机电设备安装调试综合实训Word格式文档下载.docx

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1.1.1总述

本实训要求进行主轴控制系统的设计与调试。

主轴采用变频器和三相异步电动机的控制。

工作中施放冷却液，并有指示灯（主轴故障灯、机床正常灯）提醒工作状态。

控制电路由PLC控制。

设计时要注意通电顺序。

即：

交流控制回路—主电机上电—冷却电机上电

1.1.2具体要求

1.主轴能正反转

2.主轴与冷却电机能分别停车

3.工作状态指示灯有：

主轴故障灯，机床控制灯

4.根据以上要求，用继电器和PLC控制结合起来设计机床电气控制系统。

1.1.3主要参数

主轴电机：

3相AC380V50HZ3KW2880r/min

冷却电机：

3相AC380V50HZ125KW2790r/min

1.2主电路设计

1.2.1主轴电动机M1

M1功率3KW，要求正反转，由接触器H1—K1接通。

断开主轴动力电源。

变频器接两个中间接电器（M3—K3，M3—K4）常开触点，通过FANACPMC实现反转，M1—K1为急停继电器，当接下急停开关时，断开主轴电路。

当变频器有异常情况时，通过1.2端输出报警信号到FANACPMC。

短路保护由FU1来实现。

1.2.2冷却泵电动机M2

M2功率小，单向运转。

用E1K1控制运行，E1com过载保护

1.2.3变频器

在变频器中有调节电阻，起到对主轴转速的改变。

当电阻调小，主轴转速变小。

电阻调大，主轴转速变大。

同时通过常用按钮按下主轴则停止工作

1.3控制电路设计

M1-K1用作急停继电器，M1-K2做交流回路上继电器，只有M1-K2线圈接通才有可能接通主轴及冷却电机电源。

主轴电机接通，断开按钮，冷却接通按钮急停，主轴正转，反转按钮，冷却电机保护开关常开触点及主轴报警均与FANACPMC输入相连，作为输入信号。

而FANACPMC的输出信号将直接控制M5-K1,K2,K3,K4等四个继电器，它们分别控制主轴电机，冷却电机的接通及主轴正反转。

机床正常灯与故障灯由FANACPMC输出信号控制。

第二章基本元器件及原理图设计方法

2.1基本元器件简单介绍

2.1.1元器件的选择原理

1.熔断器：

主要由熔体和安装熔体的绝缘管组成。

使用时，熔体串接被保护的电路中，当电路发生短路故障时，熔体被瞬间熔断而分断电路起到保护作用。

在选择熔断器时，主要考虑以下几个主要特殊参数：

（1）额定电压：

这是从飞弧角度出发，规定熔断器所在电路作电压的最高极限。

（2）熔体额定电压：

这是指熔体长期工作所允许的由温度决定的电流值。

（3）熔断器的额定电流：

这是熔断器长期工作所允许的由温度决定的电流值。

（4）极限分段能力：

这是指熔断器所能分析的最大短路电流值。

2．热继电器：

是根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，实现自动控制和保护电力装置的自动电器。

热继电器的选择主要根据电动机的额定电流来确定热继电器的型号及热元件的额定电流等级。

3．接触器：

是一种用来自动接通或断开大电流电路的电器。

它可以频繁的接通或分断交直流电路，并可实现远距离控制。

在选用接触器时，应遵循以下的原则：

（1）根据被接通或分断的电流种类选择接触器的类型。

（2）接触器的额定电压大于或等于主电流的额定电压。

（3）接触器线圈的额定电压必须与接入此线圈的额定电压相等。

（4）接触器触头数量和种类应该满足主电路和控制线路的需要。

（5）接触器的额定电流应等于或稍大于负载额定电流。

4.低压断路器：

也称为自动控制开关。

用来接触和分断负载电路，也可用来控制不频繁启动的电动机。

它具有多种保护功能（过载，短路，负电压保护等）。

5.动作值可调，分断能力高，操作安全等优点，所以目前被广泛应用。

断路器常用作电动机的过载短路保护，因此选用原则如下：

（1）电压，电流的选择，自动开关的额定电压和额定电流应小于电路的额定电压和电压最大工作电流。

（2）脱扣器整定电流的计算：

热脱扣器的整定电流与所控制负载的额定电流一致。

电磁脱扣器的瞬时脱口整定电流应大于负载电流正常工作时的最大电流。

5.可编程控制器：

简称FANACPMC，它是在电气控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以未处理为核心，把自动化技术计算机技术，通信技术融为一体的新型工业控制装置。

在设计FANACPMC控制系统时应遵循以下基本原则：

（1）最大限度地满足被控对象的控制要求。

（2）保证FANACPMC控制系统安全可靠。

（3）力求简单经济，使用及维修方便。

2.1.2元器件的参数计算

1.电源断路器的选择，确定Q1-QF1,E1-QU的电流。

电源断路器QF1的确定H1-M1和E1-M1电动机额定电流和电源断路器E1-aM1电流计算E1-M1额定电流IM1=0.33A.因此E1-QM1，额定电流0.33A.断路器Q1-QF电流计算工作电流取H1-M1和E1-M1,额定电流和主轴电机额定电流为16A，选择额定电流为16A的电源断路器。

2.接触器选择

根据接触器的负载回路的电流及所需数量M1电流7.89A.控制回路电源220V须主触点三对辅助触点配对。

主触点Ic=5.69-7.89A.故选10A，所以选择CJ10-10型接触器。

线圈电压220V，Z1-K1用来控制冷却泵电机E1-M1电源断电。

Im=0.33A。

所以选择CJ10-5型接触器电流5A，线圈电压220V。

设计法等。

3.中间继电器

M1-K1用于急停。

M3-K1-K4控制主电机通断，主轴正、反转和冷却电路通断额定电压，故选择JZ8-ZP。

选择参数，交流：

额定电流1.5-2.5倍。

FANACPMC的总功率为48KW.总功率10KW，所以电流I=0.53A即选择2A

4.开关电源

选择参数及电流，电路的总功率为10KW,I总=P/V=4A.故选择额定电流为6A，即RT18-22.

5.机床显示灯

选择参数及颜色，在正常情况下，绿灯亮，所以正常下选择灯的颜色为绿色。

在过载时红灯亮，所以在过载情况下选择灯的颜色为红色。

2.2电气原理图设计方案

2.2.1电气原理图的画法规则

（1）分析主电路、

（2）分析控制电路、（3）分析辅助电路、（4）分析联锁及保护环节、（5）总体检查.

基本规则和注意事项：

（1）一般主电路用粗实线表示，画在左边（或上部）;

辅助电路用细实线表示，画在右边（或下部）.

（2）在原理图中，各电器元件不画实际的外形图，而采用国家规定的统一标准来画，文字符号也要符合最新国家标准.

（3）原理图中各电器元件和部件在控制电路中的位置，应根据便于阅读的原则安排.同一电器的各个部件可以不画在一起.

（4）元器件设备的可动部分在图常均以自然状态画出.

（5）有直接电联系的交叉导线的连接点，要用黑圆点表示.

（6）无论是主电路还是辅电路，各电气元件一般应按动作

顺序从上到下，从左到右依次排列，可水平布置或垂直布置.

阅读电器原理图的方法主要有两种：

查线读图法和逻辑代数法.

2.2.2电气原理图的设计

T4T9复杂的控制系统或电路都是由一些比较简单的基本控制环节。

保护环节，根据不同的控制要求连接而成。

1.电路图

2.电气原理图（见附录1）

2.3电路分析

2.3.1控制方案

根据要求，使用FANACPMC控制来设计机床控制系统.首先画出相应的电路图，再根据电路图来接线，最后进行检测和调试.

2.3.2主轴控制系统主要分为主电路和控制电路

一．主电路：

1）主轴电动机M,M的功率是3KW，主轴电动机要求能够正反转，它的工作是通过接触器KM1,KM2和变频器来控制的同时完成主轴的调速。

2）冷却泵电机功率较小，单向运转，用接触器KM3来控制它的运行，用热继电器进行热载保护。

二．控制电路设计：

1）主轴电机和冷却泵能分别启动和停车；

2）主轴用两个启动器按钮（正转，反转）,冷却泵用一对启动和停止按钮。

2.3.3控制过程

机床主轴采用变频器和三相异步电机控制，加工中需要切削夜进行冷却.控制回路由继电器控制，通电顺序为：

交流控制回路上电—主电机上电、冷却电机上电.

2.4电气控制设计

2.4.1主轴电动机的设计

1.通过使用变频器可以设计电动机的转速，达到所需要求。

2.正转：

由电气原理图可知:

当按一下SB2时，KM1的电线圈通电，KM1闭合，因此主轴电动机正传。

按一下SB1时，km1的电线圈没有电，km1分开，因此主轴电动机停止。

3.反转：

由电气原理图可知：

当按一下sb3时，km2的电线圈通电，km2闭合，因此主轴电动机反转。

按一下sb1时，km2的电线圈没有电，km2分开，因此主轴电动机静止。

4.两个常闭接触点：

为了防止sb2，sb3同时按下，损害电动机而设置。

2.4．2工作原理设计

由电气原理图可知，当按下sb5时，km3的电线圈通电时，km3闭合，因此冷却电动机转动。

当按一下sb4时，km3的电线圈没有电，km3分开，因此冷却电动机静止。

第三章FANACPMC程序的编写

3.1FANACPMC的简介及特点

3.1.1FANACPMC的简介

FANACPMC称作可编程机床控制器，是专门用于控制机床的PLC，FANUC系统的PMC基本指令为二进制的逻辑运算指令，功能指令主要有数据定义、数据变换、译码呵呵代数运算。

FANUC系统用梯形图编制PMC顺序逻辑程序。

由于有功能指令，数控冲床使得PMC程序编制非常容易、简捷。

梯形图可用下述两种方法编制：

用专用的编制卡利用CRT显示画面在系统上现场编制；

在计算机上装入专用软件用计算机编制FPMC程序，然后经RS-232C口将梯形图程序传送到数控系统。

调试好的程序要用写入器写入EPROM。

常见的数控冲床系统控制器有FANACPMC-L和FANACPMC-M两种。

FANACPMC-L的处理机与主机共用，最大步数为5000步。

FANACPMC-M采用专用处理机，微处理器为80186，专用一块板，开松机插在主板上。

最大步数为800步。

两种FANACPMC的扫描周期均为16ms。

FANACPMC的功能

FANUC数控冲床的输入输出由PMC控制完成。

各种信号的传递分述如下。

1、机床操作面板控制

将机床操作面板上的控制信号直接送入PMC，梳棉机以控制数控系统的运行。

2、外部开关输入信号控制

将机床侧的开关信号送到PMC，经逻辑运算后，输出给