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Q_QCJ1037-2016数控机床电气设计规范pdf

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  ICS 25.080.99 备案号: Q/QCJ 企 业 标 准 Q/QCJ 1037—2016 数控机床电气设计规范 2016 - 03 - 01 发布 2016 - 04 - 01 实施 秦川机床工具集团股份公司 发 布 Q/QCJ 1037-2016 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009 给出的规则起草。 请注意:本标准的某些内容可能涉及专利,本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由秦川发展技术研究院提出。 本标准由秦川机床工具集团股份公司负责起草。 本标准主要起草人:王红旭、屈飞虎、胡万良、王晓玲、文晓妮、张云华。 本标准为首次发布。 I Q/QCJ 1037-2016 数控机床电气设计规范 1 范围 本标准规定了数控机床电气控制系统的设计内容及要求。 本标准适用于公司产品数控机床的电气控制系统设计,作为电气设计人员设计产品时的依据。它是 通用性地,不限制或阻碍技术进步。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 3167—2015 金属切削机床 操作指示形象化符号 GB/T 3168—1993 数字控制机床 操作指示形象化符号 GB 5226.1—2008 机械安全 机械电气设备 第一部分:通用技术条件 JB/T 2739—2008 工业机械电气图用图形符号 JB/T 2740—2015 机床电气设备及系统\电路图 、图解和表的绘制 3 技术要求 3.1 电气系统设计文件目录 3.1.1 一般情况下,数控机床电气控制系统设计文件共有以下几部分: 部件目录表(电气部分) 90 部件:电气设备 91 部件:操纵箱(盒) 93 部件:配电板 96 部件:电箱 如果产品较大,上述四大部件还可以根据需要细分,如:90/1 部件、90/2 部件……以此类推。 外购件汇总表(电气) 产品使用说明书(电气部分) 3.1.2 每个部件都含有零件表、外购件表。 3.2 电气系统设计文件主要内容 电气技术文件在设计时,其中的注意事项及图样画法应按GB5226.1 、GB/T3168 、GB3167 、JB/T2739 、 1 Q/QCJ 1037-2016 JB/T2740 执行。 3.2.1 部件目录表 每个产品都要有部件目录表。 3.2.2 90 部件—电气设备 3.2.2.1 零件表 3.2.2.2 外购件表 3.2.2.3 图样 3.2.2.3.1 电气设备总图 每个产品都要有电气设备总图。设计原则是: a). 根据产品各部件的电气布局,绘制电气设备总图; b). 确定各电气元器件的走线、穿管、紧固件和标准件等。穿管走线的布局,应根据产品的特点 并考虑经济合理和防止线路干扰,尤其在设备内部走线,穿过机身的孔或壁,要便于操作,容易实现; c). 床身、电箱、操纵箱、分线盒和不能保证可靠电接触的其他装有电气元器件的金属部件,或 移动部分的电动机,必须用镀锌接地螺钉,并装有镀锌的平垫圈和标准型弹性垫圈,通过专门的接地线 接地; d). 产品轮廓线采用双点划线;电箱、操纵箱、分线盒、所有电气元器件、电缆、包塑软管、电 气专用件等都要用粗实线;电气元件用粗实线表示出简单的外形轮廓;分线盒有单独装配图的在电气设 备总装图上表示出分线盒装配图号; e). 各穿管走线的管号,管子规格型号及长度,管路的连接关系,使用的管件,均须标注清楚。 在管路弯曲处及长管路,应用管夹固定; f). 所有管路不得有裂口和松脱现象,管路端头必须用管接头牢固地连接,不许有松动和脱节, 防止进油。电缆线与管接头(或与接插件的插头)的连接,必须使电缆线的橡皮管承受拉力; g). 如果三视图不能表达清楚,则需要用局部放大图、向视图来表示。 3.2.2.3.2 电气原理图 每个产品都要有电气原理图。 设计原则是: ⑴ 电源采用三相五线制(特殊要求除外)。电源开关要有连锁装置,具有开门断电功能。使用多个 电箱时(操纵箱除外),总电源进线电箱之外的电箱也要有开门断电功能。 ⑵ 在电气系统设计时,应严格将PE、 、L0 分开: a). PE:是指用户电源到机床电箱中电源接线端子上的那根接地线并且PE 唯一。 b). :叫保护接地线,是指机床上所有要接到主接地板上的地线 气元器件外壳的保护地线,电缆屏蔽层等。 c). L0:是指单相动力及控制回路电源零线,它是载流导线。电气系统内部严禁将L0 与地线 除系统内部要连接外最终要用合适截面积的导线接至电源接线端子上。 d). PE、 与L0 的连接关系:将电源接线端子上的PE 用与电源线同等截面积的黄绿双色线接至 主接地板;电源接线 与 线的连接要视用户电源而定:对于三相四线 与 要 连接,而三相五线 接用户的中线。 ⑶ 在电动机的电源侧最好配用电动机保护开关,或者配用电动机短路保护和过载保护(短时定额 工作制电动机可不用过载保护)。为了防止正反转接触器的触头于可逆转换时同时闭合造成电源短路事 故,应有使两个吸引线圈不同时通电的电气连锁,或采用不许正反接触器的触头同时闭合的机械联锁。 ⑷ 控制线路在事故情况下,应保证操作人员的安全,防止产品结构和电气设备损坏或者加工的工 件报废。 a)在设计控制线路时,为了避免由于线路故障引起事故的可能性,必须在线路内采取一定的保护 措施。常用的保护措施有短路保护、过热保护、过电流保护、零电压保护、连锁保护和发出事故停车信 号(如润滑系统发生故障)等,可以根据需要采用; b) 当发生跳闸等情况再合闸时,所设计的系统应确保人身和设备安全; c)在设计上,有必要保证即使数控系统或可编程控制器发生异常或故障,系统也能安全地停止工 作; d)为了安全,在有可能发生机械损坏、事故等的部分,要在外部设置连锁回路。像离心分离筒之 类的旋转机械上必须选装控制开关,以免在清理分离筒之类的作业时他人启动分离筒动作而造成人员、 设备损伤,发生安全事故; e) 电气原理图上的元器件应标注用途及额定数据。比如:电机应标出用途、型号、功率、电压、 电流、转速。调速电机还应标出最低与最高转速。变压器应标出容量及原、副边电压。时间、电压与电 流继电器应标出动作值。选择开关、转换开关、行程开关等应绘出动作程序以及动作位置的示意图(表); f) 电气元件代号、线号、端子、图形符号等作如下规定: ① 元件代号表示如:-FU1、-KM1、-XT1 等。 ② 线号采用“等电位”表示法,即在回路中连于一点上的所有导线(包括接触连接的可拆卸线段), 须标以相同的回路线号;由电气设备的线圈、绕组、触点或电阻、电容等元(部)件所间隔的线段,即 视为不同的线段,应标以不同的回路线号;由其他设备引入本系统的联锁回路,也可按原引入设备的回 路特征进行标号。线号一定要仔细核对,千万不能重复。 ③ 端子代号、线 :L3 ④ 图形符号应按电器未接通电源时的状态绘制。 a).电气原理图中的全部电机、电气元器件等的型号及额定技术数据,均应填在电气元件一览表内, 并标注出在电气原理图中使用的文字符号; b).交、直流动力线选用黑线;交流控制回路和照明线选用红线;直流控制回路选用蓝线;地线和 保护接地线选用黄绿双色线;备用线与备用对象电路一致(数控系统和驱动、光栅和倍频器等配用电缆 颜色不做规定)。严禁用同一股电缆的不同导线来传送动力和信号。信号电缆毫无疑问要选屏蔽电缆且 中间不能截断。现在数控系统所配的伺服电机动力电缆都是屏蔽电缆;变频器带电机的动力电缆一定要 选用屏蔽电缆;建议普通电机也选用屏蔽电缆。要在高架管道中焊隔板以将动力电缆和信号电缆隔离, 或通过不同的走线路径敷设电缆; c).压力继电器、接近开关等有关检测元件要用屏蔽电缆并且屏蔽层在电箱侧接地; d).图上汉字、字符采用5 号字(敷线图上字号可适当放小),绘图时推荐: 中文字体:仿宋-GB2312 西文字体:仿宋-GB2312 线 电气互连图 每个产品都要有电气互连图。 设计原则是: 3.2.2.3.3.1 互连图的第一页应该是产品结构图,在结构图上大致标明电气元器件等的位置。 3.2.2.3.3.2 互连图上应标明导线型号、规格、颜色、根数(注意留备线)、长度、连接区间以及去向。 除配电板上元件(个别大一些的操纵面板也可有敷线图)外,其余元件的连线都要出现在互连图上。 3.2.2.3.3.3 设备上穿管电线mm²,在电箱内允许采用截面积0.75mm² 以下的电线V 额定电压的绝缘,但弱电电路除外。 3.2.2.3.4 电控梯形图 凡是采用数控系统、可编程控制器的产品都要有电控梯形图(含级式语言程序)。电控梯形图必须 包含在90 部件中(文本形式)。 设计原则是: a).由于PLC 的一个显著特点就是采用循环扫描的工作方式,接受外部发信装置的信号,按用户编制 的程序进行逻辑控制、定时、计数、移位、数据运算等操作,并把结果输出到外部被控装置。所以,当 PLC 处于用户程序运行方式时,上述过程一直是循环进行的,执行一次这样的过程的时间就叫扫描周期。 扫描周期的长短主要取决于用户程序的长短和所使用的指令的类型。为了缩短扫描周期,建议优选指令, 并在保证梯形图逻辑准确的情况下对结构进行优化; 4 Q/QCJ 1037-2016 b).循环扫描的程序执行方式,扫描周期从几毫秒到几十毫秒,对一些要求较高速度的输入输出场合 就显得有些力不从心了,于是就有了定时扫描。定时扫描方式是一种快速处理输入输出的方法,它每隔 N 毫秒时间对指定的程序进行定时扫描,以满足高速应答的要求。不同的程序,定时扫描的时间不同。 因此,在编制梯形图时,对那些和CNC 密切相关的信号一定要放在扫描周期短的程序里; c).关于自检诊断、报警信息部分 产品的自检诊断是设计出来的,设计出的诊断方案可以立即确定产品故障的原因和位置。以前,由 于缺少规范的自检手段,产品的调试维护非常不便,往往是故障出现后再查阅图纸和分析梯形图。 制定出本部分的目的就是为了让电气设计人员有个参考,使得在产品设计时做到:从机械、电气、 液压角度分析产品需要的自检系统的详细内容,并在梯形图、零件程序及参数中予以处理,以便将产品 的相关信息通过显示器、触摸屏告知有关人员。这样,机床调试维护更加方便快捷;可以提高效率、节 省费用;为用户带来效益,为我们赢得市场。 3.2.2.3.5 参数表 采用数控系统的产品要有参数表,采用可编程控制器的产品也要将变量的设定值清单打印出来。 3.2.2.3.6 专用件 是指根据需要自制的零件。专用件上除必要的视图、尺寸、粗糙度外,必要时还要有技术要求。焊 接图上别忘了油漆。 3.2.2.3.7 借用件 是指借用别的产品或本产品别的部件的零件,借用时要借用已成熟了的便于借用的产品的零件。提 倡采用借用件。 3.2.3 91 部件—操作箱(盒) 3.2.3.1 零件表: 3.2.3.2 外购件表: 3.2.3.3 图样 3.2.3.3.1 操纵箱(盒) a). 根据产品的结构要求、数控系统显示屏的外形、机床面板和操纵面板的尺寸来确定操纵箱(盒) 的外形结构。除操纵面板上安装电气元件外,在箱体内还要有一定的空间位置安装其他一些必要的电器、 接线端子、行线槽板、管接头、管夹、接地板等。还要有适当的通风空间; b). 操纵面板在操纵箱(盒)上的位置不低于维修站台以上0.6m,并处于操作者在正常工作位置 上易够得着的范围内。操纵面板要使操作者进行操作时不会处于危险位置并且使意外操作的可能性减至 最小。 5 Q/QCJ 1037-2016 3.2.3.3.2 操纵面板 操纵面板可以安装在设备机身上、电箱上或者是操纵箱(盒)上。在设计时,应根据产品的结构特 点、操作方便、需要安装的电气元器件的尺寸与数量,来确定操纵面板的位置、尺寸。同时要在图纸上 注明对加工和装配的技术要求。 设计的一般步骤如下: a). 根据电气原理图的要求选择电气元器件,决定哪些元器件安装在操作面板上。数控产品应结合 机床面板来确定操纵面板上应安装的元器件。对于那些操作比较频繁的元器件,比如:起动、停止按钮 等,即使机床面板上已有,最好也要在操纵面板上安装,这样便于使用和维护。使用触摸屏的产品,即 使触摸屏本身已提供了足够的元器件,但大量的电气元件还应设在操纵面板上,将触摸屏主要作为参数 设定、过程显示和报警等用; b). 根据产品结构的需要,确定操作面板占据的位置和大小; c). 绘制操纵面板的制作图,提出技术要求。操纵面板上尽量采用形象化符号,无法采用的则用文 字、字符,要做到整板协调统一。面板上元件的排列:指示灯置于上排,元件可按功能分区排布,以便 于操作为原则。关于起动、停止按钮的排列:水平排列时左边为停止,右边为起动;垂直排列时上边为 起动,下边为停止。急停按钮应易于接近。操纵面板上要有专门的接地孔以安装接地螺钉,不得以面板 安装螺钉代做接地螺钉,以保证保护接地电路的连续性; d). 绘制操纵面板的装配图,提出技术要求。元件颜色选择如下: ① 按钮颜色: “急停和紧急断开”操动器应使用红色; “起动/接通”操动器颜色为白色,也允许选用绿色; “停止/断开”操动器颜色为黑色,也允许选用红色,但靠近紧急操作器件的建议不使用红色; 作为“起动/接通”与“停止/断开”交替操作的按钮可选用白或黑色;不允许选别的颜色; “复位”按钮应为蓝、白或黑。如果他们还用作“停止/断开”按钮,优先选用黑色; ② 指示灯颜色: “紧急、危险情况”选用红色; “异常、紧急临界情况”选用黄色; “正常情况”选用绿色; “强制性、指示操作者需要动作”的选用蓝色; “电源指示灯”选用白色。 e). 有时,也可不要操纵面板,而将这些元件直接装在箱体上;这时,元件一定要有识别标志。 6 Q/QCJ 1037-2016 3.3.3. 专用件、借用件的要求参照90 部件。 3.2.4 93 部件—配电板 3.2.4.1 零件表 3.2.4.2 外购件表 3.2.4.3 图样 3.2.4.3.1 配电板装配图: 根据电气原理图和电气元件一览表,绘制配电板装配图。总的要求:布局合理,结构紧凑,操作维 护方便,走线经济合理,确保人身与设备安全,外形整齐美观。电气元件在配电板上布置和安装时应考 虑下列情况: a). 强电和弱电元件分置于两个电箱或在一个电箱中分开布置; b). 体积大和较重的电器应安装在配电板(柜)的下面; c). 发热元件应安装在配电板(柜)的上面,并注意使感温元件与发热元件隔开; d). 弱电部分应加屏蔽和隔离,防止强电部分以及其他外界干扰; e). 应尽量把外形、结构尺寸相同的电器元件安装在同一排,以利于补充安装并且易于布置得整齐 美观; f). 考虑电气维修,电气元件的布置和安装不宜过密,应留一定的空间位置,以利于操作; g). 电气元器件的安装应符合元件本身的技术条件、使用说明和安装规程。 3.2.4.3.2 配电板敷线图 根据电气原理图和配电板装配图,绘制配电板敷线图。设计要求如下: a). 外形轮廓、行线槽板、元件之间的间隔线采用双点划线; b). 接线图用粗实线绘制; c). 敷线图中所有电气元件应标出与电气原理图一致的文字符号;接线端子应标出与电气原理图一 致的线号; d). 要清楚地表示出接线关系和接线去向。电线两端必须标明线号; e). 按规定清楚地标注出配线用的不同导线的型号、规格、截面积和颜色。对于同一张图中数量较 多而导线的型号、规格、截面积、颜色相同的标注符号可以从下一行起省略。 注 意:同一接线号从粗线径向细线径引线; f). 双面配电板的接线图需画在两张图上,必须注明正面反面;反面配电板上的出线要引到正面, 电箱由正面出线。出线根据需要可采用接线端子、接插件或直接引出(主要是针对电缆线); g). 接地线要树杈式接到接地板上,不准串接。 7 Q/QCJ 1037-2016 3.2.4.3.3 专用件、借用件的要求参照90 部件 3.2.5 96 部件—电箱 3.2.5.1 零件表 3.2.5.2 外购件表 3.2.5.3 图样 电箱可采用公司内标准电箱,亦可根据需要外购或自制。外购或自制时技术要求可参照公司内标准 电箱的要求执行。 电箱在开孔时注意,电箱空调不能直对数控系统,否则会产生冷凝水损坏数控系统。 3.2.6 系统的接地 良好的接地既能抑制外来电磁干扰,又能避免设备对外产生影响。接地不当就会引入严重的干扰信 号,使数控系统无法正常工作。接地总的原则是采用树杈式接法,各元件间不准串接,并粘贴接地标牌。 为了降低设备上的干扰效应可采取下述措施: 3.2.6.1 机械、电气设备上外露可导电部分必须单独接地。比如:床身、电箱、操纵箱、分线盒、电机 外壳 (接线盒中有专用接地极)等。电箱、操纵箱的门上要有保护接地线,门枢不能替代保护接地。 3.2.6.2 对于接插件,用他的最粗最长的那个针脚(一般是1 号脚)作接地极,连接保护接地线 电箱中装主接地板,接地板上应配有不同规格的接地螺钉以满足不同规格的接地线 将数控系统的机壳、PLC 的机壳分别连至主接地板,该线要短而粗以使机壳接近地电平。或 对数控系统可配作等电位板,将各模块分别接至等电位板再将等电位板接地。 3.2.6.5 变压器外壳、变频器外壳、开关电源外壳、显示器、机床面板和自制面板都应可靠接地。 3.2.6.6 设备分离,比如:变压器远离开关电源。 3.2.7 外购件汇总表(电气) 每个产品都要有外购件汇总表,并按统一模板汇总各个部件的外购件,随图纸会签即可。 3.2.8 产品使用说明书 在产品设计完之后就要写使用说明书,说明书包括如下内容(电控梯形图根据用户协议要求决定给 否):a). 文字说明;b). 电气原理图;c). 电气互连图;d). 元件排列图。 另外,说明书里一定要写上对用户电源的要求: 供电电源必须稳定可靠:电压(AC)=0.9~1.1 倍的额定值 频率=0.98~1.02 倍的额定值 如果电源不能满足要求,需配备合适的电源稳压器。 接地必须良好。接地系统通以低电压(AC25V , DC60V 以下),大电流(10A)10秒钟时读压降<3.3V 8 Q/QCJ 1037-2016 算接地合格,压降越小越好。否则,设立专门接地极(打地桩)。 ———————————————————— 9

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