《设备电气控制综合实训》教师指导手册-主轴 - 图文

《设备电气控制综合实训》

教师指导手册

（2008年版）

南京工业职业技术学院

机械系

南京工业职业技术学院 综合实训项目教学教师指导手册

综合实训项目教师指导手册

一、 综合实训项目名称

《设备电气控制综合实训》

二、项目教学能力目标

设备电气控制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的基础上，进一步将本学期已经学过的相关课程及在课程中已初步掌握的电气原理图的绘制及PLC程序设计、单元（技能）能力融合在一起，通过一个典型的设备电气控制方案的设计、元器件选型与采购、系统原理图的绘制、软件设计、产品的组装调试、产品质量检测检验分析与项目完成后的总结报告的撰写等完整工作过程的训练，培养学生完成一个实际工业设备电气控制项目的综合职业能力。

三、指导教师职责

培养学生系统、完整、具体地完成一个工业项目所需的综合职业能力，使学生具备信息收集处理、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，并注意安排小组内分工合作工作，锻炼学生团队工作能力。让学生经历综合实训项目完整工作过程的训练，掌握完成设备电气控制系统实际项目应具备的核心能力和关键能力。具体要求如下：

1．填写本指导手册规定的项目指导过程中各阶段的记录作业文件。

2．根据学生的具体情况引导学生制定综合实训任务实施方案与计划，指导学生针对项目的设计要求和工艺要求，查阅资料，了解产品或工具，使学生通过综合实训完成项目整个工作过程，并通过必要的组织形式让学生主动参与自主学习。

3．在指导学生综合实训过程中，认真负责，在关键问题与环节上把好关，做好引导工作，要对学生放手锻炼，防止包办代替，充分发挥他们的主动性、创造性；培养学生在整个工作过程中的团队协作意识。

4．指导学生从资讯、方案、计划、实施、检查到评估各阶段按规范要求完成相关作业文件与工作记录，并认真检查学生工作过程的作业文件和记录。

5．辅导、解答学生所遇到的技术、工艺和质量管理等方面的问题；引导学生自主完成整个工作过程。

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6．及时通过组织学生对项目研讨和评选优秀团队和最佳产品或作品，激励学生。 7．及时了解学生的思想作风、工作表现和职场工作氛围等方面的情况。 8．引导学生组织做好项目交流、答辩工作。

四、综合实训工作要求

1．实训组织安排

实训以5-8个人一小组为单位进行，每组学生各推荐1名组长，每天任务的分配均由组长组织进行，关心每个小组的进展，注意工作过程，引导学生按工作环节和任务要求进行，督促学生完成作业文件，组织组内、组与组之间项目研讨，项目工作过程完成后，进行考核评比选出优秀班组，并进行产品(作品)评比,选出最佳产品(作品)展示。

2．现场5S管理

（1）每个学生小组安排轮值担任安全员，负责每天实训室的维修工具检查和关闭电源，以及工作场所中的安全问题。

（2）每天学生离开工作场所必须打扫环境卫生，地面、桌面、抽屉里都要打扫干净并保持整洁。工作时间不得吃东西，喝水必须到指定区域。

（3）设考勤员每天负责考勤，并报告考勤情况，在告知清楚的前提下无故迟到3次实训成绩最高只能给及格，旷课1次，实训无成绩。

（4）按照企业工作现场要求规范学生的言行行为，注重安全、节能、环保和环境整洁，工具、附件、仪器设备摆放规范。

（5）明确告知学生在实训场所的纪律，包括工作态度、交流方式、工作程序、作业要求与作业记录要求等。

五、学生成绩评定

1．过程考核：项目教学每一阶段根据每位学生参与完成任务的工作表现情况和完成的作业文件和记录，综合考核每一阶段学生参与工作的热情、工作的态度、与人沟通、独立思考、勇于发言，综合分析问题和解决问题的能力以及学生安全意识、卫生状态、出勤率等给予每一阶段过程考核成绩。

2．结果考核：根据学生提交的作业文件，按企业产品作业管理规范、产品（作品）性能测试结果、产品完成的质量高低、项目答辩思路是否清晰、语言表达是否准确等给出结果考核成绩。

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3．综合成绩评定：根据形成性考核与终结考核两方面成绩，按规定的要求给出学生本项目实训综合评定成绩。

4．否定项：旷课一天以上、违纪三次以上且无改正、发生重大责任事故、严重违反校纪校规。

关于学生本综合实训项目课程成绩评定标准与打分细则详见《设备电气控制综合实训》教学标准。

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六、综合实训项目计划安排（建议）

项目名称 完成需 开始 结束 工序 项目验收和作业文件 要时间 1 2 3 4 6 7 9 1.输入输出地址表 2.软件清单 1.电气原理图参数计算 2.器件清单 电气控制原理图 备注 一、电气、液压（气动）4天 原理图的绘制 1．工艺及技术要求研1天 讨，确定电气控制方案 2．电气控制草图设计 3．电气控制草图完善 4．绘制电气原理图 二、元器件选型 1．计算各电气元器件技术参数 2．低压电器的选型 三、软件开发 1．列出输入输出地址分配表，绘制程序流程图 2．PLC编程 3. 程序优化 四、接线与调试 1．电器安装 2．线路连接 3．输入及调试程序 4．故障分析 五、项目文档整理与答辩 1天 1天 1天 1天 0.5天 0.5天 2天 0.5天 1天 0.5天 2天 0.5天 0.5天 0.5天 0.5天 1天 10 11 13 14 15 16 安装、调试故障分析表 5、8、1．项目技术报告（总体方 12、案的确定、电气原理图的17 设计、参数的计算与选型、软件程序的编制、装调、排除故障等） 2．项目总结报告 18 六、项目完毕 4

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七、综合实训项目指导细则

任务1：电气原理图的绘制 日期 第一周周一 地点 工业中心设备电气综合实训区 工业中心设备电气综合实训区 工业中心设备电气综合实训区 任务 1．工艺及技术要求研讨 2．确定电气控制方案 组织形式 集中布置任务 小组讨论 学生工作任务 1． 熟悉项目设计任务 2． 了解控制和工艺要求 3． 理解技术要求 4． 小组讨论控制方案 学生应完成的作业文件 1． 在理解的基础上写出项目控制要求 2． 电气方案讨论记录 教师指导要求 1． 全班学生分组 2． 宣布纪律和注意事项 3． 布置实训任务 4． 组织讨论 5． 点评各小组控制方案 1．组织讨论 2．指导设计过程 周二 电气控制草图设计 小组讨论 分散绘图 1． 小组讨论设计方案 2．绘制电气控制草图 1． 每个人在小组内陈述电气控制原理 2． 相互点评各种电气原理草图的优缺点 3． 绘制电气控制方案草图 1．参照相关电气设计手册和国家标准，用A3纸绘制电气原理图 2．学生对绘制的电气原理图进一步规范、完整，符合国标 电气控制草图 周三 1．电气控制草图研讨 2．电气控制草图修改完善 小组讨论 分散绘图 小组最终的设计草图 1． 组织讨论 2．点评电气原理草图的优缺点 3．指导绘制电气原理草图 电气原理图 1． 指导绘图 2． 规范电气原理图的绘制，对典型和普遍的问题进行讲解 周四 工业中心设备电气综合实训区 绘制电气原理图 分散绘图

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任务2：元器件选型 日期 地点 任务 组织形式 学生工作任务 1． 计算各电气元器件技术参数 2． 查阅低压电器产品目录 3． 根据性价比选用控制器的品牌和型号 4． 根据项目的技术参数确定低压电器的种类、数量 5． 选择各种低压电器 工作过程完成作业 1． 电气原理图参数计算 2． 电气元器件清单 教师指导要求 第一周周五 工业中心设备电气综合实训区 1． 计算各电气元器件技术参数 2． 选择控制器的类型 3． 选择低压电器的种类、数量 小组讨论 个人选型 1介绍各种控制器的特点 2．提供低压电器产品目录 3．组织讨论

任务3：软件开发 日期 第二周周一上午 周一下午周二上午 地点 工业中心 任务 1． 输入输出接口的编排 2． 绘制程序流程图 根据程序流程图编制控制程序 组织形式 个人完成 小组讨论 学生工作任务 1． 列出输入输出地址表 2． 绘制程序流程图 1．小组讨论设计思想 2．编制控制程序 工作过程完成作业 1． 输入输出地址表 2． 程序流程图 教师指导要求 1． 介绍软件开发的一般步骤和规范作业 2． 组织讨论 PLC实验台 工业中心 PLC实验台 小组讨论 个人完成 初步设计的控制程序 1． 指导程序的编写 2．组织讨论 6

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周二下午 工业中心 PLC实验台 1． PLC程序研讨 2．PLC程序优化完善 小组讨论 个人完成 1．软件优化 2． 每人介绍软件的编制思路 PLC控制程序 1．介绍软件优化的技巧 2．软件编制考核 3．优秀软件介绍 任务4：系统接线与整机调试 日期 地点 工业中心设备电气综合实训区 工业中心设备电气综合实训区 任务 1． 准备安装所需的工具 2． 电路安装、接线 1． PLC程序调试 2． 调试故障分析 组织形式 小组合作完成 学生工作任务 1． 按照原理图安装控制器和低压电器 2． 按照原理图连接主电路与控制电路 1．边调试边修改PLC程序 2．分析、排除故障 工作过程完成作业 安装记录 教师指导要求 1． 提供安装工具 2． 提供器件和导线 3． 指导安装接线过程 1．指导程序调试过程 2．调试技能考核 3．优秀小组示范 周三 周四 小组合作完成 调试故障分析表 任务5：项目文档整理与答辩

日期 地点 任务 1． 项目文档归类 2． 整理技术资料 3． 作业文件存档 4． 答辩 组织形式 学生工作任务 学生学习记录 1．项目报告书（总体方案、技术参数、总结报告等）； 2．图纸、程序清单； 教师指导要求

周五 工业中心设备电气综合实训区 小组合作完成 个人完成 1． 整理相关的技术图纸 2． 编制项目技术报告 3． 答辩 1． 介绍整理资料的方法 2． 项目考核答辩 学生评价依据：参照项目验收标准和出勤、态度等方面情况。

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八、项目产品验收标准

1．满足设计功能与性能要求的图纸和程序一套，调试成功的电气线路； 2．相关的其它作业文件齐全； 九、作业文件验收标准

1．项目技术报告（总体方案的确定、电气原理图的设计、元器件选型计算

及元器件清单，输入输出器件分配表，软件程序的编制，装调说明，故障排除方法等）；

2．项目总结报告（项目简介、遇到的问题和解决情况、项目完成情况、团

队合作情况、个人收获和体会、项目改进设想）； 3．学生（工作）任务单；

4．其他作业文件（上述成果的电子文档，记录实训过程的照片、录象等阶段成果或其他资料等）。

十、学生工作过程应完成的项目任务单

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综合实训项目任务单1

姓名： 学号： 日期： 班级： 组别： 题目1 请你用自己的语言表述控制要求 题目2请给出小组系统控制方案 9

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综合实训项目任务单2

姓名： 学号： 日期： 班级： 组别： 题目1计算元器件参数 15

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题目2请完成元器件清单 序号 名称 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

型号 规格 数量 备注 16

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综合实训项目任务单3

姓名： 学号： 日期： 班级： 组别： 题目1请完成控制器输入/输出地址表 输 入 信 号 名称 输 出 信 号

地址 17

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题目2 请绘制控制系统的梯形图

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综合实训项目任务单4

姓名： 学号： 日期： 班级： 组别： 题目 请写出调试中出现的问题及解决办法 调试中出现的故障特征 引起故障的原因 解决办法 19

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十一、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、工作原理及选用 （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）设计机床电气控制原理图的方法与步骤 1.2 可编程控制技术

（7）PLC的基本组成、编程语言、工作原理、等效电路 （8）SIEMENS S7-200 PLC的软器件功能 （9）SIEMENS S7-200 PLC指令系统的功能 （10）STEP7－Micro/Win32编程软件的使用方法

（11）CNC系统、进给驱动、主轴驱动、检测元件的工作原理 （12）FANUC PMC软器件功能 （13）FANUC PMC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:

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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PLC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。

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PLC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AC380V 50Hz 3kW 2880r/min 冷却电机：3相AC380V 50Hz 125W 2790r/min

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。 2.2 答案

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主轴控制系统 电气控制原理图

班级 学号 姓名 电源电路D1 共11页 第 1 页

南京工业职业技术学院 综合实训项目教学教师指导手册 班级 学号 姓名 主轴电路H1 2 共11页 第 2页

南京工业职业技术学院 综合实训项目教学教师指导手册 班级 学号 姓名 辅助设备主电路E1 3 共11页 第 3页

南京工业职业技术学院 综合实训项目教学教师指导手册 班级 学号 姓名 强电控制电路M1 4 共11页 第 4页

南京工业职业技术学院 综合实训项目教学教师指导手册 班级 学号 姓名 PLC输入电路M2 5 共11页 第5页

南京工业职业技术学院 综合实训项目教学教师指导手册 班级 学号 姓名 PLC输入电路M3 6 共 11页 第6页

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主轴控制系统 电气原理图参数的计算

（1）电源断路器的选择 主要确定D1-QF1、E1-QM1的电流。电源断路器 QF1的选择主要考虑 H1-M1和E1-M1电动机的额定电流。电源断路器E1-QM1的电流计算，E1-M1的额定电流为：I-M1=125/380=0.33A；因而E1-QM1的额定电流取为0.33A 。断路器D1-QF1的电流计算，工作电流取H1-M1和E1-M1的额定电流之和，主轴电机额定电流IHI-M1=3000/380A=7.89A，考虑变压器容量，因而电源开关断路器D1-QF1的额定电流就选16A左右，选为DZ15-40/3901，额定电流16A。 （2）接触器的选择 根据接触器所控制负载回路的电压、电流及所需触点的数量来选择接触器。H1-K1用来控制主轴电动机H1-M1变频器得电，M1的额定电流为7.89A，控制回路电源为220V，需主触点三对，辅助常开触点两对，主触点电流IC=PN/(KUN)=3000/[(1~1.4) ×380]A=5.64~7.89A，故选为10A，所以选择CJ10-10型接触器，线圈电压为220V；E1-K1用来控制冷却泵电动机E1-M1的上电与断电，需主触点三对，I-M1=0.33A，所以选择CJ10-5型接触器，主触点电流取为5A，线圈电压为220V。 (3) 中间继电器的选择 直流中间继电器M1-K1用于急停控制，M3- K1 ~-K4分别控制主电机的通断、主轴的正反转和冷却电路的通断，其额定电流都较小，线圈电压为24V，故所以M1-Kl 和M3-K1~K4都选用普通型JZ8-ZP直流中间继电器，每个中间继电器常开常闭触点各有4对，额定电流为5A，线圈电压为24V。交流继电器M1-K2用于交流控制回路上电控制，220V，额定电流为5A，常开常闭触点各有4对。 (4) 按钮的选择 主轴接通按钮M2-SB1、正反转按钮M2-SB3和-SB4选择LAl8型按钮，其颜色为绿色；钥匙开关M1-SA1为220V， IHI-M1=1.5×7.89=11.8，故选用RTl8-32型熔断器，配用16A熔体。熔断器-FU2、-FU3、-FU4和-FU5的选择将同控制变压器、电源开关的选择结合进行。 (6) 控制变压器的选择 负载功率为P-TC=P-VC+PKM≈P-VC+3×12W= P-VC+36W，其中，开关电源的功率P-VC= PPLC+PKA≤2A×24V +12W=60W，取为100W，因此控制变压器可选用BK-300，200VA，380/220，24V。I-FU2≥P-TC/U=200W/380V=0.53A。I-FU3≥ P-VC/U=100W /220V=0.46A。故熔断器-FU2、-FU3和-FU4均选RTl8-32型，熔体2A。 (7) 开关电源的选择 P-VC= PPLC+PKA≤2A×24V +12W=60W，取为100W。I-FU5≥P/U=100W/24V=4.15A，取熔体电流为6A，选RTl8-32型。 （8）指示灯的选择 指示灯选用发光二极管，24V，红色一个，绿色两个。 冷却液通断手动开关M2-SA1为24V，急停M1-SB1采用紧急式按钮，班级 红色，主轴断电按钮M2-SB2选择LAl8型按钮，其颜色为红色。 学号 (5) 熔断器的选择 熔断器D1-FU1，主要考虑主轴电动机的额定电流， ID1-FU1=（1.5~2.5）IN=（1.5~2.5） 姓名 共11页 第 7 页

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主轴控制系统 电气元器件明细表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 符号 H1-M1 E1-M1 M1-QF1 E1-QM1 H1-K1, E1-K1 M1-K1、-K2 M3-K1~-K6 D1-FU1 D1-FU2~-FU4 D1-FU5 M2-SB1、-SB3、-SB4 M2-SB2 M1-SB1 D1-TC1 D1-VC M3-HL1、-HL2、 M3-HL3 M1-SA1 M2-SA1 名 称 三相异步电动机 三相异步电动机 电源断路器 电源断路器 交流接触器 直流中间继电器 熔断器 熔断器 熔断器 控制按钮 控制按钮 控制按钮 变压器 直流稳压器 发光二极管 发光二极管 钥匙开关 旋钮开关 型 号 Y100L-2 JCB-22 DZ15-40/3901 DZ5-2/3901 CJ10-10，CJ10-5 JZ8-ZP RT18-32 RT18-32 RT18-32 LAl8 LA18 LA18 BK-300 规 格 3KW,380V,8.2A,2880r/min 125W,380V,3.1A,2790r/min 380V，16A 0.7A，380V 10A,380V；5A,380V 5A，24V 380V，熔体16A 220V，熔体2A 24V，熔体6A 5A，绿色 5A，红色 5A，红色，急停 200VA，380V/220V 100VA 6.3V，绿色 6.3V，红色 数量 1 1 1 1 3 7 1 3 1 3 1 1 1 1 2 1 1 1 备注 班级 学号 姓名 共11 页 第 8页

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主轴控制系统 PLC输入输出地址分配表

输入信号 主轴电动机接通SB1 主轴电动机断开SB2 冷却接通、断开SA1 急停SB3 主轴正转SB4 主轴反转SB5 保护开关正常 主轴报警 班级 学号 姓名 共11页 第 9页 X10.0 X10.1 X10.2 X8.4 X10.3 X10.4 X10.5 X10.6 输出信号 接通主轴电动机M3-K1 接通冷却电动机M3-K2 主轴正转M3-K3 主轴反转M3-K4 机床正常灯M3-HL1 机床故障灯M3-HL3 Y0.0 Y0.1 Y0.2 Y0.3 Y0.4 Y0.5

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主轴控制系统 PLC梯形图

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安装调试故障分析表

序号 出现问题 原因分析 解决方法 备注 班级 学号 姓名 共11页 第11页

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十二、附教师项目教学各阶段填写的作业文件与记录

1． 阶段记录表

教师教学各阶段记录表

设备电气控制综合实训 填写时间：

项目名称 阶段 任务 描述 完成情况记录 任务一 任务二 指导教师姓名 任务三 指导班级 任务四 本阶段学生主要存在的问题

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2． 考核记录表 序号 任务 1 任务 2 任务 3 任务 4 小组1 小组2 小组3 小组4 小组5 小组6 小组7 小组8

主要参考文献

1．南京工业职业技术学院综合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.2006 3．王淑英编. 电气与PLC控制技术. 机械工业出版社,2005.01

4. 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.2006 5. 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.2002 9. 低压电器产品样本

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/05h6.html