第三章 典型机械设备电气控制系统分析

1、电气控制系统分析注意的几个问题：,了解系统的主要技术性能及机械传动、液压和气动的工作原理。 弄清各电动机的安装部位、作用、规格和型号。 掌握各种电器的安装部位、作用以及各操纵手柄、开关、控制按钮的功能和操纵方法。 注意了解与机械、液压发生直接联系的各种电器的安装部位及作用。如：行程开关、撞块、压力继电器、电磁离合器、电磁铁等。 分析电气控制系统时，要结合说明书或有关的技术资料将整个电气线路划分成几个部分逐一进行分析。例如：各电动机的起动、停止、变速、制动、保护及相互间的联锁等。,第三章 典型机械设备电气控制系统分析,机械设备电气控制系统的分析步骤：化整为零,1、设备运动分析 包括液压传动分析

2、2、主电路分析 确定电路中用电设备的数目、接线状况、控制要求 3、控制电路分析 分析各纵控制功能的实现,第一节 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。 车床结构和控制要求 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。

3、 冷却泵电动机（0.125KW）：起停控制。 （提供冷却液）。,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。,控制电路分析 1、主电动机M1的控制：,、点动（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）。

4、 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。 。,2、其他控制电路原理,M2（冷却泵）： SB5、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。,第二节 X62W万能铣床电气控

5、制电路,3.3.2 万能铣床控制线路分析,X62W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、KM2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

6、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

7、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（长后）、升降（上、下）。 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

8、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

9、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、SQ

10、1、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

11、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

12、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 组合机床控制举例 卧式双面粗铣组合机床,双面粗铣组合机床的控制过程是典型的顺序控制，工作时先将工件装入夹具定位、夹紧后，按下起动按钮，机床工作的自动循环过程开始。首先左、右铣削头同时进行快进，此时刀具电动机也起动工作，至行程终端停下；接着铣削工作台快进、

13、工进；铣削完毕后，左、右铣削头快速退回原位，同时刀具电动机也停止运转；最后铣削工作台快速退回原位，夹具松开并取出工件，一次加工循环结束。,SB1为总停按钮，SB2为油泵电动机起动按钮。当按下SB2时，油泵电动机的控制接触器KM1得电，其主触点闭合，M1起动；辅助动合触点闭合，接通刀具电动机和液压系统的控制电路，满足机床进入加工工作循环的条件。左机刀具电动机M2和右机刀具电动机M3在加工自动循环过程中，由中间继电器及行程开关控制起停；在调整时，由按钮SB3、SB4手动控制起停；由选择开关SA1、SA2将刀具电动机M2、M3从工作循环中摘除，这样便于运动部件分别调整。,开始全自动工作循环时，要求接

14、触器KM1的辅助动合触点应闭合；左、右机滑台在原位并压下行程开关SQ6、SQ4；铣削工作台在原位并压下行程开关SQ1,按下起动循环的按钮SB6，即可开始自动加工工作循环过程，按钮SB5可终止循环，自动工作循环,选择开关SA4与SA5可以将左机滑台或右机滑台从整机循环中摘除，从而实现单机半自动循环。当SA4触点闭合，SA5触点断开时，右机滑台从整机循环中摘除。此时按下起动循环按钮SB6，左机滑台单独循环工作；当SA5触点闭合，SA4触点断开时，左机滑台从整机循环中摘除。此时按下起动循环按钮SB6，右机滑台单独循环工作。,选择开关SA3、SA6与SA7分别用来选择铣削工作台、左机与右机滑台的工作方

15、式，扳到手动位置时，可通过点动按钮SB9、SB7、SB8分别控制铣削工作台、左机与右机滑台向前点动；扳到自动位置时，可通过复位按钮SB10、SB11、SB12分别使它们快速退回原位。,电气控制电路设计中的注意事项,1. 尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的现象 如图所示，图(a)中KA3的接通要KA1、KA2动作后才能实现，而图(b)中KA3的动作只需KA1接通后即可实现，工作可靠。,2. 要合理安排电器元件触点位置，正确连接电器线圈 左 图(b)中电路，如触点KA发生电弧或碰线时，将造成电源断路故障，应按图(a)的形式连接；右图 (b)中KM1与K1两个线圈串联使用是错误的，会使电器线圈达不到所需的动作电压，应将KM1与K1两个线圈并联使用，如图 (a)所示。,(a),(b),(a),(b),3. 控制电路中尽量减少电器元件触点数量，以提高线路的可靠性 在简化、合并触点