电气控制与PLC应用-2.模块二.ppt

*,电气控制与,PLC,应用,哪里有逻辑，那里就有自动化控制,重庆工业职业技术学院 郭艳萍,模块二 常见机床电气控制电路,任务一,X62W,铣床控制电路分析与故障排除,Z3040,摇臂钻床控制电路分析与故障排除,任务二,【,知识目标,】,通过对常见电气控制电路的分析，能够具备识读复杂电气控制电路图的能力和常见故障的诊断与排除能力。,1,了解电气控制电路分析的一般方法和步骤。,2,能熟练分析机电设备的电气控制原理图。,3,掌握典型机电设备电气控制系统中常见故障的诊断与排除。,【,能力目标,】,任务一,X62W,铣床控制电路分析与故障排除,一、任务导入,用途：,铣床主要用于加工零件的平面、斜面、沟槽等型面的机床，装上分度头后，可以加工齿轮或螺旋面，装上回转圆工作台则可以加工凸轮和弧形槽。,（一）铣床的主要结构,铣床由床身、主轴、刀杆、横梁、工作台、回转盘、横溜板和升降台等几部分组成,（二）铣床的运动形式及控制要求,1,主运动,铣刀的旋转运动为铣床的主运动，由一台笼型异步电动机,M1,拖动。铣削加工有顺铣和逆铣两种加工方式，所以要求主轴电动机能正反转。但考虑到正反转操作并不频繁（批量顺铣或逆铣），因此采用倒顺开关,SA5,来改变电源相序实现主轴电动机的正反转。由于主轴传动系统中装有避免振动的惯性轮，使主轴停车困难，主轴电动机采用电磁离合器制动以实现准确停车。,2,进给运动,工作台纵向、横行和垂直三种运动形式、六个方向的直线运动为进给运动。由一台进给电动机,M2,拖动，进给电动机能正反转。,3,辅助运动,铣床的辅助运动为工作台纵向、横行和垂直三个方向上的快速移动。它是通过采用快速电磁铁,YA,吸合来改变传动链的传动比从而实现快速移动的。,4,变速冲动,为保证变速时齿轮易于啮合，减小齿轮端面的冲击，要求变速时有电动机冲动（短时转动）控制。,5,联锁控制,根据工艺要求，主轴旋转与工作台进给应有联锁控制，即进给运动要在铣刀旋转之后才能进行，加工结束时必须在铣刀停转前停止进给运动；圆工作台的旋转运动与工作台的纵向、横行和垂直三个方向的运动之间也有联锁控制，即圆工作台旋转时，工作台不能向其他方向移动。,6,两地控制,为操作方便，应能在两处控制各部件的起动停止。,7,冷却泵控制,由一台电动机,M3,拖动，供给铣削时的冷却液。,二、相关知识,分析,主电路,分析控,制电路,分析辅,助电路,分析联锁保护环节,分析特殊,控制环节,总体,检查,查线读图法是分析继电,-,接触控制电路的最基本方法。,（一）电气原理图分析方法与分析步骤,1.,先机后电,2.,先主后辅,3.,化整为零,4.,集零为整、统观全局,5.,总结特点,（,1,）分析主电路。,根据每台电动机和执行电器的控制要求去分析电动机起动、转向控制、调速和制动等基本控制电路。,（,2,）分析控制电路。,根据主电路各个电动机和执行电器的控制要求，按功能不同将控制电路“化整为零进行分析。,（,3,）分析辅助电路。,辅助电路包括执行元件的工作状态显示、电源显示、参数测定、照明和故障报警等部分。辅助电路中很多部分是由控制电路中的元器件来控制的，所以分析辅助电路时，还要回过头来对控制电路的这部分电路进行分析。,（,4,）分析联锁与保护环节。,在控制电路中还设置了必要的电气联锁和一系列的电气保护。必须对电气联锁与电气保护环节在控制线路中的作用进行分析。,（,5,）分析特殊控制环节。,在某些控制电路中，还设置了相对独立的某些特殊环节，其读图分析的方法可参照上述分析过程，并灵活运用所学过的电子技术、变流技术、自控系统、检测与转换等知识进行逐一分析。,（,6,）总体检查。,经过“化整为零”，还必须用“集零为整”的方法，全面检查整个控制电路，看是否有遗漏。特别要从整体角度去进一步检查和理解各控制环节之间的联系，机电液的配合情况等。,（二）电气控制电路故障的一般分析方法,1.,电气控制电路故障的诊断步骤,故障调查,电路分析,断电检查,通电检查,方法,问,看,听,摸,问：,询问机床操作人员，故障发生前后的情况如何，有利于根据电气设备的工作原理来判断发生故障的部位，分析出故障的原因。,看：,观察熔断器内的熔体是否熔断；其它电器元件有烧毁、发热、断线、导线连接螺钉是否松动；触点是否氧化、积尘等。要特别注意高电压、大电流的地方，活动机会多的部位，容易受潮的接插件等。,故障调查,听：,电动机、变压器、接触器等，正常运行的声音和发生故障时的声音是有区别的，听声音是否正常，可以帮助寻找故障的范围、部位。,摸：,电动机、电磁线圈、变压器等发生故障时，温度会显著上升，可切断电源后用手去触摸判断元件是否正常。,注意：不论电路通电或是断电，要特别注意不能用手直接去触摸金属触点！必需借助仪表来测量。,根据调查结果，参考该电气设备的电气原理图进行分析，初步判断出故障产生的部位，然后逐步缩小故障范围，直至找到故障点并加以消除。,分析故障时应有针对性，如接地故障一般先考虑电气柜外的电气装置，后考虑电气柜内的电气元件。断路和短路故障，应先考虑动作频繁的元件，后考虑其余元件。,电路分析,检查前先断开机床总电源，然后根据故障可能产生的部位，逐步找出故障点。检查时应先检查电源线进线处有无碰伤而引起的电源接地、短路等现象，螺旋式熔断器的熔断指示器是否跳出，热继电器是否动作。然后检查电气外部有无损坏，连接导线有无断路、松动，绝缘有否过热或烧焦。,断电检查,通电检查,作断电检查仍未找到故障时，可对电气设备作通电检查。,在通电检查时要尽量使电动机和其所传动的机械部分脱开，将控制器和转换开关置于零位，行程开关还原到正常位置。然后万用表检查电源电压是否正常，有否缺相或严重不平衡。再进行通电检查，检查的顺序为：先检查控制电路，后检查主电路；先检查辅助系统，后检查主传动系统；先检查交流系统，后检查直流系统；合上开关，观察各电器元件是否按要求动作，有否冒火、冒烟、熔断器熔断的现象，直至查到发生故障的部位。,2.,电气控制电路故障的诊断方法,电压测量法,电压测,量法,指利用万用表测量机床电气线路上某两点间的电压值来判断故障点的范围或故障元件的方法。,电阻测,量法,指利用万用表测量机床电气线路上某两点间的电阻值来判断故障点的范围或故障元件的方法。,电压分阶测量法,按住起动按钮,SB2,不放，同时将黑色表棒接到点,7,上，红色表棒按,6,、,5,、,4,、,3,、,2,标号依次向前移动，分别测量,7-6,、,7-5,、,7-4,、,7-3,、,7-2,各阶之间的电压，电路正常情况下，各阶的电压值均为,380V,或,220V,。如测到,7-6,之间无电压，说明是断路故障,电压测,量法,电压分段测量法,电压的分段测试法是将红、黑两根表棒逐段测量相邻两标号点,1-2,、,2-3,、,3-4,、,4-5,、,5-6,、,6-7,间的电压。如电路正常，按,SB2,后，除,6-7,两点间的电压等于,380V,或,220V,之外，其他任何相邻两点间的电压值均为零。,电压测,量法,电阻测,量法,用万用表的电阻挡检测前应先断开电源，然后按下,SB2,不放松，先测量,l-7,两点间的电阻，如电阻值为无穷大，说明,l-7,之间的电路断路。然后分阶测量,l-2,、,l-3,、,l-4,、,l-5,、,1-6,各点间电阻值。若电路正常，则该两点间的电阻值为“,0”,；当测量到某标号间的电阻值为无穷大，则说明表棒刚跨过的触点或连接导线断路。,电阻测量法注意点：,用电阻测量法检查故障时一定要断开电源。,如被测的电路与其他电路并联时，必须将该电路与其他电路断开，否则所测得的电阻值是不准确的。,测量高电阻值的电器元件时，把万用表的选择开关旋转至适合的电阻挡。,三、任务实施,（一）主电路分析,主轴电机 进给电机 冷却泵电机,1,、,主轴电动机,M1,由,KM3,控制，由倒顺开关,SA5,预选转向，,KM2,的主触点串联两相电阻与速度继电器,KS,配合实现停车反接制动。通过机械结构和接触器,KM2,进行变速冲动控制。,2,、,进给电动机,M2,由接触器,KM4,、,KM5,的主触点控制，并由接触器,KM6,主触点控制快速电磁铁,YA,，决定工作台移动速度，,KM6,接通为快速，断开为慢速。,3,、,冷却泵电动机,M3,由接,触器,KM1,控制，单方向旋转。,（二）控制电路分析,1.,主轴电动机控制电路分析,（,1,）主轴电动机的起动控制,按下,SB1,（或,SB2,）,KM3,线圈通电并自锁,KM3,的主触点闭合，,主电动机,M1,起动运行。,停止时，按下,SB3,（,89,、,1112,）或,SB4,（,89,、,811,）,KM3,线圈随即断电，但此时速度继电器,KS,的正向触点（,97,）或反向触点（,97,）总有一个闭合着制动接触器,KM2,线圈立即通电,KM2,的,3,对主触点闭合电源接反相序主电动机,M1,串入电阻,R,进行,反接制动。,主轴在加工前，由,选择开关,SA5,选择主轴电动机,M1,的转动方向,（顺、逆铣）。,（,2,）主轴电动机的变速冲动控制,SQ7,是主轴变速冲动开关,SQ7,的动合触点接通，,KM2,线圈得电动作，,M1,被反接制动。,2.,进给电动机控制电路分析,纵向（一字）操作手柄,十字操作手柄,运动方向（三维空间）：,纵向（左右）、横向（前后）、升降（上、下）。,操作方法：,纵向操作手柄,，左、停、右（,3,工位）位置。,十字操作手柄,（两个机械联动），前、上、停、下、后（,5,工位）位置。,位 置,触 点,接通圆工作台,接通长工作台,SA1-1,+,SA1-2,+,SA1-3,+,工作状态选择开关,SA1,触点通断情况,工作台选择,选择开关,SA1,为长工作台和圆工作台操作状态选择开关，,其工作状态见下表,。,（,1,）工作台纵向（左右）进给控制,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。,纵向操作手柄向右，压下位置开关,SQ1,；操作手柄向左，压下位置开关,SQ2,；操作手柄在中间,0,位为停止状态。,向右,向左,纵向手柄的操作,（,2,）工作台前后和上下进给控制,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。,互锁：,长工作台的垂直和横向运动中，,SA1,、,SQ1-2,、,SQ2-2,常闭触点的闭合条件,要求纵向手柄在,0,位及,SA1,选择长工作台，否则横向和垂直运动无法进行。,向前、下,向后、上,十字手柄的操作,（,3,）工作台快速移动控制,按下,SB5,（或,SB6,）,KM6,得电,KM6,的主触点闭合电磁铁,YA,通电，接上快速离合器工作台,快速,向操作手柄预选的方向,移动,松开,SB5,或,SB6YA,线圈断电，工作台改为工进。,工作台快速移动控制,（,4,）工作台进给变速冲动控制,进给变速手柄外拉对准需要速度，将手柄拉出到极限压动限位开关,SQ6,KM4,得电进给电动机,M2,正转，便于齿轮啮合。,（,5,）圆工作台进给控制,长工作台各个操作手柄在,0,位，且将工作台选择开关,SA1,置于圆工作台接通位置。,互锁分析：,SQ1,SQ4,常闭触点闭合的条件是纵向和十字手柄均在,0,位。,（,6,）铣床各运动方向的联锁及保护,主运动与进给运动的顺序联锁（,KM3,的常开触点（,12,13,）,为防止刀具和铣床的损坏，要求只有主轴旋转后才允许有进给运动和进给方向的快速移动。,工作台,6,个方向的联锁（由纵向和十字操作手柄实现）,6,个方向的进给运动中同时只能有一种运动产生，该铣床采用了机械操纵手柄和位置开关相配合的方式来实现,6,个方向的联锁。,长工作台与圆工作台的联锁（,SA1,实现）,保护环节,当主轴电动机或冷却泵电动机过载时，进给运动必须立即停止，以免损坏刀具和铣床。,冷却泵、照明控制、保护环节,冷却泵开关,照明开关,过载保护,主电路短路保护,控制电路短路保护,照明电路的保护,铣床电气控制线路的特点,1,、采用电磁磨擦离合器的传动装置，实现主轴电动机的停车制动和主轴上刀时的制动，以及对工作台工作进给和快速进给的控制。,2,、主轴变速与进给变速均设有变速冲动环节。,3,、进给电动机的控制采用机械挂挡,-,电气开关联动的手柄操作，而且操作手柄扳动方向与工作台运动方向一致具有运动方向的直观性。,4,、工作台上下左右前后,6,个方向的运动具有联锁保护。,2025/5/8 周四,四、知识拓展,X62W,万能铣床常见故障分析,1,主轴电动机,M1,不能启动,（,1,）如果接触器,KM3,吸合但电动机不转，则故障原因在主电路。,主电路电源缺相。,主电路中,FU1,、,KM3,主触点、,SA5,触点、,FR1,热元件有任一个接触不良或回路断路。,排除方法：参照本模块图,2-2,和图,2-3,所讲的电压测量法，用万用表依次测量主电路故障点电压。,（,2,）如果接触器,KM3,不吸合，则故障原因在控制电路中（见图,2-5,）。,控制电路电源没电、电压不够或,FU3,熔断。,SQ7-2,、,SB1,、,SB2,、,SB3,、,SB4,、,KM2,动断触点任一个接触不良或者回路断路。,热继电器,FR1,动作后没有复位，导致其动断触点不能导通。,接触器,KM3,线圈断路。,排除方法：参照本模块图,2-4,所讲的电阻测量法，用万用表测量控制电路，找出故障点。,2025/5/8 周四,2,工作台各个方向都不能进给,（,1,）进给电动机控制的公共电路上有断路，如,13,号线或者,20,号线上有断路。,（,2,）接触器,KM3,的辅助动合触点,KM3,（,1213,）接触不良。,（,3,）热继电器,FR2,动作后没有复位。,3,工作台能够左、右和前、下运动而不能后、上运动,由于工作台能左右运动，所以,SQ1,、,SQ2,没有故障；由于工作台能够向前、向下运动，所以,SQ3,没有故障。因此，故障的可能原因是,SQ4,行程开关的动合触点,SQ4-1,接触不良。,2025/5/8 周四,4,圆工作台不动作，其他进给都正常,由于其他进给都正常，则说明,SQ6-2,、,SQ4-2,、,SQ3-2,、,SQ1-2,、,SQ2-2,触点及连线正常，,KM4,线圈线路正常，综合分析故障现象，故障范围在,SA1-2,触点及连线上。,5,工作台不能快速移动,如果工作台能够正常进给，那么故障可能的原因是,SB5,或,SB6,、,KM6,主触点接触不良或线路上有断路，或者是,YA,线圈损坏。,任务二,Z3040,摇臂钻床控制电路分析与故障排除,一、任务导入,用途：,钻床可以进行钻孔、扩孔、铰孔、刮平面及改螺纹等,。,分类：,立式钻床、台式钻床、多轴钻床、摇臂钻床及专用钻床等。,1,底座,摇臂钻床电力拖动及其控制要求,1.,摇臂钻床由四台电动机进行拖动,：,主轴电动机,带动钻刀旋转；,摇臂升降电动机,带动摇臂进行升降；,液压泵电动机,拖动液压泵供出压力油，使液压系统的夹紧机构实现夹紧与放松；,冷却泵电动机,驱动冷却泵供给机床冷却液。,2.,主轴的旋转运动和纵向进给运动及其变速机构均在主轴箱内，由一台主轴电动机拖动。,主轴由机械摩擦片式离合器实现正转、反转及调速的控制。,3.,内外立柱、主轴箱与摇臂的夹紧与放松是由一台电动机,通过正反转拖动液压泵送出不同流向的压力油，推动活塞、带动菱形块动作来实现，因此要求液压泵电动机能正反向旋转，采用点动控制。,4.,摇臂的升降由一台交流异步电动机拖动，,装于主轴顶部，通过正反转来实现摇臂的上升和下降。,摇臂升降过程：摇臂放松升,/,降摇臂夹紧,5.,工作状态指示,HL1,、,HL2,用于主轴箱和立柱的夹紧、放松工作状态指示，,HL3,用于主轴电动机运转工作状态指示。,二、相关知识,（一）钻床的主要结构,Z3040,型摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱和工作台等部分组成,（二）钻床的运动形式,（,1,）,主运动：,主轴带着钻头的旋转运动。,（,2,）,进给运动：,主轴带着钻头的上下进给运动。,（,3,）,辅助运动：,外立柱和摇臂绕内立柱作回转运动（手动）。,摇臂沿外立柱作升降运动（升降电动机,M2,驱动）。,主轴箱沿摇臂水平移动（手动）。,夹紧与放松运动：外立柱与内立柱、摇臂与外立柱、主轴箱与摇臂间的（液压驱动，电动机,M3,拖动）。,三、任务实施,（一）主电路分析,主轴电动机,M1,：,KM1,单向起停控制。,摇臂升降电动机,M2,KM2,（上升）、,KM3,（下降），正反转控制。,液压泵电动机,M3,：,KM4,（松）、,KM5,（紧），正反转（夹,/,松）控制。,冷却泵电动机,M4,：,组合开关,SA1,单向手动 控制。,哪里有逻辑，那里就有自动化控制,（二）控制电路分析,1.,主轴电动机,M1,的,控制,SB1,、,SB2,、,KM1,构成主轴电动机的起停控制电路，,HL3,用作运行指示。,SB1,、,SB2,、,KM1,构成主轴电动机的起停控制电路，,HL3,用作运行指示。,2.,摇臂的升降控制,摇臂,松开,摇臂,移动,摇臂,夹紧,摇,臂,上,升,流,程,摇臂升降电机,M2,和液压泵电机,M3,配合实现,位置开关,SQ1,、,SQ5,用,于升降限位保护。,SQ3,检测摇臂夹紧，,SQ2,检测摇臂松开,上升,下降,放松,夹紧,上升,下降,完全松开,压,SQ2,SQ1,上,升限位,完全夹紧时压,SQ3,摇臂上升,注意：,YA,得电,摇臂上升过程分析（夹紧时压下,SQ3,放松时压下,SQ2,）,摇,臂,下,降,上升,下降,放松,夹紧,下降,完全放松,时压,SQ2,SQ5,下降,限位,完全夹紧时压,SQ3,注意：,YA,得电,3.,主轴箱和立柱的放松和夹紧控制（夹紧,KM5,，放松,KM4,）,放松,夹紧,主轴箱、立柱松开指示,主轴箱、立柱夹紧指示,注意：,YA,不得电,3.,主轴箱和立柱的放松和夹紧控制（夹紧,KM5,，放松,KM4,）,4,保护环节、照明及冷却泵电动机的控制,（,1,）保护环节。低压断路器,QF,对主电路进行短路保护；热继电器,FR1,对主轴电动机进行过载保护；热继电器,FR2,对液压泵电动机,M3,进行过载保护。摇臂的上升限位和下降限位分别通过行程开关,SQ1,和,SQ5,实现。,（,2,）照明电路。照明由开关,SQ,控制照明灯,EL,来实现。,（,3,）冷却泵电动机的控制。冷却泵电动机,M4,的容量很小，由开关,SA,控制。,Z3040,型,摇臂钻床电气控制特点,1,、,Z3040,型摇臂钻床采用机、电、液的综合控制。,2,、摇臂的升降控制与摇臂夹紧放松的控制有严格的程序要求，以确保先松开，再移动，移动到位后自动夹紧。所以对,M3,、,M2,电动机的控制有严格的程序要求，这些皆由电气控制电路，液压、机械相互配合来实现。,3,、电路具有完善的保护和联锁，有明显的信号指示。,Z3040,型,摇臂钻床中行程开关的作用：,SQ1,：上升限位,SQ2,：摇臂完全松开,SQ3,：摇臂完全夹紧,SQ4,：主轴箱、立柱完全夹紧,SQ5,：下降限位,Z3040,摇臂钻床常见故障分析,知识拓展,1,主轴电动机无法起动,（,1,）电源总开关,QF,接触不良，需调整或更换。,（,2,）控制按钮,SB1,或,SB2,接触不良，需调整或更换。,（,3,）接触器线圈,KM1,线圈断线或触点接触不良，需重接或更换。,2,摇臂不能升降,（,1,）行程开关,SQ2,的位置移动，使摇臂松开后没有压下,SQ2,。由摇臂升降过程可知，摇臂升降电动机,M2,旋转，带动摇臂升降，其前提是摇臂完全松开，活塞杆压行程开关,SQ2,。如果,SQ2,不动作，常见故障是,SQ2,安装位置移动。这样，摇臂虽已放松，但活塞杆压不上,SQ2,，摇臂就不能升降，有时，液压系统发生故障，使摇臂放松不够，也会压不上,SQ2,，使摇臂不能移动。由此可见，,SQ2,的位置非常重要，应配合机械、液压调整好后紧固。,（,2,）液压泵电动机,M3,的电源相序接反，导致行程开关,SQ2,无法压下。液压泵电动机,M3,电源相序接反时，按上升按钮,SB3,（或下降按钮,SB4,），液压泵电动机,M3,反转，使摇臂夹紧，,SQ2,应不动作，摇臂也就不能升降。因此，在机床大修或重新安装后，要检查电源相序。,（,3,）控制按钮,SB3,或,SB4,接触不良，需调整或更换。,（,4,）接触器,KM2,、,KM3,线圈断线或触点接触不良，需重接或更换。,3,摇臂升降后不能夹紧,（,1,）行程开关,SQ3,的安装位置不当，需进行调整。,（,2,）行程开关,SQ3,发生松动而过早动作，液压泵电动机,M3,在摇臂还未充分夹紧时就停止了旋转。,由摇臂夹紧的动作过程可知，夹紧动作的结束是由行程开关,SQ3,来完成的，如果,SQ3,动作过早，将导致液压泵电动机,M3,尚未充分夹紧就停转。常见的故障原因是,SQ3,安装位置不合适、固定螺丝松动造成,SQ3,移位，使,SQ3,在摇臂夹紧动作未完成时就被压上，切断了,KM5,回路，使,M3,停转。,排除故障时，首先判断是液压系统的故障（如活塞杆阀芯卡死或油路堵塞造成的夹紧力不够），还是电气系统故障。对电气方面的故障，重新调整,SQ3,的动作距离，固定好螺钉即可。,4,立柱、主轴箱不能夹紧或松开,立柱、主轴箱不能夹紧或松开的可能原因是油路堵塞、接触器,KM4,或,KM5,不能吸合。出现故障时，应检查按钮,SB5,、,SB6,接线情况是否良好，若接触器,KM4,或,KM5,能吸合，,M3,能运转，可排除电气方面的故障，则应请液压、机械修理人员检修油路，以确定是否是油路故障。,5,摇臂上升或下降限位保护开关失灵,限位开关,SQ1,或,SQ5,的失灵分两种情况：一是限位开关,SQ1,或,SQ5,损坏，,SQ1,或,SQ5,触点不能因开关动作而闭合或接触不良使线路断开，由此使摇臂不能上升或下降；二是限位开关,SQ1,不能动作，触头熔焊，使线路始终处于接通状态，当摇臂上升或下降到极限位置后，摇臂升降电动机,M2,发生堵转，这时应立即松开,SB3,或,SB4,。根据上述情况进行分析，找出故障原因，修理或更换失灵的限位开关,SQ1,或,SQ5,即可。,