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本科電氣技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題目：C5225型雙柱立式車(chē)床電氣控制 設(shè)計(jì)完成日期：二Ο一四年五月 目錄 一 設(shè)計(jì)概況 3 二.控制設(shè)計(jì)要求: 3 三.設(shè)計(jì)方案及確定 3 四.器件的選擇 3 4.1斷路器的選擇 3 4.2 熔斷器的選擇 4 4.3 交流接觸器的選擇 4 4.4 熱繼電器的選擇 4 4.5 中間繼電器的選擇 4 4.6 按鈕的選擇 4 4.7 導(dǎo)線的選擇 4 五.器件明細(xì) 5 六.電氣控制板的布置與安裝 5 七.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 7.1 IO的分析，確定輸入輸出 8 7.2 選擇PLC 8 7.3 IO的分配 8 7.4 PLC程序設(shè)計(jì) 9 八 總結(jié)與感受 12 九 參考文獻(xiàn) 13 一 設(shè)計(jì)概況 C5225型雙柱立式車(chē)床主要由7臺(tái)電動(dòng)機(jī)組成，他們分別是：工作臺(tái)主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)M1，油泵電動(dòng)機(jī)M2，橫梁升降電動(dòng)機(jī)M3，右立刀架快速電動(dòng)機(jī)M4，右立刀架進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M5，左立刀架快速電動(dòng)機(jī)M6，左立刀架進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M7。 二.控制設(shè)計(jì)要求: (1)M1實(shí)現(xiàn)Y/△啟動(dòng)，只可正轉(zhuǎn)運(yùn)行，并可實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng)。 （2）M2必須先啟動(dòng),M1才能工作，M2連續(xù)工作。 （3）橫梁可以實(shí)現(xiàn)升，降功能。 （4）左，右立刀架均點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行且通過(guò)行程開(kāi)關(guān)控制左，右行程。 （5）刀架進(jìn)給可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)/常動(dòng)控制。 （6）刀架快速和進(jìn)給不可同時(shí)進(jìn)行。 （7）電機(jī)具有短路，過(guò)載保護(hù)，整個(gè)線路具有短路保護(hù)。 （8）控制電路電壓為380V。 三.設(shè)計(jì)方案及確定 M1實(shí)現(xiàn)Y/△啟動(dòng)，利用時(shí)間繼電器控制轉(zhuǎn)換，先啟動(dòng)M2才可啟動(dòng)M1，M2連續(xù)工作給電機(jī)二的啟動(dòng)按鈕進(jìn)行自鎖，利用控制順序的原理。橫梁的升降利用互鎖原理，按鈕自鎖實(shí)現(xiàn)常動(dòng)控制，利用行程開(kāi)關(guān)控制行程。右立刀架快速電動(dòng)機(jī)M4只是點(diǎn)動(dòng)，但不可與刀架進(jìn)給同時(shí)運(yùn)行，我利用接觸器互鎖的原理實(shí)現(xiàn)。刀架的進(jìn)給實(shí)現(xiàn)點(diǎn)/常動(dòng)控制，點(diǎn)常動(dòng)并聯(lián),并給常動(dòng)按鈕自鎖。短路保護(hù)用熔斷器，過(guò)載保護(hù)用熱繼電器。能耗制動(dòng)利用時(shí)間制動(dòng)。 四.器件的選擇 4.1斷路器的選擇 斷路器主要用于保護(hù)交流、直流電路內(nèi)的設(shè)備，使之免受過(guò)電流、逆電流、短路和欠電壓等不正常情況的危害，同時(shí)也可用于不頻繁啟動(dòng)地電動(dòng)機(jī)以及操作和轉(zhuǎn)換電路。 選擇斷路器時(shí)應(yīng)考慮地主要參數(shù)有：額定電壓、額定電流和允許地極限電流。選擇的要求一般有： 低壓斷路器的額定電壓大于或等于線路額定電壓。 低壓斷路器的額定電流大于或等于線路計(jì)算負(fù)載電流。 低壓斷路器的極限通斷能力大于或等于線路中最大的短路電流。 4.2 熔斷器的選擇 熔斷器的類(lèi)型很多，通常有插入式，螺旋式，填料封閉管式等，選擇熔斷器，實(shí)際上主要是選擇熔斷器類(lèi)型，額定電壓和電流，以及熔體的額定電流。 對(duì)于具有沖擊電流的電氣設(shè)備，如異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流為額定電流的5-7倍，則應(yīng)采用經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法。 4.3 交流接觸器的選擇 接觸器分為交流和直流兩種，在機(jī)床上應(yīng)用最多的是交流接觸器，選擇時(shí)主要考慮主觸點(diǎn)的額定電流，輔助觸點(diǎn)的數(shù)量，吸引線圈的電壓等級(jí)，操作頻率等，選擇的交流接觸器，其主觸點(diǎn)的額定電流應(yīng)該大于負(fù)載或電動(dòng)機(jī)的額定電流。 4.4 熱繼電器的選擇 熱繼電器是依據(jù)電流流過(guò)發(fā)熱組件時(shí)產(chǎn)生的熱使雙金屬片發(fā)生彎曲而推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的一種電器，主要用于電動(dòng)機(jī)地過(guò)載保護(hù)、斷相及電流不平衡運(yùn)行地保護(hù)及其他電氣設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)地控制。對(duì)于過(guò)載可能性很小的電動(dòng)機(jī)就不必增設(shè)熱繼電器。 按電動(dòng)機(jī)的額定電流來(lái)確定熱繼電器的型號(hào)和規(guī)格。熱繼電器組件地額定電流Ir應(yīng)接近或略大于電動(dòng)機(jī)的額定電流In，即 Ir=（0.95~1.05）In 4.5 中間繼電器的選擇 中間繼電器是將一個(gè)輸入信號(hào)變成一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)的繼電器。它的輸入信號(hào)為線圈的通電或斷電。它的輸出觸頭的動(dòng)作，將信號(hào)同時(shí)傳給幾個(gè)控制原件或回路。 中間繼電器的選擇主要依據(jù)被控制電路的電壓等級(jí)，以及所需觸頭的數(shù)量，種類(lèi)及容量等要求來(lái)選擇。 常用的中間繼電器有JZ7和JZ8系列兩種。JZ7系列繼電器的結(jié)構(gòu)由線圈，靜鐵芯，動(dòng)鐵芯，觸頭系統(tǒng)及反作用彈簧組成。它的觸頭較多，一般有8對(duì)，可組成4對(duì)常開(kāi)，4對(duì)常閉或者6對(duì)常開(kāi)，2對(duì)常閉或者8對(duì)常開(kāi)三種形式。 4.6 按鈕的選擇 按鈕通常是用來(lái)短時(shí)接通或斷開(kāi)小電流控制電路的開(kāi)關(guān)。按鈕主要根據(jù)電源種類(lèi)、觸電數(shù)、使用場(chǎng)合及顏色來(lái)選擇。 4.7 導(dǎo)線的選擇 對(duì)于銅線的載流量，口訣指出”銅線升級(jí)”,即將銅導(dǎo)線的截面積按截面排列順序提升一級(jí)，再按相應(yīng)的線條件計(jì)算。 當(dāng)相線截面小于16平方毫米，PE線與相線等徑。 當(dāng)相線截面大于16平方毫米，且小于35平方毫米，PE線最小截面為16平方毫米。 當(dāng)相線截面大于35平方毫米，PE線最小截面為相線截面的1/2。 五.器件明細(xì) 空氣開(kāi)關(guān) QF 4個(gè) 接觸器 KM 8個(gè) 熱繼電器 FR 4個(gè) 按鈕開(kāi)關(guān) SB 11個(gè) 時(shí)間繼電器 KT 2個(gè) 熔斷器FU 1個(gè) 六.電氣控制板的布置與安裝 1 功能相似的元件組合在一起 2 盡可能減少器件之間的連接數(shù)量，按接線關(guān)系密切的控制電器盡可能置于同一組件中 3 強(qiáng)、弱點(diǎn)控制器分離，以減少干擾。 4 布置美觀，合理分布，盡量相近的電器組合在一起 5 便于檢查與調(diào)試，需經(jīng)常調(diào)節(jié)、維護(hù)和易損的元件組合在一起 6 所有電氣設(shè)備應(yīng)該放在操作方便，便于更換、識(shí)別與檢測(cè)的位置 整體布局圖 電機(jī)M1,M2部分電路 這部分完成了，按下SB2電機(jī)M2先啟動(dòng)，保持運(yùn)行，M1在M2啟動(dòng)后才運(yùn)行，按下SB1M1電機(jī)Y/△啟動(dòng)。當(dāng)按下SBP1時(shí)接觸器MS線圈吸合能耗制動(dòng)啟動(dòng)，時(shí)間繼電器設(shè)定制動(dòng)時(shí)間。 電機(jī)M4,M5部分 這部分完成了刀架進(jìn)給電機(jī)M5正轉(zhuǎn)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了即可常動(dòng)運(yùn)行也可點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行。行程開(kāi)關(guān)SQ1控制電機(jī)M5的正轉(zhuǎn)運(yùn)行的行程，并且還有M5的反轉(zhuǎn)運(yùn)行（常動(dòng)運(yùn)行）SQ2控制電機(jī)M5的反轉(zhuǎn)運(yùn)行的行程。刀架的快速運(yùn)行靠電機(jī)M6實(shí)現(xiàn)（點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行）。 在安裝過(guò)程中開(kāi)始布局不合理，器件間隔較大。安裝完畢后遇到里三個(gè)問(wèn)題，第一個(gè)問(wèn)題接觸器MS不吸合導(dǎo)致電機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng)，第二個(gè)問(wèn)題能耗制動(dòng)的時(shí)間繼電器在不應(yīng)該工作時(shí)卻啟動(dòng)，第三個(gè)問(wèn)題是，M1接觸器不吸合導(dǎo)致M1電機(jī)不起動(dòng)。第一個(gè)問(wèn)題是電路原理圖出現(xiàn)問(wèn)題重新改進(jìn)了電路原理，并在能耗制動(dòng)的時(shí)間繼電器前加入了MS的常開(kāi)觸點(diǎn)。M1不吸合是應(yīng)為線沒(méi)接好接線頭從接線出掉落。 七.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7.1 IO的分析，確定輸入輸出 據(jù)據(jù)系統(tǒng)的控制要求，系統(tǒng)有啟動(dòng)和停止信號(hào)，由此確定，系統(tǒng)的輸入有13只按鈕和2只時(shí)間繼電器，PLC需用13個(gè)輸入點(diǎn)分別與輸入設(shè)備的常開(kāi)觸頭相連，13個(gè)輸入點(diǎn)分別與輸入設(shè)備的常閉觸頭相連。車(chē)床有7臺(tái)電動(dòng)機(jī)，有11種狀態(tài)，由此確定，系統(tǒng)的輸出設(shè)備有13只接觸器，PLC應(yīng)用13個(gè)接觸器分別驅(qū)動(dòng)7臺(tái)電動(dòng)機(jī)接觸器的線圈。 7.2 選擇PLC CPM1A-30CDR-A 7.3 IO的分配 IO輸入 IO輸出 輸入 編號(hào) 說(shuō)明 輸入 編號(hào) 說(shuō)明 SBP 00000 電機(jī)M1,M2總停 KM2 01000 KM2正轉(zhuǎn) SB2 00001 M2的啟動(dòng) KM1 01001 KM1正轉(zhuǎn) SB1 00002 M1的啟動(dòng) KMY 01002 Y啟動(dòng) SPA 00003 能耗制動(dòng)開(kāi)關(guān) KM△ 01003 △啟動(dòng) SB3 00004 橫梁的升 KMS 01004 能耗制動(dòng)啟動(dòng) SB3反 00005 橫梁的降 KM3 01005 KM3正轉(zhuǎn) SB4 00006 右立刀架的快速 KM3反 01006 KM3反轉(zhuǎn) SB6 00007 左立刀架的快速 KM4 01007 KM4啟動(dòng) SBPB 00008 電機(jī)M5,M7的停 KM6 01008 KM6啟動(dòng) SB5 00009 右立刀架的進(jìn)給 KM5 01009 KM5正轉(zhuǎn) SB5反 00010 右立刀架退出 KM5反 01010 KM5反轉(zhuǎn) SB7 00011 左立刀架的進(jìn)給 KM7 01011 KM7正轉(zhuǎn) SB7反 00012 左立刀架的退出 KM7反 01012 KM7反轉(zhuǎn) 7.4 PLC程序設(shè)計(jì) 電機(jī)M1M2運(yùn)行電路PLC梯形圖 電機(jī)M1M2運(yùn)行電路PLC助記符 電機(jī)M3運(yùn)行電路PLC梯形圖 電機(jī)M3運(yùn)行電路PLC助記符 電機(jī)M4,M5,M6,M7運(yùn)行電路PLC梯形圖 電機(jī)M4,M5,M6,M7運(yùn)行電路PLC助記符 八 總結(jié)與感受 為期幾天的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，這段時(shí)間所做的事情就是我們未來(lái)工作中的提前演練，遇到難題，積極求證，分析問(wèn)題，解救問(wèn)題…… 一系列的過(guò)程不僅讓我體會(huì)到了面對(duì)問(wèn)題無(wú)從下手的尷尬，也讓我體會(huì)到了問(wèn)題迎刃而解的喜悅。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)電氣控制與PLC有了一個(gè)大致的了解，對(duì)設(shè)計(jì)的思路、基本方法、步驟有了深刻的認(rèn)識(shí)。盡管在這次設(shè)計(jì)中，或許我們的選擇方案不是實(shí)際中的最優(yōu)方案，但我們按照老師指導(dǎo)設(shè)計(jì)程序進(jìn)行，也是學(xué)習(xí)《電氣控制與PLC原理及應(yīng)用》理論知識(shí)的一次實(shí)際應(yīng)用，把我們的理論和實(shí)際聯(lián)系了起來(lái)，在這次的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們組先根據(jù)派發(fā)的任務(wù)收集，調(diào)查有關(guān)的資料書(shū)籍，然后進(jìn)入起草方案階段，其間與同組同學(xué)進(jìn)行方案的討論修改，最后在老師的提示下確定了最后的設(shè)計(jì)方案。在過(guò)去的學(xué)習(xí)中我沒(méi)有真正了解設(shè)計(jì)過(guò)程具體是怎么進(jìn)行的，也沒(méi)有意識(shí)到細(xì)節(jié)環(huán)節(jié)對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的重要性。比如常開(kāi)觸點(diǎn)放在某條線路的前后是兩種結(jié)果，電氣控住原理圖改成PLC的原理圖后有事另一種結(jié)果。電氣控制與PLC之間有也不同之處，比如PLC運(yùn)行時(shí)間更長(zhǎng)更靠，體積小，器件不容易被損耗，在接線方面更加快捷，可多次容易的修改控制電路。 這次課程設(shè)計(jì)帶給我了很多感受，讓我懂得對(duì)于團(tuán)隊(duì)合作的重要性，分工明確對(duì)效率的重要，以及對(duì)器件了解是非常重要的，為以后工作提供了一定經(jīng)驗(yàn)。 九 參考文獻(xiàn) 周軍，電氣控制及PLC,北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2001 黃友銳，電工技術(shù)，合肥，合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2008 陳伯時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，1981 曾建唐，電工電子基礎(chǔ)實(shí)踐教程工程實(shí)踐指導(dǎo)，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2008 齊占慶、王振臣，電氣控制技術(shù)，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2002 李海軍、劉宇、王威，電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011