磨床工作台三相异步电动机控制设计论文

摘要PLC在三相异步电动机控制中的应用，与传统的继电器控制相比具有速度快，可靠性高，灵活性强，功能完善等优点。

长期以来，PLC始终处于自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用，它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。

本文设计了2个三相异步电动机的PLC控制磨床电路，分别是三相异步电动机的正反转控制和两台电动机顺序起动联锁控制，与传统的继电器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点，可作为工业电机的自动控制电路。

在生产过程中,科学研究和其它产业领域中,电气控制技术应用十分广泛,在机械设备的控制中,电气控制也比其它的控制方法使用的更为普遍。

长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化设备提供了非常可靠的控制应用，它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业，企业对自动化的需要。

进入20世纪80年代，由于计算机技术和微电子技术的迅猛发展，极大地推动了PLC的发展，使得PLC的功能日益增强，目前，在先进国家中，PLC 已成为工业控制的标准设备，应用面几乎覆盖了所有工业，企业。

由于PLC 综合了计算机和自动化技术，所以它发展日新月异，大大超过其出现时的技术水平，它不但可以很容易的完成逻辑，顺序，定时，计数，数字运算，数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动化控制。

特别是超大规模集成电路的迅速发展以及信息，网络时代的到来，扩展了PLC的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛的运用于众多行业。

第一章磨床的简介1.1 磨床的发展史磨床英文名称：grinding machine 定义：用磨具或磨料加工工件各种表面的机床。

所属学科：机械工程（一级学科）；切削加工工艺与设备（二级学科）；金属切削机床-各种金属切削机床（三级学科）十八世纪30年代，为了适应钟表、自行车、缝纫机和枪械等零件淬硬后的加工，英国、德国和美国分别研制出使用天然磨料砂轮的磨床。

这些磨床是在当时现成的机床如车床、刨床等上面加装磨头改制而成的，它们结构简单，刚度低，磨削时易产生振动，要求操作工人要有很高的技艺才能磨出精密的工件。

1876年在巴黎博览会展出的美国布朗-夏普公司制造的万能外圆磨床，是首次具有现代磨床基本特征的机械。

它的工件头架和尾座安装在往复移动的工作台上，箱形床身提高了机床刚度，并带有内圆磨削附件。

1883年，这家公司制成磨头装在立柱上、工作台作往复移动的平面磨床。

1900年前后，人造磨料的发展和液压传动的应用，对磨床的发展有很大的推动作用。

随着近代工业特别是汽车工业的发展，各种不同类型的磨床相继问世。

例如20世纪初，先后研制出加工气缸体的行星内圆磨床、曲轴磨床、凸轮轴磨床和带电磁吸盘的活塞环磨床等。

自动测量装置于1908年开始应用到磨床上。

到了1920年前后，无心磨床、双端面磨床、轧辊磨床、导轨磨床，珩磨机和超精加工机床等相继制成使用；50年代又出现了可作镜面磨削的高精度外圆磨床；60年代末又出现了砂轮线速度达60～80米/秒的高速磨床和大切深、缓进给磨削平面磨床；70年代，采用微处理机的数字控制和适应控制等技术在磨床上得到了广泛的应用。

1.2 磨床的分类随着高精度、高硬度机械零件数量的增加，以及精密铸造和精密锻造工艺的发展，磨床的性能、品种和产量都在不断的提高和增长。

下面介绍几种常见的磨床工作台：(1)外圆磨床：是普通型的基型系列，主要用于磨削圆柱形和圆锥形外表面的磨床。

(2)内圆磨床：是普通型的基型系列，主要用于磨削圆柱形和圆锥形内表面的磨床。

(3)座标磨床：具有精密座标定位装置的内圆磨床。

(4)无心磨床：工件采用无心夹持，一般支承在导轮和托架之间，由导轮驱动工件旋转，主要用于磨削圆柱形表面的磨床。

(5)平面磨床：主要用于磨削工件平面的磨床。

(6)砂带磨床：用快速运动的砂带进行磨削的磨床。

(7)珩磨机：用于珩磨工件各种表面的磨床。

(8)研磨机：用于研磨工件平面或圆柱形内，外表面的磨床。

(9)导轨磨床：主要用于磨削机床导轨面的磨床。

(10)工具磨床：用于磨削工具的磨床。

(11)多用磨床：用于磨削圆柱、圆锥形内、外表面或平面，并能用随动装置及附件磨削多种工件的磨床。

(12)专用磨床：从事对某类零件进行磨削的专用机床。

按其加工对象又可分为：花键轴磨床、曲轴磨床、凸轮磨床、齿轮磨床、螺纹磨床、曲线磨床等。

第二章磨床工作台电机基础1.1 三相异步电机的启动方式三相异步电动机接通电源，使电机的转子从静止状态到转子以一定速度稳定运行的过程称为电动机的起动过程。

起动方法有以下两种：1.直接起动直接起动又称为全压起动，起动时，将电机的额定电压通过刀开关或接触器直接接到电动机的定子绕组上进行起动。

直接起动最简单，不需附加的起动设备，起动时间短。

只要电网容量允许，应尽量采用直接起动。

但这种起动方法起动电流大，一般只允许小功率的三相异步电动机进行直接起动；对大功率的三相异步电动机，应采取降压起动，以限制起动电流。

2.降压起动通过起动设备将电机的额定电压降低后加到电动机的定子绕组上，以限制电机的起动电流，待电机的转速上升到稳定值时，再使定子绕组承受全压，从而使电机在额定电压下稳定运行，这种起动方法称为降压起动。

1.2 磨床工作台M1电动机的星-△方式降压启动图1 Y-△降压起动控制线路图1是一个星-△降压起动控制线路，起动时，电源开关QS闭合，控制电路先使得KM2闭合，电机星形起动，定子绕组由于采用了星形结构，其每相绕阻上承受的电压比正常接法时下降了。

当电机转速上升到稳定值时，控制电路再控制KM1闭合，于是定子绕组换成三角形接法，电机开始稳定运行。

定子绕组每相阻抗为|Z|，电源电压为U1，则采用△连接直接起动时的线电流为采用Y连接降压起动时，每相绕组的线电流为则（A）由式（A）可以看出，采用Y-△降压起动时，起动电流比直接起动时下降了1/3。

电磁转矩与电源电压的平方成正比，由于电源电压下降了，所以起动转矩也减小了1/3。

以上分析表明，这种起动方法确实使电动机的起动电流减小了，但起动转矩也下降了，因此，这种起动方法是以牺牲起动转矩来减小起动电流的，只适用于允许轻载或空载起动的场合。

(2)自耦变压器降压起动这种起动方法是指起动时，定子绕组接三相自耦变压器的低压输出端，起动完毕后，切掉自耦变压器并将定子绕组直接接上三相交流电源，使电动机在额定电压下稳定运行。

1.3 磨床工作台电动机的正反转1.31 正反转的工作原理在生产过程中,往往要求电动机能够实现正反两个方向的转动,如起重机吊钩的上升与下降,机床工作台的前进与后退等等。

由电动机原理可知，只要把电动机的三相电源进线中的任意两相对调，就可改变电动机的转向。

因此正反转控制电路实质上是两个方向相反的单相运行电路，为了避免误动作引起电源相间短路，必须在这两个相反方向的单向运行电路中加设必要的互锁。

按照电动机可逆运行操作顺序的不同，就有了“正-停-反”和“正-反-停”两种控制电路。

下面，将为大家介绍磨床工作台的正反转控制电路及顺序启动电路图2 磨床工作台主电路电气图符号对照：FU——熔断器FR——热继电器KM——接触器QS——隔离开关L——线路KT——时间继电器SB——按钮开关图3电机转反转及顺序启动联锁控制电路线路分析如下：一、M1星-△方式降压启动1、合上电源开关QS接通三相电源。

2、按下启动按钮SB1，KM1、KM2得电吸合，电动机星形启动，同时KT1也得电，经延时后时间继电器KT1常闭触头打开，使得KM2断电，常开触头闭合，使得得电闭合并自锁，电动机由星形切换成三角形正常运行。

3、此电路接法只能单向旋转。

4、按SB4停止电机运行二、M2可正反转，并在M1启动5S后，M2才能起动1、合上电源开关QS接通三相电源。

2、按下启动按钮SB1，M1正常运行的同时时间继电器线圈KT2得电，经延时5秒后时间继电器常开触头KT2闭合，KM4通电吸合并自锁，主触头闭合接通电动机M2，电动机这时的相序是L1、L2、L3，即正向运行。

3、按下反向启动按钮SB5，KM5通电吸合并通过辅助触点自锁，常开主触头闭合换接了电动机三相的电源相序，这时电动机的相序是L3、L2、L1，即反向运行。

三、M2能单独启，停1、合上电源开关QS接通三相电源。

2、按下启动按钮SB4，线圈KM4得电，KM4辅助触头（常开）闭合自锁，主触头接通电机M2，这时M2正向运行；按下SB5可更改M2的运转方向。

在M1,M2都在正常运行的时候，可以通过按下按钮SB6切断M2的电源，使其停止，而M1仍能正常运行。

四、当M2反转时，M1会自动停止1、合上电源开关QS接通电源。

2、按下启动按钮SB1，M1、M2皆正常运转，这时M2是正向运行。

按下反向启动按钮SB5，线圈SB5得电，辅助常开触头闭合，M2反向运转，同时SB5辅助常闭触头断开，KM1断电，KM1主触头断开，电机M1自动停止运转五、相应的短路、过载保护当电路发生短路或过载时，电流变大，温度升高，这时熔断器FU会熔断或者使热继电器动作，从而保护电机。

结论XXX：这次的课程设计虽然时间紧任务重，但是让我学到了不少知识。

从开始不知如何动手去做，一次次翻书，一次次网上查找资料，从同学的帮助及本组成员的共同努力下，找到了一点点门路，画起了草图。

开始很不理想，通过反复琢磨，一次又一次修改电路图中发现的错处。

在紧迫的时间内，放弃一切娱乐活动，坚持了下来，在要求的时间内，终于设计了出来。

可是，我们没有专门的用来画电路图的软件，只能够自己想办法用机械CAD 制图软件画图并加以修改，最终把我们题目所要求的电路图给画了出来。

另外，经过这次课程设计，我学会了团结同学，我感受到了团体力量的强大，这次设计的完成，使我深切的感受到了学习和实践的乐趣，对我以后的学习产生了积极的推动作用。

XXX：话说“三个臭皮匠赛过个诸葛亮”，这个磨床工作台是由我们小组成员集思广益的成果，非常感谢小组成员的积极配合。

我们根据要求先初步确定其主要两个简单电路—星三角启动电路和正反转电路，再经过巧妙地组合改进就完成了电路的设计。

经实验证明，这电路是符合设计要求的。

接下来，我们分工合作，逐步完成了电路绘制和论文的编写。

第一次自己设计电路和谐论文，大家都没经验，完全靠自己平时所学来完成任务是比较困难的，所以我们还参考了许多资料。

这次的电路设计，让我巩固了课堂上学的书本知识，更加强了动手实践能力。

由于时间紧迫，有些地方还不是很好，我们要学的还有很多，只有不断地学习和不断地实践，才能够进步，才能有更完美的设计。