專用榫齒銑電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、目錄1 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及目的 11.1 設(shè)備概況介紹 11.2 設(shè)計(jì)目的 12 總體方案設(shè)計(jì) 22.1 控制要求的分析 22.2 控制方式選擇 23 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23.1 系統(tǒng)硬件配置 23.2 主電路設(shè)計(jì) 33.2.1 原理設(shè)計(jì) 33.2.2 主電路電氣原理圖 43.2 控制電路設(shè)計(jì) 43.2.1 控制電路分析 43.2.2 控制電路電氣原理圖 53.3 系統(tǒng)變量定義及分配表 53.3 各元件選型 63.3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 63.3.2 熔斷器的選擇 73.2.3 熱繼電器的選擇 83.2.4 交流接觸器的選擇 93.4 電器元件目錄清單匯總 103.4 PLC程序設(shè)計(jì) 104課程設(shè)計(jì)總

2、結(jié) 115附錄 12附表1:元器件選型明細(xì)表 12附圖2:原理圖 13附圖3:接線圖 141課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及目的1.1設(shè)備概況介紹榫齒銑是用于某型發(fā)動(dòng)機(jī)葉片根部加工的一種高效專用銑床，其中有四臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)即 銑刀主軸拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)Ml為Y100L-6(1.5kW、4A、940r/min)銑刀架工進(jìn)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)M2為丫90S-4(1.lkW、2.7A、1400r/min)銑刀架快進(jìn)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3為丫802-2(1.lkW、2.6A、2825r/min)冷卻泵拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M4 為 A05612(12OW、0.372A、2800r/min)根據(jù)加工工藝要求，其動(dòng)作循環(huán)如圖1-1所示。，1-1加工動(dòng)作循環(huán)圖

3、圖設(shè)計(jì)目的1.2)。 快進(jìn)、具有兩種控制選擇，即加工時(shí)的連動(dòng)循環(huán)及調(diào)整中的單機(jī)點(diǎn)動(dòng) (工進(jìn)與，快退1)有照明及必要的燈光顯示。2)有必要的電氣保護(hù)與聯(lián)鎖。3)2總體方案設(shè)計(jì)2.1控制要求的分析(1) 具有兩種控制選擇，即加工時(shí)的連動(dòng)循環(huán)及調(diào)整中的單機(jī)點(diǎn)動(dòng)(快進(jìn)、工進(jìn)與，快退)(2) 有照明及必要的燈光顯示。(3) 有必要的電氣保護(hù)與聯(lián)鎖。2.2控制方式選擇 榫齒機(jī)是用于某型發(fā)動(dòng)機(jī)葉片根部榫齒銑削加工的一種高效專用銑床，有四臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)即:(1) 銑刀主軸拖動(dòng)電機(jī) M1，主要負(fù)責(zé)主軸的拖動(dòng)。(2) 銑刀架工進(jìn)拖動(dòng)電機(jī) M2，主要負(fù)責(zé)刀架的工進(jìn)拖動(dòng)。(3) 銑刀架快進(jìn)拖動(dòng)電機(jī) M3，主要負(fù)責(zé)刀架的

4、快進(jìn)拖動(dòng)和快退拖動(dòng)。(4) 冷卻泵拖動(dòng)電機(jī) M4，主要負(fù)責(zé)冷卻泵的拖動(dòng)。3控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)硬件配置銑刀主軸拖動(dòng)電機(jī) M1 ，銑刀架工進(jìn)拖動(dòng)電機(jī) M2，銑刀架快進(jìn)拖動(dòng)電機(jī) M3，冷卻泵拖動(dòng)電機(jī)M4.熱繼電器，變壓器，交流接觸器，熔斷器，電源，開關(guān)等。3.2主電路設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)開關(guān)QS控制整個(gè)電路的總電源，熔斷器Fu在電路中起到保護(hù)整個(gè)電路防止各電氣設(shè)備的電流過載或短路時(shí)破壞損失的進(jìn)一步擴(kuò)大。將四臺(tái)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)到電路上以使電動(dòng)機(jī)可以同時(shí)啟動(dòng)。由交流接觸器 KM1對(duì)主軸拖動(dòng)電機(jī) M1進(jìn)行控制同時(shí)又由熱繼電器FR1對(duì)主軸拖動(dòng)電機(jī) M1進(jìn)行保護(hù)；由交流接觸器KM2對(duì)銑刀架工進(jìn)拖動(dòng)電機(jī)M2進(jìn)行控制同時(shí)又

5、由熱繼電器FR2對(duì)銑刀架工進(jìn)拖動(dòng)電機(jī)M2進(jìn)行保護(hù)；由交流接觸器 KM3對(duì)銑刀架快進(jìn)拖動(dòng)電機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)控制，由交流接觸器KM5對(duì)銑刀架快進(jìn)拖動(dòng)電機(jī)M3進(jìn)行反轉(zhuǎn)控制，同時(shí)又讓交流接觸器 KM3和KM5構(gòu)成互鎖，又由熱繼電器 FR3 對(duì)銑刀架快進(jìn)拖動(dòng)電機(jī) M3進(jìn)行保護(hù)；交流接觸器KM4對(duì)冷卻泵拖動(dòng)電機(jī) M4進(jìn)行控制又由熱繼電器 FR4對(duì)冷卻泵拖動(dòng)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)。主電路電氣原理圖主電路電氣原理圖3.2控制電路設(shè)計(jì)控制電路分析當(dāng)開啟榫齒機(jī)時(shí)，按鈕開關(guān) SB2交流接觸器自鎖 KM1銑刀主軸拖動(dòng)電機(jī) M1開始移動(dòng)，按下開 關(guān)SB1，則銑刀主軸拖動(dòng)電機(jī) M1停轉(zhuǎn)。按手動(dòng)選擇開關(guān) SA則可以設(shè)置照明電燈 EI的開啟

6、或者 關(guān)閉。按按鈕開關(guān) SB7則交流接觸器 KM4自鎖冷卻泵拖動(dòng)電機(jī) M4開始轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)冷卻泵，按下 開關(guān)SB6則冷卻泵拖動(dòng)電機(jī) M4停轉(zhuǎn)。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)后，按按鈕 SB9中間繼電器接通，進(jìn)入自動(dòng)循環(huán)控制；按下開關(guān)SB6則銑刀架工進(jìn)。當(dāng)按下開關(guān) SB2則銑刀架快進(jìn)。當(dāng)壓行程開關(guān)SB3是銑刀快進(jìn)，拖動(dòng)電機(jī) M3反轉(zhuǎn)帶動(dòng)銑刀架快退，直到回到初始位置壓行程開關(guān)SQ3使銑刀架快速拖動(dòng)電機(jī) M3反轉(zhuǎn)帶動(dòng)銑刀架快進(jìn)，從而進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。電氣控制線路圖如下所示：控制電路電氣原理圖控制電路電氣原理圖3.3系統(tǒng)變量定義及分配表1）刀開關(guān)QS控制整個(gè)電路的總電源；2）熔斷器Fu1在電路中起到了保護(hù)整個(gè)電路防止個(gè)電氣設(shè)備

7、的電流過載或短路時(shí)被破壞損失的 進(jìn)一步擴(kuò)大；3）照明燈由SA控制；4）SB在電路中起到控制電路的不合于斷開；5）行程開關(guān)，通過其他物體的唯一來控制電路的通斷。行程開關(guān)可以被安裝在相對(duì)靜止或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體上，當(dāng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，行程開關(guān)可感知兩者之間位移并控制連桿觸動(dòng)點(diǎn)閉合或者斷 開，以控制電路和機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。電氣元件分配如下：電氣元件明細(xì)表文字符號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格1.5KW,960r/min M1 Y100L-6 主軸拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) 1.1KW,1400r/miY90S -4M2刀架工進(jìn)電動(dòng)機(jī) n1.1kw,2825r/min Y802 -2M3快退電動(dòng)/刀架快進(jìn)機(jī)0.12kw,2800r/miM4A05

8、612冷卻泵電動(dòng)機(jī)nCJ0-10 KM1KM4 線圈電壓交流接觸器BK-50 TC 380/36V 50A ， 變壓器 HD9QS 閘刀開關(guān) SA自動(dòng)選擇開關(guān)SQ3行程開關(guān)、SQ1SQ2 FU 熔斷器EL 36V 照明燈交流FR1-FR4熱繼電器SB1-SB9 按鈕開關(guān)A19JB2-20/3LA10 -1380v3.3各元件選型電動(dòng)機(jī)的選擇型號(hào)額定功率(KW )轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)名稱(r/min)Y100L -6960M11.5Y90S-4 1440 1.1 M2Y802 -228251M3A0561228000.12M4熔斷器的選擇熔斷器是根據(jù)電流超過規(guī)定值一定時(shí)間后，讓其自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化，

9、從而使電路斷開的原理制成的一種電流保護(hù)器。熔斷器廣泛應(yīng)用于低壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)及用電設(shè)備中，作為短路和過電流保護(hù)， 使應(yīng)用最廣泛的保護(hù)電氣之一。熔斷器時(shí)一種過電流保護(hù)電器。熔斷器串聯(lián)于被保護(hù)電路中，當(dāng)被保護(hù)的電流超過規(guī)定值，并經(jīng)過一定時(shí)間后， 有熔體自身產(chǎn)生的熱量熔斷熔體，使電路斷開，起保護(hù)作用。以金屬導(dǎo)體作為熔體二分?jǐn)嚯娐返碾姀亩鴮?duì)電力系統(tǒng)、熔體自身 將發(fā)熱而熔斷， 器串聯(lián)于電路中， 當(dāng)過載或短路電流通過熔體時(shí)， 各種電工設(shè)備及家用電器起到保護(hù)作用。具有反時(shí)延特性，當(dāng)過載電流范圍內(nèi)至電流恢復(fù)正部分組成， 其中熔常， 熔斷器不會(huì) 熔斷，可以繼續(xù)使用。熔斷器主要由熔體、外殼和支座3 體時(shí)控制熔

10、斷特性的關(guān)鍵元件。由于各種電器設(shè)備都具有一定的過載能力， 當(dāng)過載較輕時(shí)可以允許較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行， 而超過某一過載倍數(shù) 時(shí)，相應(yīng)要求熔斷器在一定時(shí)間內(nèi)熔斷。 選擇熔斷器保護(hù)過載和短路， 必須了解用電設(shè)備的過載 特性，使這一特性恰當(dāng)?shù)靥幵谌蹟嗥鞯谋Ｗo(hù) 范圍之內(nèi)。 選擇熔斷器的一般原則為： 然后再根 據(jù)熔體去選擇熔斷器的規(guī)格。 (1) 選擇熔斷器的規(guī)格時(shí)，應(yīng)首先選定熔體的規(guī)格，(2)熔斷器的保護(hù)特性應(yīng)與被保護(hù)對(duì)象的過載特性有良好的配合。 在配電系統(tǒng)中， 各級(jí)熔斷器應(yīng)相互匹配， 一般 上一級(jí)熔體的額定電流要比下一級(jí)熔體的額定電流大23倍。對(duì)于保護(hù)電動(dòng)機(jī)的熔斷器，應(yīng)注意電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的影響，熔斷器一般只作為

11、電動(dòng)機(jī) (3) 的短路保護(hù)，過載保護(hù)應(yīng)采用熱繼電 器。額定分?jǐn)嗄芰?yīng)大于電路中可能出現(xiàn)的熔斷器的額定電流應(yīng)不小于熔體的額定電流；(4) 最大短路電流。(5) 熔斷器的額定電流與熔體的額定電流不同，某一額定電流登記的熔斷器可以裝設(shè)不同額定電流的熔體， 選擇熔斷器做線路和設(shè)備的保護(hù)時(shí)， 首先要明確選用熔體的規(guī)格， 然后再根據(jù)熔體選 擇熔斷器。本設(shè)計(jì)屬于對(duì)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的短路保護(hù)，其計(jì)算公式為：IFu>(1.52.5)In+1 將設(shè)計(jì)的數(shù)值帶入得： IFu>13.675 所以，本設(shè)計(jì)可以選用 15A 的熔斷器 3.2.3 熱繼電器的選擇 熱繼電器時(shí)一種電器保護(hù)元件。它是利用電流的熱效應(yīng)來

12、推動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使觸頭閉合或斷開的保護(hù)電器，主要用于電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)、斷相保護(hù)、電流不平衡保護(hù)以及其他電器電器設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)時(shí)的控制。 由電阻絲做成的熱元件， 其電阻值 較小，工作時(shí)將它串聯(lián)在點(diǎn)動(dòng)機(jī)的主電路中， 電阻絲所圍繞的雙金屬片是由兩片 線膨脹系數(shù)不同的金屬片壓合而成，左端與外殼固定。當(dāng)熱 元件中通過的電流超 過其額定值而過熱時(shí)，由于雙金屬片的上面一層熱膨脹系數(shù)小，而下面的 大，使 雙金屬片受熱后向上彎曲，導(dǎo)致扣板脫落， 扣板在彈簧的拉力下將常閉觸點(diǎn)斷開。觸點(diǎn)時(shí)串接在電動(dòng)機(jī)的控制電路中的，使得控制電路中的接觸器的動(dòng)作線圈斷電從而切斷電動(dòng)機(jī)的主電路。熱繼電器的基本結(jié)構(gòu)包括加熱元件、 主雙金屬片、

13、 動(dòng)作機(jī)構(gòu)和觸頭系統(tǒng)以及溫度補(bǔ)償元件。 保護(hù) 長(zhǎng)期工作或間斷長(zhǎng)期工作的電動(dòng)機(jī)時(shí)熱繼電器的整定值為：I set=()In (In 為電機(jī)的額定工作電流)或選取整定范圍的中值為電動(dòng)機(jī)的額定工作電流。所以講本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)帶入公式可得：I set1=4 ( A )I set2=2.7 ( A)I set3=2.6 ( A)I set4=0.37 ( A ) 所以FR1 可以選用 JR16-6/3-5 熱繼電器；FR2可以選用JR16-4/3-5熱繼電器;FR3可以選用JR16-4/3-3熱繼電器;FR4可以選用JR16-1/3-1熱繼電器;交流接觸器的選擇交流接觸器主要由電磁機(jī)構(gòu)、觸點(diǎn)系統(tǒng)和滅弧裝置等部件

14、組成。電磁機(jī)構(gòu)包括吸引線圈、靜鐵心和動(dòng)鐵芯、動(dòng)鐵芯的動(dòng)觸點(diǎn)相連。交流接觸器的選擇：(1) 持續(xù)運(yùn)行的設(shè)備：接觸器按6775 %算，即100A的交流接觸器，只能控制最大額定電流 的6775A以下的設(shè)備。(2) 間斷運(yùn)行的設(shè)備。按接觸器的80%算，即100A的交流接觸器，只能控制最大額定電流的 8OA以下的設(shè)備。(3 )反復(fù)短時(shí)工作的設(shè)備。按接觸器116120 %算，即100A的交流接觸器只能控制最大額定電流是80A以下的設(shè)備。(4) 當(dāng)線圈通電時(shí)，靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力，將動(dòng)芯吸合由于觸頭系統(tǒng)是與動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)的，因 為動(dòng)鐵芯帶動(dòng)三條動(dòng)岀片同事運(yùn)動(dòng)，觸點(diǎn)閉合，從而接通電源。當(dāng)線圈斷電時(shí)，吸力小時(shí)，動(dòng)鐵

15、芯聯(lián)動(dòng)部分依靠彈簧的反作用力而分離，使主觸點(diǎn)斷開，切斷電源。本設(shè)計(jì)被控設(shè)備的運(yùn)行線路比較簡(jiǎn)單，作用見劉接觸器數(shù)量比較少，所以交流接觸器吸引線圈的額定電壓選用被控設(shè)備的電源電壓(380V )根據(jù)以上交流接觸器的選用原則，本設(shè)計(jì)的交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4都選用CJ10-10信號(hào)交流接觸器。3.4電器元件目錄清單匯總電氣元件明細(xì)文字符名型規(guī)1.5KW,960r/mi nM1Y100L -6 主軸拖動(dòng)電動(dòng) 1.1KW,1400r/mM2Y90S-4刀架工進(jìn)電動(dòng) n1.1kw,2825r/minY802 -2M3快退電刀架快 0.12kw,2800r/mA05612M4冷卻泵電動(dòng)nCJ0

16、-10KM1KM4380V 交流接觸線圈電 BK -50TC380/36V 變壓 50HD9QS閘刀開SA自動(dòng)選擇開SQSQ行程開SQ3FU 熔斷 A19EL36V 照明交 JB2-20/3FR1 -FR4 熱繼電器 LA10 -1SB1-SB9 按鈕開關(guān)3.4 PLC程序設(shè)計(jì)I/O分配如下，I/O分配元器件名稱說明分配地址X1X9 SBISB9按鈕開關(guān)分 Y1丫4MIM4電動(dòng)機(jī)運(yùn)行12345L1 L2 L34課程設(shè)計(jì)總結(jié) 通過這次課程設(shè)計(jì)，很大的提高了自己獨(dú)立完成某項(xiàng)任 務(wù)的辦事能力，能使大學(xué)所學(xué)書本上的理論知識(shí)與實(shí)際和好的結(jié)合起來，也能很熟練的操作應(yīng)用。辦公軟件和辦公自動(dòng)化軟件。了解了，寫一篇機(jī)械論文的步驟和格式，有了這次課程設(shè)計(jì)，相信對(duì)以后的工作會(huì)有很 大的幫助。了解了電氣控及電氣控制有了更深刻的理解與認(rèn)識(shí)，讓我對(duì)通 過本次的課程設(shè)計(jì)， PLC制的選件、設(shè)計(jì)、接線的原理。其中電路及軟件實(shí)現(xiàn)是此次設(shè)計(jì)的主 要部分，通過這次綜合實(shí)踐，我更加看清了自己的不足之處。 通過查閱資料以及在同學(xué)的幫助下，最終基本達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)，我還認(rèn)識(shí)到不管做什么事，尤其是科學(xué)實(shí)踐，都需要大膽假設(shè)，小心 求證。任何一個(gè)方案都要經(jīng)過詳細(xì)周全的論證后才能著手去做，否則即使很快做出來， 也經(jīng)不起推敲和考驗(yàn)。5附錄附表1 ：元器件選型明細(xì)表電氣元件明細(xì)文字符名型規(guī)1.5KW,960r/minM