1、项目六项目六 电气控制系统的设计电气控制系统的设计知识训练一知识训练一 电气控制系统的设计与安装电气控制系统的设计与安装知识训练二知识训练二 CA6140CA6140型卧式车床电气控制型卧式车床电气控制系统的设计系统的设计知识训练一知识训练一 电气控制系统的设计与安装电气控制系统的设计与安装一、电气控制系统设计的主要内容一、电气控制系统设计的主要内容l电气控制系统设计的基本任务是根据控制要求设计和编制出设备制造和使用过程中必须的图纸、资料，包括电气原理图、电气系统的组件划分与元器件布置图、安装接线图、电气箱图、控制面板及电器元件安装底板、非标准紧固件加工图等，编制外购成件目录、单台材料消耗清单
2、，设备说明书等资料。l（一）原理设计内容l（二）工艺设计内容（一）原理设计内容（一）原理设计内容l1、拟订电气设计任务书。、拟订电气设计任务书。l2、选择电力拖动方案与控制方式。、选择电力拖动方案与控制方式。l3、确定电动机的类型、容量、转速，并选择具体型号。、确定电动机的类型、容量、转速，并选择具体型号。l4、设计电气控制原理框图，确定各部分之间的关系，拟订各部分技术要求。、设计电气控制原理框图，确定各部分之间的关系，拟订各部分技术要求。l5、设计并绘制电气原理图，计算主要技术参数。、设计并绘制电气原理图，计算主要技术参数。l6、选择电器元件，制订元器件目录清单。、选择电器元件，制订元器件目
3、录清单。l7、编写设计说明书。、编写设计说明书。（二）工艺设计内容（二）工艺设计内容l工艺设计的主要目的是便于组织电气控制装置的制造，实现原理设计要求的各项工艺设计的主要目的是便于组织电气控制装置的制造，实现原理设计要求的各项技术指标，为设备的调试、维护、使用提供必要的图纸资料。它包括：技术指标，为设备的调试、维护、使用提供必要的图纸资料。它包括：l1、根据设计的原理图及选定的电器元件，设计电气设备的总体配置，绘制电气、根据设计的原理图及选定的电器元件，设计电气设备的总体配置，绘制电气控制系统的总装配图及总接线图。控制系统的总装配图及总接线图。l2、按照原理框图或划分的组件，对总原理图进行编号
4、，绘制各组件原理图，列、按照原理框图或划分的组件，对总原理图进行编号，绘制各组件原理图，列出各部分的元件目录表，并根据总图编号设计各组件的进出线号。出各部分的元件目录表，并根据总图编号设计各组件的进出线号。l3、根据组件原理电路及选定的元件目录表，设计组件装配图、接线图，图中应、根据组件原理电路及选定的元件目录表，设计组件装配图、接线图，图中应反映各电器元件的安装方式与接线方式。反映各电器元件的安装方式与接线方式。l4、根据组件装配要求，绘制电器安装板和非标准安装零件图纸，标明技术要求。、根据组件装配要求，绘制电器安装板和非标准安装零件图纸，标明技术要求。l5、设计电气箱。、设计电气箱。l6、
5、根据总原理图、总装配图及各组件原理图等资料，进行汇总，分别列出外购、根据总原理图、总装配图及各组件原理图等资料，进行汇总，分别列出外购清单，标准件清单以及主要材料消耗定额。清单，标准件清单以及主要材料消耗定额。l7、编写使用说明书。、编写使用说明书。二、电气控制设计的一般程序二、电气控制设计的一般程序l1、拟订设计任务书、拟订设计任务书l2、选择拖动方案与控制方式、选择拖动方案与控制方式3、选择电动机、选择电动机4、选择控制方式、选择控制方式5、设计电气控制原理线路图并合理选用元器件，编制元器件目录清设计电气控制原理线路图并合理选用元器件，编制元器件目录清单。单。l6、设计电气设备制造、安装、
6、调试所必须的各种施工图纸并以此、设计电气设备制造、安装、调试所必须的各种施工图纸并以此为根据编制各种材料定额清单。为根据编制各种材料定额清单。l7、编写说明书。、编写说明书。三、电气控制系统设计的基本原则三、电气控制系统设计的基本原则l1、最大限度实现生产机械和工艺对电气控制系统的要求、最大限度实现生产机械和工艺对电气控制系统的要求l2、在满足生产工艺要求的前提下，控制线路应简单经济、在满足生产工艺要求的前提下，控制线路应简单经济l3、保证电气控制线路工作的可靠性、保证电气控制线路工作的可靠性l4、保证电气控制线路工作的安全性、保证电气控制线路工作的安全性四、电气控制系统的一般设计方法四、电气
7、控制系统的一般设计方法l（一）经验设计法（一）经验设计法l（二）逻辑设计法（二）逻辑设计法五、常用控制电器的选择五、常用控制电器的选择 在继电接触器电气控制电路图设计完成后，便应着手选择各在继电接触器电气控制电路图设计完成后，便应着手选择各种控制电器。正确合理地选择电器元件是控制电路安全、可靠工种控制电器。正确合理地选择电器元件是控制电路安全、可靠工作的重要保证，也是使电气控制设备具有一定的先进性和良好经作的重要保证，也是使电气控制设备具有一定的先进性和良好经济性的重要环节。常用电气元器件的选择原则如下：济性的重要环节。常用电气元器件的选择原则如下：l（1）根据对控制元器件功能的要求，确定电气
8、元器件的类型。例）根据对控制元器件功能的要求，确定电气元器件的类型。例如：当元器件用于通、断功率较大的主电路时，应选用交流接触如：当元器件用于通、断功率较大的主电路时，应选用交流接触器；若有延时要求，应选用延时继电器。器；若有延时要求，应选用延时继电器。l（2）确定元器件承载能力的临界值及使用寿命。主要是根据电气）确定元器件承载能力的临界值及使用寿命。主要是根据电气控制的电压、电流及功率大小来确定元器件的规格。控制的电压、电流及功率大小来确定元器件的规格。l（3）确定元器件预期的工作环境及供应情况。如防油、防尘、货）确定元器件预期的工作环境及供应情况。如防油、防尘、货源等。源等。l（4）确定元
9、器件在供应时所需的可靠性等。确定用以改善元器件）确定元器件在供应时所需的可靠性等。确定用以改善元器件失效率用的老化或其他筛选实验。采用与可靠性预计相适应的降失效率用的老化或其他筛选实验。采用与可靠性预计相适应的降额系数等，进行一些必要的核算和校核。额系数等，进行一些必要的核算和校核。六、生产机械电气设备施工设计六、生产机械电气设备施工设计1、机床电气设备的总体布置、机床电气设备的总体布置l根据国家标准GB5226-85机床电气设备通用技术条件规定：尽可能把电气设备组装在一起，使其成为一台或几台控制装置。只有那些必须安装在特定位置上的器件，如按钮、手动控制开关、行程开关、离合器、电动机等，才允许
10、分散安装在机床的其它部位。大型机床各个部分可以有其独立的控制装置。2、电器元件布置图的绘制、电器元件布置图的绘制l电气元器件布置图是某些电气元器件按一定原则的组合。同一组件中电气元器件的布置要注意以下问题：l（1）体积大和较重的电气元器件应装在电器板的下面，而发热元器件应安装在电器板的上面。l（2）强电弱电分开并注意弱电屏蔽，防止外界干扰。l（3）需要经常维护、检修、调整的电气元器件安装位置不宜过高或过低。l（4）电气元器件的布置应考虑整齐、美观、对称，外形尺寸与结构类似的电器安放在一起，以利加工、安装和配线。l（5）电气元器件布置不宜过密，要留有一定的间距，若采用板前走线槽配线方式，应适当加
11、大各排电器间距，以利布线和维护。各电气元器件的位置确定以后，便可绘制电器布置图。l（6）布置图是根据电气元器件的外形绘制，并标出各元器件间距尺寸。每个电气元器件的安装尺寸及其公差范围，应严格按产品手册标准标注，作为底板加工依据，以保证各电器的顺利安装。l（7）在电气布置图设计中，还要根据本部件进出线的数量(由部件原理图统计出来)和采用导线规格，选择进出线方式，并选用适当接线端子板，按一定顺序标上进出线的接线号。3、电气安装接线图的绘制原则、电气安装接线图的绘制原则l（1）绘制安装接线图时，各电气元件均按其在安装底板中的实际安装位置绘出。元件所占图积面积按实际尺寸以同一比例绘制。l（2）绘制安装
12、接线图时，一个元件的所有部件绘在一起，并且用点画线框起来，即采用集中表示法。有时将多个电气元件用点画线框起来，表示它们是安装在同一安装底板上的。l（3）绘制安装接线图时，各电气元件的图形符号和文字符号必须与原理图一致，并符合国家标准。l（4）绘制安装接线图时，各电气元件上凡是需要接线的部件端子都应绘出，并予以编号，各接线端子的编号必须与原理图的导线编号相一致。l（5）绘制安装接线图时，安装底板内外的电气元件之间的接线通过接线端子板进行连接。安装底板上有几个接至外电路的引线，端子板上就应绘出几个线的接点。l（6）绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成一股线。l（7）接线图中应标出配线用的各
13、种导线的型号、规格、截面积及颜色要求。七、电气控制系统的安装与调试七、电气控制系统的安装与调试1、电气控制柜的安装配线、电气控制柜的安装配线l控制柜内的配线施工规则可以参考项目二电气装配的工艺要求，这里主要介绍电柜外部配线。柜外配线采用线管配线方式，这种方法耐潮、耐腐蚀、不宜遭受机械损伤，适用于有一定机械压力的地方。l（1）所用导线为中间无接头的绝缘软线。l（2）电柜外部的全部配线（除有适当保护的电缆外）必须一律装在导线通道内，使导线有适当的机械保护，能防止液体、铁屑和灰尘的侵入。l（3）导线通道应有裕量，允许以后增加导线（动力线除外）。若用钢管，其管壁厚度应大于1mm；若用其他材料，壁厚必须
14、具有上述钢管等效的强度。l（4）所有穿管导线，在其两端头必须标明线号，以便查找和维修的进行。l（5）安装在同一机械保护管路中的导线束应留出备用导线。l（6）机床移动部件或可调整部件上的电气设备的接线必须用软线，且有导线护套，导线护套能承受机械运动以及油、冷却液和温度的有害作用。2、电气控制柜的调试、电气控制柜的调试l电气控制装置安装完成后，在投入运行前，为了确保安全和可靠工作，必须进行认真细致的检查、试验与调整。其主要步骤是：l（1）根据电气控制电路图，检查接线图是否准确无误，特别要注意线路标号与接线板触点标号是否一致。l（2）对照电器元件明细表逐个检查所装电器元件的型号、规格是否相符，产品是
15、否完好无损，特别要注意线圈额定电压是否与工作电压相等。l（3）对照接线图与电气控制电路图认真检查接线是否正确。为判断导线是否有断线或接触良好，可以用万用表进行测量。l（4）对电动机和连接导线进行绝缘电阻检查，用兆欧表检查，连接导线的绝缘电阻不小于7M，电动机的绝缘电阻不小于0.5M等。l（5）检查各开关按钮、行程开关等电器元件应处于原始位置，调速装置的手柄应处于最低速位置。知识训练二知识训练二 CA6140型卧式车床电气控制系统型卧式车床电气控制系统 的设计的设计一、一、CA6140型卧式车床的设计要求型卧式车床的设计要求lCA6140型卧式车床属于普通的小型车床，性能优良，应用较为广泛。可车
16、削外圆、内圆、端面、螺纹、螺杆以及车削定型表面，并可用钻头、绞刀等刀具进行钻孔、镗孔、倒角、割槽及切断等加工工作。l(1)运动形式l切削运动：包括工件旋转的主运动和刀具的直线进给运动。l进给运动：刀架带动刀具的直线运动。l辅助运动：除切削运动外的其他运动，如尾架的纵向移动、工件的夹紧与放松等。l(2)对电气控制的要求l三台三相笼型异步电动机进行拖动，分别为主轴电动机、刀架快速移动电动机和冷却泵电动机，主轴要求能实现正、反转控制。l要求在主轴电动机起动后，再决定冷却泵是否起动；当主轴电动机停止时，冷却泵应能立即停止。l采用齿轮箱进行调速，实现机械有级调速，电动机不需要进行电气调速。l电气线路中设
17、有过载、短路、欠电压和失电压保护，配有安全的局部照明装置。（1）主电路设计）主电路设计lM1为主轴电动机，带动主轴旋转和刀架作进给运动，KM1控制M1，FR1为M1的过载保护；M2为冷却泵电动机，KM2控制M2，FR2为M2的过载保护；M3为刀架快速移动电动机，为短期工作，故可不设过载保护。（2）控制电路设计）控制电路设计lM1的起动停止分别由SB2、SB1来控制。根据设计要求，主轴电动机起动后，冷却泵才能起动，因此在KM2的控制线路中串入KM1的辅助常开触点。刀架快速移动电动机M3的起动是由安装在进给操纵手柄顶端的按钮SB3来控制的。将操纵手柄扳到所需的方向，压下按钮SB3，接触器KM3得电
18、吸合，电动机M3得电起动，刀架就向指定方向快速移动。lEL为机床的低压照明灯，由开关QS2控制，HL为电源的信号灯。（3）控制电源的设计）控制电源的设计l考虑到安全可靠和满足照明及指示灯的要求，采用控制变压器T供电，其一次侧为交流380V，二次侧为交流110V、24V和6V。110V给三个接触器供电，24V和6V电压，作为机床照明灯和信号灯的电源。二、电气控制线路图的设计二、电气控制线路图的设计四、绘制电器布置图和电气接线图四、绘制电器布置图和电气接线图五、电气控制柜的安装配线五、电气控制柜的安装配线根据电器元件明细表中所列的元件，配齐电气设备和电器元件后进行安装配线。l（1）根据电气安装接线
19、图，其制作的安装板有柜内电器板（配电盘）、操作显示面板和刀架拖动操作板共三块，柜内电器板可以采用4mm的钢板或其他绝缘板做底板。l（2）根据电气接线图标明的导线进行配线。l（3）在底板上规划安装的尺寸以及电线管的走向线，根据实际尺寸锯电线管，根据走线方向弯管。l（4）根据安装尺寸线钻孔，安装电器元件。l（5）给电器元件和连接导线进行编号。l（6）按照电气接线图进行接线，先对控制柜内接线，再接柜外的其他电路和设备。特殊的、需外接的导线接到接线端子排上，引入车床的导线要用金属导管保护。六、电气控制柜的调试六、电气控制柜的调试l调试前首先要对电气控制柜的安装进行检查，根据CA6140型卧式车床的电气原理图及电气安装接线图，对安装完毕的电器控制柜逐线检查，核对线号，防止错接，漏接。检查各接线端子的情况是否有虚接的情况，并及时改正。l在检查准确无误后，方可通电试车，步骤如下：首先，合上电源开关QS1，按下SB2，观察主轴电动机的转向、转速是否正确，再按下QS3和SB3，观察冷却泵电动机M2和快速移动电动机M3的转向、转速是否正确。其次，在车床电气线路和所有机械部件安装调试后，再按照该车床的各项性能指标和工艺要求进行逐项试车。
