Y3150齿轮机床电气控制技术课程设计

1、 Y3150型齿轮机床电气控制设计 目 录摘要. 3第1章 设计内容 3 1.1 设计目的. 3 1.2 设计要求. 41.2.1 基本要求. 41.2.2 提高. 4 1.3 设计任务书.51.3.1 设计任务 51.3.2 时间安排 5第2章 电气原理图设计 52.1 辅助电路设计.52.1.1 电机点长动正反转控制.52.1.2 Y/启动控制 62.1.3 能耗制动控制 72.1.4 反接制动控制82.2 主电路设计 9第3章 电气工艺安装 11 3.1 元器件的布置及接线 113.1.1 元件的选择113.1.2 测试 113.1.3控制板安装原则 123.1.4安装时出现的问题12第

2、四章 PLC控制设计. 134.1 PLC选型及I/O分配.134.2 绘制梯形图 144.3 PLC程序 144.4 绘制外围接线图 164.5 PLC调试16参考文献.16摘 要齿轮型机床是机械加工中使用最广泛的机床，它广泛的应用于汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械、石油、航天器等各种机械制造业中。现代生产机械多采用机械电气相结合的控制技术，其中电气控制技术起联结中枢作用，其应用最为广泛，电气控制系统是生产机械设备的重要组成部分，是保证机械设备正常运行的首要条件，本文主要是关于Y3150型齿轮机床电气控制设计。通过对Y3150型齿轮机床的电气控制设计以及PLC控制系统的工作原

3、理的分析、系统设计、编程、及上机调试工作的实践，了解电气控制系统的一般设计思路，熟悉和掌握外围电路系统和软件设计的方法，并掌握利用PC对PLC工作状况进行监控的方法。 关键词：齿轮机床、电气控制、PLC第1 章 设计内容 1.1 设计目的通过电气控制技术的课程设计实践，使学生掌握电气控制系统的设计方法、电器元件的选用、电气控制线路的安装与调试，掌握可编程控制器硬件电路的设计方法，熟练使用小型可编程控制器的编程软件，掌握可编程控制器软件程序的设计思路和梯形图的设计方法，掌握可编程控制器程序的应用及调试、监控、运行方法，掌握设计资料整理和绘图软件的使用方法。在设计过程中培养学生从事设计工作的整体观

4、念，通过较为完整的工程实践基本训练，为综合素质全面提高及增强工作适应能力打下坚实的基础。 1.2 设计要求 1.2.1 基本要求 1.在接受设计任务并选定课题后，应根据设计要求和应完成的设计内容，拟定工作进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间，在规定时间内完成所有的设计任务。 2.在方案确定过程中应主动提问题，以取得指导教师的帮助，在此阶段要求多思考，提倡广泛讨论，做到思路开阔，依据充分。 3.根据工艺要求设计电气控制线路并选择电器元件。 4.按指导教师制定内容布置并安装电器元件与控制线路。 5.进行电气控制线路的通电调试，排除故障。 6.设计相应的PLC控制程序实现传输、调试和运行

5、。7.制作电气控制设计过程的成套图纸和设计说明书。所有电气图纸的绘制必须符合国家有关标准的规定，包括线条、图形符号、项目代号、回路标号，技术要求、标题栏、元件明细表以及图纸的折叠和装订。说明书要求文字通顺、简练、字迹端正、整洁，格式内容符合要求。1.2.2 提高 1.能根据生产工艺的要求的变化，更改施工。 2.能根据电路故障现象准确判断故障，并熟练排除。 3.能根据新工艺发展要求，使用新技术、新方法。 1.3 设计任务书 课程设计题目：Y3150型齿轮机床电气控制设计 课程设计内容：Y3150齿轮机床主要由2台电动机组成，它们分别是：主轴电动机M1、冷却泵电动机M2。 控制设计要求： 1、M1

6、具有正/反转、点动/长动的控制功能; 2、M1可实现反接制动； 3、只有M1启动后,M2才能启动； 4、M2可实现Y/启动； 5、M2可实现能耗制动6、M1、M2均具有短路保护功能、过载保护功能；7、一台电动机过载停止，另一台电动机也必须停止；8、机床具有照明灯，照明电路电压为36V，由控制变压器TC提供； 指导老师：李海军、刘宇 发出任务时间：2014年4月28日 1.3.1 设计任务 1.绘制电气控制原理图（A2图幅）、PLC外围接线图（A3图幅），编写PLC控制程序。2.制作电气控制板：按照设计指导书要求的控制功能，制作安装冷却泵电动机M、1M2主回路及控制回路，取消M2电机能耗制动、控

7、制变压器及照明。3.完成设计说明书。 第2章 电气原理图设计 2.1 辅助电路的设计 2.1.1 电机点长动正反转控制 电机正反向工作的电器控制线路图如下： 工作原理：按下SB2，常闭触点断开，常开触点闭合，KM1，KM3线圈得电，常闭触点断开，常开触点闭合，自锁，电动机正转；按下SB3，常闭触点断开，常开触点闭合，KM2，KM3线圈得电，常闭触点断开，常开触点闭合，自锁，电动机反转。KM1、KM2常闭触点互相串于对方的线圈电路中，起到互锁作用。SB7，SB8实现点动控制。 2.1.2 Y/启动控制 电机Y/启动控制电路图如下：按下SB6，KM4带电，自锁。KMY通电，Y接启动，KMY常闭开，

8、断开KM;KT4通电，KT常闭开，解除Y接，KT的常开闭，KM通电，接运行，KM常闭开，解除KT； 2.1.3 能耗制动控制 当需要电动机快速停止时，在切断三相电源的同时，立即在定子绕组接入一直流电源，直流电流就会在电动机定子绕组中产生一个静止的磁场，而转子由于惯性作用在继续旋转，并切割这个磁场，在转子绕组中产生感应电动势和电流，利用转子感应电流与静止磁场的相互作用产生电磁转矩，该转矩为制动转矩，使转子转速降低，达到迅速而准确制动的目的。能耗制动控制电路如下图所示：工作原理；按下SB6，KM5线圈及KT线圈均得电，KM2常开触点闭合，常闭触点断开，交流电源经变压器和单向整流桥变为直流电并进入电

9、动机定子绕组，产生静止磁场，与转动的转子相互切割产生感应电动势和电流，感应电流与静止磁场共同作用，产生制动转矩，电动机在能耗制动下迅速停止。KT4延时断开的常闭触点经过一个时间段后断开，使KM5失电释放，直流电源被切除，制动结束。 2.1.4 反接制动控制反接制动是通过改变电动机电源相序，使定子绕组产生的旋转磁场与转子惯性旋转的方向相反，因而产生制动作用。使电动机转速迅速下降，直至停止。如果当电动机转速n=0时仍未把反向电源断开，则电动机反转。反接制动控制的任务就是恰到好处地把握n0的瞬间，及时切断反向电源。电机反接制动控制原理图如下：工作原理：按下启动按钮SB4，接触器KM7得电吸合，电动机

10、正转，当电动机正转时，速度继电器KS1正向常闭触点断开，正向常开触点闭合，为制动做准备。由于KM7互锁触点作用，KM8不会通电 。欲使电动机停转，按下停止按钮SB6，KM7停电释放，反向接触器KM8立即吸合，电动机定子电源反相序，因而是反接制动，转速迅速下降，当转速接近零时，速度继电器KS2的正向常开触点断开，KM8断电释放，反接制动结束。 2.2 主电路设计 主电路图如下：1、M1为主轴电机：当KM1和KM3得电时，主轴电机正转；当KM2和KM3得电时，主轴电机反转；当KM1和KM2得电时，反接制动；2、M2为冷却泵电机： 当KM得电时，运行；当KM4得电 当KMY得电时，Y运行；在或者Y的

11、运行模式下，KM5得电，能耗制动；3、变压器：因为照明电路电压为36V，所以需要降压变压器；第3章 电气控制板的安装与调试 3.1 元器件的布置及接线3.1.1 元件的选择名称型号数量接触器CJX2-097空气开关DZ47-601热继电器JR36-202中间继电器2时间继电器JS14P3熔断器RT18-321按钮LAY377工具箱1万用表1导线若干 3.1.2 测试在老师的指导与同学的帮助下，我们将该设计所要求完成的电气控制电路部分安装到了控制板上并进行测试，通过反复调试，最终完成了此次设计任务。 接通电源，按下空气开关，按下SB7(正转点动)，主轴电动机M1启动正转；按下SB2（长动），主轴

12、电动机M1启动正转；按下SB6（Y），5s后进行切换。按下SB1反接制动停车；按下SB8(反转点动)，主轴电动机M1启动正转；按下SB3（长动），主轴电动机M1启动反转；按下SB6（Y），5s后进行切换。按下SB1反接制动停车； 3.1.3 控制板安装原则1、根据电器元件的数量与设计要求，选择大小适当的控制板；2、将按钮、转换开关、行程开关等固定在控制板特定的位置上；3、将接触器、继电器、熔断器、空气开关等尽可能按规定的顺序固定在控制板的轨道上；4、接线时，主电路用红色导线，控制电路用黑色导线；5、连接电路的导线尽可能横平竖直，并且避免交叉；6、控制电路的导线上，必要的地方需标明线号；7、制作

13、完成的控制板尽可能整齐、美观。3.1.4 安装时出现的问题1、安装完成后，接通电源，中间继电器冒火花。原因：常开接成常闭了；2、安装完成后，反转没自锁。原因：自锁的线接错位置；3、安装后，Y切换后试验台响。原因：接触器器件有问题；第4章 PLC控制设计 4.1 PLC选型及I/O分配 1、确定输入输出元件： 输入元件：按钮SB1、SB2、SB3、SB4、SB5、SB6、SB7、SB8 输出元件：接触器线圈KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KMY、KM、KA1、KA2、 2、PLC选型 共有 8个输入， 9个输出，可选择型号为CPMIA-30CDR-A的PLC即可。 3、I/O分配 输入地

14、址输出地址SB100003KM101000SB200002KM201001SB300005KM301002SB400001KM401003SB500007KM501004SB600008KM01005SB700004KMY01006SB800006KA101007KA2010084.2 绘制梯形图总梯形图见附录。 4.3 PLC程序根据梯形图写出的PLC程序如下： LDNOT 0.01IL(02)LD 0.02LD 10.00ANDNOT 0.04ORLDOR 0.04OR 10.08ANDNOT 0.03ANDNOT 10.01OUT 10.00LD 0.05LD 10.01ANDNOT 0

15、.06ORLDOR 0.06OR 10.07ANDNOT 0.03ANDNOT 10.00OUT 10.01LD 10.00OR 10.01OUT TR0ANDNOT 10.08ANDNOT 0.03ANDNOT 10.07OUT 10.02LD TR0ANDNOT 0.07LD 0.08OR 10.03ANDLDOUT TR1ANDNOT 0.03OUT 10.03LD TR1ANDNOT 10.05OUT TR2ANDNOT TIM003OUT 10.06LD TR2TIM 003 #010LD TR1ANDNOT 10.06AND TIM003OUT 10.05LD TR0LD 0.07OR 10.04ANDLDOUT TR0ANDNOT TIM004ANDNOT 0.03OUT 10.04LD TR0ANDNOT 0.03TIM 004 #050ILC(03)LD 0.03OR 10.07OUT TR0ANDNOT TIM001OUT 10.07LD T