專用榫齒銑電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

1、目錄1 課程設(shè)計的內(nèi)容及目的 11.1 設(shè)備概況介紹 11.2 設(shè)計目的 12 總體方案設(shè)計 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 23.1 系統(tǒng)硬件配置 23.2 主電路設(shè)計 33.2.1 原理設(shè)計 33.2.2 主電路電氣原理圖 43.2 控制電路設(shè)計 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 電動機的選擇 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 104課程設(shè)計總

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

3、圖設(shè)計目的1.2)。 快進、具有兩種控制選擇，即加工時的連動循環(huán)及調(diào)整中的單機點動 (工進與，快退1)有照明及必要的燈光顯示。2)有必要的電氣保護與聯(lián)鎖。3)2總體方案設(shè)計2.1控制要求的分析(1) 具有兩種控制選擇，即加工時的連動循環(huán)及調(diào)整中的單機點動(快進、工進與，快退)(2) 有照明及必要的燈光顯示。(3) 有必要的電氣保護與聯(lián)鎖。2.2控制方式選擇 榫齒機是用于某型發(fā)動機葉片根部榫齒銑削加工的一種高效專用銑床，有四臺電動機拖動即:(1) 銑刀主軸拖動電機 M1，主要負責(zé)主軸的拖動。(2) 銑刀架工進拖動電機 M2，主要負責(zé)刀架的工進拖動。(3) 銑刀架快進拖動電機 M3，主要負責(zé)刀架的

4、快進拖動和快退拖動。(4) 冷卻泵拖動電機 M4，主要負責(zé)冷卻泵的拖動。3控制系統(tǒng)設(shè)計3.1系統(tǒng)硬件配置銑刀主軸拖動電機 M1 ，銑刀架工進拖動電機 M2，銑刀架快進拖動電機 M3，冷卻泵拖動電機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)計原理設(shè)計開關(guān)QS控制整個電路的總電源，熔斷器Fu在電路中起到保護整個電路防止各電氣設(shè)備的電流過載或短路時破壞損失的進一步擴大。將四臺電動機并聯(lián)到電路上以使電動機可以同時啟動。由交流接觸器 KM1對主軸拖動電機 M1進行控制同時又由熱繼電器FR1對主軸拖動電機 M1進行保護；由交流接觸器KM2對銑刀架工進拖動電機M2進行控制同時又

5、由熱繼電器FR2對銑刀架工進拖動電機M2進行保護；由交流接觸器 KM3對銑刀架快進拖動電機進行正轉(zhuǎn)控制，由交流接觸器KM5對銑刀架快進拖動電機M3進行反轉(zhuǎn)控制，同時又讓交流接觸器 KM3和KM5構(gòu)成互鎖，又由熱繼電器 FR3 對銑刀架快進拖動電機 M3進行保護；交流接觸器KM4對冷卻泵拖動電機 M4進行控制又由熱繼電器 FR4對冷卻泵拖動電機進行保護。主電路電氣原理圖主電路電氣原理圖3.2控制電路設(shè)計控制電路分析當(dāng)開啟榫齒機時，按鈕開關(guān) SB2交流接觸器自鎖 KM1銑刀主軸拖動電機 M1開始移動，按下開 關(guān)SB1，則銑刀主軸拖動電機 M1停轉(zhuǎn)。按手動選擇開關(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自鎖冷卻泵拖動電機 M4開始轉(zhuǎn)動帶動冷卻泵，按下 開關(guān)SB6則冷卻泵拖動電機 M4停轉(zhuǎn)。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)動后，按按鈕 SB9中間繼電器接通，進入自動循環(huán)控制；按下開關(guān)SB6則銑刀架工進。當(dāng)按下開關(guān) SB2則銑刀架快進。當(dāng)壓行程開關(guān)SB3是銑刀快進，拖動電機 M3反轉(zhuǎn)帶動銑刀架快退，直到回到初始位置壓行程開關(guān)SQ3使銑刀架快速拖動電機 M3反轉(zhuǎn)帶動銑刀架快進，從而進入下一個循環(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控制整個電路的總電源；2）熔斷器Fu1在電路中起到了保護整個電路防止個電氣設(shè)備

7、的電流過載或短路時被破壞損失的 進一步擴大；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)可以被安裝在相對靜止或相對運動的物體上，當(dāng)發(fā)生相對運動時，行程開關(guān)可感知兩者之間位移并控制連桿觸動點閉合或者斷 開，以控制電路和機構(gòu)的動作。電氣元件分配如下：電氣元件明細表文字符號名稱型號規(guī)格1.5KW,960r/min M1 Y100L-6 主軸拖動電動機 1.1KW,1400r/miY90S -4M2刀架工進電動機 n1.1kw,2825r/min Y802 -2M3快退電動/刀架快進機0.12kw,2800r/miM4A05

8、612冷卻泵電動機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各元件選型電動機的選擇型號額定功率(KW )轉(zhuǎn)速電動機名稱(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， 使應(yīng)用最廣泛的保護電氣之一。熔斷器時一種過電流保護電器。熔斷器串聯(lián)于被保護電路中，當(dāng)被保護的電流超過規(guī)定值，并經(jīng)過一定時間后， 有熔體自身產(chǎn)生的熱量熔斷熔體，使電路斷開，起保護作用。以金屬導(dǎo)體作為熔體二分斷電路的電從而對電力系統(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， 各種電工設(shè)備及家用電器起到保護作用。具有反時延特性，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 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)過載較輕時可以允許較長時間運行， 而超過某一過載倍數(shù) 時，相應(yīng)要求熔斷器在一定時間內(nèi)熔斷。 選擇熔斷器保護過載和短路， 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 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，應(yīng)首先選定熔體的規(guī)格，(2)熔斷器的保護特性應(yīng)與被保護對象的過載特性有良好的配合。 在配電系統(tǒng)中， 各級熔斷器應(yīng)相互匹配， 一般 上一級熔體的額定電流要比下一級熔體的額定電流大23倍。對于保護電動機的熔斷器，應(yīng)注意電動機起動電流的影響，熔斷器一般只作為

11、電動機 (3) 的短路保護，過載保護應(yīng)采用熱繼電 器。額定分斷能力應(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)備的保護時， 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)計屬于對多臺電動機負載的短路保護，其計算公式為：IFu>(1.52.5)In+1 將設(shè)計的數(shù)值帶入得： IFu>13.675 所以，本設(shè)計可以選用 15A 的熔斷器 3.2.3 熱繼電器的選擇 熱繼電器時一種電器保護元件。它是利用電流的熱效應(yīng)來

12、推動運動機構(gòu)使觸頭閉合或斷開的保護電器，主要用于電動機的過載保護、斷相保護、電流不平衡保護以及其他電器電器設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)時的控制。 由電阻絲做成的熱元件， 其電阻值 較小，工作時將它串聯(lián)在點動機的主電路中， 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，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斷開。觸點時串接在電動機的控制電路中的，使得控制電路中的接觸器的動作線圈斷電從而切斷電動機的主電路。熱繼電器的基本結(jié)構(gòu)包括加熱元件、 主雙金屬片、

13、 動作機構(gòu)和觸頭系統(tǒng)以及溫度補償元件。 保護 長期工作或間斷長期工作的電動機時熱繼電器的整定值為：I set=()In (In 為電機的額定工作電流)或選取整定范圍的中值為電動機的額定工作電流。所以講本設(shè)計數(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構(gòu)、觸點系統(tǒng)和滅弧裝置等部件

14、組成。電磁機構(gòu)包括吸引線圈、靜鐵心和動鐵芯、動鐵芯的動觸點相連。交流接觸器的選擇：(1) 持續(xù)運行的設(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，靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力，將動芯吸合由于觸頭系統(tǒng)是與動鐵芯聯(lián)動的，因 為動鐵芯帶動三條動岀片同事運動，觸點閉合，從而接通電源。當(dāng)線圈斷電時，吸力小時，動鐵

15、芯聯(lián)動部分依靠彈簧的反作用力而分離，使主觸點斷開，切斷電源。本設(shè)計被控設(shè)備的運行線路比較簡單，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)計的交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4都選用CJ10-10信號交流接觸器。3.4電器元件目錄清單匯總電氣元件明細文字符名型規(guī)1.5KW,960r/mi nM1Y100L -6 主軸拖動電動 1.1KW,1400r/mM2Y90S-4刀架工進電動 n1.1kw,2825r/minY802 -2M3快退電刀架快 0.12kw,2800r/mA05612M4冷卻泵電動nCJ0

16、-10KM1KM4380V 交流接觸線圈電 BK -50TC380/36V 變壓 50HD9QS閘刀開SA自動選擇開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電動機運行12345L1 L2 L34課程設(shè)計總結(jié) 通過這次課程設(shè)計，很大的提高了自己獨立完成某項任 務(wù)的辦事能力，能使大學(xué)所學(xué)書本上的理論知識與實際和好的結(jié)合起來，也能很熟練的操作應(yīng)用。辦公軟件和辦公自動化軟件。了解了，寫一篇機械論文的步驟和格式，有了這次課程設(shè)計，相信對以后的工作會有很 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識，讓我對通 過本次的課程設(shè)計， PLC制的選件、設(shè)計、接線的原理。其中電路及軟件實現(xiàn)是此次設(shè)計的主 要部分，通過這次綜合實踐，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，最終基本達到了設(shè)計目的。經(jīng)過這次課程設(shè)計，我還認識到不管做什么事，尤其是科學(xué)實踐，都需要大膽假設(shè)，小心 求證。任何一個方案都要經(jīng)過詳細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。5附錄附表1 ：元器件選型明細表電氣元件明細文字符名型規(guī)1.5KW,960r/minM