平面磨床电气控制湖南工业大学课程设计资料袋机械工程学院（系、部） 2012 ~ 2013 学年第二学期课程名称机电控制技术课程设计指导教师吴吉平职称教授学生姓名陈谷专业班级机设1005 学号 10405700420 题目平面磨床的电气控制成绩起止日期 2013 年 6 月 14 日～ 2013 年 6 月 23 日目录清单湖南工业大学课程设计任务书2012 —2013 学年第二学期机械工程学院（系、部）机械设计制造及其自动化专业 5 班课程名称：机电控制技术课程设计设计题目：平面磨床的电气控制完成期限：自 2013 年 6 月 14 日至 2013 年 6 月 23 日共 1 周指导教师（签字）： 2013 年 6 月 14 日系（教研室）主任（签字）： 2013年 6 月 24 日机床电气控制技术设计说明书平面磨床的电气控制起止日期： 2013 年 6月 14 日至 2013年 6月 23 日学生姓名陈谷班级机设1005学号10405700420 成绩指导教师(签字)机械工程学院2013年 6月23日目录一、设计要求 0二、电力拖动及控制要求 (1)三、平面磨床电气控制电路 (3)3.1主电路 (3)3.2控制电路 (3)3.3联锁、保护环节 (4)3.4电磁吸盘控制电路 (5)3.5照明电路与去磁器 (5)四、平面磨床控制电路图及其解析 (6)4.1选用控制线路的设计方法 (6)4.2.继电器——接触器控制线路 (7)五、电器元件的选用 (11)5.1电气元件选择的原则 (11)5.2按钮、组合开关的选用 (11)5.3接触器的选用 (12)5.4热继电器的选择 (12)5.5熔断器的选择 (13)5.6控制变压器的选择 (13)六、可编程控制器PLC控制系统的设计 (16)6.1控制线路的改造及PLC的选用 (16)6.2PLC的外部接线 (17)七、设计总结 (19)参考文献 (20)一、设计要求M7130型平面磨床主要由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮架、滑座、立柱等部分组成。

在床身上装有液压传动装置，以便工作台在床身导轨上通过压力油推动活塞作往复直线运动，实现水平方向进给运动。

工作台面上有T形槽，用以安装电磁吸盘或直接安装大型工件。

床身上固定有立柱，滑座安装在立柱的垂直导轨上，实现垂直方向进给。

在滑座的水平导轨上安装砂轮架，砂轮架由装入式电动机直接拖动，通过滑座内部的液压传动机构实现横向进给。

平面磨床砂轮的旋转运动为主运动，工作台完成一次往复运动时，砂轮架作一次间断性的横向进给，直至完成整个平面的磨削，然后砂轮架连同滑座沿垂直导轨作间断性的垂直进给，直至达到工件加工尺寸。

平面磨床的辅助运动，如砂轮架在滑座的水平导轨上作快速横向移动，滑座在立柱的垂直导轨上作快速垂直移动，以及工作台往复运动速度的调整等。

二、电力拖动及控制要求基于上述磨床的工作性质和加工精度要求，对电力拖动控制方案提出如下要求：(1）平面磨床是一种精密加工机床，为了保证其加工精度要求，机床运行时要求平稳。

工作台往复运动在换向时要求惯性要小，无冲击力，因此，工作台的往复运动采用液压传动。

由电动机拖动液压泵，供应压力油，通过液压传动装置实现工作台的纵向进给运动，并通过工作台上的撞块操纵床身上的液压换向阀（开关），改变压力油的流向，实现工作台的换向和自动往复运动。

(2）为了简化磨床的机械传动机构，采用多电动机单独拖动。

M7130型平面磨床采用三台电动机拖动，砂轮的旋转运动由装入式电动机直接拖动。

液压泵由液压泵电动机拖动，经液压传动装置完成工作台的往复（纵向进给）运动，砂轮架的横向进给运动，砂轮架的快速横向移动以及工作台导轨的润滑等。

拖动冷却泵的电动机为磨削加工提供冷却液。

(3）为了提高磨削质量，要求砂轮有较高转速，通常采用两极（理想空载转速为3000r/min 频率为50Hz）的笼型异步电动机拖动。

为了提高调整运转的砂轮主轴的风度，采用装入式电动机拖动，电动机与砂轮主轴同轴，从而提高了磨床的加工精度。

(4）平面磨削加工中，由于磨削温度高，为减少工件的热变形，必须使工件得到充分的冷却，同时冷却液能冲走磨屑和砂粒，以保证磨削精度。

(5）平面磨床常用电磁吸盘，利用电磁吸力很方便地安装和加工小工件，且工件在加工过程中由于发热变形，电磁吸盘允许工件有自由伸缩余地，从而保证加工精度。

为了满足上述电力拖动控制方案的要求，对M7130型平面磨床的电力拖动控制系统提出以下几点要求：(1）砂轮、液压泵、冷却泵三台电动机都只要求单方向旋转。

(2) 冷却泵电动机应随砂轮电动机的开动而开动，若加工中不需要冷却液时，可单独断开冷却泵电动机。

(3）在正常加工中，若电磁吸盘吸力不足或消失时，砂轮电动机与液压泵电动机应立即停止工作，以防止工件被砂轮切身力打飞而发生人身和设备事故。

不加工时，即电磁吸盘不工作的情况下，允许砂轮电动机与液压泵电动机开支，机床作调整运动。

(4）电磁吸盘励磁线圈具有吸牢工件的正向励磁、松开工件的断开励磁、以及为抵消剩磁便于取下工件的反励磁控制环节。

(5）具有完善的保护环节。

各电路的短路保护，各电动机的长期过载保护，零压、欠压保护，电磁吸力不足的欠电流保护，以及线圈断开时产生高电压，而危及电路中其它电器设备的过压保护等等。

(6）机床照明电路与工件去磁的控制环节。

三、平面磨床电气控制电路3.1主电路由电源引入开关Q控制整机电源的接通与断开。

三台电动均要求单向旋转，M1砂轮电动机、M2冷却泵电动机，同时由接触器KM1控制，而M2电动机再经过X1插销实现单独判断控制，M3液压泵电动机由接触器KM2控制。

如下图3.1所示图 3.1 主电路图3.2控制电路电动机控制电路的控制电源直接采用交流380V，由按钮SB1、SB2和接触器KM2构成了砂轮电动机M1单向起支和停止控制电路。

由按钮SB3、SB4和接触器KM2构成了液压泵电动机M3单向旋转起动和停止控制电路。

实现两台电动机独立操作控制。

如下图3.2所示：图 3.2 控制电路3.3联锁、保护环节平面磨床在加工中出现电磁吸盘吸力不足或消失时，为确保人身和设备的安全，不允许继续加工。

因此，在两台电动机的控制电路中应使欠电流继电器KA常开触点，达到欠磁联锁保护。

在不加工时又能单独控制砂轮与液压泵电动机运转工作，因此，在控制电路中KA（3-4）触点处并接转换开关SA1于“去磁”位置时，触点（3-4）接通来实现。

如下图3.3所示：图 3.3 连锁保护主电路与控制电路由熔断器FU1、FU2分别实现适中保护。

砂轮与液压泵电动机利用热继电器FR1、FR2实现长期过载保护。

为了保护工件与砂轮的安全，当有一台电动机过载停机时，另一台电动机也应停止。

因此，应将FR1、FR2常闭触点串接在总控制电路中。

3.4电磁吸盘控制电路电磁吸盘又称为电磁工作台，它也是安装工件的一种夹具。

具有夹紧迅速、不损伤工件、且一次能吸牢若干个工件，工作效率高，加工精度高等优点。

但它的夹紧程度不可调整，电磁吸盘要用直流电源，且不能用于加工非磁性材料的工件。

3.5照明电路与去磁器照明电路由照明变压器T1，将380V电压降为24V，并由开关SA2控制照明灯EL，照明变压器二次侧装有熔断器FU3作为短路保护。

其一次侧短路可由熔断器FU2实现保护。

在平面磨床上加工的零件可能存在有剩磁，若零件对剩磁有严格要求，应在电磁吸盘取下工件后进行去磁处理。

交流去磁器是平面磨床的一个附件。

使用时，将交流去磁器插头插在床身的X2插座上，再将工件放在去磁器上处理即可去磁。

四、平面磨床控制电路图及其解析4.1选用控制线路的设计方法控制线路的设计大体可分为二种，分别为经验设计法和逻辑设计法4.1.1经验设计法的基本步骤（1）收集分析国内外现有同类设备的相关资料，使所设计的控制系统合理满足设计要求。

（2）控制线路设计，一般的机床控制线路设计包括主电路，控制电路和辅助电路的设计。

首先进行主电路设计：主要是考虑从电源到执行元件（例如电动机）之间的线路设计。

然后进行控制线路设计：主要考虑如何满足电动机的各种运动功能及生产工艺要求，包括实现加工过程自动化或半自动化的控制等，也就是完成正确地“选择”和有机地“组合”的任务；最后考虑如何完善整个控制电路的设计，各种保护，联琐以及信号，照明等辅助电路的设计。

（3）全面检查所设计电路，有条件时，可以进行模拟试验，以进一步完善设计。

4.1.2经验设计法的基本特点（1）设计过程是逐步完善的，一般不易获得最佳的设计方案。

但该方法简单易行，应用很广。

（2）需反复修改，这样会影响设计速度。

（3）需要一定的经验，设计中往往会因考虑不周而影响电路的可靠性。

（4）一般需要进行模拟试验。

4.1.3逻辑设计法的基本概念逻辑设计法，主要是根据生产工艺的要求（工作循环，液压系统图等），将控制线路中的接触器，继电器线圈的通电与断电，触点的闭合与断开，以及主令元件的接通和断开等看成逻辑变量，并将这些逻辑变量关系表示为逻辑函数的关系式，再运用逻辑函数基本公式和运算规律，对逻辑函数式进行简化，然后根据简化的逻辑函数式画出相应的线路原理图，最后再进一步检查，化简和完善，以期获得既满足工艺要求，又经济合理的最佳设计方案。

4.1.4逻辑设计法的一般步骤（1）按工艺要求作出工作循环图。

（2）确定执行元件与检测元件，并作出执行元件节拍表和检测元件状态表。

（3）根据检测元件状态表写出各程序的特征数，并确定分组，设置中间记忆元件，各分组所有程序能区分开。

（4）列写中间记忆元件开关函数及其执行元件动作逻辑函数表达式，并画出相应的电路图。

（5）对按逻辑函数表达式画出的控制逻辑电路图进行检查，化简和完善。

逻辑设计法与经验设计法相比，采用逻辑设计的电路较为合理，能节省所用元件的数量，能获得某种逻辑功能的最简电路，但是逻辑设计法整个设计过程较为复杂，对于一些复杂的控制要求，还必须设计许多新的条件，同时对电路竞争问题也较难处理。

因此，在一般的电器控制线路设计中，逻辑设计法仅为经验设计法的辅助和补充。

4.2.继电器——接触器控制线路4.2.1平面磨床控制电路图通过上面的分析，对于线路的设计我们采用的是经验设计法。

其控制线路设计图4.1图 4.1 M7130型平面磨床电气控制电路图4.1为M7130平面磨床电气控制电路图。

其电气设备安装在床身后部的壁盒内，控制按钮安装在床身左前部的电气操纵盒上。

图4.1中M1为砂轮电动机，M2为冷却泵电动机，都由KM1的主触点控制，再经X1插销向M2实现单独判断控制供电。

M3为液压泵电动机，由KM2的主触点控制。

4.2.2控制电路合上电源开关QS，若转换开关SA1处于工作位置，当电源电压正常时，欠电流继电器KA触点（3-4）接通，若SA1处于去磁位置，SA1（3-4）接通，便可进行操作。