典型设备电气控制系统.ppt

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1、电气控制系统是生产设备的重要组成部分。能对生产设备进行正确的安装、使用和维护，工程技术人员不仅要考虑生产设备的结构、传动方式，还要提出系统的控制方案。这些都要求在设计前对国内外同类型产品的电器控制系统进行分析、比较，从而选出最佳的控制方案。,第3章 典型设备电气控制系统,此外，学习分析典型生产机械的电器控制线路，一方面可进一步掌握电器控制线路的组成、各种基本控制电路在具体的电器控制系统中的应用；另一方面学会分析电器控制线路的方法，从中找出规律，逐步提高阅读电器原理图的能力，为进行电器控制系统的设计打下基础。,第3章 典型设备电气控制系统,第3章 典型设备电气控制系统,目的： 通过对车床、万能铣

2、床、组合机床等设备电气控制系统的分析，为设备安装、调试、维修打下一定基础，本章是前两章知识的综合应用。 要求： 学会分析电气设备中各种电动机起动、制动过程和各种辅助电路的工作原理，掌握常用电气设备中电气原理图的原理和结构。,第3章 典型设备电气控制系统,电气控制系统分析的一般方法步骤： 1、了解机械设备的机械动作及工步图。分析传动系统的驱动方式，含电动、液压、气动驱动原理。 2、了解电器元件的安装位置及作用。 3、分析机械部件与电器元件的关联，含操纵手柄，行程控制的档铁、撞块、离合器、电磁铁等的状态及安装位置。 4、分析电器控制系统时，要从主电路入手，然后分解控制电路，找出各个基本控制电路和局

3、部电路，逐一进行分析，最后再统观整个电路。注意各电路之间的联(互)锁关系以及主电路与控制线路的对应关系。,第3章 目 录,3.1 C650卧式车床控制线路分析 3.2 X62W万能铣床控制线路分析 3.3 组合机床控制线路分析 (补充) 桥式起重机控制线路分析,3.1 C650卧式车床电气控制电路,重点：掌握正、反双向转动的反接制动控制电路结构和原理。 3.1.1 车床结构介绍和控制要求 C650车床：最大回转直径1020mm，最大的工件长度3000mm。 主轴电动机：用于主轴正反向运动和刀具的工步进给运动，通 过手柄操纵机械变速箱改变主轴和进给的转速。 要求： 因转动惯量过大，主轴采用电气停

4、车制动。 快移电动机实现刀架拖板快速移动，以减少辅助工时。 驱动电机电气控制要求： 主轴电动机（30KW）：正、反转电气反接制动正向点动。 快移电动机（2.2KW）：点动控制。 冷却泵电动机（0.125KW）：起停控制。 （提供冷却液）。,3.1.2 C650车床主电路分析,M1（主电动机）： KM1、KM2实现正反转； KT与电流表PA用于检测运行电流； KM3用于点动和反接制动时串入电阻R限流；正反转电动运行时R旁路。 速度继电器KS用于反接制动时，转速的过零检测。 M2（冷却泵电机）： KM4用于起停控制。 M3（快移电动机）：KM5用于起停（点动）控制。,1、主电动机M1的控制：,、点

5、动（正向） 按下点动按钮SB2KM1线圈通电（无自锁）M1串R全压正向点动，电流表PA不投入。 松开点动按钮SB2KM1线圈断电，点动停止。 、正反转控制（SB3、SB4）。 按动正转SB3 KT线圈通电延时、KM3线圈通电主回路R被旁路KA线圈通电 KM1线圈通电自锁M1正向起动。 启动完毕，KT延时时间到PA投入检测运行电流。 、反接制动（正转时n0触点闭合） 按动停车按钮SB1KM1、KT、KM3、KA线圈断电，松开SB1KM2线圈通电M1串R反接n100r/min时KM2线圈断电，切除反接电源，M1停止转动。 反转及反转的反接制动请自行分析。,2、其他控制电路原理,M2（冷却泵）： S

6、B5、SB6及KM4构成起停控制电路： M3（快移）： 刀架操纵手柄控制刀架拖板的工步移动和快速移动。 按动操作手柄点动按钮，压下位置开关SQKM5线圈通电电动机M3点动。,3.2 万能铣床电气控制系统,用途：铣削平面、斜面和加工沟槽。 分类：立铣、卧铣、龙门铣、仿形铣、专用铣床。 常用的卧式万能铣床型号： X62W、改进型XA6132。XA6132是在X62W型万能铣床的基础上增设电磁铁离合器抱闸制动，其他机械结构相同及电气控制电路基本相同。,3.2.1 XA6132万能铣床简介,XA6132万能铣床的构成： 床身、悬梁、刀杆支架、升降台。 主运动：主轴电动机驱动主轴带动刀具作顺铣、逆铣，转

7、动方向手动预选。 为了换刀方便，主轴采用电磁离合器制动。 为了主轴和进给机械变速后的齿轮啮合，采用瞬时变进冲动。 升降式工作台进给运动（进给电动机驱动）： 工作台带工件作快进、工进运动。 升降台的构成：矩形（直线运动）、圆形（圆弧运动）两层结构。 矩形工作台的六个运动方向和圆工作台的旋转运动要求互锁，任何时刻，只允许存在一种运动形式的一个方向运动。 为了避免打刀（安全），要求有先做主轴旋转，然后工件进给的顺序控制。,3.2.2 万能铣床控制线路分析,XA6132卧式万能铣床控制线路可分为主电路、控制电路、直流电路、照明电路等部分。 1、主电路 中间继电器KA3控制冷却泵电动机M1。 KM1、K

8、M2控制主轴电动机M2正、反转。 KM3、KM4控制进给电动机M3正、反转。 其他，还有短路、过载保护器件。,2、主轴及冷却泵电动机控制,主轴： 主轴在加工前，由选择开关SA4选择主轴电动机M2的转动方向（顺、逆铣）。 起停：SB1、SB2及SB3、SB4和KA1用以实现主轴电动机M2的两地起停控制，两套起停控制按钮分别装在铣床正面和侧面操作板上。 停车时SB1、SB2的常开触点闭合，使主轴制动电磁离合器的电磁铁YB线圈通电，同时电磁线圈YC2通电，沟通工作台快速进给传动链，此时进给电动机M2断电，工作台快停（顺控要求），实现主轴电动机迅速停车制动。 上刀制动：转换开关SA2常开触点闭合，电磁

9、离合器电磁铁YB线圈通电，实现上刀制动。 主轴变速冲动：主轴电动机（M2）在转动过程中，拉出主轴变速手柄时，位置开关SQ5动作，KM1或KM2线圈断电、主轴电动机（M2）停止转动，主轴变速手柄在复位过程中，压下SQ5、KM1或KM2线圈通电，M2作瞬时正或反向变速冲动。反复推拉变速手柄，直至手柄放回原位，齿轮啮合为止。 冷却泵：转动旋转式转换开关SA1中间继电器KA3线圈通电冷却泵电动机M1转动。,3、工作台进给控制,传动方式及控制特点 工作台矩形直线运动和圆形圆弧运动的机械传动链如上图所示。 （1）矩形工作台的直线运动： 运动方向（三维空间）： 纵向（左、右）、横向（前、后）、升降（上、下）

10、。 操纵方法： 纵向操纵手柄，左、0、右（3工位）位置。 十字操纵手柄（两个机械联动），前、上、0、下、后（5工位）位置。 （2）圆形工作台的圆弧旋转运动： 矩形工作台的纵向操纵手柄和十字操纵手柄均在0位时，通过操作转换开关SA3控制圆形工作台的圆弧旋转运动。 矩形工作台的三维空间6个方向的直线运动和圆形工作台的圆弧运动要互锁。每个时刻只允许有一个运动方向。,矩形工作台的纵向进给,（3）主轴与进给顺序控制 和KA2常开触点并联KA1常开触点作顺序控制， KA2用做工作台快进控制 。 （4）工作台选择 选择开关SA3常态为矩形工作台，动态为圆形工作台操作状态。 矩形工作台的纵向进给：（SA3在常

11、态） 纵向操纵手柄向右，沟通纵向机械传动链并压下位置开关SQ1；操纵手柄向左，沟通纵向机械传动链并压下位置开关SQ2；操纵手柄在中间0位为停止状态。 控制电路分析： 手柄向右压下SQ1 电流过SQ6、SQ4、SQ3、SA3的常闭触点和SQ1的常开动合触点使KM3线圈通电工作台进给电动机M3正转，拖动工作台向左进给。 手柄回到0位 SQ1常开触点断开 KM3线圈断电 M3停转。 手柄向左压下SQ2 KM4线圈通电，工作台进给电动机M3反转。拖动工作台向右进给。控制电流的必经路径SQ3、SQ4、SA3的常闭触点，满足了互锁要求。 工作台移动到终点，终点档铁撞击手柄的凸起部分可使其返回中间位置，实现

12、终点停车。,矩形工作台的升降和横向运动,机械传动： 十字操纵手柄。前、后位置沟通横向机械传动链。上、下位置沟通垂直机械传动链。 电气控制： 十字手柄向下和右（后）压下位置开关SQ3，上和左（前）压下位置开关SQ4。 压下SQ3时，控制电流经SA3、SQ1、SQ2常闭触点和SQ3动合的常开触点使KM3线圈通电，进给电动机M3正转，通过相应的机械传动链，驱动矩形工作台向下或向右运动。 压下SQ4时，控制电流经SA3、SQ1、SQ2常闭触点和SQ4动合的常开触点使KM4线圈通电，进给电动机M3正转，矩形工作台向上或向左运动。 互锁：矩形工作台的垂直和横向运动中，SA3、SQ1、SQ2常闭触点的闭合条

13、件要求纵向手柄在0位及SA3选择矩形工作台，否则横向和垂直运动无法进行。 安放在床身上的限位档铁，能使十字手柄自动返回0位。实现横向、垂直的终点停车。,矩形工作台的快移运动,在进给运动状态下（KM3或KM4常开触点闭合），按下SB5或SB6（两地快进控制）KA2线圈通电快移电磁铁YC2线圈通电，沟通快移机械传动链，实现矩形工作台快速移动。 松开SB5或SB6YC1线圈通电、YC2线圈断电，工作台改进为工进。 圆形工作台的回转运动 矩形工作台各个操作手柄在0位，电动机沟通圆形工作台回转机械传动链。SA3在动态电流经SQ6、SQ4、SQ3、SQ1、SQ2的常闭触点和SA3动合触点使KM3线圈通电进

14、给电动机M3正转，圆形工作台工步回转。 互锁分析：SQ1SQ4常闭触点闭合的条件是纵向和十字手柄均在0位。 工作台的变速冲动 变速手轮在复位的过程中，瞬时压动位置开关SQ6使KM3线圈瞬时通电（其电流经过SA3，SQ1SQ4常闭触点，目的是变速时各手柄均在零位，SA3选圆形工作台）电动机M3做变速冲动（蠕动）。,3.3组合机床电气控制线路分析,组合机床用途： 进行多轴、多刀具、多面、多工位同时加工，适用于大批量产品加工。 组合机床构成： 通用部件、动力部件（动力头和滑台），支撑部件、（滑坐、床身、立柱），输送部件（回转台、机械手等零件和产品的输送装置）。 控制系统： 多用机械、液压、气动和电气

15、控制相结合的控制方式。 动力头： 能同时完成切削和进给运动的动力装置（部件）。 动力滑台： 只完成进给运动的动力装置（部件），有液压和机械两种结构形式。,3.3.1 机械动力滑台控制,构成：滑台、滑座、双驱动电动机（工进电动机M1 、快进电动机M2 ） 功能：自动加工循环、工步图见上图。 顺序：为快进工进反向工进反向快退 1、 主电路： KM1、KM2用于工进电动机M1正、反转控制以及快进电动机M2的转动方向控制（与M1转动方向一致）。KM3用于控制快进电动机M2转动。,2、组合机床控制电路分析,主轴与滑台的顺序控制： 控制主轴电动机的KM4辅助常开触点，提供动力滑台控制电源。 动力滑台自动循

16、环控制 按动SB1KM1线圈通电自锁KM3线圈通电快进电动机M2的断电抱闸制动电磁铁YB线圈通电松闸电动机M1、M2正转，滑台快进； 压下SQ2KM3线圈断电 YB断电，快进电机M2抱闸制动，滑台工进； 压动SQ3KM1线圈断电， KM2线圈通电滑台反向工进， SQ2复位 KM3线圈通电，YB通电，M2反转，滑台快退； 压下SQ1KM2、KM3线圈断电，M1、M2、YB断电抱闸制动，滑台停在原位。 其他： SQ4用于正向限位保护，压动SQ4后，工作台可自动返回原位。 SB2用于手动返回控制。,3.3.2 组合机床控制举例 卧式双面扩孔组合机床,机床构成：两个带主轴旋转的液压滑台（动力头）+ 液

17、压固定夹具 1、卧式双面扩孔组合机床控制要求： 在工件夹紧状态下，同时启动左、右动力滑台快进、完成工作循环，返回各自其出发位置停止。 液压系统用三个液压油缸分别用于左、右滑台进退及工件夹紧的控制。 液压系统状态表见P76表3-5，电磁铁YA1、YA2用于左滑台进给和后退，YA3、YA4用于右滑台进给和后退，YA5、YA6用于工件的夹紧与放松，压力继电器SP检测夹紧状态。,2、卧式双面扩孔组合机床组合机床控制电路分析,左右主轴和液压泵电动机控制 主电路： KM1控制左主轴电动机转动。 KM2控制右主轴电动机转动 KM3控制液压泵电动机 控制电路： SA1、SA2、SA3为三台电动机的调整开关。三

18、台电动机同时工作，SA1SA3为常态。 按动起动按钮，KM1KM3线圈同时通电自锁，电动机M1M3同时起动工作。,液压动力滑台自动循环过程,装上工件，按SB5 YA5线圈通电，夹工件夹紧后SP继电器动作松SB5、YA5线圈断电；（加指示） 按SB3（常开）KA5线圈通电KA1、KA3线圈通电自锁电磁铁线圈YA1、YA3线圈通电，左、右滑台快进； 分别压下各自的液压行程阀转为工进； 正向终点分别压下SQ3、SQ4KA1、KA3、 YA2、YA4线圈断电 KA2、KA4线圈通电自锁电磁换向阀YA2、YA4线圈分别通电左、右滑台快退； 退到原位压下SQ1、SQ2KA2、KA4线圈分别断电 YA2、Y

19、A4线圈断电，循环结束。 其它：SA为点动选择开关，系统在工件未夹紧时点动调整；SB4用于滑台向后调整；按钮SA4、SA5用于左、右滑台进给选择开关。SB6用于工件放松。 （左列SB3为常开触点）,（补充） 桥式起重机电气控制系统,起重机种类： 门式、塔式、桥式、汽车吊（小型）、吊葫芦（小型）。广泛应用于车间、仓库内部、码头、车站、建筑工地、港口等场所。 桥式起重机的构成： 桥式起重机由桥架、大车及小车移行机构、提升机构（主钩、副钩）等部分组成。 一、 桥式起重机主要技术参数 起吊重量、跨度、提升速度、提升高度等。 二、电力拖动要求 重载起动；电气调速；断电抱闸制动；设置预备级（张紧钢丝）；

20、保护：零压、过载、短路、限位等安全措施。 控制方式：中小型 凸轮控制器、变频调速； 大中型 主钩主令控制器+磁力控制屏，其余凸轮控制器； 变频调速。,10t桥式起重机典型电路,1、主电路介绍 控制方式： 小型桥式起重机的主钩、大车、小车均采用绕线式三相交流异步机电动机和凸轮控制器（KT14、KT15）控制。 制动方法： 桥式起重机采用电力液压驱动方式机械抱闸制动器，电磁铁YB线圈断电时，抱闸制动。 主电路介绍： 10t桥式起重机控制线路的主电路见图，图中Q1Q3为凸轮控制器，YB为断电抱闸制动装置电磁铁线圈，KM用于电路保护 。 合上QF、凸轮控制器Q1Q3均在零位时，按动启动按钮，KM线圈通

21、电，触点闭合，通过操作Q1Q3可分为驱动电动机M1M4工作，实现大、小车的移动和吊钩的提升/下降运动。,2、卷扬机主电路,卷扬机为位能性负载。采用绕线式异步电动机转子串五级不对称电阻，以满足起动和调速的基本要求。 凸轮控制器Q1有零位，左、右各五档工作位置；12对触头。 触头Q10Q13用于正反转控制。 触点Q14Q18用于短接转子电阻。手柄的15档操作工位，转子电阻从大到小切除。 触点Q19、Q1A用于限位保护，触点Q1B用于零位起动（多条件启动控制）。,1、主钩提升运动：,预备级： Q1在向上位置1触点1、3闭合提升电机M1正转（触点48均不闭合）电动机转子全电阻，工作在机械特性1。 用于

22、绷紧钢丝绳的预备级或提升空钩和轻载。以及在倒拉反接制动状态下，低速下放位能负载。 重物提升： Q1转至向上位置2、3、4、5时，转子电阻依次减小，提升速度依次提高。（负载转矩加大） 低速提升重物的方法： 点动断续操作，将操作手柄往返于提升与零位之间，电动机工作在正向启动与抱闸制动的交替工作状态，可低速断续提升负载。,2、重物（含空钩）下放的方法,空钩下放（摩擦性恒转矩负载）： Q1置于向下位置，Q1触点Q10、Q12闭合，M1接入反相序电源反转，Q1在下降位置15。电动机工作在第三象限的机械特性， Q1 从向下1 5挡调节时，空钩下降速度依次提高。 高速下放重物（位能性负载）： 将Q1手柄经1

23、4工位，迅速板至下降位置5，电动机转子不串电阻的回馈状态，转速略高于同步转速运行。 Q1由下降位置1 5移动时，重物下放速度依次降低。 操作注意：速度过高时，注意操作安全 低速下放重物 倒拉制动： Q1手柄在上升位置1，由工件拖动电动机反转，在倒拉制动状态下低、匀速下放重物。 断续点动： Q1在下降15与0位之间往返操作，电动机在下放与抱闸运动之间点动继续工作，重物低速下放。,3、大、小车驱动,小车控制线路与提升机构相同，但小车电机的负载为摩擦性恒转矩负载，工作在机械特性的1、3象限。 大车控制线路与小车相类似，同为摩擦性恒转矩负载。但大车两侧轮子分别用两组电动机驱动（跨距过大） ，要求同步转

24、动。所以，凸轮控制器Q3增加了1组转子电阻切除触点，可同时控制两台电动机同步工作（电轴）。,4、保护电路,L22：主电路中，主电源经QF、KM，其中一相过KA2接至电动机V相端子，另两相经KA和Q接至各电动机的U、W端子，可以近似认为导线L22与L2等电位，但实际接线的位置不同。 起重机控制与保护电路中，SB2为急停，SQM、SQA1、SQA2为门开关，Q1Q3为凸轮控制器的多条件启动触点，SQ1SQ6为限位开关。 按动起动按钮SB1KM通电自锁（Q1Q3在零位），在允许行程范围内，可操作Q1Q3驱动相应装置动作（提升运动、大、小车位移）。 分析举例：大车左行时，将Q3移至大车右行位置，Q39

25、触点闭合（Q3A分断）KM经Q39和SQ1的串联支路自锁。在左、右极限保护范围内，KM的自锁状态可始终保持，若过极限（故障） 压动SQ1 KM的线圈断电桥式起重机电路断电。其他分析从略。 5、桥式控制的发展方向 变频调速+PLC控制,结束,图32 C650车床控制电路,图33 主轴电动机控制电路,图34 万能铣床结构简图,图35 XA6132型万能铣床电气原理,图36 工作台给进控制电路,机械动力滑台控制电路,图37 卧式双面扩孔组合机床示意图,图38 循环工步图,组合机床的电气控制线路原理,桥式起重机机构示意图,小型通用桥式起重机控制线路,卷扬机电动机的机械特性,凸轮控制器工作状态图表,起重机控制与保护电路,车床1,车床2,铣床1,铣床2,铣床3,铣床4,循环示意图,机械动力滑台结构示意图,