第六章 机床电气控制电路设计

第6章 机械电气设计
机械电气是电气工程的重要组成部分。随着相关 技术的发展，机械电气的使用日益广泛。本章主 要着眼于机械电气的设计，通过几个具体的实例 由浅到深地讲述了在AutoCAD 2014环境下进行 机械电气设计的过程。
6.1 机械电气系统简介
机械电气系统是一类比较特殊的电气系统，主要 指应用在机床上的电气系统，故也可以称为机床 电气系统，包括应用在车床、磨床、钻床、铣床 以及镗床上的电气系统，以及机床的电气控制系 统、伺服驱动系统和计算机控制系统等。随着数 控系统的发展，机床电气系统也成为了电气工程 的一个重要组成部分。
（1）新建文件（2）插入块。（3）调整块的位置。
2．绘制断流器符号（1）绘制矩形。（2）移动矩形。（3）绘制
正方形。（4）平移正方形。（5）分解正方形并删除边。（6）绘制直线。
3．绘制连接导线（1）分解块。（2）延伸直线。（3）修剪直线。 4．绘制机壳接地线（1）绘制折线。（2）镜像直线。（3）绘制
摇臂钻床的主轴旋转运动和进给运动由一台交流 异步电动机拖动，主轴的正反旋转运动是通过机 械转换实现的，故主电动机只有一个旋转方向。
摇臂钻床除了主轴的旋转和进给运动外，还有摇 臂的上升、下降及立柱的夹紧和放松。摇臂的上 升、下降由一台交流异步电动机拖动，立柱的夹 紧和放松由另一台交流电动机拖动。Z35摇臂钻 床在钻床中具有代表性，下面以Z35摇臂钻床为 例讨论钻床电气设计过程。
图6-33 复制常开主触点
图6-34 绘制常闭急停按钮
图6-35 插入手动单极开关
图6-36 绘制多段线 图6-37 捕捉斜线中点 图6-38 绘制竖直直线
图6-39 绘制折线
图6-40 镜像折线
图6-41 选择直线
图6-42 拖拽直线

第五章 工作机械的基本电气控制线路
时间继电器的符号
第五章 工作机械的基本电气控制线路
②晶体管式时间继电器 又称半导体时间继电器或电子式时间继电器。
第五章 工作机械的基本电气控制线路
（3）热继电器 热继电器是利用流过继电器热元件的电流产生的热效应 而反时限动作的自动保护电器。反时限动作，是指电器的延 时动作时间随通过电流的增加而缩短。热继电器主要用于电 动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行保护及其他电 气设备热状态的控制等。
3. 当同一电气元件的不同部件(如线圈、触点) 分散在不同 位置时, 为了表示是同一元件, 要在电气元件的不同部件处标注 统一的文字符号。对于同类器件, 要在其文字符号后加数字序 号来区别。如两个接触器, 可用KM1、KM2 文字符号区别。
第五章 工作机械的基本电气控制线路
4 .所有电气的可动部分均按没有通电或没有外力作用 时的状态画出。对于继电器、接触器的触点, 按其线圈不通 电时的状态画出; 控制器按手柄处于零位时的状态画出; 对于 按钮、行程开关等触点, 均按未受外力作用时的状态画出。
第五章 工作机械的基本电气控制线路
2．低压开关 低压开关一般为非自动切换电器，主要作为隔离、转换、 接通和分断电路用。 （1）低压断路器
线路正常工作时，它作为电源开关 接通和分断电路；当电路中发生短路、 过载和失压等故障时，它能自动跳闸切 断故障电路，从而保护线路和电器设备。
DZ15塑壳式低 压断路器
螺旋式熔断器
磁插式熔断器
有填料封闭管 式熔断器
第五章 工作机械的基本电气控制线路
（1）熔断器的结构和符号 ① 结构：熔体、安装熔体的熔管和熔座
② 符号： （2）熔断器的主要技术参数

。。 。。
图6-6示两车重联，图（a）若被 操作车A故障不能吸合→两台车 .（ ） . J均不能得电打开，即被操纵车 A A 的故障转移到未被操纵车上； A A .（ ） . 反之，未被操纵车A因故障不能 J J J J 吸合，则两台车J仍正常工作， 即掩盖了未被操纵车的故障。 (b) (a) 图（b）则防止此情况。 图6-6 机车重联原理电路 （3）防止重联引起迂回电路。 （4）两车Ⅰ、Ⅱ端反向连挂时，反向器应使机车行驶方向一致。 （5）重联车故障时，本务车应有显示。 （6）运行中有机车故障跳闸，排除后恢复时需另一台也要回到 起动初态，使各车都丧失牵引力。（重联对机车质量及可靠性要求较
a
b
c
§6.2 控制的联锁方法与机车重联
特点：“与”逻辑控制，串联锁越多可靠性越差。 （2）并联联锁 由若干联锁并联来控制某一电器的工作线圈。如将图6-1 的a、b、c改为并联，a、b任意为吸合或c为释放状态时继电 器J都会得电吸合。 特点：“或”逻辑控制。（应用：双重供电控制以确保重要供 电的可靠性） J （3）自持联锁 电器工作线圈前的电路中并有该电器 本身的常开联锁。图6-2示， a合→J得电 吸合，J常开闭合保持供电（即使a失电）。 特点：受自身触头的制约。
R11=10k
进级，突加指令Ui （22.5V），A01输 出UC（-15V），D3 通、D4止，积分充 电电阻大，U0上升 慢（P2微调），需 6s达最大值10V； 退级，Ui由22.5V跃 变为0，A01输出
R10=10k P1=4.7k B
.
.
A。
-15V
2、间接控制方法
由司机控制器、按键开关或微机控制低压电器，再控制高 压部分。 特点：弱电控强电，操作轻巧灵便、安全可靠。 应用：铁道电气化电力机车。

4
6.3 继电器控制线路设计方法
（1）用典型控制线路或经过实际检验的线路为基础单元，来组成控 制电路；
（2）确认控制原理正确时，缩短导线长度和减少导线的数量是非常 有必要的；
（3）减少触点和通电时间； （4）尽量减少线圈通电电流经过触点数量，以提高线路的可靠性； （5）合理安排电气元件触点位置，正确连接电磁线圈； （6）防止出现竞争现象； （7）合理选择控制系统中电气元件的控制电压。
3
6.2 电气控制系统设计的方法
6.2.1经验设计法 所谓经验设计法就是根据生产工艺的要求选译适当的基本控制环节(
单元电路)，把它们组合在一起。
6.2.2逻辑设计法 所谓逻辑设计法就是根据生产工艺的要求，利用逻辑数学来分析、
设计控制系统的。用这种方法设计的电路比较合理，特别适合用于设 计较复杂的生产工艺所要求的控制电路。但是相对设计者而言，逻辑 设计法难度较大，不易掌握。
1.PLC的维护 （1）供电电源 （2）环境条件 （3）I/O端口 （4）安装条件
2.电池的更换 28
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6.5 应用举例 PLC控制系统设计实例1--基于PLC对Δ-Y减压启动控制系统
Y-Δ降压启动继电器控制电路
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1）启动过程 15
2）选择PLC型号 根据控制要求，PLC控制系统选用SIEMENS公司的S7-200系列 CPU222，进行电动机Δ-Y减压启动系统控制。
3）系统的硬件设计 ①输入输出分配表 。
(5)由于加工工件的最大长度较长，为了减少辅助工时，要求配备一台刀
架快速移动电动机
(6)车削时，由于车刀和工件的摩擦会产生高温，要求配备一台冷却泵电
动机
(7) 由一个操作手柄控制进给运动的纵向(左右)运动、横向(前后)运动以