本科电气技术课程设计说明书 题目：C5225型双柱立式车床电气控制
设计完成日期：二Ο一四年五月
目录
一 设计概况 ..................................................................................................................................... 3 二.控制设计要求: ........................................................................................................................... 3 三.设计方案及确定 ......................................................................................................................... 3 四.器件的选择 ................................................................................................................................. 3
4.1断路器的选择 .................................................................................................................... 3 4.2 熔断器的选择 ................................................................................................................... 4 4.3 交流接触器的选择 ........................................................................................................... 4 4.4 热继电器的选择 ............................................................................................................... 4 4.5 中间继电器的选择 ........................................................................................................... 4 4.6 按钮的选择 ....................................................................................................................... 4 4.7 导线的选择 ....................................................................................................................... 4 五.器件明细 ..................................................................................................................................... 5 六.电气控制板的布置与安装 ......................................................................................................... 5 七.PLC控制系统设计 ...................................................................................................................... 8
7.1 IO的分析，确定输入输出 .............................................................................................. 8 7.2 选择PLC ............................................................................................................................ 8 7.3 IO的分配 .......................................................................................................................... 8 7.4 PLC程序设计 .................................................................................................................... 9 八 总结与感受 ............................................................................................................................... 12 九 参考文献 ................................................................................................................................... 13
一 设计概况
C5225型双柱立式车床主要由7台电动机组成，他们分别是：工作台主拖动电动机M1，油泵电动机M2，横梁升降电动机M3，右立刀架快速电动机M4，右立刀架进给电动机M5，左立刀架快速电动机M6，左立刀架进给电动机M7。
二.控制设计要求:
(1)M1实现Y/△启动，只可正转运行，并可实现能耗制动。 （2）M2必须先启动,M1才能工作，M2连续工作。 （3）横梁可以实现升，降功能。
（4）左，右立刀架均点动运行且通过行程开关控制左，右行程。 （5）刀架进给可实现点动/常动控制。 （6）刀架快速和进给不可同时进行。
（7）电机具有短路，过载保护，整个线路具有短路保护。 （8）控制电路电压为380V。
三.设计方案及确定
M1实现Y/△启动，利用时间继电器控制转换，先启动M2才可启动M1，M2连续工作给电机二的启动按钮进行自锁，利用控制顺序的原理。横梁的升降利用互锁原理，按钮自锁实现常动控制，利用行程开关控制行程。右立刀架快速电动机M4只是点动，但不可与刀架进给同时运行，我利用接触器互锁的原理实现。刀架的进给实现点/常动控制，点常动并联,并给常动按钮自锁。短路保护用熔断器，过载保护用热继电器。能耗制动利用时间制动。
四.器件的选择
4.1断路器的选择
断路器主要用于保护交流、直流电路内的设备，使之免受过电流、逆电流、短路和欠电压等不正常情况的危害，同时也可用于不频繁启动地电动机以及操作和转换电路。
选择断路器时应考虑地主要参数有：额定电压、额定电流和允许地极限电流。选择的要求一般有：
低压断路器的额定电压大于或等于线路额定电压。
低压断路器的额定电流大于或等于线路计算负载电流。
低压断路器的极限通断能力大于或等于线路中最大的短路电流。
4.2 熔断器的选择
熔断器的类型很多，通常有插入式，螺旋式，填料封闭管式等，选择熔断器，实际上主要是选择熔断器类型，额定电压和电流，以及熔体的额定电流。 对于具有冲击电流的电气设备，如异步电动机起动电流为额定电流的5-7倍，则应采用经验计算方法。 4.3 交流接触器的选择
接触器分为交流和直流两种，在机床上应用最多的是交流接触器，选择时主要考虑主触点的额定电流，辅助触点的数量，吸引线圈的电压等级，操作频率等，选择的交流接触器，其主触点的额定电流应该大于负载或电动机的额定电流。 4.4 热继电器的选择
热继电器是依据电流流过发热组件时产生的热使双金属片发生弯曲而推动执行机构动作的一种电器，主要用于电动机地过载保护、断相及电流不平衡运行地保护及其他电气设备发热状态地控制。对于过载可能性很小的电动机就不必增设热继电器。
按电动机的额定电流来确定热继电器的型号和规格。热继电器组件地额定电流Ir应接近或略大于电动机的额定电流In，即 Ir=（0.95~1.05）In 4.5 中间继电器的选择
中间继电器是将一个输入信号变成一个或多个输出信号的继电器。它的输入信号为线圈的通电或断电。它的输出触头的动作，将信号同时传给几个控制原件或回路。
中间继电器的选择主要依据被控制电路的电压等级，以及所需触头的数量，种类及容量等要求来选择。
常用的中间继电器有JZ7和JZ8系列两种。JZ7系列继电器的结构由线圈，静铁芯，动铁芯，触头系统及反作用弹簧组成。它的触头较多，一般有8对，可组成4对常开，4对常闭或者6对常开，2对常闭或者8对常开三种形式。 4.6 按钮的选择
按钮通常是用来短时接通或断开小电流控制电路的开关。按钮主要根据电源种类、触电数、使用场合及颜色来选择。 4.7 导线的选择
对于铜线的载流量，口诀指出”铜线升级”,即将铜导线的截面积按截面
排列顺序提升一级，再按相应的线条件计算。
当相线截面小于16平方毫米，PE线与相线等径。 当相线截面大于16平方毫米，且小于35平方毫米，PE线最小截面为16平方毫米。
当相线截面大于35平方毫米，PE线最小截面为相线截面的1/2。
五.器件明细
空气开关 QF 4个 接触器 KM 8个 热继电器 FR 4个 按钮开关 SB 11个 时间继电器 KT 2个 熔断器FU 1个
六.电气控制板的布置与安装
1 功能相似的元件组合在一起
2 尽可能减少器件之间的连接数量，按接线关系密切的控制电器尽可能置于同一组件中
3 强、弱点控制器分离，以减少干扰。
4 布置美观，合理分布，尽量相近的电器组合在一起
5 便于检查与调试，需经常调节、维护和易损的元件组合在一起 6 所有电气设备应该放在操作方便，便于更换、识别与检测的位置
整体布局图
电机M1,M2部分电路
这部分完成了，按下SB2电机M2先启动，保持运行，M1在M2启动后才运行，按下SB1M1电机Y/△启动。当按下SBP1时接触器MS线圈吸合能耗制动启动，时间继电器设定制动时间。
电机M4,M5部分
这部分完成了刀架进给电机M5正转运行，实现了即可常动运行也可点动运行。行程开关SQ1控制电机M5的正转运行的行程，并且还有M5的反转运行（常动运行）SQ2控制电机M5的反转运行的行程。刀架的快速运行靠电机M6实现（点动运行）。
在安装过程中开始布局不合理，器件间隔较大。安装完毕后遇到里三个问题，第一个问题接触器MS不吸合导致电机无法实现能耗制动，第二个问题能耗制动的时间继电器在不应该工作时却启动，第三个问题是，M1接触器不吸合导致M1电机不起动。第一个问题是电路原理图出现问题重新改进了电路原理，并在能耗制动的时间继电器前加入了MS的常开触点。M1不吸合是应为线没接好接线头从接线出掉落。
七.PLC控制系统设计
7.1 IO的分析，确定输入输出
据据系统的控制要求，系统有启动和停止信号，由此确定，系统的输入有13只按钮和2只时间继电器，PLC需用13个输入点分别与输入设备的常开触头相连，13个输入点分别与输入设备的常闭触头相连。车床有7台电动机，有11种状态，由此确定，系统的输出设备有13只接触器，PLC应用13个接触器分别驱动7台电动机接触器的线圈。 7.2 选择PLC CPM1A-30CDR-A 7.3 IO的分配
IO输入 输入 SBP SB2 SB1 SPA SB3 SB3反 编号 00000 00001 00002 00003 00004 00005 说明 电机M1,M2总停 M2的启动 M1的启动 能耗制动开关 横梁的升 横梁的降 输入 KM2 KM1 KMY KM△ KMS KM3 IO输出 编号 01000 01001 01002 01003 01004 01005 说明 KM2正转 KM1正转 Y启动 △启动 能耗制动启动 KM3正转 SB4 SB6 SBPB SB5 SB5反 SB7 SB7反
00006 00007 00008 00009 00010 00011 00012 右立刀架的快速 左立刀架的快速 电机M5,M7的停 右立刀架的进给 右立刀架退出 左立刀架的进给 左立刀架的退出 KM3反 KM4 KM6 KM5 KM5反 KM7 KM7反 01006 01007 01008 01009 01010 01011 01012 KM3反转 KM4启动 KM6启动 KM5正转 KM5反转 KM7正转 KM7反转 7.4 PLC程序设计
电机M1M2运行电路PLC梯形图
电机M1M2运行电路PLC助记符
电机M3运行电路PLC梯形图
电机M3运行电路PLC助记符
电机M4,M5,M6,M7运行电路PLC梯形图
电机M4,M5,M6,M7运行电路PLC助记符
八 总结与感受
为期几天的课程设计结束了，这段时间所做的事情就是我们未来工作中的提前演练，遇到难题，积极求证，分析问题，解救问题…… 一系列的过程不仅让我体会到了面对问题无从下手的尴尬，也让我体会到了问题迎刃而解的喜悦。 通过这次课程设计，我对电气控制与PLC有了一个大致的了解，对设计的思路、基本方法、步骤有了深刻的认识。尽管在这次设计中，或许我们的选择方案不是实际中的最优方案，但我们按照老师指导设计程序进行，也是学习《电气控制与PLC原理及应用》理论知识的一次实际应用，把我们的理论和实际联系了起来，在这次的设计过程中，我们组先根据派发的任务收集，调查有关的资料书籍，然后进入起草方案阶段，其间与同组同学进行方案的讨论修改，最后在老师的提示下确定了最后的设计方案。在过去的学习中我没有真正了解设计过程具体是怎么进行的，也没有意识到细节环节对整个设计的重要性。比如常开触点放在某条线路的前后是两种结果，电气控住原理图改成PLC的原理图后有事另一种结果。电气控制与PLC之间有也不同之处，比如PLC运行时间更长更靠，体积小，器件不容易被损耗，在接线方面更加快捷，可多次容易的修改控制电路。
这次课程设计带给我了很多感受，让我懂得对于团队合作的重要性，分工明确对效率的重要，以及对器件了解是非常重要的，为以后工作提供了一定经验。
九 参考文献
周军，电气控制及PLC,北京，机械工业出版社，2001 黄友锐，电工技术，合肥，合肥工业大学出版社，2008 陈伯时，自动控制系统，北京，机械工业出版社，1981
曾建唐，电工电子基础实践教程工程实践指导，北京，机械工业出版社，2008 齐占庆、王振臣，电气控制技术，北京，机械工业出版社，2002
李海军、刘宇、王威，电气控制技术课程设计指导书，内蒙古农业大学，2011
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容