動機正在旋轉(zhuǎn)。需停車時按下SB1， KM1線圈斷電，觸點斷開M1停止。 2. 搖臂升降控制 搖臂的升降控制必須與夾緊機構(gòu)液壓系統(tǒng)緊密配合，其動作過程 為：搖臂放松上升或下降夾緊。下面

43、以搖臂的上升為例加以說 明。 按下SB3時：KT線圈得電，KM4線圈得電觸點閉合M3正轉(zhuǎn)，拖動液 壓泵送出液壓油；同時，KT線圈得電后，電磁閥YV接通搖臂放松油路。 液壓油將搖臂放松，當搖臂完全松開后，壓下位置開關(guān)SQ2，發(fā)出 搖臂放松信號，壓下SQ2，SQ2常閉觸點斷開，KM4線圈失電，M3停止 提供液壓油，搖臂維持放松狀態(tài)；同時，SQ2常開觸點閉合使KM2線圈得 電，M2起動，搖臂上升。 當搖臂上升到位時，松開SB3按鈕；SB3 常開觸點斷開，KM2線圈失 電，觸點斷開，M2搖臂停止上升；同時，KT線圈失電，電磁閥YV關(guān)閉油 路，KM5線圈得電，M3反轉(zhuǎn)，拖動液壓泵供出液壓油，進入夾緊液壓

44、腔， 將搖臂夾緊。 當搖臂完全夾緊后，壓下位置開關(guān)SQ3，SQ3的常閉觸點斷開，KM5 線圈失電，觸電斷開，M3停止運轉(zhuǎn)，搖臂夾緊完成。 電氣控制與PLC第3章 圖3-13為夾緊機構(gòu)液壓系統(tǒng)原理圖。 M 3 YV 搖臂夾緊機構(gòu)主軸箱夾緊機構(gòu)立柱夾緊機構(gòu) 圖3-13 夾緊機構(gòu)液壓系統(tǒng)原理圖 電氣控制與PLC第3章 3. 主軸箱與立柱的夾緊和放松控制 主軸箱與立柱的夾緊和放松是同時進行的，這可從圖3-13上看出。 夾緊時：SB6觸點動作，KM5線圈得電，M3反轉(zhuǎn)（此時電磁閥YV失電）， 液壓油進入夾緊油腔，使主軸箱和立柱夾緊停止。 放松時：SB5觸點動作，KM4線圈得電，M3正轉(zhuǎn)（此時電磁閥YV失

45、電）， 液壓油進入松開油腔，使主軸箱和立柱放松停止。 SQ4在夾緊時受壓，指示燈HL2亮，表示可以進行鉆削加工；在主軸箱和立 柱放松時，SQ4不受壓，指示燈HL1亮，表示可以進行移動調(diào)整。 4. 保護環(huán)節(jié)、照明及冷卻泵電動機的控制 (1) 保護環(huán)節(jié)。Z3040型搖臂鉆床主要包括短路保護、主軸電動機和液壓泵 電動機的過載保護、搖臂的升降限位保護等。 (2) 照明電路。機床的局部照明由變壓器T供給36V的安全電壓，由開關(guān)SQ控 制照明燈EL。 (3) 冷卻泵電動機控制。冷卻泵電動機M4容量很小，僅0.125kW，由開關(guān)SA 控制。 5. 常見故障及處理 (1) 搖臂不能上升。常見故障為SQ2安裝位

46、置不當或發(fā)生移動 (2) 搖臂移動后不能夾緊。常見故障為SQ3安裝位置不當或松動移位。 (3) 液壓系統(tǒng)故障。 電氣控制與PLC第3章 3.5 組合機床的電氣控制電路 組合機床是針對特定工件，進行特定加工而設(shè)計的一種高效率自動 化專用加工設(shè)備。這類設(shè)備大多能多機多刀同時工作，并且具有工作自 動循環(huán)的功能。組合機床通常由標準通用部件和加工專用部件組合構(gòu) 成，動力部件采用電動機驅(qū)動或采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動，由電氣系統(tǒng)進行工 作自動循環(huán)的控制，是典型的機電或機電液一體化的自動化加工設(shè)備。 常見的組合機床標準通用部件有動力滑臺，各種加工動力頭以及回轉(zhuǎn) 工作臺等，可用電動機驅(qū)動，也可用液壓驅(qū)動。各標準通用動力

47、部件的 控制電路是獨立完整的，當多個動力部件組合構(gòu)成一臺組合機床時，該 機床的控制電路可由各動力部件的控制電路通過一定的連接電路組合構(gòu) 成。 多動力部件構(gòu)成的組合機床，其控制通常有三方面的工作要求：第一 方面是動力部件的；點動及復位控制；第二方面是動力部件的單機自動 循環(huán)控制（也稱半自動循環(huán)控制）；第三方面是整批全自動工作循環(huán)控 制。下面以雙面鉆孔組合機床為例，分析這類機床的控制電路。 電氣控制與PLC第3章 3.5.1 機床的結(jié)構(gòu)及運動 雙面鉆孔組合機床用于在工件兩相對表面上鉆孔，圖3-14是機床的 結(jié)構(gòu)簡圖。 左 機右 機 1 2 3 4 5 側(cè)底座；2刀具電動機；3工件及定位夾緊裝置；

48、4主軸箱及鉆頭；5動力滑臺 圖3-14 組合機床結(jié)構(gòu)簡圖 電氣控制與PLC第3章 機床工作的自動循環(huán)過程見圖3-15（a）中的機床工作循環(huán)圖。 工件定位 工件夾緊 左機 右機 工進 SQ4SQ7 工進 滑臺快進 滑臺快進 快 退快 退 松開工件 拔定位銷 SB6 SQ1 SQ5 SQ8 SQ3 SQ6 SP SQ2 SQ9 (a) 電氣控制與PLC第3章 3.5.2 機床的拖動及控制要求 （1） 機床的動力滑臺和工件的定位夾緊裝置均由液壓系統(tǒng)驅(qū)動，定 位夾緊裝置的動作由定位銷液壓缸和夾緊液壓缸完成，三位四通電磁換 向閥控制液壓缸活塞運動方向的切換。電磁閥線圈YV1-1與YV5-2控制定 位銷液

49、壓缸活塞運動方向，YV1-1與YV1-2控制夾緊液壓缸活塞運動方 向，YV2-1、YV2-2，YV4-1為左機滑臺油路中電磁換向閥線圈，YV3-1、 YV3-2，YV4-2為右機滑臺油路中電磁換向閥線圈，各工步電磁閥線圈通電 狀態(tài)見表3-7。 （2）M1為液壓泵的驅(qū)動電機，液壓泵電動機M1首先直接起動，使系 統(tǒng)正常供油后，其他電動機的控制電路及液壓系統(tǒng)的控制電路方可通電 工作。 （3） M2為左機的刀具電動機，M3為右機的刀具電動機，刀具電動 機在滑臺進給循環(huán)開始時即起動，滑臺退回原位后停機。 （4） M4為冷卻泵電動機，冷卻泵電動機由手動控制起停，也可機動 控制在滑臺工作進給時，自動起動供液

50、和工作進給結(jié)束時停止供液。 電氣控制與PLC第3章 冷 卻 刀具 電動機 定位拔銷右機滑臺左機滑臺夾 緊備 注 SQ1 停 止 SQ9拔定位銷 SQ5 ,SQ8松開工件 SQ4 ,SQ7 ()滑臺快退 SQ3,SQ6 ()()()滑臺工進 KP()滑臺快進 SQ2工件夾緊 SB6工件定位 M4M3M2YV5-2YV5-1YV4-2YV3-2YV3-1 YV4- 1 YV2-2YV2-1YV1-2YV1-1 轉(zhuǎn)換主令 電動機電磁換向閥線圈得電狀態(tài) 工步 表3-7 電磁閥動作順序表 電氣控制與PLC第3章 3.5.3 機床控制電路分析 雙面鉆孔組合機床的控制電路見圖3-15（b）、（c）。 SQ8SQ5 KA6KA3 FR4 SB4KM3KM2KA5KA2 K M1 28V K M1 M1 3 K M2 M2 3 K M3 M3 3 K M4 M4 3 110V FU6 101/15 TC 0/15 KM1 FR1FR2 FR3FR4 FU1FU2FU3FU4 FU5 XB PE SB2 SB1 SB3 KA3 KA6 SA1SA2 FR2FR3 SA3 SA4 KM1KM2KM3KM4 QS 2 2 2 8 15 8 3 3 3 10 4 4 4 11 2347658910111