xh714加工中心电器柜改造.doc

资源描述

XH714加工中心电器柜改造目录 1绪论 1 1.1 本课题研究的内容及意义 1 1.2 国内外的发展状况 1 1.3 本课题研究应达到的要求 3 2 技术可行性方案 4 2.1 XH714型机床的基本资料 4 2.2改造需求分析 4 2.3改造成果分析 4 2.4改造方法和技术可行性分析 5 3 电气柜的主要元器件介绍及选型 6 3.1数控机床的电气控制系统简介 6 3.2主要元器件 8 3.3 主要元器件的选用原则 16 3.3.1 接触器的选用 16 3.3.2 熔断器的选用 17 3.3.4低压断路器选用 18 3.3.5 继电器的选用 18 4 电气元件的连接及原理说明 19 4.1 电气元件的连接 19 4.1.1 硬件的连接 19 4.1.2 元器件的连接说明 27 4.2 工作原理叙述 30 4.2.1 主电路 30 4.2.2 控制电路 30 4.2.3 辅助电路 30 5 结论 32 致谢 33 参考文献 34 1绪论 1.1 本课题研究的内容及意义机械工业作为国家的基础，国民经济的基础，具有举足轻重的地位。不论是传统工业，还是高科技产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所生产装备的性能、质量和运用，对国家经济的发展和技术的进步有很大的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。目前，机床技术快速发展。在机械加工企业中有许多普通机床和老式数控机床，这些机床加工出来的产品存在质量差、品种少、档次低、成本高等问题，在国内外工业生产没有竞争力，影响到这些机加工企业的生存和发展。但更新机床，成本颇高，所以对机床进行改造不失为上选。经过改造的机床，比原来的机床具有突出的优越性，降低了劳动强度节省了劳动力，提高了生产效率。我国需要改造的机床很多，这将是个广阔的市场。因此在机械制造业中，尤其在机床制造行业中，应该充分利用自己的技术特长，去迅速占领市场，为国民经济的迅速发展作出自己的行业贡献。本设计以XH714加工中心为例，在原数控机床基础上更换FANUC数控系统，改造成新的CNC机床，包括机床控制功能，电器柜改造，联调与故障排除，主轴控制，传动链的安装调试，机床大修等等。 1.2 国内外的发展状况 XH714立式加工中心主要的用户层面为,以看好的汽车零部件行业为首，还有模具、飞机、医疗设备、IT、光学设备等行业。在飞机制造业因绝大多数加工件为多品种、小批量的产品，因此五轴加工机为主的立式加工中心有潜在的需求。今后电子零部件、精密机枝零部件、半导体模具等行业也具有需求潜力。　　各生产厂家面对预期需求扩大的飞机、模具、半导体等行业，正在抓紧开发五轴加工机。和几年前的以生产一般零部件为主的立式加工中心形成鲜明对比的是，突出以加工模具为主的设备方案不断从厂家出现，由此可明显地看出对高速、高效、高品位加工的需求正在增加。　　针对高精度加工，一些厂家比较注重研制对不易切削材质搞重切削加工的机型。同时，以减少工件更换时间和集中工序为目的的复合化加工技术也在不断创新。为进一步提高效率，有些厂家正在尝试在立式加工中心的控制轴方面再加上l~2个轴，形成五轴控制，这样对于形状复杂的工件和自由曲面等工件都可完成一次装卡加工。　　在产品开发方面，由于用户的要求更加严格，不得不在保持低价位的同时不断追求高性能的技术。由于正在加快适应环保要求的新技术开发，因此，更加需要可以调整品种、数量的可形成柔性线结构的设备。　　现在干式切削也在研制之中，如已经出现的使用高纯度氮气的干式加工系统，以氧化来控制精度变化。同时为改善作业环境、提高经济效率，对于切屑的处理也采用了易于回收的方式。　　卧式加工中心因其加工面是垂直的，切屑易脱落，比较适应长时间无人操作。又因是模块结构，可以短时间内导入最适当规模的系统。因其无人操作时间较长，在成本费用方面与单机相比效果更好。　　从用户需求来看，对卧式加工中心的要求更加趋向于适应多品种小批量的生产，要求加工设备能够灵活地适应工序集中导致的生产型加工件的变化。现在由于汽车厂家的设备投资呈上升趋势，需求可望进一步扩大。此外，因对于产品制造的认识和对生产体系的看法正在发生根本的转变，由此而派生的新的生产体系可能对能形成柔性线的小型机种产生需求。　　着手生产以上机型的厂家在追求高速、高精度的同时，还在如何使机体小型化及成本控制方面下功夫。也就是说此类产品的开发重点在于机体的小型化、适应形成柔性线体系方面。　　从技术开发动向来看，是谋求提高主轴转速、进给速度、提高精密度、并将对应热变位、模块化等集中体现出来。其中，作为机床基本课题的高速化研究也不断取得成果。　　由于提高进给速度直接关系到产品的加工时间，以利提高生产效率，因此在高速进给技术方面，驱动装置采用直线电机的机型正在增多。同时也有厂家在开发不使用直线电机，采用进给轴以大导程滚珠丝杠为驱动，进给加速度1.5G~ 2G、快速进给速度120 mm／min的高速卧式加工中心。并在主轴上采用双面约束刀具、主轴转速为 2 万 r/min、快速进给速度为60 m/min、以尽量缩短重复定位、刀至刀等的非切削时间。为解决速度提高带来的热变位影响，防止精度下降，一般都采用独自的补正装置或主轴冷却结构、冷却装置等。　　数控立式车床适合于加工大直径、大吨位外圆型工件的立式车床，也被各行业采用。由于其市场的局限性，产品在很大程度上反应了用户的意向，很多是以专用机的形式交货投付使用的，这也是用户和厂家形成密切联系的原因。　　最近，对中国出口看好的建设机械厂家对立式车床的需求令人瞩目，造船行业的订货则似乎暂告一段落。从去年起，数控车床生产厂家期待着在飞机、高性能发电机、风力发电机等方面设备投资比较活跃的重电机行业的订货。　　由于市场在交货期、质量、价格方面的要求越来越高，一些中小规模的设备用户为缩短产品的生产周期，更青睐一次装卡、可搞多种加工的复合型加工机。　　考虑到环保要求而采用半干式加工的需求也在增加，根据这类用户的要求，OM制作所以产学协作的方式开发出采用气化热半干式加工技术，并加强了节省能源的措施，控制了电力的使用。　　现在，市场对于提高了通用性的、低价位的小型数控立式车床的需求仍在扩大，同时，和卧式数控车床一样，带有加工中心意识的功能型复合机的开发研制比较活跃。例如，随着对复杂形状工件成品加工要求的提高，也在研制将立式车床功能加上钻、攻丝、镗等旋转方面的加工功能。　　因配置了C轴，不同的复合加工也可通过一次装卡进行。此外，在以切削为主的同时，加上采用单刀具的双面约束 ATC方式后，在铣加工功能方面也见到不少可进行重切加工的工序集约型产品。 1.3 本课题研究应达到的要求一、初步掌握XH714立式铣削加工中心的使用；二、基本掌握数控铣削加工中心加工工艺，熟悉掌握孔系零件加工及程序编制；三、初步掌握各类电器元件的使用及其原理；四、了解FANUC操作系统；五、编写设计说明书一份，要求文字通常，简洁明白，表达清晰，计算准确，重要公式引用应有出处。 2 技术可行性方案 2.1 XH714型机床的基本资料 XH714立式加工中心是一种中小规格、高效通用的数控机床。该机床设有可容纳20把刀具的自动换刀系统。通过编程，在一次装夹中可自动完成铣、镗、钻、铰、攻螺纹等多种工序的加工，可广泛的用于板类及箱体类零件的多品种、小批量生产。自动换刀装置（ATC）采用了先进的机械式自动换刀装置。若选用数控转台，可实现四轴控制，进行多面加工。 XH714的主传动采用FANUC AC SERVO MOTOR ais series系列交流主轴电动机及AC系列主轴驱动装置，在50~6000r/min范围内无级调速，利用主轴电动机内编码器实现同步攻螺纹。伺服进给采用三菱AC系列交流伺服电动机及AC交流伺服驱动装置，通过交流伺服电动机内装编码器实现半闭环的位置控制。 XH714加工中心是针对模具等机械行业设计的机床，具有高刚性、高可靠性、切削功率大的特点，气动换刀快捷、方便。本机床采用台湾主轴、台湾光机、台湾滚珠丝杠。运行速度快、精度高、操作方便。无液压泵站装置也是本机床的一大特点，低噪声、无污染、易维护，只要有电源、气源的地方即可保证机床的正常运转和生产。　 2.2改造需求分析有些旧式数控机床已经不太适应市场多品种、大批量生产要求，为了适应现如今的市场竞争，有必要对其进行改造，配有先进数控装置的机床兼综自动控制技术、微电子技术、自动检测技术等先进科学技术，更能够在短时间内大批量加工形状复杂高精度零件。由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，当换加工对象时就只需更换零件的加工程序即可，而无需对机床作任何调整，因此更适应多品种的加工要求。可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。旧式数控机床和普通机床在几次修理调整之后，故障率依然较高，修理很难达到机床大修标准。若合理的选择数控系统，则可使机床故障率降低，使机床性能稳定。 2.3改造成果分析旧式数控机床在改造之后，拥有优越的性能，较高的加工精度，机床左边轴方向在数控系统的控制下，能依据编制的加工程序加工出所需的工件，改造后的数控机床比较容易上手，有一定文化基础的人能在认真努力下很快使用改造后的机床。机床改造后在很大程度上提高劳动效率，降低了工人的劳动强度，节省了劳动力，减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应，提高企业的竞争力。同购置新机床相比，机床改造一般可以节省60％～80％的费用，改造费用低。特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的1/3，交货期短。但有些特殊情况，如高速主轴、托盘自动交换装置的制作与安装过于费工、费钱，往往改造成本提高2～3倍，与购置新机床相比，只能节省投资50％左右。 2.4改造方法和技术可行性分析 XH714机床由原来fanuc 0 mc系统进行改造，选用的系统是fanuc 0i mc系统。在原有的功能上添加了新的功能，通过对系统的安装，电器柜，以及主轴和传动链、控制面板等模块的安装，连接以及调试，故障排除。在对机床控制功能的安装调试方面，主要是从cnc pmc 机床之间的连接，调试安装。参照机床说明书完成机床的安装，机床连接功能调试，PMC程序的输入等等。　数控系统的选择目前市场上数控系统的类型比较多，选择前首先应对拟改造的数控机床自身功能有一个充分的了解，可依据价格合理、技术先进、服务方便的原则选择数控系统。在经济能力许可的情况下，尽量选用名牌产品。此类数控系统，零件筛选严格，制造工艺规范可靠、出现的因电器元件故障或提前失效引起的设备故障，有极好的预防作用。而且注重数控系统的功能选择。不应单纯追求数控系统的高性能指标，这对于实现较高的性能价格比非常重要。数控系统所具有的功能要与准备改造的数控机床所能达到功能相匹配，尽量减少过剩的数控功能。本台加工中心的改造选用fanuc 0i mc系统。 3 电气柜的主要元器件介绍及选型 3.1数控机床的电气控制系统简介一台典型的数控机床其全部的电气控制系统包括： (1)数据输入装置。将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机(已很少使用)，3.5in软盘驱动器，CNC键盘(一般输入操作)，数控系统配备的硬盘及驱动装置(用于大量数据的存储保护)、磁带机(较少使用)、PC计算机等等。 (2)数控系统数。控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直至运动和功能结束。数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是要注意严格按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。 (3)可编程逻辑控制器。是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行；同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。不同厂商的PLC有不同的PLC语言和不同的语言表达形式，因此，力求熟悉某机床PLC程序的前提是先熟悉该机床的PLC语言。 (4)主轴驱动。系统接受来自CNC的驱动指令，经速度与转矩(功率)调节输出驱动信号驱动主电动机转动，同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特性，其中有些不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据运行状态加以调改的，例如零漂等。通常CNC中也设有主轴相关的机床数据，并且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取一，切勿冲突。 (5)进给伺服驱动。系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流(转矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴运动，同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信，通报现时工作状态并接受CNC的控制。进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链的状态发生变化，就需重调速度环调节器。 (6)电器硬件电路。随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。 (7)机床(电器部分)。包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床的各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。 (8)速度测量。通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。注意：机床供电电源要求采用三相四线制，380V 50Hz交流电网。三根相线(Ll，L2，L3)和一根中性线(N)均从电柜底部引入电气柜内电盘上的主接线板Ll．L2．L3和PE端子上，出厂前PE和N端子已联接，只要将供电电源中性线接在PE端上即可。供电电源的电缆或电线的截面积应不小于6mm2．采用导电率高的铜线．保护地线还必须与机床所设置的专用接地螺钉牢固，可靠地连接。接地电阻<0．1 Ω。如有三相五线制的用户，应把供电电源引接在端子上，将接线板上的PE和N的连线断开，分别接在五线制中的PE和N端子上。电网电压：交流一380v(+10%一一-1O%) 电网频率：50Hz（±1Hz）工作环境温度：5—40度相对湿度：25°时．80% 3.2主要元器件介绍一.接触器接触器是一种用于频繁地接通或切断带有负载的主电路的自动控制电器。接触器各部件图形符号见下图，文字标注型式为：　　　　　　　　K M 　　　　　　　　① ② 　　① 接触器文字符号　　② 接触器的区分数字接触器各部件图形文字符号 a)接触器线圈 b)主触头 c)常闭辅助触头 d)常开辅助触头主要技术参数 1）额定电压　　接触器铭牌上的额定电压是指主触头额定电压，即保证接触器主触头正常工作的电压值。　　2）额定电流　　接触器铭牌上的额定电流是指主触头额定电流。有5、10、20、40、60、100和150A等，额定电流应大于或等于被控电气控制线路的额定电流。　　3）吸引线圈额定电压　　交流吸引线圈的额定电压有36V、127V、220V和380V四种。考虑电网波动，接触器线圈允许在电压等于85%~105%额定值下长期接通。　　4）寿命　　机械寿命是指接触器在不需修理条件下所能承受的无负载操作次数，一般接触器机械寿命为600~1000万次。电寿命是指接触器的主触头在额定负载条件下允许的极限操作次数，一般电寿命为15~300万次。　　5）额定操作频率　　指接触器每小时接通的次数。一般交流接触器操作频率最高为600次/h。二. 熔断器熔断器是一种最简单有效的保护电器。在使用时，熔断器串接在所保护的电路中，用作电路及用电设备的短路保护。熔断器主要有插入式、螺旋式、密闭管式等类型。熔断器在电气原理图中的图形与文字符号见下图。熔断器图形与文字符号主要技术参数 1）额定电压指熔断器能长期正常工作时承受的电压，其值一般等于或大于电气设备的额定电压。 2）额定电流指熔断器长期工作时各部件温升不超过规定值时所能承受的电流称为熔断器额定电流，而熔体能长期流过而不被熔断的电流则称为熔体额定电流。其值应大于或等于电气设备的额定电流。 3）分断能力指熔断器在额定电压等规定工作条件下可以分断的预期短路电流值，也就是熔断器可以分断的最大短路电流值。 4）保护特性又称安秒特性，指熔体的熔化电流I与熔断时间t的关系。电流通过熔体时产生的热量与电流通过时间成正比，电流越大，则熔体熔断时间越短。其特征曲线见下图。熔断器保护特性曲线图中I¥为最小熔化电流或称临界电流，即通过熔体的电流小于此电流时不会熔断，所以选择熔体额定电流IN应小于I¥。 5）熔断器熔化系数通常将熔断器熔体额定电流与最小熔化电流之比IN/I¥称为熔化系数，一般IN/I¥ » 1.5~2，该系数反映熔断器在过载时的保护特性。若要使熔断器能保护小过载电流，则熔化系数应低；为避免电动机启动时的短时电流，熔体熔化系数就应选高。三.继电器继电器是一种根据电气量（电压、电流等）或非电气量（温度、压力、转速、时间等）的变化，接通或者断开控制电路的自动切换电器。继电器的种类繁多、应用广泛。按输入信号的不同可以分为：电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器、速度继电器、压力继电器等。按工作原理可分为：电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器和电子式继电器等。按用途可分为：控制继电器、保护继电器等。按动作可分为：瞬时继电器、延时继电器等。下面介绍几种最常用的继电器。 1. 电磁继电器　　1）电压继电器　　触头是否动作与线圈中电压相关的继电器称为电压继电器。电压继电器在电气控制线路中起电压保护和控制作用，其线圈是电压线圈，与负载并联。常按吸合电压大小，分为过电压继电器与欠电压继电器。电压继电器图形文字符号 a)过电压继电器线圈 b)欠电压继电器线圈 c)电压继电器常开触头 d)电压继电器常闭触头　　2）电流继电器　　触头是否动作与线圈中电流大小相关的继电器称为电流继电器。电流继电器在电气控制线路中起电流保护和控制作用，其线圈是电流线圈，与负载串联，常按吸合电流大小分为过电流继电器与欠电流继电器。电流继电器图形文字符号 a)过电流继电器线圈 b)欠电流继电器线圈 c)电流继电器常开触头 d)电流继电器常闭触头　　3）中间继电器　　中间继电器是用于转换控制信号的中间电器，与接触器类似，通过线圈的通电与断电控制各触头的闭合与断开实现对电气控制线路的控制。中间继电器触头数量较多，各触头额定电流相同。　　中间继电器的主要用途是当其他继电器触头数量或容量不够时，可借助中间继电器扩充触头数目或增大触头容量，起中间转换作用。将多个中间继电器相组合，还能构成各种逻辑运算电器或计数电器。中间继电器各部件的图形文字符号见下图。标注型式为：中间继电器图形文字符号 a)中间继电器线圈 b)中间继电器常开触头 c)中间继电器常闭触头　4）电磁继电器主要技术参数　　① 继电器额定参数　　继电器额定电压（电流）指继电器线圈电压（电流）的额定值，用VN（IN）表示。　　继电器吸合电压（电流）指使继电器衔铁开始运动时线圈的电压（电流值）。　　继电器释放电压（电流）指衔铁开始返回动作时线圈的电压（电流）值。　　② 动作与返回时间　　继电器动作时间指继电器从接通电源起，到继电器常开触头闭合为止所经过的时间；继电器返回时间则指从断开继电器电源起，至断电器常闭触头闭合为止所经过的时间。一般继电器动作时间与返回时间为0.05s~0.15s，快速继电器可达0.005s~0.05s，动作与返回时间直接决定了继电器的可操作频率。　　③触头开闭能力　在交、直流电压不大于250V的电路中，各种功率的继电器开闭能力见表　　　　　　　　　　　　　　继电器触头开闭能力参考表继电器类别触头的允许断开功率触头的允许接通电流继电器长期允许的闭合电流(A) 直流(W) 交流(W) 直流(A) 交流(A) 小功率 20 100 0.5 1 0.5 一般功率 50 250 2 5 2 大功率 200 1000 5 10 5 　　④继电器整定值　　触头系统切换时，继电器需输入相应电参数的数值称为继电器整定值。大部分继电器的整定值可以调整，通过调节继电器反作用弹簧与工作气隙，实现继电器的吸合电压或吸合电流、断开电压或断开电流的调节，使之调节到使用时所要求的值。　　⑤ 继电器其它参数　　吸动继电器衔铁所必须具有的最小功率称为继电器灵敏度；从继电器引出端测得的一组继电器闭合触头间的电阻值称为继电器接触电阻；继电器寿命则指在规定环境条件和触头负载下，按产品技术要求，继电器能够正常动作的最小次数。 2. 热继电器热继电器就是利用电流的热效应工作的保护电器，在电气控制线路中主要用于电动热继电器图形文字符号 a)加热元件 b)热继电器触头机的过载保护。热继电器根据过载电流的大小自动调整动作时间，过载电流大，热继电器动作时间较短；过载电流小，热继电器动作时间较长；而在正常额定电流时，热继电器长期保持无动作。 3. 时间继电器　　继电器吸引线圈通电或断电以后，其触头经过一定延时以后才能动作的继电器称为时间继电器。时间继电器有通电延时与断电延时之分，吸引线圈通电后延迟一段时间后触头动作，吸引线圈一旦断电，触头瞬时动作的为通电延时型时间继电器；吸引线圈断电后延迟一段时间触头动作，吸引线圈一旦通电，触头瞬时动作的为断电延时型时间继电器。时间继电器图形文字符号见下图，各种延时触头的动作方向总是指向触头上圆弧图形的圆心。时间继电器各种部件的图形文字符号 a)通电延时线圈 b)断电延时线圈 c)常开延时闭合触头 d)常闭延时断开触头 e)常开延时断开触头 f)常闭延时闭合触头 4. 速度继电器　　速度继电器常用于电动机反接制动电气控制线路中，当电动机轴速度达到规定值时速度继电器动作，当电动机轴速度下降到接近零时速度继电器触头自动及时切断控制支路。速度继电器各部件的图形文字符号见下图。速度继电器各部件图形文字符号 a)速度继电器转子 b)速度继电器常开触头 c)速度继电器常闭触头四. 主令电器　　主令电器是一种在电气控制线路起发送或转换控制指令作用的电器，常用于接通或断开控制电路，再通过接触器、继电器间接控制主电路的接通与断开，但主令电器不能直接用于主电路的分合。电气控制线路中常用的主令电器主要有按制按钮、行程开关和转换开关等。 1. 控制按钮　　控制按钮主要用于低压控制电路中，手动发出控制信号，以控制接触器、继电器等，按钮触头允许通过的电流较小，一般不超过5A。控制按钮有单式按钮、复式按按钮和三联式按钮等型式，按钮图形文字符号见下图。各种按钮图形文字符号 a)常开按钮 b)常闭按钮 c)复式按钮 d)紧急按钮 e)按钮带锁及带灯 f)按钮带灯为便于识别各按钮作用，避免误操作，在按钮帽上制成不同标志并采用不同颜色以示区别，一般红色表示停止按钮、绿色或黑色表示起动按钮。不同场合使用的按钮还制成不同的结构，例如紧急式按钮装有突出的蘑菇形按钮帽以便于紧急操作，旋钮式按钮通过旋转进行操作，指示灯式按钮在透明的按钮帽内装和信号进行信号显示，钥匙式按钮必须用钥匙插入方可旋转操作等。按钮颜色根据工作状态指示和工作情况要求选择，见下表。按钮颜色及其含义按钮颜色含义说明应用示例红紧急危险或紧急情况时操作急停黄异常异常情况时操作干预制止异常情况绿正常正常情况时起动操作蓝强制性要求强制动作情况下操作复位功能白未赋予特定含义除急停以外的一般功能的起动起动/接通(优先)、停止/断开灰起动/接通、停止/断开黑起动/接通、停止/断开(优先) 2. 行程开关　　行程开关又称限位开关，工作原理与按钮相类似，不同的是行程开关触头动作不靠手工操作，而是利用机械运动部件的碰撞使触头动作，从而将机械信号转换为电信号，再通过其他电器间接控制机床运动部件的行程、运动方向或进行限位保护等。　行程开关图形文字符号见下图行程开关触头图形与文字符号 a)行程开关常开触头 b)行程开关常闭触头 3. 转换开关　　转换开关在电气控制线路中常用于5KW以下电动机的起动、停止、变速、换向和星、三角起动，还可用于电气测量仪表的转换。　　下图是转换开关图形文字符号。图中小黑点表示开关手柄在不同位置上各支路的通断状况。开关手柄置于“停”位置时支路1~6均不接通，置于“顺”位置时支路1、2、3接通，置于“倒”位置时则支路4、5、6接通。转换开关图形文字符号五.低压断路器低压断路器又称自动开关、空气开关，不但能用于正常情况时不频繁接通和断开电路，而且当电路中出现过载、短路以及失压等故障时，能自动切断故障电路，有效地保护串接在后面的电气设备，因此在电气控制线路中使用广泛。低压断路器在电气原理图中的图形文字符号见下图。低压断路器图形文字符号断路器主要技术参数 1）额定电压指断路器在规定条件下长期运行所能承受的工作电压，一般为线电压。常用有交流220V、380V、500V、660V等。 2）额定电流　　指在规定条件下断路器可长期通过的电流，又称为脱扣器额定电流。　　3）额定短路接通能力　　指断路器在额定频率和功率因数等规定条件下，能够接通短路电流的能力，用最大预期峰值电流表示。　　4）额定短路分断能力　　指断路器在额定频率和功率因数等规定条件下，能够分断的最大短路电流值。　　5）额定短时耐受电流　　指断路器在规定试验条件下，在指定适时间内所能承受的电流值。　　6）动作时间　　指从电气控制线路出现短路瞬间开始到触头分离、电弧熄灭、电路被完全分断所需要的全部时间，又称为全分断时间，一般为30~60ms。　　7）使用寿命　　包括电气寿命和机械寿命。指在规定的正常负载条件下动作而不必更换零部件的操作次数，一般电气寿命为0.2~1.2万次，机械寿命为0.2~2万次。 3.3 主要元器件的选用原则为了保证电气系统的正常工作，必须根据以下原则正确选用各类电器，使电器的技术参数和使用环境条件满足电路要求。 ⑴ 类型选用低压电器的类型应根据电路中负载电流的种类来选择，即交流负载应选用交流用电器，直流负载应选用直流用电器。根据使用类别和环境条件选用相应的系列产品或派生产品。 ⑵ 额定电压的选用被选用的低压电器的额定电压应大于或等于负载电压。 ⑶ 额定电流的选择对于各种低压电器所选用的额定电流值不同，可根据手册资料查出相应电器的主触点（头）的额定电流值，也可根据有关经验公式计算额定电流值。一般情况下，选用电器的额定电流值应大于计算值。 3.3.1 接触器的选用 ①接触器类型的选用接触器的类型有交流和直流两类，应根据负载电流的类型和负载的轻重来选用，即主触点的额定电流： IN主触头≥PN 电动机/（1~1.4）UN电动机式中，IN主触头单位为A；PN 电动机单位为W；UN电动机单位为V。如果接触器控制的电动机启动、制动或正反转频繁，一般将主触点的额定电流降一级使用。 ②接触器主触点额定电压的选择选用时，接触器主触点的额定电压应大于或等于负载的额定电压。 ③接触器操作频率的选择操作频率是指接触器每小时通断的次数。当通断电流较大及通断频率过高时，会引起触点过热，甚至熔焊。操作频率若超过规定值，应选用额定电流大一级的接触器。 ④接触器线圈额定电压的选择接触器线圈的额定电压允许在额定电压的85%~105%范围内正常使用，其电压等级有36V、110V、12V、220V、380V等，当电路简单、使用电器较少时，为了节省变压器，可直接选用380V或220V电压线圈；若电路较复杂时，可根据控制回路的电压等级来选择。 3.3.2 熔断器的选用 ①熔断器类型的选择应根据使用场合选择熔断器的类型。电网配电一般选用管式熔断器；电动机保护电路一般选用螺旋式熔断器；照明电路一般选用瓷插式熔断器；保护可控硅元件则应选择快速式熔断器。 ②熔体额定电流的选择 a.照明电路。 Ⅰ.电灯支路：熔体额定电流≥支路上所有电灯的工作电流之和。 Ⅱ.电灯总路：装于电能表出线的熔体额定电流=（0.9~1.0）*电能表额定电流＞全部电灯的工作电流。 b.电动机。 Ⅰ.单台直接启动电动机：熔体额定电流=（1.5~2.5）*电动机额定电流 Ⅱ.多台直接启动电动机：总熔体额定电流=（1.5~2.5）*（容量最大的电动机额定电流+其余电动机额定电流之和）。 Ⅲ.减压启动电机：熔体额定电流=（1.5~2.5）* 电动机额定电流。 Ⅳ.绕线型转子电动机和直流电动机：熔体额定电流=（1.2~1.5）* 电动机额定电流。 ③.配电变压器熔体额定电流=（1.2~1.5）* 电动机额定电流。 ④.电热设备熔体额定电流≥电热设备额定电流。 ⑤.并联电容器 a.单台时：熔体额定电流=（1.5~2.5）* 电动机额定电流。 b.电容器组：熔体额定电流=（1.3~1.8）* 电动机额定电流。 ⑥.单台电焊机熔体额定电流=（1.5~2.5）* 负载电流。 ⑦.快速熔断器与整流器件串联熔体额定电流≥1.57*整流器件额定电流。 3.3.3 控制按钮的选用　　按钮类型选用应根据使用场合和具体用途确定。例如按制柜面板上的按钮一般选用开启式，需显示工作状态则选用带指示灯式，重要设备为防止无关人员误操作就需选用钥匙式。按控制回路的需要，确定按钮的个数。转换开关选用时应按额定电压与额定电流等参数选择合适的系列规格，并按操作需要选择手柄型式和定位特征，而触头数量和接线图编号则根据不同控制要求选用。行程开关选用时根据使用场合和控制对象确定行程开关种类。例如当机械运动速度不太快时通常选用一般用途的行程开关，在机床行程通过路径上不宜装直动式行程开关而应选用凸轮轴转动式行程开关。行程开关额定电压与额定电流则根据控制电路的电压与电流选用。 3.3.4低压断路器选用 ①.断路器的额定工作电压应高于或等于电路或设备的额定工作电压。对于配电电路来说，应注意区别是电源端保护还是负载保护，电源端电压比负载端电压高出5%左右。 ②.断路电器主电路额定工作电流应大于或等于负载端电流。 ③.断路器的过载脱扣器整定电流应等于负载端电流。 ④.断路器的额定通断能力大于或等于电路的最大短路电流。 ⑤.断路器的欠压脱扣器额定电压等于主电路的额定电压。 ⑥.断路器类型的选用，应根据电路的额定电流及保护的要求决定。 3.3.5 继电器的选用 ⑴ 热继电器的选用 ① 热继电器的类型选择一般轻载启动，长期工作的电动机或间断长期工作的电动机，选用二相结构的热继电器；当电源电压的均衡性和工作环境较差或较少有人照管的电动机，或多台电动机的功率差别较显著，可选用三相结构的热继电器，而三角形接线的电动机，应选用带断相保护装置的热继电器。 ② 热继电器参数的选择 a.热继电器的额定电流应略大于电动机的额定电流。 b.热元件的额定电流应略大于电动机的额定电流。 c.根据热继电器的型号和热元件额定电流，查出热元件整定电流的调节范围。对过载能力差的电动机，可将整定电流调整到电动机额定电流的0.6～0.8倍;对启动时间较长、拖动冲击性负载或不允许停车的电动机，热元件的整定电流应调整到电动机额定电流的1.1～1.5倍。 ⑵时间继电器的选用 ① 类型选择凡是对延时要求不高的场合，一般采用价格较低的JS7-A系列时间继电器，反之可采用JS11、JS20或7PR等系列的时间继电器。 ② 延时方式的选择时间继电器有通电延时和断电延时两种，应根据控制电路的要求来选择. ③ 线圈电压的选择根据控制电路电压来选用时间继电器吸引线圈的电压来选用时间继电器吸引线圈的电压。 ④ 电源参数变化时时间继电器的选择在电源电压波动大的场合，采用空气阻尼式或电动式时间继电器；而在电源频率波动大的场合，不宜采用电动式时间继电器；在温度变化比较大的场合，不宜采用空气阻尼时间继电器。 4 电气元件的连接及原理说明 4.1 电气元件的连接 4.1.1 硬件的连接 a）总体连接 ①下图为控制单元的构成。控制单元各部分的名称首先要认识控制单元各部分的名称和位置以及各部分的作用。 ②综合连接图综合连接图综合连接图 b）控制单元与机床各部分的连接右图为控制电源图示右图为控制单元

展开阅读全文