【文章內(nèi)容簡介】 ，行程開關(guān)， 控制按鈕 （ SB1～ SB6） 等為系統(tǒng)的輸入信號；接觸器線圈（ KM1KM5），為系統(tǒng)的輸出信號 。 電動機的選擇 在車 床控制系統(tǒng)運行中，電動機類型選擇的原則是，在滿足工作機械對于拖動系統(tǒng)要求的前提下，所選電動機應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便、價格低廉。因此，在選用電動機種類時，若機械工作對拖動系統(tǒng)無過高要求，應(yīng)優(yōu) 先選用三相交流電異步動機。 三相交流異步電動機的工作原理是基于定子旋轉(zhuǎn)磁場（定子繞組內(nèi)的三相電流所產(chǎn)生的合成磁場）和轉(zhuǎn)子電流（轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)的電流）的相互作用。 ⑴ 電動機容量選擇的原則 在控制系統(tǒng)運行中，電動機的選擇主要是容量的選擇，如果電動機的容量選小了，一方面不能充分發(fā)揮機械設(shè)備的能力，使生產(chǎn)效率降低，另一方面電動機經(jīng)常在過載下運行，會使它過早損壞，同時還出現(xiàn)啟動困難、經(jīng)受不起沖擊負(fù)載等故障。如果電動機的容量選大了，則不僅使設(shè)備投資費用增加，而且由于電動機經(jīng)常在輕載下運行，運 行效率和功率因數(shù)都會下降。 選擇電動機的容量應(yīng)根據(jù)以下三項原則進(jìn)行。 ① 發(fā)熱：電動機在運行時，必須保證電動機的實際最高溫度 max? 等于或稍微小于電動機絕緣的允許最高工作溫度 a? ，即 max a??? 。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 10 ② 過載能力：電動機在運行時，必須具有一定的過載能力。特別是在短期工作時，由于電動機的熱慣性很大，電動機在短期內(nèi)承受 高于額定功率的負(fù)載功率時仍可保證 max a??? ，故此時，決定電動機容量的主要因素不是發(fā)熱而是電動機的過載能力。即所選電動機的最大轉(zhuǎn)矩 TL max 必須大于運行過程中可能出現(xiàn)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩 ,即 m ax m axL m NT T T??? ( m? 一般為 max/ NTT) () ③ 啟動能力：由于鼠籠式異步電動機的啟動轉(zhuǎn)矩一般較小，為使電動機可靠啟動，必須保證 L st NTT?? ( /st st NTT? ? ) () ⑵ 電動機的種類、電壓和轉(zhuǎn)速的選擇 除正確選擇電動機的容量外，還需要根據(jù)生產(chǎn)機械的要求，技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)和工作環(huán)境等條件，來正確選擇電動機的種類、電壓和轉(zhuǎn)速。 交流接觸器和中 間繼電器的選擇 ⑴ 接觸器 接觸器是工業(yè)電氣中用按鈕或其他方式來控制其通斷的自動開關(guān)。交流接觸器由電磁線圈，靜銜鐵，動銜鐵，靜觸點，動觸點、滅弧裝置和固定支架等部分組成。其原理是當(dāng)接觸器的電磁線圈通入交流電時，會產(chǎn)生很強的磁場使裝在線圈中心的靜銜鐵吸動動銜鐵，當(dāng)兩組銜鐵合攏時，安裝在動銜鐵上的動觸點也隨之與靜觸點閉合，使電氣線路接通。當(dāng)斷開電磁線圈中的電流時，磁場消失，接觸器在彈簧的作用下恢復(fù)到斷開的狀態(tài)。 在工業(yè)電氣中，交流接觸器的型號很多，電流在 5A1000A 的不等，常用 交流接觸器的型號有 CJ CJX CJ1 和 CJ10 等系列。在這次控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計中，采用了 CJ10 系列的交流接觸器，其額定電流應(yīng)在控制電流的 ～ 倍之間 ,各接觸器型號見附錄 Ⅰ 。 ⑵ 中間繼電器 中間繼電器是最常用的 繼電器之一，它的結(jié)構(gòu)和接觸器的基本相同，只是電磁系畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 11 統(tǒng)小些，觸點多一些。常用的繼電器型號有 JZ JZ14 等。 保護電器的選擇 ⑴ 熔斷器 熔斷器在電路中主要起短路保護作用，用于保護線路。熔斷器的熔體串接于被保護的電路中，熔斷 器以自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷，從而自動切斷電路，實現(xiàn)短路保護及過載保護。 ⑵ 熱繼電器 熱繼電器主要用于電氣設(shè)備 （ 電動機 ） 的過負(fù)荷保護。熱繼電器勢利用一種電流熱 效 應(yīng)原理工作的電器，它具有與電動機容許過載特性相近的反時限動作特性，主要與接觸器配合使用，用 于 對三相異步電動機的過負(fù)荷和斷相保護。 三相異步電動機在實際運行中，常會遇到因電氣或機械原因等引起的過電流 (過載和斷相 )現(xiàn)象，如果過電流不嚴(yán)重，持續(xù)時間短，繞組不超過允許溫升，這種過電流是允許；如果過電流情況嚴(yán)重，持續(xù)時間較長，則 會加快電動機絕緣老化，甚至?xí)龤щ妱訖C，因此，在電動機回路中應(yīng)設(shè)置電動機保護裝置。 熱繼電器的選型原則：熱繼電器主要用于電動機的過載保護，使用中應(yīng)考慮電動機的工作環(huán)境、起動情況、負(fù)載性質(zhì)，等因素。星形接法的電動機可選用兩相或三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，三角形接法的電動機應(yīng)選用帶斷相保護裝置三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。熱繼電器的動作電流整定值一般為電動機額定電流的 ～ 倍。 控制電器的選擇 ⑴ 選擇開關(guān) 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種多 檔 式控制多回路的開關(guān)電器。一般用于各種配電裝置的遠(yuǎn)距離控制，也 可作為電器測量儀表的轉(zhuǎn)向開關(guān)或用作小容量電動機的啟動、制動、調(diào)速和換向的控制，用途廣泛，故稱萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)。常用的萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)有 LW LW6和 LA18 系列。 ⑵ 控制按鈕 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 12 控制按鈕在控制電路中常用作遠(yuǎn)距離手動控制接觸器、繼電器等有電磁線圈的電路，也可用于電器連鎖等電路中。目前常用的按鈕有 LA LA1 LA1 LA20 等系列產(chǎn)品。各電氣元件的型號及規(guī)格、用途和數(shù)量見附錄 I。 C650 臥式車床 的 主要結(jié)構(gòu)和運動形式 C650臥式車床 屬于中型車床，床身的最大工件回轉(zhuǎn)半徑為 1020mm，最大工件長度為 3000mm。主電動機功率為 30kw，為提高工作效率，該機床采用了反接制動。為了減少制動電流，制動時在定子回路串入了限流電阻 R。拖動溜板箱快速移動的 電動機是為了減輕工人的勞動強度和節(jié)省輔助工作時間而專門設(shè)計的。 各部分結(jié)構(gòu)如圖 。 對車床的電氣控制要求是，車床加工工件時，首先由主軸上的夾頭夾緊工件，然后由主電動機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，待冷卻液噴流到加工位置后，再進(jìn)刀進(jìn)行切削加工。加工完畢，將刀具退回原位，關(guān)閉冷卻液，待主軸停轉(zhuǎn)后，取下工件 ，完成加工工藝。由此可見，車床的運動主要有兩種：主運動和進(jìn)給運動。主運動由主電動機 M1 完成，為了保證啟動平穩(wěn)，采用 Y/Δ降壓啟動方式。 KM1 控制主電動機正轉(zhuǎn)， KM2 控制主電動機反轉(zhuǎn)， KM3 控制主電動機 Y 啟動運行， KM4 控制主電動機Δ啟動運行。 M2 拖動冷卻泵，在加工時提供冷卻液采用直接啟動及停止方式， KM5 控制冷卻泵電動機。進(jìn)給運動有步進(jìn)電機 M3 拖動刀架快速移動， 根據(jù) C650臥式車床運動情況及加工需要 ,本研究采用 3臺三相鼠籠型異步電動機拖動 ， 即 :主軸與進(jìn)給電動機 M冷卻泵電動機 M2和溜板箱 快速移動電動機 M3。從車削加工工藝出發(fā) ,對各臺電動機的控制要求如下： (1)主軸與進(jìn)給電動機 M1,功率為 30 kW,允許在空載下直接起動。其要求能實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn) ,從而經(jīng)主軸變速箱實現(xiàn)主軸的正、反轉(zhuǎn) ,或通過掛輪箱傳給溜板箱來拖動刀架以實現(xiàn)刀架的橫向左、右移動。為便于進(jìn)行車削加工前的對刀 ,則要求主軸拖動工件作調(diào)整點動 ,所以要求主軸與進(jìn)給電動機能實現(xiàn)單方向旋轉(zhuǎn)的低速點動控制。主電動機停車時 ,由于加工工件轉(zhuǎn)動慣量較大 ,需采用反接制動。 (2)冷卻泵電動機 M2,功率為 0. 15 kW,用于在車削加工時 ,供出冷卻 液 ,對工件與刀具進(jìn)行冷卻。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 13 圖 C650 臥式車床 C650 臥式車床 控制 原理 電路 圖 概述 及原理分析 C650 臥式車床 控制電路原理圖如附錄 Ⅱ 所示。 圖中 主要 分為主電路， 冷卻 電路， 快速移動 電 路等 三 部分 。 ⑴ 主電路分析 從附錄 Ⅱ 中可以看出， 斷路器 QF 將三相電源引入， FU1 為主 電動機 M1 的短路保護用熔斷器， FR1 為 M1 電動機過載保護用熱繼電器。為防止在連續(xù)點動時的啟動電流造成電動機過載，點動時也加入限流電阻 R。通過互感器 TA 接入電流表 A 以監(jiān)視主電動機繞組的電流。熔斷器 FU2 為 M M3 電動機的短路保護，接觸器 KMKM2 為 M M3 電動機起動用接觸器。 FR2 為 M2 電動機的過載保護，因快速電動機 M3 短時工作，所以不設(shè)過載保護。 ⑵ 控制電路分析 (1) 主電動機的點動調(diào)整控制 電路中 KM3 為 M1 電動機的正轉(zhuǎn)接觸器， KM 為 M1 電動機的長動接觸器， KA 為中間繼 電器。 M1 電動機的點動由點動按鈕 SB6 控制。按下按鈕 SB6，接觸器 KM3畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 14 得電吸合，他的主觸點閉合，電動機的定子繞組限流電阻 R 與電源接通，電動機在較低速下起動。 (2) 主電動機的正反轉(zhuǎn)控制電路 主電動機的正轉(zhuǎn)由正向起動按鈕 SB1 控制。按下按鈕 SB1 時，接觸器 KM 首先得電動作，他的主觸點閉合將限流電阻短接，接觸器 KM 的輔助 動合觸點 閉合使中間繼電器 KA 得電，它的觸點閉合，使接觸器 KM3 得電吸合。 KM3 的主觸點將三相電源接通，電動機在額定電壓下正轉(zhuǎn)起動。 KM3 的動合輔助觸點和 KA 的 動合觸點 的閉合將 KM3 線圈自鎖。反轉(zhuǎn)起動 時用反向起動按鈕 SB2，按下 SB2，同樣是接觸器 KM得電，然后接通 接觸器 KM4 和中間繼電器 KA，于是電動機在滿壓下反轉(zhuǎn)起動。 KM3的動斷輔助觸點和 KM4 的動斷輔助觸點分別串在對方接觸器線圈的回路中，起到電動機正傳和反轉(zhuǎn)的電氣互鎖作用。 (3) 主軸電動機的反接制動控制 當(dāng)速度接近于零時，用速度繼電器的觸點給出信號切斷電動機電源。速度繼電器與被控電動機是同軸相連的，當(dāng)電動機正轉(zhuǎn)時，速度繼電器的正轉(zhuǎn)常開觸點 KS1 閉合；電動機反轉(zhuǎn)時，速度繼電器的反轉(zhuǎn) 動合觸點 KS2 閉合。當(dāng)電動機正向旋轉(zhuǎn)時，接觸器 KM3 和 KM，繼電器 KA 都 處于得電動作狀態(tài)，速度繼電器的正轉(zhuǎn)動合觸點KS1 也是閉合的，這樣就為電動機正傳時的反接制動做好了準(zhǔn)備。需要停車時，按下停止按鈕 SB4 接觸器 KM 失電，其主觸點斷開，電阻 R 串入主回路，與此同時 KM3也失電，斷開了電動機電源，同時 KA 失電， KA 的動斷觸點閉合。在松開 SB4 后 就使反轉(zhuǎn)接觸器 KM4 的線圈得電，電動機的電源反接，電動機處于反接制動狀態(tài)。當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)速下降到速度繼電器的復(fù)位轉(zhuǎn)速時，速度繼電器 KS 的正轉(zhuǎn)動合觸點 KS1斷開，切斷了接觸器 KM4 的通電回路，電動機脫離電源停止。 電動機反轉(zhuǎn)時的制動與正轉(zhuǎn)時的制動相 似。當(dāng)電動機反轉(zhuǎn)時，速度繼電器的反轉(zhuǎn)動合觸點 KS2 是閉合的，這時按一下停止按鈕 SB4，在 SB4 松開后正轉(zhuǎn)接觸器線圈得電，正轉(zhuǎn)接觸器 KM3 吸合將電源反接使電動機制動后停止。 (4) 刀架的快速移動和冷卻泵控制 刀架的快速移動是由 轉(zhuǎn)動刀架手柄壓動限位開關(guān) SQ 來實現(xiàn)的。當(dāng)手柄壓動 SQ畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 15 后，接觸器 KM2 得電吸合， M3 電動機帶動刀架快速移動。如果車削加工需要冷卻液時按下 SB6，冷卻泵電動機 M3 動作， KM4 線圈得電，冷卻泵電動機 M2 工作，需要停止時按下按鈕 SB5 即可。 PLC 的選型 PLC 是控制系統(tǒng)的核心部件，正確的選擇 PLC 對整個控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟性指標(biāo)起著重要的作用。 選型的基本原則是：所選的 PLC 應(yīng)能夠滿足控制系統(tǒng)的功能需要。