机床电气控制技术.docx
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机床电气控制技术
前言
第一单元基本控制线路的安装与调试
项目一点动正转控制线路的安装与调试…………………………………….………….………...1
项目二具有过载保护的接触器自锁正转控制线路的安装与调试………………….….…….….18
项目三接触器联锁的正反转控制线路的安装与调试…………………..……………..…………30
项目四工作台自动往返控制线路的安装与调试…………………………………….….………..40
项目五Y－Δ降压起动控制线路的安装与调试…………………………………….….………...53
项目六双速电动机低速起动高速运转控制线路的安装与调试………………….…….………..73
项目七单向运转反接制动控制线路的安装与调试……………………………..….…….………87
第二单元PLC、变频器控制系统的安装与调试
项目八三相异步电动机单向运转控制系统的安装与调试………………………..……………..98
项目九丝杠传动机构的电动机控制系统的安装与调试…………………………………..……126
项目十两电动机顺序起动控制系统的安装与调试……………………..………………..……..144
项目十一三台电动机循环起停运转控制系统的安装与调试…………………………..………160
项目十二液压动力滑台进给控制系统的安装与调试………………………………..…………184
项目十三流水线小车运行控制系统的安装与调试……………………………………..………205
﹡项目十四四台电动机循环动作控制系统的安装与调试…………………………………..……219
﹡项目十五Y－Δ降压起动控制系统的安装与调试……………………………………..……….235
项目十六电动机正反转变频器控制系统的安装与调试……………………………..…………248
项目十七电动机三速运行PLC、变频器控制系统的安装与调试……………………….….…262
第三单元常用机床电气控制线路的故障诊断
项目十八CA6140型卧式车床电气控制线路的故障诊断…………………………..…..………269
﹡项目十九Z3050型摇臂钻床电气控制线路的故障诊断……………………………………...…281
项目二十MA1420A型万能外圆磨床电气控制线路的故障诊断……………...………….……293
﹡项目二十一XA6132型万能铣床电气控制线路的故障诊断…………………………….…..…305
﹡项目二十二T68型卧式镗床电气控制线路的故障诊断…………………………………..……319
附录部分
附录A常用电器、电机图形与文字符号………………….…………..……………………..…..331
附录BFX1N系列PLC的性能规格………………….……………………………….……….…..334
附录CFX1N系列PLC的一般软元件………………….……………………………………..…..337
附录DFX1N系列PLC的特殊软元件…………………….…………..…………………………..339
附录EFX系列PLC的指令列表……………………….…………..………………………....….344
附录F三菱FR-E540型变频器的参数设定表……………………………………………………350
参考文献…………………………………………...………….……………………………..…..…..355
第一单元基本控制线路的安装与调试
项目一点动正转控制线路的安装与调试
1．项目任务
本项目的任务是安装与调试点动正转控制线路。
要求线路具有电动机点动运转控制功能，即按下起动按钮，电动机运转；松开起动按钮，电动机停转。
2．任务流程图
具体的学习任务及学习过程见图1-1。
图1-1任务流程图
三、环境设备
学习所需工具、设备见表1-1。
表1-1工具、设备清单
序号
分类
名称
型号规格
数量
单位
备注
1
工具
常用电工工具
1
套
2
万用表
MF47
1
只
3
设备
熔断器
RL1-15
5
只
4
熔管
5A
3
只
2A
2
只
5
交流接触器
CJT1-10，380V
1
只
6
按钮
LA4-3H
1
只
7
三相笼型异步电动机
0.75kW，380V，Y接法
1
台
8
接线端子
TD-1520
1
只
9
安装铁板
600mm×700mm
1
块
10
三相电源插头
16A
1
只
11
消耗
材料
铜导线
BV-1.5mm2
6
m
12
BV-1.5mm2
2
m
双色
13
BV-1.0mm2
3
m
14
BVR-0.75mm2
2
m
15
紧固件
M4×20螺钉
若干
只
16
M4螺母
若干
只
17
φ4垫圈
若干
只
18
编码管
φ1.5
若干
m
19
编码笔
小号
1
支
注：
导线规格中的BV是单芯铜导线的代号；BVR是橡胶塑料绝缘铜软线的代号。
如规格为BV-1.5mm2的导线是指截面积为1.5mm2的单芯铜导线；BVR-0.75mm2的导线则指截面积为0.75mm2的橡胶塑料绝缘铜软线。
四、学习过程
由任务流程图可知，本项目的学习任务共有八个。
下面就将这些个任务逐一分解、实施，逐点学习，最终完成整个项目任务。
1．识别元器件
（1）识别RL1-15型熔断器
1）阅读产品使用说明。
图1-2是RL1系列螺旋式熔断器的外形图。
①用途。
RL1系列熔断器适用于交流额定电压至500V、额定电流至200A的电路中，在控制箱、配电屏和机床设备的线路中，主要作短路保护之用。
图1-2RL1系列螺旋式熔断器
②型号及其含义。
RL1系列螺旋式熔断器的型号及其含义如下：
③主要技术参数。
RL熔断器的主要技术参数见表1-2。
表1-2RL1系列熔断器的主要技术参数
熔断器额定电压/V
熔断器额定电流/A
熔体额定电流等级/A
极限分断能力/kA
500
15
60
2、4、6、10、15
20、25、30、35、40、50、60
2
3.5
100
200
60、80、100
100、125、150、200
20
50
④结构与符号。
如图1-3所示，螺旋式熔断器由瓷帽、熔管、瓷套、上接线端子、下接线端子及瓷座组成。
当电路发生短路或通过熔断器的电流达到甚至超过规定电流值时，熔管中的熔体熔断，从而分断电路，起到保护作用。
其文字符号与图形符号见图1-3b）。
a）b）
图1-3螺旋式熔断器的结构与符号
a）结构图b）符号
1－文字符号2－图形符号3－瓷帽4－熔管5－瓷套6－上接线端子7－下接线端子8－瓷座
2）识别过程。
阅读图1-4后，按照表1-3识别RL1-15型熔断器。
图1-4RL1-15型螺旋式熔断器
表1-3RL1-15型熔断器的识别过程
序号
识别任务
识别方法
参考值
识别值
要点提示
1
读熔断器的型号
读的位置在瓷帽上
RL1-15
2
观察上、下接线端子的高度区别
有低高之分
低为进线端子，高为出线端子
3
检测判别熔断器的好坏
万用表置R×1Ω档调零后，将两表棒分别搭接FU的上下接线端子
阻值约为0Ω
若阻值为∞，说明熔体已熔断或瓷帽未旋好，造成接触不良
4
看熔管的色标
从瓷帽玻璃向里看
有色标
色标已掉，说明熔体已熔断
5
读熔管的额定电流
旋下瓷帽，取出熔管
5A
（2）识别LA4-3H型按钮
1）阅读产品使用说明。
图1-5是LA系列部分按钮的外形图。
①用途。
LA4系列按钮适用于交流50Hz、额定工作电压至380V，或直流工作电压至220V的工业控制电路中，在磁力起动器、接触器、继电器及其他电器线路中，主要作遥远控制之用。
图1-5LA系列部分按钮
②型号及其含义。
LA系列按钮的型号及其含义如下：
③主要技术参数。
LA4系列按钮的主要技术参数见表1-4。
表1-4LA4系列按钮的主要技术参数
额定电压/V
额定电流/A
额定绝缘电压/V
约定发热电流/A
机械寿命
380
2.5
380
5
100万次以上
④结构与符号。
如图1-6所示，按钮一般由按钮帽、复位弹簧、桥式动触头、静触头和外壳等组成。
当按钮未被按下时，其常开触头处于断开状态、常闭触头处于闭合状态；当按钮被按下时，其常开触头闭合、常闭触头断开。
按钮符号如图1-7所示。
图1-6LA4系列按钮的结构图
1－按钮帽2－复位弹簧3－支柱连杆4－常闭静触头5－桥式动触头6－常开静触头7－外壳
a）b）c）
图1-7按钮的符号
a）常开按钮b）常闭按钮c）复合按钮
2）识别过程。
阅读图1-8后，按照表1-5识别LA4-3H型按钮。
图1-8按钮的触头系统
表1-5LA4-3H型按钮的识别过程
序号
识别任务
识别方法
参考值
识别值
要点提示
1
看三个按钮的颜色
看按钮帽的颜色
绿、黑、红
绿色、黑色为起动，红色为停止
2
逐一观察3个常闭按钮
先找到对角线上的接线端子
动触头闭合在常闭静触头上
3
逐一观察3个常开按钮
先找到另一个对角线上的接线端子
动触头与静触头处于分断状态
4
按下按钮，观察触头的动作情况
边按边看
常闭触头先断开，常开触头后闭合
动作顺序有先后
5
松开按钮，观察触头的复位情况
边松边看
常开触头先复位，常闭触头后复位
复位顺序有先后
6
检测判别3个常闭按钮的好坏
常态时，测量各常闭按钮的阻值
阻值均约为0Ω
若测量阻值与参考阻值不同，说明按钮已损坏或接触不良
按下按钮后，再测量其阻值
阻值均为∞
7
检测判别3个常开按钮的好坏
常态时，测量各常开按钮的阻值
阻值均为∞
按下按钮后，再测量其阻值
阻值均约为0Ω
（3）识别CJT1-10型交流接触器
1）阅读产品使用说明。
图1-9是CJT1系列接触器的外形图。
①用途。
CJT1系列交流接触器主要用于交流50Hz（或60Hz），额定工作电压至380V的电路中，主要作接通和分断电路之用。
图1-9CJT1系列部分接触器
②型号及其含义。
CJ系列交流接触器的型号及其含义如下：
③主要技术参数。
CJT1系列交流接触器的主要技术参数见表1-6。
表1-6CJT1系列交流接触器的主要技术参数
线圈额定电压Us等级/V
电流等级/A
吸合电压
释放电压
36、110、127、220、380
10、20、60、100、150
（85％～110％）Us
（20％～75％）Us
④结构与符号。
如图1-10所示，交流接触器由触头系统、电磁系统、灭弧装置及辅助结构部分等组成。
当接触器的线圈得电时，其衔铁和铁心吸合，从而带动其常闭触头断开、常开触头闭合；当接触器的线圈失电时，其衔铁和铁心释放，从而带动其常开触头复位断开、常闭触头复位闭合。
接触器的符号如图1-11所示。
a）b）
图1-10CJ系列交流接触器的结构图
a）CJT1-20型接触器的结构图b）CJT1-10型接触器的结构组成
1－反作用弹簧2－主触头3－触点压力弹簧4－灭弧罩5－辅助常闭触头6－辅助常开触头7－动铁心8－缓冲弹簧9－静铁心10－短路环11－线圈
a）b）c）d）
图1-11接触器的符号
a）线圈b）主触头c）辅助常开触头d）辅助常闭触头
2）识别过程。
阅读图1-12后，按照表1-7识别CJT1-10型交流接触器。
图1-12CJT1-10型交流接触器
表1-7CJT1-10型交流接触器的识别过程
序号
识别任务
识别方法
参考值
识别值
要点提示
1
读接触器的型号
读的位置在窗口侧的下方
CJT1-10
2
读接触器线圈的额定电压
从接触器的窗口向里看
380V
50Hz
同一型号的接触器线圈有不同的电压等级
3
找到线圈的接线端子
见图1-12
A1－A2
编号在接线端子旁
4
找到3对主触头的接线端子
1/L1－2/T1
3/L2－4/T2
5/L3－6/T3
编号在对应的接触器顶部
5
找到两对辅助常开触头的接线端子
23－24
43－44
编号在对应的接线端子外侧
6
找到两对辅助常闭触头的接线端子
11－12
31－32
编号在对应的接触器顶部
7
压下接触器，观察触头的吸合情况
边压边看
常闭触头先断开，常开触头后闭合
吸合时，常开常闭触头的动作顺序有先后
8
释放接触器，观察触头的复位情况
边放边看
常开触头先复位，常闭触头后复位
释放时，常闭常开触头的复位顺序也有先后
9
检测判别2对常闭触头的好坏
常态时，测量各常闭触头的阻值
阻值均约为0Ω
若测量阻值与参考阻值不同，说明触头已损坏或接触不良
压下接触器后，再测量其阻值
阻值均为∞
10
检测判别5对常开触头的好坏
常态时，测量各常开触头的阻值
阻值均为∞
压下接触器后，再测量其阻值
阻值均约为0Ω
11
检测判别接触器线圈的好坏
万用表置R×100Ω档调零后，测量线圈的阻值
阻值约为1800Ω左右
若测量阻值过大或过小，说明线圈已损坏
12
测量各触头接线端子之间的阻值
万用表置R×10kΩ档调零后测量
均为∞
说明所有触头都是独立的，没有电的直接联系
注：
①接线端子标志L表示主电路的进线端子，标志T表示主电路的出线端子。
②标志的个位数是功能数，1、2表示常闭触头电路；3、4表示常开触头电路。
③标志的十位数是序列数。
④不同类型或不同电压等级的线圈，其阻值不相等。
（4）识别三相笼型异步电动机
三相笼型异步电动机的结构如图1-13所示，它由定子和转子两个基本部分组成。
定子主要由定子铁心、定子绕组和机座组成，转子主要由转子绕组和转子铁心组成。
当三相定子绕组通入三相对称电源后，在气隙中产生一个旋转磁场，此旋转磁场切割转子导体，产生感应电流。
流有感应电流的转子导体在旋转磁场的作用下产生转矩，使转子旋转。
根据左手定则可判断出转子的旋转方向与旋转磁场的旋转方向相同。
三相异步电动机的外形与符号如图1-14所示。
图1-13电动机的结构图图1-14异步电动机的符号
1－散热筋2－吊环3－转轴4－定子铁心5－定子绕组6－转子7－风扇8－罩壳9－转子铁心10－笼型绕组11－轴承12－机座13－接线盒14－端盖15－轴承盖
1）识读电动机的铭牌。
在三相异步电动机的机座上装有铭牌，铭牌上标有电动机的型号和主要技术数据，供正确使用时参考。
如图1-15所示，电动机的额定功率为0.75kW、额定电流为2A、额定转速为1390r/min、额定电压为380V及额定工作状态下的接法为Y形接法。
图1-15×××三相异步电动机的铭牌
2）识读定子绕组的出线端子。
拆下接线盒，可看到图1-16所示的三相对称定子绕组的出线端子，其编号分别为U1－U2、V1－V2与W1－W2。
根据铭牌要求，应将定子绕组连接成Y形，即U2、V2和W2短接，U1、V1和W1接线电压为380V的三相电源，如图1-17所示。
接地端子
a）b）
图1-16三相异步电动机的接线端子
a）定子绕组的接线端子b）定子绕组的接线端子示意图
a）b）
图1-17三相异步电动机的Y形联接
a）定子绕组的Y形联接b）定子绕组的Y形联接示意图
2．识读电路图
生产机械电气控制线路常用电路图、接线图和布置图表示，其中电路图是根据生产机械运动形式对电气控制系统要求，采用国家统一规定的电气图形符号和文字符号，按照电气设备和电气的工作顺序，详细表示电路、设备或成套装置的基本组成和连接关系。
点动正转控制线路如图1-18所示，它由电源电路、主电路和控制电路三部分组成。
图中主电路在电源开关QS的出线端按相序依次编号为U11、V11、W11，然后按从上至下、从左到右的顺序递增；控制电路的编号按“等电位”原则从上至下、从左到右的顺序依次从1开始递增编号。
图1-18点动正转控制线路电路图
（1）识读电路组成点动正转控制线路电路组成的识读过程见表1-8。
表1-8点动正转控制线路电路组成的识读过程
序号
识读任务
电路组成
元件功能
备注
1
读电源电路
QS
电源开关
水平绘制在电路图的上方
2
FU2
熔断器作控制电路短路保护用
3
读主电路
FU1
熔断器作主电路短路保护用
垂直于电源线，绘制在电路图的左侧
4
KM主触头
控制电动机的运转与停止
5
M
电动机
6
读控制电路
SB
起动与停止
垂直于电源线，绘制在电路图的右侧
7
KM线圈
控制KM的吸合和释放
（2）熟悉线路动作程序点动正转控制线路的动作程序如下：
先合上电源开关QS。
1）起动
按下SB→KM线圈得电→KM主触头闭合→电动机M得电运转。
2）停止
松开SB→KM线圈失电→KM主触头断开→电动机M失电停转。
3．识读接线图
接线图是根据电气设备和电器元件的实际位置、配线方式和安装情况绘制的，主要用作安装接线和线路的检查维修。
接线图1-19中示出的内容有电器元件的文字符号、端子号、导线号和导线类型、导线截面积等。
图中的每一个元件都是根据实际结构，使用与电路图相同的图形符号画在一起，用点画线框上，其文字符号以及接线端子的编号都与电路图中的标注一致，便于操作者对照、接线和维修。
同时接线图中的导线也有单根导线、导线组之分，凡导线走线相同的采用合并的方式，用线束表示，到达接线端子XT或电器元件时再分别画出。
下面按表1-9识读点动正转控制线路接线图。
图1-19点动正转控制线路接线图
表1-9点动正转控制线路接线图的识读过程
序号
识读任务
识读结果
备注
1
读元件位置
FU1、FU2、KM、XT
控制板上的元件均匀分布
2
电动机M、SB
控制板的外围元件
3
读板上元件的布线
读控制电路走线
0号线：
FU2→KM
集束布线，也有分支
安装时使用BV-1.0mm2单芯线
4
1号线：
FU2→XT
5
2号线：
KM→XT
6
读主电路走线
U11、V11：
XT→FU1→FU2
集束布线
安装时使用BV-1.5mm2单芯线
7
W11：
XT→FU1
8
U12、V12、W12：
FU1→KM
9
U、V、W：
KM→XT
10
PE：
XT→XT
使用BV-1.5mm2双色线
11
读外围元件的布线
读按钮走线
1号线：
XT→SB
集束布线，安装时使用BVR-0.75mm2软导线
12
2号线：
XT→SB
13
读电动机走线
U、V、W、PE：
XT→M
14
读电源插头走线
U11、V11、W11、PE：
电源→XT
注：
安装板上的元件与外围元件的连接必须通过接线端子XT进行对接。
图1-20是TD-1520型接线端子的外形图。
图1-20TD-1520型接线端子
4．固定元器件
根据接线图1-19固定元器件，各元件的位置应排列整齐、均匀，间距合理，便于更换元件。
紧固时要用力均匀，紧固程度适当，防止用力过猛而损坏元件。
（1）螺旋式熔断器如图1-21所示，安装螺旋式熔断器时，应遵循低进高出的原则，即电源进线必须接瓷座的上接线端子，负载线必须接螺纹壳的下接线端子。
这样在更换熔管时，旋出螺帽后的螺纹壳才不会带电，确保了操作者的安全。
SB的穿线孔朝下
图1-21熔断器及接触器的安装
（2）CJT1－10型交流接触器如图1-21所示，为了便于维修者看到接触器线圈的额定电压值，CJT1－10型交流接触器的小窗口应朝上。
（3）按钮通常选绿色按钮为起动按钮，固定时按钮盒的穿线孔应朝下，便于接线。
5．配线安装
根据接线图1-19和表1-9安装点动正转控制线路。
（1）板前配线安装如图1-22所示，板前配线时应遵循以接触器为中心，由里向外，由低至高，先安装控制电路，再安装主电路的原则，工艺要求如下：
起动按钮
图1-22点动正转控制线路安装板
①必须按图施工，根据接线图布线。
②布线的通道要尽可能少，同路并行导线按主、控电路分类集中，单层密排，紧贴安装板。
③如图1-23所示，布线要横平竖直，分布均匀，改变走向时应垂直改变。
④同一平面的导线应高低一致和前后一致，不能交叉。
对于非交叉不可的导线，应在接线端子引出时，就水平架空跨越，但必须合理走线。
⑤布线时严禁损伤线芯和导线绝缘。
⑥导线与接线端子连接时，不压绝缘层、不反圈及不露铜过长。
⑦要在每根剥去绝缘层的导线上套号码管，且同一个接线端子只套一个号码管。
如图1-23所示，编号应顺着号码管的方向自下而上编写，其文字方向由左向右。
图1-23正确编号
1）安装控制电路。
依次安装0号线、2号线、1号线。
首次安装应注意以下几点：
①绝缘层剥的过多，露铜过长（露铜部分不超过0.5mm），图1-24中的三根导线均露铜过长。
露铜过长
图1-24导线露铜图1-25按钮接线不规范
②导线与FU、SB接线端子连接时未做成羊眼圈或做成反圈，不能将导线全部固定在垫圈之下，或出现小股铜线分叉在接线端子之外。
如图1-25所示，按钮线反圈，部分铜导线分叉在接线端子外。
③导线紧固前忘记套号码管、漏编和线号的文字编写方向不对。
④起动按钮是常开按钮，不能接为常闭按钮。
2）安装主电路。
依次安装U11、V11、W11、U12、V12、W12、V、U、W、PE，工艺要求与控制电路一样。
（2）外围设备配线安装外围设备与板上元件的连接时，必须通过接线端子XT对接。
1）安装连接按钮，按照导线号与接线端子XT的下端对接。
2）安装电动机，连接电源连接线及金属外壳接地线，编好号后按照导线号与接线端子XT的下端对接。
3）连接三相电源插头线。
将三相电源线的两端分别编好号，一端与三相电源插头相连，另一端按号码与接线端子XT的下端相连。
如图1-26所示，连接三相电源插头时，要注意接地线必须接接地端子，同时接地线不能与相线对调，否则会出现安全事故。
图1-26三相电源插头的连接
6．自检
1）检查布线。
对照接线图检查是否掉线、错线，是否漏编或错编，接线是否牢固等。
2）使用万
升级会员 