多工位动力铣削头自动控制继电器接触器控制.docx

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1、课题：多工位铳削动力头自动控制专业：班级：学生姓名：所属院系：指导教师：第1章绪论11.1 课程设计目的11.2 课程主要内容和要求1第2章总体设计22.1控制要求22.2 设计要求22.3 设计任务22.4 工作要求2第3章电路设计33.1 主电路设计33.2 控制电路设43.3 柜内器件布置图63.4 柜体面板图7第4章设备选型与参数计算84.1电机选型84.2断路器选择94.3交流接触器选型104.4热继电器选型114.5器件清单11第5章导线选择13参考文献14附录15附录1总电路图15第1章绪论1.1课程设计目的在掌握电气设计基本知识的基础上，结合实际生产任务要求，设计多工位铳削头自

2、动控制系统。通过本次设计训练应达到以下目的：I）理解和掌握电气控制线路的设计原理；2）掌握常用电器元件的选用原则；3）掌握根据生产工艺要求设计电气控制线路的方法；4）掌握电汽控制线路的安装工艺与调试方法；5）培养查阅图书资料、产品手册和工具书的能力；6）培养综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力。1.2课程主要内容和要求两个动力部件构成的机床及其工作自动循环工况详见附件一。两个动力头由不同的电机驱动，工位控制由行程开关控制。设计任务如下：1、电动机能正常启动运行，有过载、短路等保护措施；2、自动循环工作方式时，Ml、M2分别为动力头驱动电机；SQl、SQ2是动力头1的原位开关和终点

3、限位开关；SQ3、SQ4是动力头2的原位开关和终点限位开关；循环工位控制要求见附件1。3、要具有必要的电气保护和互锁；4、有相应的信号灯指示工作在哪个环节。第2章总体设计2.1控制要求：1、装置用途；铳削加工是刀具在主轴驱动下高速旋转，通过动力头的配合将静止被加工工件加工成型。匕、基础资料:本铳削机床有两个动力头，分别由不同的电机控制。SQl、SQ2是动力头1的原位开关和终点：限位开关；SQ3、SQ4是动力头2的原位开关和终点限位开关，机床运动简图和工作循环如下图所:示。2.2设计要求；3、设计要求；1、按循环工艺要求设计控制电路；：2、要具有必要的电气保护和互锁；：3、有相应的信号灯指示工作

4、在哪个环节。2. 3设计任务IlJ主面落五至制电路设计；：2、计算参数并选择元器件，并编写元器件明细表;；3、设计元器件布置图；,A,编写计算、设计说明书。3. 4工作要求大图纸:、函2张，手绘；：2、说明书：5000字左右。第3章电路设计3.1 主电路设计主电路图如图3-1所示。动力头1动力头2图3T主电路图外部3相380V交流电经LI,L2,L3,N供设备使用。LI,L2,L3是3相火线，N是零线。QFl是总的断路器，可以通断整台设备电源。FUI是总的熔断器，起到短路过流保护作用。Ml是动力头1电机。QF2是动力头1电机主回路断路器，FU2是动力头1电机回路熔断器。KMl是动力头1电机前行

5、启动接触器，KM2是动力头1电机返回启动接触器，FRl是动力头1电机过载保护热继电器，起到保护动力头1电机，防止动力头1电机长时间过载运行，烧毁动力头1电机的作用。同样的，M2是动力头2电机。QF3是动力头2电机主回路断路器，FU3是动力头2电机回路熔断器。KM3是动力头2电机前行启动接触器，KM4是动力头2电机返回启动接触器，FR2是动力头2电机过载保护热继电器，起到保护动力头2电机，防止动力头2电机长时间过载运行，烧毁动力头2电机的作用。3.2 控制电路设控制电路如图3-2所示。L,N是控制电路220V交流电输入端。QF4是控制电路回路断路器，起到通断控制电路电源作用。FU4是控制电路熔断

6、器，起到短路过流保护作用。HLo是电源指示灯。SBl是急停开关，按下停止所有输出，SB2是停止开关,按下停止设备。KMI是动力头1前行启动接触器，SB3是启动按钮。通过按启动按钮SB3系统启动，SB3常开触点闭合，此时220V交流电源经L,QF4,FU4,急停开关SBl常闭触点，停止按钮SB2常闭触点，启动按钮SB3常开触点（此时已经按下，闭合），KM2辅助常闭触点，接接触器KMl线圈的一端，接触器KMl线圈的另外一端，经熔断器FU4,断路器QF4,接220V的N,接触器KMl线圈得电，KMl常开主触点闭合,启动动力头1前行。动力头1前行指示灯HLl点亮。按停止按钮SB2,则SB2常闭触点断开

7、,KMl线圈失电，动力头1前行停止。动力头1前行到位，SQ2常闭触点断开，KMl失电，停止前行。动力头1前行到位，SQ2常开触点闭合，动力头2前行接触器KM3线圈得电，启动前行，KM3常开辅助触点闭合，进行自锁。动力头2前行到位，SQ4常闭触点断开,动力头2停止前行。动力头2前行到位，SQ4常开触点闭合，动力头1返回接触器KM2线圈得电，启动动力头1返回，KM2常开辅助触点闭合，进行自锁。动力头1返回到位，SQl常闭触点断开，动力头1停止返回。动力头2前行到位，SQ4常开触点闭合，动力头2返回接触器KM4线圈得电，启动动力头2返回，KM3常开辅助触点闭合，进行自锁。动力头2返回到位，SQ3常闭

8、触点断开，动力头2停止返回。动力头1返回到位，SQl常开触点闭合，动力头2返回到位，SQ3常开触点闭合,启动动力头1前行，循环执行。UyFR1困密赳Z8即KM2HL2KM4HL4HL5HL6动力头1返回动力头2返回动力头1故障动力头2故障HLl是动力头1前行指示灯，HL2是动力头1返回指示灯。HL3是动力头2前行指示灯，HL4是动力头2返回指示灯。动力头1故障，则FRl常开触点闭合，点亮HL5,动力头2故障，则FR2常开触点闭合，点亮HL6。4. 3柜内器件布置图柜内器件布置图如图3-3所示。U1U2U311QTIQ2QnQRKM14M2负载率大于60%的电动机，应优先选用能效指标符合GB18

9、613-2006中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级中节能评价值的节能电动机。动力头1电机和动力头2电机：都是动力头电机，功率均为7.5kW,电机选择ABB的电机，电机型号：M2BAX132SB,产品代码：3GBA131120-CCN,转速：2905rmin,Full满载效率：88.1,功率因数：0.88,电流Irl4.7A,转矩：24.6Nnb共4台。5. 2断路器选择选型原则：1断路器的额定电压必须大于或等于线路的工作电压。负载或额定电源的电压要大于或等于开关的额定电压，因为这事关产品的安全性能。高于开关额定电压的电压有可能会使产品绝缘性能性能下降，存在事故隐2断路器的额定短路通断能力

10、2线路中可能出现的最大短路电流。线路中发生相线与相线或相线与中性线之间的短路电流是很大的，越是接近电源分配端的电流就越大，因为整个短路回路的阻抗小。因此要求断路器必须有一定的短路分断能力，当短路分断能力大于或等于线路中可能出现的最大短路电流时，在瞬时脱扣器的作用下，开关能瞬时熄弧断开。如开关的额定短路通断能力W线路中可能出现的最大短路电流因开关不能熄弧，由燃弧引起的过高温度使触点粘（短路）从而毁坏配电线路以致设备。3断路器的额定电流2线路的负载电流。负载的额定电流必须等于或小于开关的额定电流，一般情况下小于开关的额定电流，考虑到留有一定的裕度，一般选开关的额定电流比实际负载电流大20%左右，不

11、要选得太大，必须考虑过载保护及短路保护都能动作，选取过大的额定电流，过载保护失去作用，由于线路的粗细及长短关系，负载端的短路电流达不到瞬时脱扣器的整定动作值，从而使短路保护失效。4漏电断路器的额定漏电动作电流必须22倍的线路业已存在的泄漏电流。在配电线路中由于线路的绝缘电阻随着时间的增长会下降及对地布线分布电容的存在，线路或多或少对地存在一定的泄漏电流，有的还比较大，因此在选取漏电断路器的额定漏电动作电流必须大于实际泄漏电流的两倍才能保证开关不会误动作，这也是与国家标准规定的额定漏电不动作电流为额定动作电流的一半是相符合的。5断路器末端单相对地短路时能使选用B、C、D型瞬时脱扣器的开关动作，对

12、于不同类型的负载(用电设备)选用不同的瞬时脱扣器和相应的电流等级的产品。根据不同的负载设备选用不同类型的瞬时脱扣器和额定电流，B、C、D型瞬时脱扣器的使用对象前面有说明。选取额定电流及相应的瞬时脱扣器时必须考虑负载的额定电流及可能输出的最大短路电流。当最大短路电流大于或等于B、C、D型瞬时脱扣器的整定动值时，短路保护才能起作用。6在装漏电保护器之前必须搞清原有的供电保护型式,以便判断是否可以直接安装或需改动。供电保护型式在前面已有详细说明。在未安装漏电断路器之前，有些设备已采取一些供电保护型式，但是有一些保护型式如不改动是不适宜直接安装漏电断路器，否则会引起开关的误动或拒动。具体使用将在后面案

13、例中进行分析根据动力头1到动力头2电机是3相380V异步电机，功率为7.5kW,总功率7.5x2=15kW,加上其他的耗电，总功率按15.5kW计算。根据公式，P=l.732U*I(4-1)总电流I=P1.732U=15500/1.732/380=23.55A。(4-2)按L5倍计算，23.55*1.5=35.3Ao故总的断路器QFl,可以选择施耐德的，微型断路器C65N-D40A/3P动力保护6kA,400VAC,40,三极，共1个。根据动力头1到动力头2电机功率为7.5kW,计算电流为7500/1.732/380=11.4A,按L5倍算，L5xll.4A=17.1A。故可以选择施耐德的，微

14、型断路器，型号为C65N-D20A/3P动力保护6kA,400VAC,20A,三极，共2个。6. 3交流接触器选型接触器作为通断负载电源的设备，接触器的选用应按满足被控制设备的要求进行，除额定工作电压与被控设备的额定工作电压相同外，被控设备的负载功率、使用类别、控制方式、操作频率、工作寿命、安装方式、安装尺寸以及经济性是选择的依据。选用原则如下：(1)交流接触器的电压等级要和负载相同，选用的接触器类型要和负载相适应。（2）负载的计算电流要符合接触器的容量等级，即计算电流小于等于接触器的额定工作电流。接触器的接通电流大于负载的启动电流，分断电流大于负载运行时分断需要电流，负载的计算电流要考虑实际

15、工作环境和工况，对于启动时间长的负载，半小时峰值电流不能超过约定发热电流。（3）按短时的动、热稳定校验。线路的三相短路电流不应超过接触器允许的动、热稳定电流，当使用接触器断开短路电流时，还应校验接触器的分断能力。（4）接触器吸引线圈的额定电压、电流及辅助触头的数量、电流容量应满足控制回路接线要求。要考虑接在接触器控制回路的线路长度，一般推荐的操作电压值,接触器要能够在85110%的额定电压值下工作。如果线路过长，由于电压降太大，接触器线圈对合闸指令有可能不起反映；由于线路电容太大，可能对跳闸指令不起作用。（5）根据操作次数校验接触器所允许的操作频率。如果操作频率超过规定值，额定电流应该加大一倍

16、。（6）短路保护元件参数应该和接触器参数配合选用。选用时可参见样本手册，样本手册一般给出的是接触器和熔断器的配合表。接触器和空气断路器的配合要根据空气断路器的过载系数和短路保护电流系数来决定。接触器的约定发热电流应小于空气断路器的过载电流，接触器的接通、断开电流应小于断路器的短路保护电流，这样断路器才能保护接触器。实际中接触器在一个电压等级下约定发热电流和额定工作电流比值在11.38之间，而断路器的反时限过载系数参数比较多，不同类型断路器不一样，所以两者间配合很难有一个标准，不能形成配合表，需要实际核算。（7）接触器和其它元器件的安装距离要符合相关国标、规范，要考虑维修和走线距离根据动力头1到

17、动力头2电机功率均为7.5W,交流380V,可以选择施耐德的，交流接触器LC1-D18B7CAC-3制7.5kW,380400VAC,18A,内置1/可扩展3（NO+NC）,需要正转和反转启动，有2台动力头，故需要4个。4.4热继电器选型根据上述的电流计算，动力头电机过载保护，选择施耐德的，热过载继电器LRD-22CTeSySD经济型，16-24A,搭配D25-D38,共2个。4.5器件清单主要的器件清单如表4-1所示。序号元件名称元件型号元件规格单位数量品牌1微型断路器C65N-D40A/3P动力保护6kA,400VAC,40A,三极个1施耐德2微型断路器C65N-D20A/3P动力保护6k

18、A,400VAC,20A,三极个2施耐德3微型断路器C65N-C4A/2P配电保护6kA,400VAC,4A,双极个1施耐德4交流接触器LC1-D18B7CAC-3制7.5kW,380400VAC,18A,内置1/可扩展3(NO+NC)个4施耐德5热过载继电器LRD-22CTeSysD经济型，16-24A,搭配D25-D38个2施耐德6按钮XB2-BA31C22金属平头，弹簧复位，1N0,绿色个1施耐德7按钮XB2-BA42C22金属平头，弹簧复位，INC,红色个1施耐德8急停按钮XB2-BR42C60金属蘑菇头，弹簧复位，INC,红色个1施耐德9指示灯XB2-BVD4C22标准型，380VA

19、C,另配白炽灯泡，红色个3施耐德10指示灯XB2-BVD3C22标准型，380VAC,另配白炽灯泡，绿色个4施耐德11行程开关YBLX-WL/DYBLX-WL/D个4正泰表4-1元器件清单第5章导线选择根据计算总的电流为：35A,根据铜线1平方通过最佳电流5-8A,需要5-7mm2,电源线为4线，可以选择4x7mm2电缆，共1条，长度为10米。动力头1到动力头2电机功率为7.5kw,电流17A,根据铜线1平方通过最佳电流5-8A,需要2-4mm2,3火线和I条接地线，选择4x4mm2电缆，共1条，10米。其他的控制电缆选择0.5mm2的红色电缆。参考文献1王俊峰理工科学生怎样做好毕业设计口1北京：电子工业出版社出版，2014,82朱善军单片机接口技术及应用IxI北京：北京航天航空大学出版社出版，20133杨新华基于伯电阻的高精度温度检测电路J化工自动化及仪表，2014,(6)：53-564耿方志温度控制系统的设计电子世界2013(5)5何希才,薛永毅传感器及其应用实例，北京：机械工业出版社，2014,16区建昌电子设备的电磁兼容性设计M北京：电子工业出版社出版，20127武予鲁电机及其保护装置的工作原理和应用北京：煤炭工业出版社2014,12附录1总电路图附录