機(jī)床電氣控制與PLC(電機(jī))

1、機(jī)床(jchung)電氣控制與PLC吳洪兵機(jī)床電氣(dinq)部分共三十九頁緒論(xln) 概述(i sh)機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代機(jī)床不可缺少的重要組成部分。在電氣自動控制方面，現(xiàn)代化機(jī)床更是綜合應(yīng)用了許多先進(jìn)科學(xué)技術(shù)成果?，F(xiàn)今出現(xiàn)的各種機(jī)電一體化產(chǎn)品、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、FMS等均是機(jī)床電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的碩果。機(jī)床的運(yùn)動以及工作循環(huán)的控制與操作等都離不開電器元件、電子元件與系統(tǒng)。機(jī)床的電氣控制已成為現(xiàn)代機(jī)床不可缺少的重要組成部分。電氣拖動方面。共三十九頁緒論(xln) 電氣自動控制方面。電機(jī)工作原理、特性。機(jī)床(jchung)繼電器-接觸器控制系統(tǒng)。機(jī)床電氣控制電路設(shè)計(jì)?？删幊绦蚩刂?/p>

2、器的基礎(chǔ)知識?？删幊炭刂破鞯木幊谭椒皯?yīng)用共三十九頁緒論(xln) 機(jī)床(jchung)電氣拖動與電氣控制發(fā)展概況1.機(jī)床電氣拖動的發(fā)展與分類從機(jī)電傳動方面，經(jīng)歷了如下幾個方面：成組拖動單獨(dú)拖動多電機(jī)拖動直（交）流電動機(jī)的無級調(diào)速共三十九頁緒論(xln) 2.機(jī)床(jchung)電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展與分類 邏輯控制系統(tǒng)按自動化程度的不同又可分為：手動控制自動控制繼電器-接觸器自動控制系統(tǒng)程序控制器數(shù)字控制器共三十九頁緒論(xln) 2.機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展(fzhn)與分類 小型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)MNC（Microcomputer Numerical Control）MNC。AC

3、（自適應(yīng)）工業(yè)機(jī)器人柔性制造系統(tǒng)FMS（Flexible Manufacturing System）CAD/CAM計(jì)算機(jī)集成生產(chǎn)系統(tǒng)（CIMS）共三十九頁緒論(xln) 2.機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展(fzhn)與分類 (2)連續(xù)控制系統(tǒng)對物理量進(jìn)行連續(xù)控制，又稱模擬制造系統(tǒng)，具有負(fù)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。(3)混合控制系統(tǒng)。共三十九頁第1章 機(jī)床傳動(chundng)控制中的電動機(jī) 電動機(jī)又可以分為:直流電動機(jī)(dngj)交流電動機(jī)步進(jìn)電動機(jī)伺服電動機(jī)共三十九頁三相(sn xin)異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)圖1端蓋 2軸承 3機(jī)座 4定子繞組 5轉(zhuǎn)子(zhun z) 6軸承 7端蓋 8風(fēng)扇 9風(fēng)罩 10接線盒

4、 第1章 機(jī)床傳動控制中的電動機(jī) 1.1 交流異步電動機(jī)的工作原理和運(yùn)行特性1.1.1.異步電動機(jī)的工作原理及其機(jī)械特性共三十九頁第1章 機(jī)床(jchung)傳動控制中的電動機(jī) 1.定子:異步電動機(jī)的定子是由基座、定子鐵心和定子繞組三個部分組成。定子鐵心：定子鐵心是電動機(jī)磁路的組成部分，采用(ciyng)硅鋼片疊壓而成。定子繞組：定子繞組有成型硬繞組和散嵌軟件繞組兩種。機(jī)座：支撐和固定的作用。共三十九頁第1章 機(jī)床(jchung)傳動控制中的電動機(jī) 2.氣隙：定子(dngz)鐵心與轉(zhuǎn)子鐵心之間的間隙。3.轉(zhuǎn)子:籠型電動機(jī)結(jié)構(gòu)(a)籠型繞組;(b)轉(zhuǎn)子外形共三十九頁異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子可分為兩大類：

5、一種籠型轉(zhuǎn)子，一種繞線轉(zhuǎn)子?；\型轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組(roz)及轉(zhuǎn)軸等組成。轉(zhuǎn)子鐵心：轉(zhuǎn)子鐵心是電機(jī)磁路的一部分，用硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)軸(zhunzhu)：轉(zhuǎn)軸(zhunzhu)是支持轉(zhuǎn)子鐵心和輸出轉(zhuǎn)矩的零件。轉(zhuǎn)子繞組：轉(zhuǎn)子繞組有鼠籠型和繞線轉(zhuǎn)子兩種。第1章 機(jī)床傳動控制中的電動機(jī) 共三十九頁第1章 機(jī)床(jchung)傳動控制中的電動機(jī) 共三十九頁第1章 機(jī)床(jchung)傳動控制中的電動機(jī) 1.1.2 異步電動機(jī)的工作(gngzu)原理兩極旋轉(zhuǎn)磁場的形成共三十九頁第1章 機(jī)床傳動(chundng)控制中的電動機(jī) 1.1.2 異步電動機(jī)的工作(gngzu)原理三相異步電動機(jī)工作原理簡圖

6、共三十九頁第1章 機(jī)床傳動(chundng)控制中的電動機(jī) 1.1.2 異步電動機(jī)的工作(gngzu)原理三相異步電動機(jī)工作原理簡圖共三十九頁轉(zhuǎn)差率第1章 機(jī)床傳動(chundng)控制中的電動機(jī) 共三十九頁第1章 機(jī)床傳動(chundng)控制中的電動機(jī) 1.1.3 異步電動機(jī)的銘牌(mngpi)商標(biāo)：XXXX 三相異步電動機(jī)型號：Y-112M-4 出廠編號：XXXX 接線方式：功率：4.0kW 電壓：380V 電流：8.7A頻率：50HZ 轉(zhuǎn)速：1440r/min 噪聲值：74dB（A）工作制：S1 絕緣等級：B 防護(hù)等級：IP44質(zhì)量：49kg 標(biāo)準(zhǔn)編號：ZBK22007-88 出廠日期

7、： 年 月 日 中華人民共和國 X X X X電機(jī)廠制造 共三十九頁第1章 機(jī)床(jchung)傳動控制中的電動機(jī) 1.1.3 異步電動機(jī)的銘牌(mngpi)Y系列三相感應(yīng)電動機(jī)銘牌 共三十九頁第1章 機(jī)床傳動(chundng)控制中的電動機(jī) 1.1.3 異步電動機(jī)的銘牌(mngpi)1.型號：如Y-112M-42.額定值：(1)額定功率 指電動機(jī)在額定運(yùn)行時，電機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率，單位為kW；(2)額定電壓 指額定運(yùn)行狀態(tài)下加在電機(jī)定子繞組上的線電壓單位為V；(3)額定電流 指電動機(jī)在定子繞組上施加額定電壓、電機(jī)軸上輸出額定功率時的線電流，單位為A。共三十九頁第1章 機(jī)床(jchung)傳

8、動控制中的電動機(jī) 1.1.3 異步電動機(jī)的銘牌(mngpi)(4)額定頻率 我國規(guī)定工業(yè)用電的頻率是50Hz，國外有些國家采用60Hz。(5)額定轉(zhuǎn)速 指電動機(jī)定子加額定頻率的額定電壓、軸端輸出額定功率時電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位為rmin?？梢愿鶕?jù)額定轉(zhuǎn)速與額定頻率計(jì)算出電動機(jī)的極數(shù)P和額定轉(zhuǎn)差率SN。3.噪聲值 指電動機(jī)在運(yùn)行時的最大噪聲。一般電動機(jī)功率越大，磁極數(shù)越少，額定轉(zhuǎn)速越高，噪聲越大。4.工作制式 指電動機(jī)允許工作的方式，共有S1S10十種工作制。其中，S1為連續(xù)工作制；S2為短時工作制；其他為不同周期或者非周期工作制。共三十九頁第1章 機(jī)床傳動(chundng)控制中的電動機(jī) 1.1.

9、3 異步電動機(jī)的銘牌(mngpi)4.工作制式 指電動機(jī)允許工作的方式，共有S1S10十種工作制。其中，S1為連續(xù)工作制；S2為短時工作制；其他為不同周期或者非周期工作制。5.絕緣等級 絕緣等級與電動機(jī)內(nèi)部的絕緣材料有關(guān)。它與電動機(jī)允許工作的最高溫度有關(guān)，共分A、E、D、F、H五種等級。其中A級最低，H級最高。在環(huán)境溫度額定為40時, A級允許的最高溫度為65，H級允許的最高溫度為130。共三十九頁第1章 機(jī)床傳動(chundng)控制中的電動機(jī) 1.1.3 異步電動機(jī)的銘牌(mngpi)6.連接方法 有Y/兩種方式。請注意有些電動機(jī)只能固定一種接法，有些電動機(jī)可以兩種切換工作。但是要注意工作

10、電壓，防止錯誤接線燒壞電動機(jī)。高壓大、中型容量的異步電動機(jī)定子繞組常采用丫接線，只有三根引出線。對中、小容量低壓異步電動機(jī)，通常把定子三相繞組的六根出線頭都引出來。 共三十九頁第1章 機(jī)床傳動(chundng)控制中的電動機(jī) 1.1.3 異步電動機(jī)的銘牌(mngpi)共三十九頁第1章 機(jī)床(jchung)傳動控制中的電動機(jī) 1.1.3 異步電動機(jī)的銘牌(mngpi)7.防護(hù)等級 IP為防護(hù)代號，第一位數(shù)字(06)規(guī)定了電動機(jī)防護(hù)體的等級標(biāo)準(zhǔn)。第二位數(shù)字(08)規(guī)定了電動機(jī)防水的等級標(biāo)淮。如IP00為無防護(hù)，數(shù)字越大，防護(hù)等級越高。 8.其他 對于繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)還必須標(biāo)明轉(zhuǎn)子繞組接法、轉(zhuǎn)子額定電

11、動勢及轉(zhuǎn)子額定電流；有些還標(biāo)明了電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻；有些特殊電動機(jī)還標(biāo)明了冷卻方式等。共三十九頁第1章 機(jī)床(jchung)傳動控制中的電動機(jī) 1.1.4 異步電動機(jī)的機(jī)械(jxi)特性在異步電動機(jī)中，電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差率s的關(guān)系Tf(s)通常叫做T-s曲線。為了符合習(xí)慣畫法?？蓪-s曲線轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)矩T之間的關(guān)系曲線nf(T)，稱為異步電動機(jī)的機(jī)械特性。分為固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性。1.固有機(jī)械特性 異步電動機(jī)在額定電壓和額定頻率下，用規(guī)定的接線方式，定子和轉(zhuǎn)子電路中不串聯(lián)任何電阻或電抗時的機(jī)械特性稱為固有(自然)機(jī)械特性。共三十九頁第1章 機(jī)床傳動(chundng)控制中的電動機(jī)

12、 1.1.4 異步電動機(jī)的機(jī)械(jxi)特性曲線1為正相序時的固有機(jī)械特性；曲線2為負(fù)相序時的曲線。共三十九頁第1章 機(jī)床傳動(chundng)控制中的電動機(jī) 1.1.4 異步電動機(jī)的機(jī)械(jxi)特性(1)在0sl，即0nn0的范圍內(nèi)特性在第一象限，電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n都為正，電動機(jī)工作在電動狀態(tài)，電動機(jī)軸輸出機(jī)械功率(2)在s0范圍內(nèi)，nn0，特性在第二象限，電磁轉(zhuǎn)矩T0為負(fù)值，工作在發(fā)電狀態(tài)，電動機(jī)的軸機(jī)械功率轉(zhuǎn)化為電能。(3)在s1范圍內(nèi)，n0，特性在第四象限。T0，電動機(jī)處于一種制動狀態(tài)。共三十九頁第1章 機(jī)床(jchung)傳動控制中的電動機(jī) 1.1.4 異步電動機(jī)的機(jī)械(jxi)特

13、性1)T0，nn0，s=0，電動機(jī)處于理想空載轉(zhuǎn)速(同步轉(zhuǎn)速)n0。實(shí)際上由于摩擦力矩的存在，電動機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速只是一個理論值，對應(yīng)圖中的a點(diǎn)。2)TTN(電動機(jī)輸出額定轉(zhuǎn)矩)，n=nN，s=sN為電動機(jī)額定工作點(diǎn)，對應(yīng)圖中的b點(diǎn)。3)TTmax (電動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩)，nnm（臨界速度），ssm (臨界轉(zhuǎn)差率)，為電動機(jī)的臨界工作點(diǎn)，當(dāng)電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過此點(diǎn)時。電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩將會急劇下降，轉(zhuǎn)速也會隨之下降，甚至造成堵轉(zhuǎn)，對應(yīng)圖中的c點(diǎn)。 4)TTst (電動機(jī)起動轉(zhuǎn)矩)，n0，s=1，為電動機(jī)的起動工作點(diǎn)，對應(yīng)圖中的d點(diǎn)。共三十九頁第1章 機(jī)床(jchung)傳動控制中的電動機(jī) 1.1.4

14、 異步電動機(jī)的機(jī)械(jxi)特性2.人為機(jī)械特性 異步電動機(jī)的機(jī)械特性除與電動機(jī)的參數(shù)有關(guān)外，還與外加定子電壓、定子電源頻率、定子或者轉(zhuǎn)子電路中串入的電阻或電抗等有關(guān)，將這些參數(shù)人為地加以改變而獲得的機(jī)械特性稱為異步電動機(jī)的人為機(jī)械特性。共三十九頁第1章 機(jī)床(jchung)傳動控制中的電動機(jī) 1.1.4 異步電動機(jī)的機(jī)械(jxi)特性(1)降低電源電壓時的人為機(jī)械特性 電壓愈低，人為機(jī)械特性曲線愈往左移。如果電壓降低太多，會大大降低電動機(jī)的過載能力與起動轉(zhuǎn)矩。甚至使電動機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)或者根本不能起動的現(xiàn)象。共三十九頁第1章 機(jī)床(jchung)傳動控制中的電動機(jī) 1.1.4 異步電動機(jī)的機(jī)械(j

15、xi)特性(2)定子電路接入電阻或電抗時的人為機(jī)械特性 在電動機(jī)定子電路中外串電阻或電抗后，電動機(jī)端電壓為電源電壓減去定子外串電阻上或電抗上的壓降，致使定子繞組相電壓降低，這種情況下的人為特性與降低電源電壓時相似。串入電阻或電抗后的最大轉(zhuǎn)矩Tmax要比直接降低電源電壓時的最大轉(zhuǎn)矩Tmax大一些。共三十九頁第1章 機(jī)床(jchung)傳動控制中的電動機(jī) 1.1.4 異步電動機(jī)的機(jī)械(jxi)特性(3)改變定子電源頻率時的人為機(jī)械特性 改變定子電源頻率對三相異步電動機(jī)機(jī)械特性的影響是比較復(fù)雜，一般變頻調(diào)速采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 共三十九頁第1章 機(jī)床傳動(chundng)控制中的電動機(jī) 1.1.4 異步

16、電動機(jī)的機(jī)械(jxi)特性(4)轉(zhuǎn)子電路串電阻時的人為機(jī)械特性 在三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中串入電阻后的機(jī)械特性。電阻的串入對理想空載轉(zhuǎn)速n0、最大轉(zhuǎn)矩Tmax沒有影響，但臨界轉(zhuǎn)差率sm則隨著電阻的增加而增大。共三十九頁第1章 機(jī)床(jchung)傳動控制中的電動機(jī) 1.1.5 異步電動機(jī)的一般(ybn)調(diào)速方法調(diào)速就是在同一負(fù)載下能得到不同的轉(zhuǎn)速，以滿足生產(chǎn)過程的要求。三相異步電動機(jī)的調(diào)速方法有很多，其轉(zhuǎn)速表達(dá)式：共三十九頁1.變頻(bin pn)調(diào)速變頻裝置由整流器和逆變器組成(z chn):整流器：將50HZ的三相交流電直流電。逆變器：將直流電頻率，電壓可調(diào)的交流電。第1章 機(jī)床

17、傳動控制中的電動機(jī) 2.變極調(diào)速此調(diào)速方法不平滑，是有級調(diào)速的。3.變轉(zhuǎn)差率調(diào)速只要串接電阻，電阻增大，轉(zhuǎn)差率上升，則轉(zhuǎn)速下降。特點(diǎn)：設(shè)備簡單、投資少，但能耗大，適用于起重設(shè)備中。共三十九頁第1章 機(jī)床(jchung)傳動控制中的電動機(jī) 1.1.5 異步電動機(jī)的一般(ybn)調(diào)速方法調(diào)速方法磁極對數(shù)p改變定子頻率調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差率s調(diào)速根據(jù)改變電動機(jī)極對數(shù)pPWM變頻（變f/U）改變定子輸入交流電壓值改變轉(zhuǎn)子串接電阻值改變逆變器逆變角，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差電壓調(diào)速類別有極無極無極有極，調(diào)速平滑性差調(diào)速范圍小小時可做到無極平滑調(diào)速調(diào)速范圍25/50/100（%額定）1000（%額定）10080（%額定）10050（

18、%額定）10050（%額定）調(diào)速精度高最高一般一般高節(jié)能效果高效最高效低效低效高效功率因數(shù)良優(yōu)良良差動態(tài)響應(yīng)快最快快差較快控制裝置簡單復(fù)雜較簡單簡單較復(fù)雜初投資低最高較低低中電網(wǎng)干擾無有大無較大維護(hù)保養(yǎng)最易教易易易較難裝置故障處理方法停車處理不停車，投工頻不停車，投工頻停車處理停車處理適用范圍在幾擋速度下恒速運(yùn)行的場合長期低速運(yùn)行，起停頻繁或調(diào)速范圍較大的場合長期在高調(diào)速范圍內(nèi)調(diào)速運(yùn)行的小容量異步電動機(jī)調(diào)速范圍不大，硬度要求不高場合的繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)調(diào)速范圍不大，單象限運(yùn)行，對動態(tài)性能要求不高的繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)共三十九頁謝謝(xi xie)共三十九頁內(nèi)容摘要機(jī)床電氣控制與PLC。從機(jī)電傳動方面，經(jīng)歷了