电气控制实训报告册.docx
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电气控制实训报告册
电气控制实训报告册
电气控制实训报告册
电气控制实训报告一：
实训目的
1通过实训进一步掌握电气安装与布线工艺2掌握电路的故障自查，调试及排除故障的方法。
3学习掌握简单的电路分析和设计方法。
二：
实训要求
1根据设计题目要求画出原理图2根据原理图画出电气接线图3根据工艺要求进行接线.4调试并排除故障三：
接线工艺
1、接线柱绝缘台无损伤接线柱螺纹无损伤、无放电痕迹、绝缘台完整无裂纹2、布线通道尽可能少，同时并行导线按主、控电路分类集中，单层密排，紧贴安装面布线
3、接线无歪脖布线拿弯弧度要自然平滑，避免急弯，直角弯4、同一元件、同一回路的不同接点的导线间距离应保持一致。
5、导线裸露不超长线芯绝缘与接线端子压接部分之间的芯线长度不大于5mm6、一相绝缘不触及另一相导体一相绝缘不与另一相接线柱相触7、接线无交叉布线现场检查，有交叉现象者不得分
8、各元件的安装位置应齐整，匀称，间距合理，便于元件的更换9、接线余头不超长线芯最前端距接线端子压接部分的长度不大于2mm
10、布线顺序一般以接触器为中心，由里向外，由高至低，先控制电路，后主电路，以不妨碍后续布线为原则。
实训心得：
1通过一个星期的实训，提高了我们理论水平和实际动手能力，掌握我电气电路图的基础知识，学会了设计简单的电路图以及如何看图接线。
在短期内学到了许多知识，2本次实训不长，但内容丰富包含多种能力和技能训练，例如：
元件识别能力，组装能力，万用表测量能力，给平日我们只学理论知识的我们很好的实践机会。
3培养了我们独立思考，克服困难，以及出现错误要冷静分析检查的能力，以及团队合作能力，并且学到了专业知识以外的很多东西，比如做事要有耐心，不可急躁，相信对以后有很大帮助。
扩展阅读：
设备电气控制综合实训报告
设备电气控制综合实训项目技术报告
姓名：
李苏
学号：
0901453105班级：
模具0913组别：
第六组指导老师：
杨老师赵老师课程名称：
设备电气控制提交日期：
201*年5月10号
南京工业职业技术学院项目技术报告
院系：
机械工程学院概要
设备电气综合实训是机械设计与制造专业群技术平台综合实训项目之一。
在电气技术基础平台课程的基础上，进一步将本学期已经学过的相关课程及在课程中已初步掌握的电气原理图绘制及PLC程序设计、单元（技能）能力融合在一起。
通过我们设计的电路，实现电动机的正反转，及停止；机床上有故障灯和正常灯；冷却电动机采用单独的电动机等基本的功能。
同时我们考虑了设备电气控制方案的设计、元器件选型的采购、系统原理图的绘制、软件的设计、产品的组装调试、产品质量检测，故障检验分析。
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概要2第一章机床电气设计方案51、1设计要求51、2控制过程51、3主要的技术参数51、4数控机床对主轴驱动的要求51、5电气控制方案7第二章常用低压元器件及其参数92、1低压断路器92、2熔断器及其选用102、2、1熔断器的主要参数102、2、2熔断器的选择102、3控制按钮112、4接触器112、4、1接触器的主要技术参数122、4、2交流接触器的选择122、5中间继电器132、6变压器142、6、1变压器的选择14
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第三章电气原理图绘制及分析15第四章元器件的选型16
4、1
电气元器件参数计算16
4、2电气元器件清单18第五章软件程序的编制195、1PLC简介195、1、1PLC的分类195、1、2PLC工作原理195、2控制输入/输出地址表195、3控制电路梯形图20第六章控制系统的接线、安装、调试216、1安装接线216、2调试中出现的问题及解决方法21参考资料21附录122附录228
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第一章机床电气设计方案
1、1设计要求
机床采用变频器和三相异步电动机控制，机床主轴采用变频器调
速。
要求实现的正反转，以及停止。
设计时需要冷却液和机床工作状态指示灯，即机床正常运行灯和故主轴障灯。
冷却电动机采用独立的电动机。
车床主轴电动机和冷却电动机能够分别停车。
用继电器控制和PLC控制结合起来设计机床电气控制系统。
1、2控制过程
控制回路由PLC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。
1、3主要的技术参数
主轴电机：
3相380V50HZ3KW2880r/min冷却电机：
3相AC380V50HZ125W2790r/min1、4数控机床对主轴驱动的要求
数控机床对主轴要求在很宽的范围内连续可调，恒功率范围宽。
当要求机床有加工螺纹功能、准停和恒线速加工时，就对主轴提出了相应的进给控制和位置控制的要求，此时主轴驱动也可称为主轴伺服系统，相应的主轴电机装配有编码器作为主轴位置检测，另一种方法是在主轴上直接安装外置式编码器，通过外置编码器检测主轴的位置。
由于数控机床的高自动化及高精度，对主运动提出了更高的要求
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。
（1）转速高，功率大：
数控机床对工件能完成大切削用量的粗加工及高速旋转下的精加工。
粗加工时，扭矩大；精加工时，转速高。
（2）变速范围宽，且能实现无级变速：
满足不同的加工要求，就要有不同的加工速度。
由于数控机床的加工通常在自动的情况下进行，尽量减少人的参与，因而要求能够实现无级变速。
（3）能够实现恒切削速度加工：
在加工端面时，为了保证端面稳定的加工质量，要求工件端面的各部位能保持恒定的线切削速度。
随着加工的进行，通过调节主轴的转速N使得保持恒定的线切削速度。
（4）主传动链尽可能短：
传动链越短，则累积误差越小。
（5）实现刀具的快速或自动装卸：
主运动是刀具旋转运动的数控机床，由于机床可以进行多工序加工，工序变换是时刀具也要更换，因此要求能够自动换刀。
（6）能够实现主轴定向或C轴功能：
主轴定向控制是将主轴准确停在某一固定位置上，以便在该处进行换刀动作或进行镗孔的退刀，现在一般采用电气方式使主轴定向，即利用装在主轴上的位置编码器或磁性传感器作为位置反馈元件，由它们输出的信号使主轴准确定位在规定位置上。
位置的调整可以通过改变磁性检测元件的位置或调整相应的机床参数。
C轴功能是指主轴具备位置控制功能能够进行插补的编程，例如立式加工中心Z和C轴联动实现刚性攻丝。
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1、5电气控制方案
数控机床的主轴控制主要有以下三种控制：
（1）普通异步电机的接触器控制，电气上可实现正反转的控制，由于外部提供的交流电源为50HZ,电机在电气上无法调速，只能通过改变主传动机械的传动比来改变主轴的转速，这种速度调节是不连续的，而且只能获得有限的几种速度，这种方案实现的是有级调速，有的早期的数控机床和简易数控车床改造使用这种控制方案。
（2）变频器控制异步电机的方案：
根据交流电机的转速公式：
其中：
n为电机转速，单位为rpm；f为供给电机电源的
频率，单位Hz；p为电机的极对数。
因为通过改变电机极对数调速，选择速度级数受到限制，而且须改变电机的连接，所以很少使用；而使用广泛的是利用变频器改变电机的电源频率进行的调速，变频器能够实现对频率的连续调节，所以可以称为无级调速，变频器通过改变输出的三相交流电源的相序来改变电机的转向。
但是，交流电机不带速度检测元件，不能构成速度反馈，属于开环的速度控制系统；电机旋转时存在转差，负载越大，转差越大，电机的实际速度与数控系统发出的指令速度存在误差。
变频器是一个智能化的独立式的控制单元，其功能是将电网提供的恒压恒频交流电，变换为变压变频的交流电，常用的是间接（交--直--交）变压变频装置。
其原理是先将工频交流电通过整流器变成直
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流电，再经过逆变器将直流电变换成可控频率的交流电。
变频器作为主轴电机控制部件，需要接收数控系统的控制指令，控制指令包括速度指令和方向控制指令。
速度指令是一个模拟量指令，一般需要的是一个单极性电压0~10V或0~5V之间的电压，电压值与主轴速度指令成正比；方向控制是开关量指令，一般使用数控的PLC输出来控制。
（3）主轴伺服系统控制主轴伺服电机，因为它引入了速度反馈，这种控制方案实现的是速度的闭环控制。
和进给伺服系统一样主轴伺服系统也分为直流主轴伺服系统和交流伺服系统。
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第二章常用低压元器件及其参数
2、1低压断路器
低压断路器俗称为自动空气开关，时将控制和保护的功能合为一体的电
器。
它常作为不经常接通或断开电路的总电源开关或部分电路的电源开关，当发生过载时、短路或欠压故障时能自动切断电路，有效地保护串接在它后面的电气设备，并且在分断故障电流后一般不需要更换零部件。
低压断路器的主要参数有额定电压，额定电流，级数，脱扣器类型及额定电流整定范围、电磁脱口整定范围及主触点失望分断能力等。
DZ15系列规格及参数
型号DZ1540/1901DZ1540/2901DZ1540/3901DZ1540/3902DZ1540/4901DZ1563/1901DZ1563/2901DZ1563/3901DZ1563/390263壳架额定电流/A40额定电压/V220380380380380220380380380级数12334123310,16,20,2532,40,50,635脱扣器额定电流/A6,10,16,20,25,32,40额定短路通断能力/KA3南京工业职业技术学院项目技术报告
DZ1563/49013804
2、2熔断器及其选用
熔断器是一种利用金属导体作为熔体串联与电路中，当电路发生短路或严重过载时，熔体自身发热熔断，从而分段电路的电器。
熔断器主要用于短路保护，是最简单有效的保护电气。
一般由熔体和底座（或是熔管）等组成。
2、2、1熔断器的主要参数
（1）、额定电压指熔断器长期工作时和分断后能够承受的电压，其值一般等于或大于电气设备的额定电流。
（2）、额定电流指熔断器长期工作时，设备部件温升不超过规定值时所能承受的电流。
（3）、极限分段能力指熔断器在规定的额定电压和功率因数（或时间常数）的条件下，能分段的最大电流值。
RT18系列熔断器的主要技术参数
型号RT18--32RT1832XRT18--63RT1863X
熔断体额定电流/A2,4,6,10.16,20,25,322,4,6,10.16,20,25,322,4,6,10.16,20,25,32,40,50,632,4,6,10.16,20,25,32,40,50,63重量/Kg0.750.750.180.182、2、2熔断器的选择
选择熔断器时主要是选择熔断器的类型、额定电压、额定电流及熔体的额定电
流。
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1）、根据使用场合选择合适的类型。
2）、熔断器的额定电压必须等于或高于熔断器工作电路的额定电压，额定电流必须要等于或高于熔断器工作电路的额定电流。
3）、电路保护用熔断器熔体的额定电流，基本上可按电路的额定负载电流来选择，但其额定分断能力必须大于电路中可能出现的最大故障电流。
4）、在电动机回路中作短路保护时，熔体的额定电流可按下列情况确定。
对于单台直接起动电动机，应按下式计算Ifu=（1.5～2.5）I式中Ifu----熔体的额定电流I--------电动机的额定电流
对于多台直接起动电动机，应按下式计算Ifu=（1.5～2.5）Imax+∑I式中Imax-----功率最大的一台电动机的额定电流∑I----其余电动机的额定电流之和
2、3控制按钮
控制按钮是一种结构简单，使用广泛的手动主令电器。
当按下按钮时，先断开常闭触点，然后才接通常开触点；按钮释放后，在复位弹簧的作用下复位。
按钮没有进线和出线之分，直接将所需的触点连入电路即可。
在没有按动按钮时，接在常开触点接线柱上的线路是断开的，常闭触点接线柱上的线路是接通的；当按下按钮时，两种触电的状态改变，同时也是与之相连的电路状态改变。
常用的按钮种类有LA2、LA18、LA19、LA20、LA25等系列。
按钮选择的主要依据是使用场所、所需要的触点数量、种类及颜色。
2、4接触器
接触器是一种用来频繁接通或分断带有负载的主电路的自动控制电器。
接
触器有电磁机构、触点系统、灭弧装置及其他不见的四部分组成。
其中电磁机构由线圈、动铁心和静铁芯组成；触点系统包括三对主触点（痛断主回路）、辅助触点（通断控制回路）。
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接触器的工作原理适当线圈通电后，铁心产生电磁吸力将衔铁吸合。
衔铁带动触点系统动作，使常闭触点断开，常开触点闭合。
当线圈断电时，电磁吸力消失，先贴在反作用弹簧力的作用下释放，触点系统随之复位。
接触器按其主触点通过电流的种类不同，分为直流、交流两种，机床上应用最多的是交流接触器。
2、4、1接触器的主要技术参数
（1）、额定电压接触器铭牌上标出的额定电压是指主触点的额定电压。
（2）、额定电流接触器铭牌上标出的额定电流是指主触点的额定电流。
（3）、接通和分断能力指接触器主触点在规定条件下能可靠的接通或分断电流值。
（4）、额定操作频率指每小时的操作次数。
交流接触器最高为每小时600次，直流接触器为每小时1200次。
操作频率直接影响到接触器的电寿命和灭弧罩的工作条件，对于交流接触器还影响到线圈的温升。
CJ10系列交流接触器的规格及参数
型号CJ10--5CJ10--10CJ10--20CJ10--40CJ10--60CJ10--100CJ10--150
额定触电电压/V500主触点额定辅助触点额额定操作频电流/A定电流/A率5102056004060100150可控制电动机功率/kw220V380V1.22.22.545.51011201*3030504375南京工业职业技术学院项目技术报告
2、4、2交流接触器的选择
1）、根据及初期所控制负载的工作任务（轻任务，一般任务和重任务）来选择
相应的使用类别的接触器。
2）、交流的接触器的额定电压（指主触点的额定电压）一般为500V或380V两种，应大于或等于负载电路的电压。
3）、根据电动机（或其他负载）的功率和操作情况来确定接触器主触点的电流等级。
①、接触器的额定电流（指主触点的额定电流）有5A、10A、20A、40A、60A、100A和150A等几种，应大于或等于被控制回路的额定电流。
②、电动机类负载可按下列经验公式计算Ic=Pn/KUn
式中Ic------接触器的主触点电流，单位为A。
Pn-----电动机的额定功率，单位为KW。
Un-----电动机的额定电压，单位为V。
K-------经验系数，K=1～1.4。
4）、接触器线圈的电流种类（交流和直流两种）和电压等级应与控制电路相同。
交流接触器线圈电压一般为36V、110V、127V、220V、380V等几种。
5）、触点数量和种类应满足主电路和控制电路的要求。
2、5中间继电器
中间继电器实质上是电压继电器的一种，但它还具有触点数多（多至六
对或更多）、触点电流容量较大（额定电流5A左右）、动作灵敏等特点。
其主要用途是当其他电器的触点数量或触点容量不够时，可借助中间继电器来增加他们的触点数量和触点容量，起到中间信号转换作用。
常用的中间继电器有JZ7、JZ8等系列。
JZ7系列中间继电器适用于交流电压380V、电流5A以下的控制电路。
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2、6变压器
变压器是一种将某一数值的交流电压变换成频率相同的单数之不同的交流电压的静止电器。
2、6、1变压器的选择
选择变压器的主要依据是变压器的额定值。
1）、根据实际情况选择一次额定电压U1（380V，220V），再选择二次额定电压U2（二次额定值是指初级加额定电压时，二次的空载输出电压，二次带有伏在输出电压下降5%，因此选择输出额定电压时应略高于负载额定电压。
）2）、根据实际负载情况，确定各二次绕组额定电流I2。
一般绕组的额定输出电流应大于或等于额定负载电流。
3）、二次额定容量有总容量确定。
根据经验公式P=K∑Pi
式中Pi----电磁元件的吸持功率和灯等负载消耗的功率，单位为KW；K-----变压器的容量储存系数，K=1.1～1.25。
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第三章电气原理图绘制
1、电源电路
D1---QF为电源总断路器，电源AC380V供给变频器，D1-FU1、-FU2、
-FU3、-FU4是熔断器，作用是为电路提供短路保护。
D1-ＴＣ１为控制变压器，一次侧为380V，二次侧为220V，为照明，风扇和交流接触器提供电源，D1-VC1是开关电源，为中间继电器提供24V，
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2、主轴电路图
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采用模拟主轴（变频器H1-A1）控制，配置3KW2880r/min的交流异步电动机Ｈ1-M1，这是一个开环控制系统，CNC输出
的模拟信号0～10V到变频器13、14断，从而控制电动机的转速，通过设置变频器的参数，实现从低速到高速的调速。
H1-K1为主轴交流接触器，接通或断开主轴动力源。
M3-K3、M4-K4为主轴正反转继电器，通过PLC实现正反转。
M1-K1为急停继电器，当按下急停按钮或X轴、Z轴超程时断开主轴电路；COM为变频器有异常情况时，通过1、2端子报警信号传到PLC中。
3、冷却电路图
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E1-QM1为冷却保护开关，作用是接通或断开电源及短路、过载保护，其辅助触点输入到PLC，作为其状态信号，E1-K1为冷
却电动机的甲流接触器，E1-Z1分别为冷却电动机的灭弧器，起到保护作用。
4、强电控制电路
M1-SB1为急停按钮，当按下急停按钮后，系统就会发出极听信号，关掉主轴、伺服和一切辅助设备，打开钥匙开关M1-SA1,接通中间继电器，AC220V上电，接通伺服电动机电源。
-SB2、-SB3为CNC接通或断开按钮，M1-K1继电气控制CNC上电，接通的顺序为先接通伺服单元，后接通CNC，断电的顺序正好相反，M3-K2为通过PLC接通冷却电动机接触器E1-K1的信号。
M1-Z2、-Z3、-Z4为灭弧器。
当断电时，线圈中会存在瞬时大电压，电流，容易损坏电器元件，二极管与M1-K1构成一个放电回路，从而保护电路。
5、PLC输入电路
M2-SB1、SB2为主电动机接通或断开按钮，SB3、SB4为主轴正反转按钮。
M2-SA1为冷却开关。
当机床运行正常时，机床
正常灯亮，当主轴出现错误时，主轴会发出报警信号，报警指示灯亮，按下急停按钮M1-K1，主轴电动机断电，机床停止运行。
6、PLC输出电路
M3-K1为接通主轴电动机的继电器，-K2为接通冷却电动机的
继电器，-K3为主轴正反转的继电器。
M3-HL1、M3-HL2为机床运行指示灯。
第四章元器件的选型
4、1元器件参数计算
（1）电源断路器的选择主要确定D1-QF1、E1-QM1的电流。
电源断路器QF1的选择主要考虑H1-M1和E1-M1电动机的额定电流。
电源断路器E1-QM1的电流计算，E1-M1的额定电流为：
I-M1=125/380=0.33A；因而E1-QM1的额定电流取为0.33A。
断路器D1-QF1的电流计算，工作电流取H1-M1和E1-M1的额定电流之和，主轴电机额定电流IHI-M1=3000/380A=7.89A，考虑变压器容量，因而电源开关断路器D1-QF1的额定电流就选16A左右，选为DZ15-40/3901，额定电流16A。
（2）接触器的选择根据接触器所控制负载回路的电压、电流及所需触点的数量来选择接触器。
H1-K1用来控制主轴电动机H1-M1变频器得电，M1的额定电流为7.89A，控制回路电源为220V，需主触点三对，辅助常开触点两对，主触点电流IC=PN/（KUN）=3000/[（1~1.4）×380]A=5.64~7.89A，故选为10A，所以选择CJ10-10型接触器，线圈电压为220V；E1-K1用来控制冷却泵电动机E1-M1的上电与断电，需主触点三对，I-M1=0.33A，所以选择CJ10-5型接触器，主触点电流取为5A，线圈电压为220V。
（3）中间继电器的选择直流中间继电器M1-K1用于急停控制，M3-K1~-K4分别控制主电机的通断、主轴的正反转和冷却电路的通断，其额定电流都较小，线圈电压为24V，故所以M1-Kl和M3-K1~K4都选用普通型JZ8-ZP直流中间继电器，每个中间继电器常开常闭触点各有4对，额定电流为5A，线圈电压为24V。
交流继电器M1-K2用于交流控制回路上电控制，220V，额定电流为5A，常开常闭触点各有4对。
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（4）按钮的选择主轴接通按钮M2-SB1、正反转按钮M2-SB3和-SB4选择LAl8型按钮，其颜色为绿色；钥匙开关M1-SA1为220V，冷却液通断手动开关M2-SA1为24V，急停M1-SB1采用紧急式按钮，红色，主轴断电按钮M2-SB2选择LAl8型按钮，其颜色为红色。
（5）熔断器的选择熔断器D1-FU1，主要考虑主轴电动机的额定电流，ID1-FU1=（1.5~2.5）IN=（1.5~2.5）IHI-M1=1.5×7.89=11.8，故选用RTl8-32型熔断器，配用16A熔体。
熔断器-FU2、-FU3、-FU4和-FU5的选择将同控制变压器、电源开关的选择结合进行。
（6）控制变压器的选择负载功率为P-TC=P-VC+PKM≈P-VC+3×12W=P-VC+36W，其中，开关电源的功率P-VC=PPLC+PKA≤2A×24V+12W=60W，取为100W，因此控制变压器可选用BK-300，200VA，380/220，24V。
I-FU2≥P-TC/U=200W/380V=0.53A。
I-FU3≥P-VC/U=100W/220V=0.46A。
故熔断器-FU2、-FU3和-FU4均选RTl8-32型，熔体2A。
（7）开关电源的选择P-VC=PPLC+PKA≤2A×24V+12W=60W，取为100W。
I-FU5≥P/U=100W/24V=4.15A，取熔体电流为6A，选RTl8-32型。
（8）指示灯的选择指示灯选用发光二极管，24V，红色一个，绿色两个。
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4、2电气元器件清单
序号123456789符号H1-M1E1-M1D1-QF1E1-QM1H1-K1E1-K1M1-K1-K2M3-K1-K4D1-FU1D1-FU2～-FU4D1-FU5名称型号规格数量3KW380V8.2A12880r/min125W380V3.1A12790r/min380V16A1380V0.7A1三相异步电Y100L-2动机三相异步电JCB-22动机电源断路器DZ15-40/3901电源断路器交流接触器DZ5-2/3901CJ10-10CJ10-5直流中间继JZ8-Z电器熔断器RT18-32熔断器熔断器RT18-32RT18-32LA18LA18LA18BK-300380V10A380V210A24V5A6380V熔体16A1220V熔体2A324V熔体6A5A红色5A红色5A红色急停220V/A380V/220V100VA6.3V绿色6.3V绿色131111211110M2-SB1-SB3-SB4控制按钮11M2-SB212M1-SB113D1-TC114D1-VC15M3-HL1-HL216M3-HL317M1-SA118M2-SA1
控制按钮控制按钮变压器直流稳压器发光二极管发光二极管钥匙开关旋钮开关南京工业职业技术学院项目技术报告
第五章软件程序的编制
5、
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