机电设备安装调试综合实训

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1、机电设备安装调试综合实训Nanjing Institute Of Industry Technology机电设备安装调试综合实训技术报告南京工业职业技术学院机械工程学院1 / 369 / 36机电设备安装调试综合实训概 要本文主要介绍如何将课本学到的知识运用到实践操作中。基于机电设 备安装调试综合实训是机械设计与制造专业群技术平台综合实训项目之 一，在电气技术基础平台课程与设备电气综合实训I的基础上，侧重于培 养机床电气控制线路以与 程序分析、设计的能力，能够解决机床电气控 制工程实际问题的基本技能，在老师的指导下能完成数控设备电气设计、 接线调试、排除故障等能力。机电设备安装调试综合实训本次

2、实训项目的主要任务是主轴控制系统的安装与调试。实训目的是通过理论结合实际的方法，来培养我们系统、完整、具体 地完成一个设备电气控制系统项目所需的工作能力，通过信息收集处理、 方案比较决策、 制定行动计划、 实施计划任务和自我检查评价的能力训练， 以与小组成员之间配合，锻炼我们自己今后职场应有的团队工作能力。我 们经历综合实训项目完整工作过程的训练，将掌握完成电气控制系统实际 项目应具备的核心能力和关键能力。实训过程是先由小组讨论、 设计主轴的控制电路和 的编写编程， 再由 老师评点修改方案。接下来便是实际操作，先让本组动手能力较强的成员 熟悉设备，再由他与本组的其他成员交流，以节省时间，而且充

3、分体现了 自学的理念。通过本次的实训的，我们的合作能力，动手解决问题的能力 都有了很大的提高。第一章 电气控制设计方案1.1 电气控制要求和技术参数1.1.1 总述本实训要求进行主轴控制系统的设计与调试。主轴采用变频器和三相 异步电动机的控制。工作中施放冷却液，并有指示灯（主轴故障灯、机床 正常灯）提醒工作状态。控制电路由控制。设计时要注意通电顺序。即：交流控制回路主电机上电冷却电机 上电1.1.2 具体要求1. 主轴能正反转2. 主轴与冷却电机能分别停车3. 工作状态指示灯有：主轴故障灯，机床控制灯4. 根据以上要求，用继电器和控制结合起来设计机床电气控制系统。1.1.3 主要参数主轴电机：

4、 3 相 380V 50 3 2880冷却电机： 3 相 380V 50 125 27901.2.1 主轴电动机 M1M1 功率 3，要求正反转，由接触器 H1 K1 接通。断开主轴动力电 源。变频器接两个中间接电器(M3 K3 , M3 K4)常幵触点，通过 实 现反转， M1K1 为急停继电器，当接下急停开关时，断开主轴电路。当 变频器有异常情况时，通过 1.2 端输出报警信号到 。短路保护由 1 来实 现。1.2.2 冷却泵电动机 M2M2 功率小，单向运转。用 E1-K1 控制运行， E1- 过载保护1.2.3 变频器在变频器中有调节电阻，起到对主轴转速的改变。当电阻调小，主轴 转速变

5、小。电阻调大，主轴转速变大。同时通过常用按钮按下主轴则停止 工作1.3 控制电路设计M11 用作急停继电器， M12 做交流回路上继电器， 只有 M12 线圈接 通才有可能接通主轴与冷却电机电源。主轴电机接通，断开按钮，冷却接 通按钮急停，主轴正转，反转按钮，冷却电机保护开关常开触点与主轴报 警均与 输入相连，作为输入信号。而 的输出信号将直接控制 M51234 等四个继电器，它们分别控制主轴电机，冷却电机的接通与主轴正反转。 机床正常灯与故障灯由 输出信号控制。5 / 369 / 36机电设备安装调试综合实训第二章 基本元器件与原理图设计方法2.1 基本元器件简单介绍2.1.1 元器件的选择

6、原理1. 熔断器：主要由熔体和安装熔体的绝缘管组成。使用时，熔体串接 被保护的电路中，当电路发生短路故障时，熔体被瞬间熔断而分断电路起 到保护作用。在选择熔断器时，主要考虑以下几个主要特殊参数：（ 1）额定电压： 这是从飞弧角度出发， 规定熔断器所在电路作电压的 最高极限。（ 2）熔体额定电压： 这是指熔体长期工作所允许的由温度决定的电流 值。（ 3）熔断器的额定电流： 这是熔断器长期工作所允许的由温度决定的 电流值。（4）极限分段能力：这是指熔断器所能分析的最大短路电流值。2热继电器：是根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，实 现自动控制和保护电力装置的自动电器。热继电器的选择主要根据

7、电动机的额定电流来确定热继电器的型号与 热元件的额定电流等级。3接触器： 是一种用来自动接通或断开大电流电路的电器。 它可以频 繁的接通或分断交直流电路，并可实现远距离控制在选用接触器时，应遵循以下的原则：（1）根据被接通或分断的电流种类选择接触器的类型。（2）接触器的额定电压大于或等于主电流的额定电压。（3）接触器线圈的额定电压必须与接入此线圈的额定电压相等。（4）接触器触头数量和种类应该满足主电路和控制线路的需要。（5）接触器的额定电流应等于或稍大于负载额定电流。4.低压断路器：也称为自动控制开关。用来接触和分断负载电路，也可用 来控制不频繁启动的电动机。它具有多种保护功能（过载，短路，负

8、电压 保护等）。5. 动作值可调，分断能力高，操作安全等优点，所以目前被广泛应用。 断路器常用作电动机的过载短路保护，因此选用原则如下：（1）电压， 电流的选择， 自动开关的额定电压和额定电流应小于电路 的额定电压和电压最大工作电流。（ 2）脱扣器整定电流的计算： 热脱扣器的整定电流与所控制负载的额 定电流一致。电磁脱扣器的瞬时脱口整定电流应大于负载电流正常工作时 的最大电流。5.可编程控制器：简称 ，它是在电气控制技术和计算机技术的基础上 开发出来的， 并逐渐发展成为以未处理为核心， 把自动化技术计算机技术， 通信技术融为一体的新型工业控制装置。在设计 控制系统时应遵循以下基本原则：（1）

9、最大限度地满足被控对象的控制要求。（2）保证 控制系统安全可靠。（3）力求简单经济，使用与维修方便。2.1.2 元器件的参数计算1. 电源断路器的选择，确定 Q111 的电流。电源断路器 1 的确定 H11 和 E11 电动机额定电流和电源断路器 E11 电流计算 E11 额定电流 1=0.33A. 因此 E11 ，额定电流 0.33A. 断路器 Q1 电流计算工作电流取 H11和E11,额定电流和主轴电机额定电流为 16A , 选择额定电流为 16A 的电源断路器。2. 接触器选择根据接触器的负载回路的电流与所需数量 M1 电流 7.89A. 控制回路电 源 220V 须主触点三对辅助触点配

10、对。主触点 5.69-7.89A. 故选 10A ，所 以选择 10-10 型接触器。线圈电压 220V ， Z11 用来控制冷却泵电机 E11 电源断电。 0.33A 。所以选择 10-5 型接触器电流 5A ，线圈电压 220V 。 设计法等。3. 中间继电器M11 用于急停。 M314 控制主电机通断，主轴正、反转和冷却电路通 断额定电压，故选择 8。选择参数，交流：额定电流 1.5-2.5 倍。 的总功率为 48.总功率 10， 所以电流 0.53A 即选择 2A4. 开关电源选择参数与电流，电路的总功率为 10总4A.故选择额定电流为6A , 即 18-22.5. 机床显示灯选择参数

11、与颜色，在正常情况下，绿灯亮，所以正常下选择灯的颜色为绿色。在过载时红灯亮，所以在过载情况下选择灯的颜色为红色。2.2 电气原理图设计方案2.2.1 电气原理图的画法规则（ 1）分析主电路、 （2 ）分析控制电路、 （3 ）分析辅助电路、 （4 ）分析联锁与保护环节、 （ 5）总体检查 .基本规则和注意事项： （1 ）一般主电路用粗实线表示，画在左边（或上部） ;辅助电路用细实线表示，画在右边（或下部） .（ 2）在原理图中， 各电器元件不画实际的外形图， 而采用国家规定的统一标准来画，文字符号也要符合最新国家标准 .（3）原理图中各电器元件和部件在控制电路中的位置，应根据便于阅读的原则安排

12、.同一电器的各个部件可以不画在一起 .（ 4）元器件设备的可动部分在图中通常均以自然状态画出.（ 5）有直接电联系的交叉导线的连接点，要用黑圆点表示.（6）无论是主电路还是辅电路，各电气元件一般应按动作 顺序从上到下，从左到右依次排列，可水平布置或垂直布置 . 阅读电器原理图的方法主要有两种：查线读图法和逻辑代数法 .2.2.2 电气原理图的设计T4T9 复杂的控制系统或电路都是由一些比较简单的基本控制环节。 保 9 / 369 / 36机电设备安装调试综合实训护环节，根据不同的控制要求连接而成。1. 电路图2. 电气原理图（见附录 1 ）2.3 电路分析2.3.1 控制方案根据要求，使用 控

13、制来设计机床控制系统 .首先画出相应的电路图， 再根据电路图来接线，最后进行检测和调试 .2.3.2 主轴控制系统主要分为主电路和控制电路一主电路：1 ） 主轴电动机的功率是 3 ，主轴电动机要求能够正反转， 它的工作是通 过接触器 12 和变频器来控制的同时完成主轴的调速。2 ） 冷却泵电机功率较小，单向运转，用接触器 3 来控制它的运行，用 热继电器进行热载保护。二 控制电路设计：1 ）主轴电机和冷却泵能分别启动和停车；2 ）主轴用两个启动器按钮（正转，反转 ）,冷却泵用一对启动和停止按钮。2.3.3 控制过程机床主轴采用变频器和三相异步电机控制，加工中需要切削夜进行冷 却 .控制回路由继

14、电器控制， 通电顺序为： 交流控制回路上电主电机上电、 冷却电机上电 .2.4 电气控制设计2.4.1 主轴电动机的设计1. 通过使用变频器可以设计电动机的转速，达到所需要求。2. 正转：由电气原理图可知 :当按一下 2 时， 1 的电线圈通电， 1 闭合，因 此主轴电动机正传。按一下 1 时， 1 的电线圈没有电， 1 分开，因此主轴 电动机停止。3. 反转：由电气原理图可知：当按一下 3 时， 2 的电线圈通电， 2 闭合， 因此主轴电动机反转。按一下 1时， 2的电线圈没有电， 2 分开，因此主 轴电动机静止。4. 两个常闭接触点：为了防止 2 ，3 同时按下，损害电动机而设置。2.4

15、2 工作原理设计 由电气原理图可知，当按下 5 时， 3 的电线圈通电时， 3 闭合，因此冷却 电动机转动。当按一下 4 时， 3 的电线圈没有电， 3 分开，因此冷却电动 机静止。11 / 3611 / 36机电设备安装调试综合实训第三章 程序的编写3.1 的简介与特点3.1.1 的简介称作可编程机床控制器， 是专门用于控制机床的， 系统的基本指令为 二进制的逻辑运算指令，功能指令主要有数据定义、数据变换、译码呵呵 代数运算。系统用梯形图编制顺序逻辑程序。由于有功能指令，数控冲床使得程 序编制非常容易、简捷。梯形图可用下述两种方法编制：用专用的编制卡 利用显示画面在系统上现场编制；在计算机上

16、装入专用软件用计算机编制 F 程序，然后经 232C 口将梯形图程序传送到数控系统。调试好的程序要 用写入器写入。常见的数控冲床系统控制器有 和 两种。 的处理机与主机共用， 最大 步数为 5000 步。 采用专用处理机，微处理器为 80186 ，专用一块板， 开松机插在主板上。最大步数为 800 步。两种 的扫描周期均为 16 。 的功能数控冲床的输入输出由控制完成。各种信号的传递分述如下。1、机床操作面板控制将机床操作面板上的控制信号直接送入， 梳棉机以控制数控系统的 运行。2、外部开关输入信号控制将机床侧的开关信号送到，经逻辑运算后，输出给控制对象。这些控制开关包括各类控制开关、 行程开

17、关、 接近开关。 压力开关和温控开3、信号控制 输出信号经强电柜中的继电器、接触器。通过机床侧的液压或气 动电磁阀，对刀库、机械手和回转工作台等装置进行控制，另外，还对 冷却泵电动机与电磁制动器等进行控制。4、伺服控制 控制主轴和伺服进给驱动装置的使能信号，无纺布机械以满足伺 服驱动的条件，通过驱动装置，驱动主铀电动机、伺服进给电动机和 刀库电动机等。5。报警处理控制收集强电柜、 机床侧和伺服驱动装置的故障信号， 将报警标 志区中的相应报 警标志位置位 （设为 1） ，数控系统便显示报警号与报 警文本，以方便故障诊断。6。软盘驱动装置控制 数控冲床用计算机软盘取代了传统的光电阅读机。 青岛卷帘

18、门 通过控制软盘驱动装置，实现与数控系统进行零件程序、机床参数、 零点偏置和刀具补偿等数据的传输。7。转让控制有些加工中心的主轴可以立 /卧转换，当进行立 /卧转换时。 完成 下述动作 :13 / 3613 / 36机电设备安装调试综合实训切换主轴控制接触器 ;通过 的内部功能，在线自动修改有关机床数据位 ; 切换伺服系统进给模块，并切换用于坐标轴控制的各种开关、按键 等。3.1.2 可编程序控制器的特点为适应工业环境使用，与一般控制装置相比较，机有以下特点：1. 可靠性高，抗干扰能力强2 . 通用性强，控制程序可变，使用方便3. 功能强，适应面广4. 编程简单，容易掌握5. 减少了控制系统的

19、设计与施工的工作量6. 体积小、重量轻、功耗低、维护方便3.2 可编程序控制器的分类与应用3.2.1 的应用随着 的性能价格比的不断提高： 微处理器的芯片与有关的元件价格 大大降低， 的成本下降 的功能大大增强， 因而 的应用日益广泛。 目前， 在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、 汽车、装卸、造纸、纺织、环保等各行各业。其应用范围大致可归纳为以 下几种：1. 开关量的逻辑控制2. 运动控制3. 闭环过程控制4. 数据处理5. 通讯连网3.2.2 可编程序控制器的分类由于 的品种、型号、规格、功能各不相同，要按统一的标准对它们进 行分类十分困难。通常，按点数可划分

20、成大、中、小型三类；按功能强弱 又可分为低档机、中档机和高档机三类。1.小型 点数 2048 点；多， 16 位、32 位处理器，用户存储器 容量 816K如： S7-400 德国西门子公司3.3 使用介绍一、系统上电上拨机子后面的开关，把左边的红按钮拨到1，打开钥匙开关电源。按下 4. 机子启动（关闭按下 2 停止）15 / 3615 / 36机电设备安装调试综合实训系统上电后，如有报警，同时按两个键几秒。先去除报警二、程序的编写（注意：在“”停止状态）按按软键 （清除）（执行 ）可删除程序。必须为急停：按按软键 ，然后编辑录入程序。 （注：本系统第一行18.4/18.4-0-1 ）编完后以

21、 1 、2 结束方法：按选 1（号码为 1，按“ 1”键即可选择）按 程序录完后，按回会出现“ ”，按软键“”程序保护。三、运行按按软键 出现可运行或停止。按按软键 . 即可看到梯形图运行情况。 注：不要在按软键 回，这样不能监控运行。3.4 程序的编写与分析（见附录 4）# / 3616 / 36机电设备安装调试综合实训第四章 电气安装与调试3.1 安装电路（1）电源电路的安装：在接电源电路时，注意选择用粗线连接，这样 才致使不被烧坏该接地的要接地，并施加电源保护。（ 2）主轴电机线路的连接是要接入变频器， 在接入变频器时要注意把 正反转接对了。（3）冷却电机的接线。（4）控制电路的接线。3

22、.2 线路调试首先打开电源，接下 1 ，实现对主轴电机正转。按下 2 ，实现对主轴 转机反转。接下急停按钮，主轴停止工作。冷却电机启动。主轴转动可通 过变频器改变转速 .3.3 故障检索与排除（见附录 3 ）结论快乐的时光总是过得很快，两周的机电设备安装与调试综合实训即将 落下帷幕。在这短短两周之中，我们的收获可谓巨大。刚幵始时由于并没 有在实践中接触过数控机床的主轴控制，我们的实训进程十分的缓慢，存 在着太多不理解的问题。还好两位指导老师教学十分严谨， 为人和蔼可亲， 他们在整个过程中给予了我们非常多的帮助。设备电气控制是一门十分重要且深奥的科目。在现代社会中，绝大多 数的工厂的运作都离不幵

23、电气控制，本次的综合实训恰恰是我们这些学生 在走向社会前的一次重要的实践，可谓是提前为我们搭建的一个工作平 台。我们是实训的第一小组，我们的组员都非常的认真好学，尽管因为一 些客观原因大家对实训的器件缺乏一定的了解和认识，但是大家都很刻苦 的去查资料或者咨询老师，慢慢的将差距缩小，同时大家的学习水平也在 不知不觉中有了质的提高。成功永远离不幵合作，一个团结的小组永远不 会害怕有多少难题等待着解决，这一点在大家的身上体现的很彻底。我们 刚幵始时对实训的内容陌生而且完全不懂，但当一起从讨论、找资料遇到 困难各想方法在结合各个方法的优点解决，在这一系列的电气原理图的绘 制和 的程序编程中，我们组员配

24、合的很好，可以说在这次实训中大家不 仅是学到了一些理论知识，在实践方面也有了很大的提高，至少大家通过 实训知道了 的用途、型号、类型等，在将来的一些较为简单的编程上已 经不难了。所以很感谢组员们的努力付出，我也很感叹大家面对困难时那 机电设备安装调试综合实训种不屈不挠的精神。实训不是简单的完成规定的项目任务，更重要的目的是锻炼大家的实 践动手能力和团队合作能力。我们通过本次实训亲身认识了电气设备的故 障的维护，并拥有完成一个实际工业设备电气控制项目的综合职业能力， 不管以后我们从事什么样的工作都将是益匪浅的。# / 3619 / 36机电设备安装调试综合实训参考文献1 南京工业职业技术学院综合

25、实训项目资源积累与学习分享系统2 .数控机床电气控制.夏燕兰主编.北京：机械工业出版社.20063 .王淑英编.电气与控制技术.机械工业出版社,2005.014. 数控机床故障诊断与维修技术.刘永久主编.北京：机械工业出版社.20065. 电气制图1984版国家标准.北京：中国标准出版社6. 电气图用符号1984版国家标准.北京：中国标准出版社7. 电气技术中的文字符号制定通则1984版国家标准.北京：中国标准出版社8. 新标准电气识图.王普生编.北京：中国电力出版社.20029. 低压电器产品样本19 / 3620 / 36机电设备安装调试综合实训附 录 11）电源电路图六种电路图机电设备安

26、装调试综合实训21 / 3622 / 36l0VP438冒匚b Jcrscx - 一!口一J OI-Ql9- Ldolidvrl31V9-El-a53?MHOS;6 ;omuT机电设备安装调试综合实训# / 3623 / 362 ）主轴电路畫=二(INCJ-3.S CTSIVUOZ4A220二幺丄H一吕机电设备安装调试综合实训23 / 3624 / 36电漏?令却电功机3）辅助设备总电路1.9 50HzJ4mm 2t .3jc1L1E1-QMI0.33 A6L16L3El-KIElMlEl-ZI125WL 12 |rii ?机电设备安装调试综合实训# / 3625 / 364）强制控制电路61

27、r-bl二 VMM舟HS机电设备安装调试综合实训5) 输入电路M2卿X10.0X10.1XI 0.2X84X10.3X1C.4X1D.5X106PLCouO6 ,0：IL4Jr- z63f/Ls2i9 Z追pSLLi1Vi Zr辨 H 揺yrn SL 1sfj=rCM罔琴中H闻FriF :T 5|PMf 7z*OQLUupCM * Qh“1占亠S25 / 3626 / 36机电设备安装调试综合实训27 / 3627 / 366) 输入电路M30003H二 H SP0AX三一O- 一千壬二s0A*HH堆 H出醉一4+1 4亟壬3机电设备安装调试综合实训附录2电气元器件明细表序号符号名称型号规格数

28、量11、2、3接触器10-10主触点电流10A，线圈电压220V3212启动按钮正反转按钮18绿色233、4停止按钮18红色241热继电器40额定电流0.64A，额 定电流调节在0. 40-0.64A ，整定在0.43A151熔断器18-32额定电流0.64A，放大 1.5-21倍，配12A熔体62熔断器18-32额定电流0.43A，放大 1.5-2倍，配2A熔体17电源断路器15-40/3901额定电流10A18变压器30;220380220V19钥匙幵关110冷却泵电动机13-22125W380V111主轴电动机Y100 23380V1# / 3630 / 36机电设备安装调试综合实训附录

29、3电气系统安装调试故障分析表序号出现问题原因分析解决方法1一个幵关没锁死接触器辅助触片发生松动将接触片接好2控制电路无法进行正常的工作变频器正转，反转接线柱下幵关闭合使两者都断幵3按下启动按钮，接触器不闭合1. 供电线圈电路断路2. 按钮的触头失效，不能接触电路按可能的原因依次检杳判断4接入热继电器 后，主电路不通1. 热元件烧毁2. 热继电器的接线螺钉松动1.换热继电器2拧紧接线螺钉5按下停止按钮，接触器不分幵1. 可动部分被卡住2. 反力弹簧的弹力太小6.调节可动部分7.更换弹簧冷却电机没有转查看错误，重新6接线错误起来连接# / 3632 / 36机电设备安装调试综合实训附录4控制输入输

30、出地址表名称地址主轴1接通X10.0主轴2断幵X10.1输入信号1闭合X10.2急停3X8.4主轴正转4X10.3主轴反转5X10.4主轴报警X10.6接通主轴电机Y 0.0接通冷却电机Y 0.1输出信号主轴正转Y 0.2主轴反转Y 0.2机床正常灯Y 0.4机床故障灯Y 0.5主轴控制系统 梯形图# / 3634 / 36机电设备安装调试综合实训典型项目指导范例1相关知识要点1.1 电气控制技术（1）低压电器的结构、工作原理与选用（2）三相交流电动机典型运行控制线路（3）机床电气控制系统设计的基本原则、基本内容（4）机床电气控制方案确定的原则和方法（5）机床电气原理图的画法规则（6）设计机床

31、电气控制原理图的方法与步骤1.2 可编程控制技术（ 7） 的基本组成、编程语言、工作原理、等效电路（8） 的软器件功能（ 9） 指令系统的功能（ 10 ）系统、进给驱动、主轴驱动、检测元件的工作原理（11 ） 软器件功能（12 ） 指令系统的功能2. 设备电气控制实例（主轴控制系统的设计与调试 ）2 1 任务书1控制过程 : 某机床主轴采用变频器和三相异步电机控制，需要冷却液和工作状态指示灯。控制回路由 控制，通电顺序为：交流控制回路上电T主电机上35 / 3635 / 36机电设备安装调试综合实训电、冷却电机上电。要求：1）主轴能正反转；2）主轴与冷却电机能分别停车；3）工作状态指示灯有：主轴故障灯、机床正常灯。根据以上控制要求， 用继电器控制和 控制结合起来设计机床电气控制 系统。主要的技术参数 :主轴电机： 3 相 380V 50 3 2880冷却电机： 3 相 380V 50 125W 2790 根据以上要求，确定电气控制方案，设计数控机床电气原理图、编制控 制程序、安装、调试、排除故障。37 / 3636 / 36