电气控制与PLC应用技术-模块3.ppt

1、模块模块3 教学教学目标目标知识目标：知识目标：1.熟悉典型机床电气控制系统。 2.了解机床上机械、液压和电气控制三者之间的配合。 3.掌握典型机床电气控制电路的分析和故障排除方法。 能力目标：能力目标：1.学会阅读、分析机床电气控制原理图和常见故障诊断、 排除的方法、步骤。 2.初步具备从事电气设备安装、调试运行和维护的能力。 模块模块3 第一部分 理论知识模块模块3 3.1.1 机床电气控制电路分析的内容机床电气控制电路分析的内容1、设备说明书2、电气控制原理图3、电气设备总装接线图4、电器元件布置图与接线图模块模块3 3.1.2 机床电气原理图阅读分析的方法和步骤机床电气原理图阅读分析的

2、方法和步骤1、先机后电2、先主后辅3、化整为零 4、集零为整5、总结特点模块模块3 图图3-1 CA6140型普通车床的结构示意图型普通车床的结构示意图1-进给箱 2-挂轮箱 3-主轴变速箱 4-溜板与刀架5-溜板箱 6-尾架 7-丝杠 8-光杠 9-床身3.2.1 CA6140型普通车床的主要结构及控制要求型普通车床的主要结构及控制要求模块模块3 1、主要结构、主要结构2、主要运动形式、主要运动形式如图3-1所示，主要由床身、主轴变速箱、挂轮箱、进给箱、溜板箱溜板与刀架、尾架、光杆和丝杆等部分组成。主运动为工件的旋转运动。进给运动为刀架的纵向或横向直线运动。辅助运动为刀架的快速移动、尾座的移

3、动以及工件的夹紧与放松等。模块模块3 （1）主拖动电动机一般选用笼型异步电动机，为满足调速要求，采用机械变速。（2）为车削螺纹，主轴要求正、反转。 （3）主轴电动机的起动、停止应能实现自动控制。一般中小型车床均采用直接起动，当电机容量较大时，常用Y-降压起动。（4）车削加工时，有时需冷却。为此，设有一台冷却泵，冷却泵电动机只需单方向旋转，且与主轴电动机有着联锁关系。（5）溜板箱的快速移动由单独的快速移动电动机拖动，采用点动控制。3、CA6140车床电力拖动特点及控制要求车床电力拖动特点及控制要求（6）控制电路应具有必要的保护及安全可靠的局部照明装置。模块模块3 图图3-2 CA6140型普通车

4、床的电气原理图型普通车床的电气原理图3.2.2 CA6140型车床电气控制电路分析型车床电气控制电路分析模块模块3 （1）主电路共有三台电动机。M1为主轴电动机（位于原理图3区），带动主轴旋转和刀架作进给运动；M2为刀架快速移动电动机（位于原理图4区）；M3为冷却泵电动机（位于原理图5区）。1、主电路分析、主电路分析（2）三台电动机容量都小于10kW，均采用直接起动，皆为接触器控制的单向运行电路。三相交流电源通过开关QS引入，M1由接触器KM1控制其起停，FR1作为过载保护。M2由接触器KM3控制其起停，因M2为短时工作，所以未设过载保护。M3由接触器KM2控制器起停，FR2作为过载保护。熔断

5、器FU1FU5分别对主电路、控制电路和辅助电路实现短路保护。模块模块3 2、控制电路分析、控制电路分析（1）主轴电动机M1的控制 采用了具有过载保护全压启动控制的典型环节。（2）冷却泵电动机M3的控制 采用两台电动机M1、M3顺序连锁控制的典型环节，以满足生产要求，使主轴电动机启动后，冷却泵电动机才能启动；当主轴电动机停止运行时，冷却泵电动机也自动停止运行。（3）刀架快速移动电动机M2的控制 采用点动控制。3、照明与信号电路分析、照明与信号电路分析 控制变压器TC的次级分别输出24V、6.3V电压，作为机床照明和信号灯的电源。EL为机床的低压照明灯，由开关SA2控制；HL为电源的信号灯。模块模

6、块3 3.2.3 CA6140型车床电气控制电路常见故障型车床电气控制电路常见故障 分析与检修分析与检修1、主轴电动机M1不能起动 2、主电动机M1起动后不自锁 3、主轴电动机M1不能停车4、主轴电动机在运行中突然停车5、刀架快速移动电动机不能起动模块模块3 3、控制电路分析、控制电路分析（5）主轴电动机负载检测及保护环节（1）主轴的正反转控制（2）主轴的点动控制（3）主轴电动机反接制动停车控制（4）刀架快速移动控制模块模块3 3.3.1 M7120型平面磨床的主要结构及控制要求型平面磨床的主要结构及控制要求1、平面磨床的主要结构、平面磨床的主要结构图图3-3 M7120型平面磨床结构示意图型

7、平面磨床结构示意图1床身 2工作台 3电磁吸盘 4砂轮箱 5砂轮箱横向移动手轮 6滑座7立柱手柄 8工作台换向撞块 9工作台往返运动换向 10活塞杆 11砂轮箱垂直进刀手轮模块模块3 图图3-4 矩形工作台平面磨床工作图矩形工作台平面磨床工作图1-砂轮 2-主运动 3-纵向进给运动 4-工作台 5-横向进给运动 6-垂直进给运动2、平面磨床的运动形式、平面磨床的运动形式模块模块3 （2）进给运动有垂直进给，即滑座在立柱上的上下运动；横向进给，即砂轮箱在滑座上的水平运动；纵向进给，即工作台沿床身的往复运动。（3）辅助运动是指砂轮箱在滑座水平导轨上作快速横向移动，滑块沿立柱上的垂直导轨作快速垂直移

8、动，以及工作台往复运动速度的调整运动等。（1）砂轮的旋转运动是主运动。模块模块3 （2）为适应磨削小工件需要，采用电磁吸盘来吸持工件）为适应磨削小工件需要，采用电磁吸盘来吸持工件（1）M7120型平面磨床采用多电机分散拖动、直接起动型平面磨床采用多电机分散拖动、直接起动1）砂轮电动机拖动砂轮旋转；2）液压电动机枢动液压泵，供出压力油，经液压传动机构来完成工作台往复纵向运动并实现砂轮的横向自动进给并承担工作台导轨的润滑；5）无论电磁吸盘工作与否，均可开动各电动机，以便进行磨床的调整运动，具有完善的保护环节和工件退磁环节及机床照明电路。3、M7120型平面磨床的电力拖动特点及控制要求型平面磨床的电

9、力拖动特点及控制要求3）冷却泵电动机拖动冷却泵，供给磨削加工时需要的 冷却液。4）砂轮箱升降电动机要求能正反转，冷却泵电动机与砂轮电动机具有顺序联锁关系，在砂轮电动机启动后才可开起冷却泵电动机。模块模块3 3.3.2 M7120型平面磨床的电气控制电路分析型平面磨床的电气控制电路分析图图3-5 M7120型平面磨床电气控制原理图型平面磨床电气控制原理图模块模块3 1、主电路分析、主电路分析 液压泵电动机M1由接触器KM1控制，砂轮电动机M2与冷却泵电动机M3同由接触器KM2控制。砂轮上升、下降电动机M4由接触器KM3、KM4控制。2、电动机控制电路分析、电动机控制电路分析（1）SB1、SB2与

10、KM1构成M1单向起-停控制电路；（2）SB3、SB4与与KM2构成构成M2、M3单向起单向起-停控制电路。停控制电路。（3）SB5、SB6与与KM3、KM4构成构成M4砂轮升降控制电路。均为砂轮升降控制电路。均为点动控制。点动控制。 四台电动机共用FU1作短路保护，M1、M2、M3分别由热继电器FR1、FR2、FR3作长期过载保护。由于砂轮升降电动机M4作短时运行，故不设置过载保护。模块模块3 3、电磁吸盘控制电路分析、电磁吸盘控制电路分析 图图3-6 电磁吸盘结构与工作原理电磁吸盘结构与工作原理1-钢制吸盘体 2-线圈 3-钢制盖板 4-隔磁板 5-工件（1）电磁吸盘构造及原理电磁吸盘构造

11、及原理 模块模块3 （2）电磁吸盘控制电路 它由整流装置、控制装置及保护装置等部分组成。（3）电磁吸盘保护环节 电磁吸盘具有欠电流保护、过电压保护及短路保护等。 4、照明电路及信号电路分析、照明电路及信号电路分析 EL为局部照明灯，由变压器TC供电，工作电压36V,由QS2控制。各信号灯工作电压为6.3V。HL1为电源指示灯，HL2为M1运行指示灯，HL3为M2运行指示灯，HL4为M4运行指示灯，HK5为电磁吸盘工作指示灯。模块模块3 3.3.6 M7120型平面磨床电气控制电路常见故障型平面磨床电气控制电路常见故障分析与检修分析与检修 1、M1M3三台电动机都不能起动 2、砂轮电动机的热继电

12、器FR2经常脱扣 3、电磁吸盘没有吸力4、电磁吸盘吸力不足5、电磁吸盘退磁不好使工件取下困难模块模块3 3.4.1 Z3040型摇臂钻床的主要结构及控制要求型摇臂钻床的主要结构及控制要求图图3-7 Z3040型摇臂钻床结构及运动情况示意图型摇臂钻床结构及运动情况示意图1底座 2工作台 3主轴纵向进给 4主轴旋转主运动 5主轴 6摇臂7主轴箱沿摇臂径向运动 8主轴箱 9内外立柱 10摇臂回转运动 11摇臂垂直移动模块模块3 1、摇臂钻床的主要结构、摇臂钻床的主要结构Z3040型摇臂钻床的结构如图3-7所示。它主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱、工作台等组成。 2、摇臂钻床的运动形式、摇臂钻

13、床的运动形式主运动：主轴的旋转。进给运动：主轴的轴向运动。辅助运动：摇臂沿外立柱的上下垂直移动；主轴箱沿摇臂水平导轨的径向移动；摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。模块模块3 （5）具有必要的联锁与保护环节，并有安全可靠的局部照明和信号指示。 （1）设有主轴电动机、摇臂升降电动机、立柱夹紧放松电动机及冷却泵电动机。（2）要求主轴进给有较大的调速范围。（3）加工螺纹时要求主轴能正反转。摇臂钻床的正反转一般用机械方法实现，电动机只需单方向旋转。（4）为了实现主轴箱、内外立柱和摇臂的夹紧与放松，要求液压泵电动机正反转。 3、摇臂钻床的电力拖动特点及控制要求、摇臂钻床的电力拖动特点及控制要求模块模块3

14、 3.4.2 Z3040型摇臂钻床的电气控制分析型摇臂钻床的电气控制分析图图3-8 Z3040型摇臂钻床电气控制原理图型摇臂钻床电气控制原理图模块模块3 1、主电路分析、主电路分析（1）M1为单向旋转，由接触器KM1控制，主轴的正反转则由机床液压系统操作机构配合正、反转摩擦离合器实现，并由热继电器FR1作电动机长期过载保护。（2）M2由正、反转接触器KM2、KM3控制实现正反转。M2为短时工作，不设长期过载保护。（3）M3由接触器KM4、KM5实现正反转控制，并由热继电器FR2作长期过载保护。（4）M4电动机容量小，仅0.125kW，由开关SA1控制其起停。 M1为主轴电动机，M2为摇臂升降电

15、动机，M3为液压泵电动机，M4为冷却泵电动机。模块模块3 2、电气控制电路分析、电气控制电路分析（1）主轴电动机控制）主轴电动机控制 由按钮SB1、SB2与KM1构成主轴电动机M1的单方向旋转起动停止电路。（2）摇臂升降控制）摇臂升降控制 由摇臂上升按钮SB3、下降按钮SB4及正反转接触器KM2、KM3组成具有双重互锁的电动机正反转点动控制电路。（3）主轴箱和立柱松开与夹紧的控制）主轴箱和立柱松开与夹紧的控制 由松开按钮SB5、KM4和夹紧按钮SB6、KM5组成的正反转点动控制电路实现的。3、照明及信号电路分析、照明及信号电路分析机床局部照明灯机床局部照明灯EL 由控制变压器T提供24V安全电

16、压，由手动开关SA2控制。信号指示灯信号指示灯HL1HL3 由控制变压器T二次侧提供的另一AC6.3V电压控制，HL1为主轴箱与立柱松开指示灯，HL2为主轴箱与立柱夹紧指示灯，HL3为主轴旋转工作指示灯。模块模块3 3.4.3 Z3040型摇臂钻床电气控制电路常见型摇臂钻床电气控制电路常见 故障分析与检修故障分析与检修1、摇臂不能升降2、摇臂升降后，摇臂夹不紧3、立柱、主轴箱不能夹紧或松开4、摇臂上升或下降限位保护开关失灵5、按下SB6，立柱、主轴箱能夹紧，但释放后就松开模块模块3 3.5.1 卧式万能铣床主要结构及控制要求卧式万能铣床主要结构及控制要求图图3-9 XA6132 型卧式万能铣床

17、结构示意图型卧式万能铣床结构示意图1底座 2进给电动机 3升降台 4进给变速手柄及变速盘 5滑板 6转动部分7工作台 8刀架之杆 9悬梁 10主轴 11主轴变速盘 12主轴变速手柄13床身 14主轴电动机模块模块3 1、XA6132型卧式万能铣床的主要结构型卧式万能铣床的主要结构 2、摇臂钻床的运动形式、摇臂钻床的运动形式 XA6132型万能铣床主要由底座、床身、主轴、悬梁、刀杆支架、工作台、溜板和升降台等几部分组成，如图3-9所示。主运动主运动 主轴带动铣刀的旋转运动。进给运动进给运动 工件夹持在工作台上在垂直于铣刀轴线方向做直线运动，包括工作台上下、前后、左右3个互相垂直方向上的进给运动。

18、辅助运动辅助运动 工件与铣刀相对位置的调整运动即工作台在上下、前后、左右3个互相垂直方向上的快速直线运动及工作台的回转运动。模块模块3 （1） 采用单独传动，即主轴和工作台分别由主轴电动机，进给电动机拖动。而工作台工作进给与快速移动由进给电动机拖动；经电磁离合器传动来获得。（2）主轴能移实现正、反转但旋转方向不需经常改变。（3）采用电磁离合器控制主轴停车制动和主轴上刀制动。（4） 进给电动机能正、反转。而且，同一时间只允许工作台只有一个方向的移动，故应有联锁保护。（5） 使用圆工作台时，工作台不得移动 。 3、 XA6132型卧式万能铣床的电力拖动特点及控制要求型卧式万能铣床的电力拖动特点及控

19、制要求模块模块3 （7）主轴旋转和工作台进给应有先后顺序控制。 （8 ）应有冷却泵电动机拖动冷却泵，供给冷却液。（10 ） 工作台上下、左右、前后六个方向的运动应具有限位保护。（11 ）电路应具有必要的短路、过载、欠压和失压等保护环节，并有安全可靠的局部照明电路。（9 ） 为适应铣削加工时操作者的正面与侧面操作要求，机床应对主轴电动机的起动与停止及工作台的快速移动控制，具有两地操作。（6 ）主轴转速与进给速度应有较宽的调节范围。 模块模块3 3.5.2 电磁离合器电磁离合器 1、 多片式电磁离合器的结构及作用多片式电磁离合器的结构及作用 摩擦片式电磁离合器按摩擦片的数量可分为单片式和多片式两种

20、，机床上普遍采用多片式电磁离合器，其结构如图3-10所示。 XA6132型卧式万能铣床主轴电动机停车制动、主轴上刀制动以及进给系统的工作台进给和快速移动皆由电磁离合器来实现。图图3-10 多片式摩擦电磁离合器结构示意图多片式摩擦电磁离合器结构示意图1主动轴 2从动齿轮 3套筒 4衔铁 5从动摩擦片 6主动摩擦片 7电刷与集电环 8线圈 9悬梁 10铁心模块模块3 2、 电磁式离合器的工作原理电磁式离合器的工作原理 电磁离合器又称电磁联轴节。它是利用表明摩擦和电磁感应原理，在两个作旋转运动的物体间传递转矩的执行电器。 在图3-10中，主动轴1的花链轴端，装有主动摩擦片6，它可以轴向自由移动，但因

21、系花链联接，故将随同主动轴一起转动。从动摩擦片5与主动摩擦片交替叠装，其外缘凸起部分卡在与从动齿轮2固定在一起的套筒3内，因而可以随从动齿轮转动，并在主动轴转动时它可以不转。当线圈8通电后产生磁场，将摩擦片吸向铁心9，衔铁4也被吸住，紧紧压住各摩擦片。于是，依靠主动摩擦片与从动摩擦片之间的摩擦力，使从动齿轮随主动轴转动，实现转矩的传递。当电磁离合器线圈电压达到额定值的85%105%时，离合器就能可靠地工作。当线圈断电时，装在内外摩擦片之间的圈状弹簧使衔铁和摩擦片复原，离合器便失去传递转矩的作用。模块模块3 3.5.3 XA6132XA6132型卧式万能铣床电气控制电路分析型卧式万能铣床电气控制

22、电路分析图图3-11 XA6132型卧式万能铣床电气控制原理图型卧式万能铣床电气控制原理图模块模块3 1. 主电路分析主电路分析 M1为主轴电动机由接触器KM1、KM2控制实现正反转，过载保护由FR1实现。M2为进给电动机由接触器KM3、KM4控制实现正反转，FR2作过载保护，FU1作短路保护。M3为冷却泵电动机容量只有0.125Kw，由中间继电器KA3控制，单向旋转，由FR3作过载保护。整个电气控制电路由QF作过电流保护、过载保护以及欠压、失压保护。 XA6132型卧式万能铣床的电气控制原理图如图3-11所示。该电路的突出特点是：一是采用电磁离合器控制；二是机械操作与电气开关动作密切配合进行

23、。模块模块3 （2） 主拖动控制电路分析主拖动控制电路分析1）主轴电动机的起动控制2）主轴电动机制动控制3）主轴上刀换刀制动时的控制4）主轴变速冲动控制2、 控制电路分析控制电路分析模块模块3 5）进给方向快速移动的控制 （2） 进给拖动控制电路分析进给拖动控制电路分析1）工作台纵向进给运动的控制 2）工作台向前与向下进给运动的控制 3）工作台向后与向上进给的控制 4）进给变速冲动控制 模块模块3 （3） 圆工作台的控制圆工作台的控制（4） 冷却泵和机床照明的控制冷却泵和机床照明的控制（5） 控制电路的联锁与保护控制电路的联锁与保护1） 主运动与进给运动的顺序联锁2） 工作台6个方向的联锁3）

24、 长工作台与圆工作台的联锁4） 工作台进给运动与快速运动的联锁5）具有完善的保护模块模块3 3、工作台控制电路的故障1、主轴停车制动效果不明显或无制动2、主轴变速与进给变速时无变速冲动3.5.4 XA6132XA6132型卧式万能铣床电气控制电路型卧式万能铣床电气控制电路常见故障分析与检修常见故障分析与检修模块模块3 3.6.1 检修工具与仪表检修工具与仪表检修工具检修工具 一般有验电笔、十字起、一字起、电工刀、尖嘴钳、剥线钳、斜口钳等。检修仪表检修仪表 一般有万用表、钳形电流表、兆欧表。检修器材检修器材 一般有塑料软铜线、别径压端子、黑色绝缘胶布、透明胶布以及故障排除所有的其他材料。模块模块

25、3 3.6.2 机床电气控制线路检修步骤机床电气控制线路检修步骤1、 故障调查故障调查（1） 问（2） 看（3） 听（4） 摸2、 电路分析电路分析3、 断电检查断电检查4、 通电检查通电检查模块模块3 3.6.3 机床电气控制线路检修的方法机床电气控制线路检修的方法1、 断路故障的检修断路故障的检修（1） 试电笔检修法图图3-12 试电笔检修断路故障方法示意图试电笔检修断路故障方法示意图模块模块3 （2） 万用表检修法1） 电压测量法分阶测量法分阶测量法图图3-13 电压的分阶测量法示意图电压的分阶测量法示意图图图3-14 电压的分段测量法示意图电压的分段测量法示意图模块模块3 2） 电阻测

26、量法分阶测量法分阶测量法图图3-15 电阻的分阶测量法示意图电阻的分阶测量法示意图图图3-16 电阻的分段测量法示意图电阻的分段测量法示意图模块模块3 （3） 短路法检修法1）局部短接法2）长短接法图图3-17 局部短接法示意图局部短接法示意图图图3-18 长短接法示意图长短接法示意图模块模块3 短接法检查判断故障时应注意以下几点：短接法检查判断故障时应注意以下几点：（1）短接法是用手拿绝缘导线带电操作的，所以一定要注意安全，避免触电事故发生。（2）短接法只适用于检查压降极小的导线和触头之间的断路故障。对于压降较大的电器，如电阻、接触器和继电器的线圈等，检查其断路故障时不能采用短接法，否则会出

27、现短路故障。（3）对于机床的某些关键部位，必须保证电气设备或机械部分不会出现事故的情况下才能使用短接法。模块模块3 2、 短路故障的检修短路故障的检修图图3-19 检修电源间短路故障示意图检修电源间短路故障示意图模块模块3 1、实训目的、实训目的（1）熟悉Z3040型摇臂钻床电气控制电路的特点，掌握电气控制电路的动作原理，了解钻床摇臂升降、夹紧放松等各运动中行程开关在电路中所起的作用；（2）了解Z3040型摇臂钻床电气控制电路中各电器位置及配线方式，熟悉各电器元件结构、型号规格、安装形式；（3）能够对钻床进行电气操作，加深对钻床电气控制电路工作原理的理解；（4）能正确使用万用表、相关电工工具等

28、对电气控制电路进行有针对性的检查、 测试和维修，进一步掌握一般机床电气设备的调试、故障分析和排除的方法与步骤。第二部分 基本技能训练模块模块3 2、设备与器材、设备与器材序序 号号名名 称称型型 号号 规规 格格数数 量量备备 注注1Z3040型摇臂钻床电气控制板自制1所需设备、器材型号规格仅供参考，可根据实训情况自定2万用表MF47型13绝缘电阻表500V14钳形电流表T30-A型15常用电工工具若干模块模块3 3、实训内容与步骤、实训内容与步骤（1）认真阅读实训电路原理图，理解其工作原理（2）认识与检查电器（3）检查电路（4）通电试验模块模块3 4、实训分析、实训分析（1）在Z3040型摇

29、臂钻床电气原理图中，时间继电器KT有何作用？其延时长短对钻床正常工作有何影响？表3-7 故障分析表（2）在Z3040型摇臂钻床电气原理图中，时间继电器KT与电磁铁YV在什么时候动作，YV动作时间比KT长还是短？电磁铁在什么时候不动作。（3）在Z3040型摇臂钻床电气原理图中，有哪些联锁与保护？为什么要用这几种保护环节？故障现象故障现象分析原因分析原因检测查找过程检测查找过程模块模块3 5、实训报告与考核要求、实训报告与考核要求（1）实训报告要求）实训报告要求 绘出Z3040型摇臂钻床主拖动及制动的控制电路。并分析该电路的特点。 总结实验中出现异常现象，试分析原因并写出收获、体会。（2）考核要求）考核要求 在规定的时间内能找出故障现象并能正确的分析和维修。 维修工艺达到基本要求，维修后能正常运行。 文明安全操作，没有安全事故。模块模块3