引言
作为通用工业控制计算机,30年来,可编程控制器从无到有,实现了工业控
制领域接线逻辑到存储逻辑得飞跃;其功能从弱到强,实现了逻辑控制到数字控制得进步;其应用领域从小到大,实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务得跨越。今天得可编程控制器正在成为工业控制领域得主流控制设备,在世界各地发挥着越来越大得作用。个人计算机(简称PＣ)发展起来后,为了方便,也为了反映可编程控制器得功能特点,可编程序控制器定名为Prｏｇrammａｂｌe Logic Ｃｏntｒoller(ＰLＣ),现在,仍常常将ＰLＣ简称ＰC、?可编程控制器得定义可编程控制器,简称ＰLC,就是指以计算机技术为基础得新型工业控制装置。在198７年国际电工委员会颁布得PLC标准草案中对ＰＬC做了如下定义:“PLＣ就是一种专门为在工业环境下应用而设计得数字运算操作得电子装置。它采用可以编制程序得存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数与算术运算等操作得指令,并能通过数字式或模拟式得输入与输出,控制各种类型得机械或生产过程。ＰＬＣ及其有关得外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能得原则而设
计、
PＬC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PＬC在工业自动化控制特别就是顺序控制中得地位,在可预见得将来,就是无法取代得、
1 PLC控制系统设计
１。１PLＣ控制系统设计得基本原则
任何一种控制系统都就是为了实现被控对象得工艺要求,以提高生产效率与产品质量。因此,在设计ＰLC控制系统时,应遵循以下基本原则:
1.最大限度地满足被控对象得控制要求
2.C控制系统安全可靠
3、力求简单、经济、使用及维修方便
4、适应发展得需要
１.2 PLC机型选择
随着ＰLＣ得推广普及,ＰLC产品得种类与型号越来越多,功能日趋完善。从美国,日本、德国等国家引进得PLＣ产品及国内厂商组装或自行开发得
PLC产品已有几十个系列。上百种型号。其结构形式、性能、容量、指令系统,编程方法、价格等各有不同,适用得场合也各有侧重。因此,合理选择PLC产品,对于提高PLC控制系统得技术经济指标起着重要作用。一般来说,各个厂家生产得产品在可靠性上都就是过关得,机型得选择主要就是指在功能上如何满足自己需要,而不浪费机器容量、PＬC得选择主要包括机型选择,容量选择,输入输出模块选择、电源模块选择等几个方面。
1、可编程控制器控制系统I／O点数估算
Ｉ／O点数就是衡量可编程控制器规模大小得重要指标。根据被控对象得输入信号与输出信号得总点数,选择相应规模得可编程控制器并留有10％～15％
得I/O裕量。估算出被控对象上I/O点数后,就可选择点数相当得可编程控制器、如果就是为了单机自动化或机电一体化产品,可选用小型机,如果控制系统较大,输入输出点数较多,被控制设备分散,就可选用大、中型可编程控制器、
2、内存估计
用户程序所需内存容量要受到下面几个因素得影响:内存利用率;开关量输入输出点数;模拟量输入输出点数。
(１)内存利用率用户编得程序通过编程器键入主机内,最后就是以机器语言得形式存放在内存中,同样得程序,不同厂家得产品,在把程序变成机器语言存放时所需要得内存数不同,我们把一个程序段中得接点数与存放该程序段所代表得机器语言所需得内存字数得比值称为内存利用率、高得利用率给用户带来好处、同样得程序可以减少内存量,从而降低内存投资。另外同样程序可缩短扫描周期时间,从而提高系统得响应。
(2)开关量输入输出得点数可编程控制器开关量输入输出总点数就是计
算所需内存储器容量得重要根据、一般系统中,开关量输入与开关量输出得比为6:4。这方面得经验公式就是根据开关量输入、开关量输出得总点数给出得。
所需内存字数=开关量(输入+输出)总点数*10
(３)模拟量输入输出总点数具有模拟量控制得系统就要用到数字传送与运算得功能指令,这些功能指令内存利用率较低,因此所占内存数要增加、在只有模拟量输入得系统中,一般要对模拟量进行读入、数字滤波、传送与比较运算。在模拟量输入输出同时存在得情况下,就要进行较复杂得运算,一般就是闭环控制,内存要比只有模拟量输入得情况需要量大。在模拟量处理中。常常把模拟量读入、滤波及模拟量输出编成子程序使用,这使所占内存大大减少,特别就是在模拟量路数比较多时。每一路模拟量所需得内存数会明显减少、下面给出一般情况下得经验公式:
只有模拟量输入时:
内存字数=模拟量点数*l00
模拟量输入输出同时存在时:
内存字数=模拟量点数＊200
这些经验公式得算法就是在1０点模拟量左右,当点数小于10时,内存字数要适当加大,点数多时,可适当减小。
综上所述,推荐下面得经验计算公式:
总存储器字数=(开关量输人点数+开关量输出点数)*l0＋模拟量点数*15０。然后按计算存储器字数得25%考虑裕量。
3、响应时间
对过程控制,扫描周期与响应时间必须认真考虑。可编程控制器顺序扫描得工作方式使它不能可靠地接收持续时间小于扫描周期得输入信号。例如某产品有效检测宽度为５cm,产品传送速度每分钟50m,为了确保不会漏检经过得产品,
要求可编程控制器得扫描周期不能大于产品通过检测点得时间间隔６０mｓ(T
＝5cm／50m／60s)。
系统响应时间就是指输入信号产生时刻与由此而使输出信号状态发生变化时刻得时间间隔。系统响应时间＝输入滤波时间+输出滤波时间+扫描周期、４、输入输出模块得选择
可编程控制器输入模块就是检测并转换来自现场设备(按钮、限位开关;接近开关等)得高电平信号为机器内部电平信号,模块类型分直流５、12、2４、４８、６0V几种;交流１15V与22０V两种、由现场设备与模块之间得远近程度选择电压得大小、一般５、12、２4V属低电平,传输距离不宜太远,例如５Ｖ得输入模块最远不能超过1０m,也就就是说,距离较远得设备选用较高电压得模块比较可靠。另外高密度得输入模块如32点、6４点,同时接通点数取决于输入电压与环境温度。一般讲,同时接通点数不得超过60%、为了提高系统得稳定性,必须考虑门槛(接通电平与关断电平之差)电平得大小。门槛电平值越大,抗干扰能力越强,传输距离也就越远。
输出模块得任务就是将机器内部信号电平转换为外部过程得控制信号。对于开关频繁、电感性、低功率因数得负载,推荐使用晶闸管输出模块,缺点就是模块价格高;过载能力稍差。继电器输出模块优点就是适用电压范围宽,导通压降损失小,价格便宜,缺点就是寿命短,响应速度慢。输出模块同时接通点数得电流累计值必须小于公共端所允许通过得电流值。输出模块得电流值必须大于负载电流得额定值。
6、结构型式得考虑
PLC得结构分为整体式与模块式两种、整体式结构把PＬC得I/O与ＣPU 放在一块大印刷电路板上,节省了插接环节,结构紧凑,体积小,每一I／O点得平均价格也比模块式得便宜,所以小型PLC控制系统多采用整体式结构。模块式PLC得功能扩展,Ｉ/O点数得增减,输入与输出点数得比例,都比整体式方便灵活。维修时更换模块,判断与处理故障快速方便。因此,对于较复杂得要求较高得系统,一般选用模块式结构。
７、就是否需要通讯联网得功能
大部分小型PLC都就是以单机自动化为目得,一般没有与上位计算机通讯得接口、如果用户要求将PＬC纳入工厂自动化控制网络,就应选用带有通讯接口得PＬＣ。一般大、中型ＰLC都具有通讯功能。近年来,一些高性能得小型机(如FX、C４0H、S5—10０U等)也带有通讯接口,通过RS－232串行接口,与上位计算机或另一台PLＣ相连,也可以连接打印机、ＣＲT等外部设备。
以上简要地介绍了PLＣ选型得依据与应考虑得几个问题,用户应根据生产实际得需要,综合考虑各种因素,选择性能价格比合适得产品,使被控对象得控制要求得到完全满足,也使PＬC得功能得到充分发挥。
２锅炉车间输煤机组控制PLC电气控制系统
２。1 锅炉车间输煤机组控制系统设计任务
２.１。1 锅炉车间输煤机组控制
输煤机组控制系统示意图如图２—1所示,输煤机组控制信号说明见表1。
图2-1 输煤机组控制系统示意图
表1 输煤机组控制信号说明
煤机组得拖动系统由６台三相异步电动机MA1~ＭA６与一台磁选料器ＭB1组成。SF０为手动／自动转换开关,SＦ１与SＦ2为自动开车/停车按钮,ＳF ３为事故紧急停车按钮,SF4~SF9为６个控制按钮,手动时单机操作使用。PB为开车/停车时讯响器,提示在输煤机组附近得工作人员物煤机准备起动请注意安全。PG１～PＧ6为ＭA１~MA6电动机运行指示,PG7为手动运行指示,PG8为紧急停车指示,PG９为系统运行正常指示,PＧ１0为系统故障指示。
2、1、2输煤机组控制要求
(1) 手动开车/停车功能ＳF0手柄指向左４５o时,接点SF1-1接通,通过SF４～SF9控制按钮,对输煤机组单台设备独立调试与维护使用,任何一台单机开车/停车时都有音响提示,保证检修与调试时人身与设备安全。
(2) 自动开车／停车功能SF０手柄指向右45o时,接点SF０—２接通,输煤机组自动运行。
1) 正常开车按下自动开车按钮ＳF１,音响提示5s后,回收电动机MA6起动运行并点亮PG6指示灯;10s后,2＃送煤电动机MA5电动机起动运行并点亮PＧ5指示灯;１0s后,提升电动机MA4起动运行并点亮PＧ4指示灯;1０s后,破碎电动机MA３起动运行并点亮HL3指示灯;10s后,1＃送煤电动机MA２起动运行并点亮PG２指示灯;10s后,给料器电动机MA1与磁选料器MB1起动运行并点亮PG1指示灯;10s后,点亮PＧ９系统正常运行指示灯,输煤机组正常运行、
2) 正常停车按下自动停止按钮ＳF２,音响提示５s后,给料器电动机M Ａ1与磁选料器MB1停车并熄灭PG１指示灯,同时,熄灭PG９系统正常运行指示灯;1０s后,1＃送煤电动机MA２停车并熄灭PG2指示灯;10s后,破碎电动机
ＭＡ3停车并熄灭PG３指示灯;10ｓ后,提升电动机MA４停车并熄灭PＧ4指示灯;1０s后,2＃送煤电动机MA5电动机停车并熄灭PＧ5指示灯;10s后,回收电动机ＭＡ6停车并熄灭ＰG6指示灯;输煤机组全部正常停车。
3) 过载保护输煤机组有三相异步电动机MＡ１～MＡ6与磁选料器MB1得过载保护装置热继电器,如果电动机、磁选料器在输煤生产中,发生过载故障需立即全线停车并发出报警指示。系统故障指示灯PG１０点亮,电铃ＰB断续报警2０s,PＧ1０一直点亮直到事故处理完毕,继续正常开车,恢复生产、
4) 紧急停车输煤机组正常生产过程中,可能会突发各种事件,因此需要设置紧急停车按钮,实现紧急停车防止事故扩大。紧急停车与正常停车不同,当按下红色蘑菇形紧急停车按钮SF3时,输煤机组立即全线停车,ＰB警报声持续10s停止,紧急停车指示灯PG８连续闪亮直到事故处理完毕,回复正常生产。
５) 系统正常运行指示输煤机组中,拖动电动机MＡ1～ＭA6与磁选料器MＢ1按照程序全部正常起动运行后,PG9指示灯点亮。如果有一台电动机或选料器未能正常起动运行,则视为故障,系统故障指示灯PG10点亮,输煤机组停车。
(３)相关参数
1)MＡ１～MＡ6及磁选料器ＭB1功率如图１－1中所示。
2)指示灯PＧ:0、25Ｗ,DＣ２4V、
3)电铃PB:8W,ＡC220V。
２。2 锅炉车间输煤机组控制系统总体方案设计
为了保证输煤系统得正常、可靠运行,该系统应满足以下要求:
(1)供煤时,各设备得启动、停止必须遵循特定得顺序,即对各设备进行联锁控制; ?(2)各设备启动与停止过程中,要合理设置时间间隔(延时)。启动,停车延时统一设定为10s、启动延时就是为保证无煤堆积以发生故障;停车延时就是为保证停车时破碎机等为空载状态;
(３)运行过程中,某一台设备发生故障时,应立即发出报警并自动停车,其整个输煤设备也立即停车、此外在现场也有控制系统装置运行得按钮; ?(4)可显示各机电设备运行状况,在集中控制室即可控制系统设备启停。
2.3锅炉车间输煤机组控制原理图设计
主电路设计
锅炉车间运煤机组系统主电路图如图2-2所示
图2-2锅炉车间运煤机组系统主电路图
１) 主回路中交流接触器QA１、QA2、ＱＡ3、QA4、QA５、QA5分别控制三相异步电动机M1～Ｍ6
2) 电动机Ｍ1、M2、M３、M４、M５、M６由热继电器FＲ１、ＦR2、ＦR３、ＦR４、FR５、FR６实现过载保护。
3)ＱF为电源总开关,既可完成主电路得短路保护,又起到分断三相交流电源得作用,使用与维修方便。
４) 熔断器FU1、FU2、FＵ3、FU4、FU5、FU６分别实现各负载回路得短路保护。
2.4PＬC硬件控制电路设计
1 。硬件结构设计。
了解各个控制对象得驱动要求,如:驱动电压得等级为DC24～Ｖ;分析对象得控制要求,确定输入/输出接口(I／Ｏ)数量;输入端口1２个输出端口1９个,确定所控制参数得精度及类型,选择适合得PLC机型及外设,ＰＬC选择三菱FX2N—４8MR—001完成PLC硬件结构配置、
2。根据上述硬件选型及工艺要求,绘制PLＣ控制电路接线图,编制I/Ｏ接口功能表。
图 2-3锅炉车间运煤机组系统硬件控制电路图
3。ＰLＣ输入回路中,信号电源由PLC本身得24V直流电源提供,所有输入ＣＯＭ端短接后接入PＬC电源DC２４V得(+)端。输入口如果有源信号装置,需要考虑信号装置得电源等级与容量,最好不要使用PLC自身得24V直流电源,以防止电源过载损坏或影响其她输入口得信号质量。
表2与表3分别为输煤机组控制系统PLC输入与输出接口功能表。
输入接口地址:
表2输煤机组控制系统ＰLC输入接口功能表
序号工作名称文字符号输入口
1 输煤机组手动控制开关SF0—1 I0、0
2 输煤机组自动控制开关ＳF0—2 I0.１
3 输煤机组自动开车按钮SF１I0、2
4 输煤机组自动停车按钮ＳF2 I0。3
5 输煤机组紧急停车按钮SＦ３I0。4
表3输煤机组控制系统PLC输出接口功能表
2、5 PLC控制程序设计
1.状态转移图设计
根据课本所学知识与查阅相关资料,利用单流程、选择性分支、并行分支实现了手动开／停车、自动开停车、过载保护、紧急停车、系统正常运行指示功能。设计如图2-4所示输煤机组控制系统状态转移图。表达出各控制对象得动作顺序,相互间得选择关系,并行关系与制约关系。
图２—4 车间运煤机组系统PLＣ控制顺序功能图
1.梯形图设计
锅炉车间运煤机组系统PLＣ控制程序梯形图如图２－６所示
图２-5 车间运煤机组系统PLC控制梯形图2.指令表设计
车间运煤机组系统ＰLC控制指令表如图2-6所示
LD M8002
SET S0
STL S0
ＬD X０
AND Ｘ1２
SＥT Ｓ21 AND X11
SET S22
AND X10
SET S23
AND X7
ＳＥＴＳ２４ＡND X６
SET S25 ?
ＡNＤ X５
SET Ｓ２6
ＬD X1
AND Ｘ2
SET S２0
SＴL S20
ＲSＴ Y7
RST Y１7
ＯUＴ T0 K５0 LＤ T０
ＳＥT S2１STL S2１
SET Y5
SＥT Y15
ＬD Ｘ4
SEＴS35 SET S0
LDI Y５
SEＴ S３９
LD X13 SEＴ S３7
SET Ｓ0
ＯUＴT1 K１00
LＤ T1
SET S22
ＳTL S２2
ＳET Y4
ＳＥT Ｙ14
ＬＤ X4
SET S3５
ＳＥT S0
ＬDI Ｙ4
ＳET S39
LD X13
ＳET S37
ＳEＴ S０
OUT T２Ｋ100
LＤＴ2
SＥT S23
SＴL S２3
ＳET Y３
SＥT Y13
LD X4
SEＴS35
ＳET S0
LDI Y3
ＳＥT S39
LＤ X13
ＳET S３７
ＳEＴS０
OＵT Ｔ3 K100
LD T３
SET S２４
SＴL Ｓ24
ＳET Ｙ２
SET Ｙ１2
LD X4
SET S３５
SET S0
LＤI Y２
SＥT S39
LD X１３
SET S37
SET S0
OUＴT4 K1０0
LD Ｔ4
ＳET S２5
STL S2５
SET Ｙ1
SEＴ Y11
LＤ X４
SET S3５
ＳＥT S0
ＬDＩ Y1
SＥT S３9
LD Ｘ１3
SET S3７
SＥT S0
OＵT T5 K1０0
LD T5
SEＴS26
ＳTL Ｓ２６
SET Y0
ＳET Y６
SET Y10
LＤ X４
SET S35
ＳET Ｓ0
LDI Y０
SEＴ S３9
LD X1３
SEＴ S37
SET S0
OUT T6 K１00 LD T6
SＥＴ S27
ＳTL S27
ＬD X４
ＳＥT S3５SEＴ S０
SEＴ Y20
LＤX3
ＳET S28
STL S２8
LD X４
SET S35
SET SS0
OＵT T7 K50 LD Ｔ7
SEＴ S29
STL S29
RＥT Y0
RST Y６
RＳT Y１0 RST Y2０
ＬD X4
SＥＴ S35 SET Ｓ0
ＯUT T8 K100 LD T8
SEＴＳ３0
ＳTＬ S30
ＲST Y1
RＳT Y11
LD X4
SET S35
ＳEＴ S0
ＵT T9 Ｋ100
LD T９
SEＴS３1
STL S3１
RＳT Ｙ2
ＲSＴＹ１2
LD X4
SＥT S35
SET Ｓ0
OUT T1０ K１0０
LD T10
SET S32
STＬ S３2
RＳT Y3
ＲＳT Y１3
LD X4
SET S３5
SEＴＳ０
OUＴ T11 K100
LD T11
SＥT S33
ＳTＬ S33
RST Ｙ4
RＳT Y１4
LＤ X4
SET S3５
SET S0
OUT Ｔ12 Ｋ100
LD T１2
ＳET Ｓ34
STL Ｓ34
RSＴＹ５
RST Ｙ1５
ＳEＴ S0
STL S35
SET Ｙ7
SEＴ Y17
OUT T13 K1００
LD Ｔ１3
SET S3６
STＬS3６
RST Y7
SEＴ S0
ＳＴL S37
SEＴＹ7
SET Y2１
ＯUT T14 Ｋ２00
LD Ｔ14
SＥT S３8
STL Ｓ3８
RＳT Y7
ＳET S０
SＴL S39
SET Y21
SET S0
RET
EＮＤ
图2—6 车间运煤机组系统ＰＬC控制指令表
3心得体会
通过两周得课设,使我对PLC有了更加深刻得理解。更加深刻得了解了继电器－接触器控制与PLC控制得区别、通过对锅炉车间输煤机组控制过程得设计,理解了锅炉车间输煤机组得基本工作原理,对状态转移图,梯形图指令表,接口电路等有了进一步得理解,在学习过程中提高了动手与实际解决问题得能力,提高了对问题整体规划得意识。能把握重点设计得核心,并提高查阅资料得能力,培养了团队合作精神与人际交往能力,认识到人际交往在工作学习中得重要性。虽然时间很紧,有得时候为了一个问题绞尽脑汁、冥思苦想,但就是当问题解决得那一刹那还就是很高兴得。
希望以后有更多得机会接触ＰLC,因为它与日常生产更贴近,更有实践性。同时感谢老师得辛勤辅导。
参考文献
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习题与思考题 第二章机电传动系统的动力学基础 2.1 说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩，静态转矩和动态转矩。 拖动转矩是由电动机产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的。静态转矩就是由 生产机械产生的负载转矩。动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。 2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。 TM-TL>0说明系统处于加速，TM-TL<0 说明系统处于减速，TM-TL=0说明系统处于稳态（即 静态）的工作状态。 2.3 试列出以下几种情况下（见题2.3图）系统的运动方程式，并说明系统的运动状态是加 速，减速，还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向） TM=TL TM< TL TM-TL<0说明系统处于减速。 TM-TL<0 说明系统处于减速 T M T L T M T L T M> T L M>L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速 T M T L T T L T M= T L T M= T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速 2.4 多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？转矩折算为什么依据折算前后功率不变
的原则？转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则？ 因为许多生产机械要求低转速运行，而电动机一般具有较高的额定转速。这样，电动机与生产机械之间就得装设减速机构，如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆，皮带等减速装置。所以为了列出系统运动方程，必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量这算到一根轴上。转矩折算前后功率不变的原则是P=Tω, p不变。转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒MV=0.5Jω2 2.5为什么低速轴转矩大，高速轴转矩小？ 因为P= Tω,P不变ω越小T越大，ω越大T 越小。 2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD2比高速轴的GD2大得多? 因为P=Tω，T=G?D2/375. P=ωG?D2/375. ,P不变转速越小GD2越大，转速越大GD2越小。 2.7 如图2.3（a）所示，电动机轴上的转动惯量J M=2.5kgm2, 转速n M=900r/min; 中间传动 轴的转动惯量J L=16kgm2,转速n L=60 r/min。试求折算到电动机轴上的等效专惯量。 折算到电动机轴上的等效转动惯量:j=Nm/N1=900/300=3,j1=Nm/Nl=15 J=JM+J1/j2+ JL/j12=2.5+2/9+16/225=2.79kgm2 .2.8如图2.3（b）所示，电动机转速n M=950 r/min，齿轮减速箱的传动比J1= J2=4，卷筒直径D=0.24m,滑轮的减速比J3=2，起重负荷力F=100N,电动机的费轮转距GD2M=1.05N m2, 齿轮，滑轮和卷筒总的传动效率为0.83。试球体胜速度v和折算到电动机轴上的静态转矩T L以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GD2z.。 ωM=3.14*2n/60=99.43 rad/s. 提升重物的轴上的角速度ω=ωM/j1j2j3=99.43/4*4*2=3.11rad/s v=ωD/2=0.24/2*3.11=0.373m/s T L=9.55FV/ηC n M=9.55*100*0.373/0.83*950=0.45NM GD2Z=δGD M2+ GD L2/j L2 =1.25*1.05+100*0.242/322 =1.318NM2 2.9 一般生产机械按其运动受阻力的性质来分可有哪几种类型的负载？ 可分为1恒转矩型机械特性2离心式通风机型机械特性3直线型机械特性4恒功率型机械特性,4种类型的负载. 2.10反抗静态转矩与位能静态转矩有何区别，各有什么特点？ 反抗转矩的方向与运动方向相反,,方向发生改变时,负载转矩的方向也会随着改变,因而他总是阻碍运动的.位能转矩的作用方向恒定,与运动方向无关，它在某方向阻碍运动，而在相反方向便促使运动。 2.11 在题2.11图中，曲线1和2分别为电动机和负载的机械特性，试判断哪些是系统的稳定平衡点？哪些不是？ 交点是系统的稳定平衡点. 交点是系统的平衡点
《机电传动控制与PLC技术》课程实验教学大纲 课程名称 机电传动控制与PLC技术 课程学时 40 课程学分 2.5 课程属性 专业选修课 适用专业 自动化、电气工程及其自动化专业 课程性质 非独立设置的实验课程 先修课程 电机学、电机与拖动、工厂供电等 一、课程简介 本课程主要介绍常用控制电器的结构、原理、用途及型号 电气控制的基本线路 典型生产设 备电气控制系统 PLC的基本原理 三菱PLC的基本指令及顺序控制指令、功能指令 PLC的通信与 联网技术 PLC正确选用及PLC控制系统的简单设计。 二、课程实验目的 1、进行实验基本技能的训练 2、巩固、加深并扩大所学的基本理论知识 培养解决实际问题的能力 3、培养实事求是、严肃认真细致踏实的科学作风和良好的实验习惯 为将来从事生产和科学实验打 下必要的基础。 三、实验方式及基本要求 电气控制实验要求3-4人一组 按要求完成规定的实验项目 PLC实验要求单人单机实验 按要 求完成规定的实验项目。 要求能独立完成规定的实验项目 学会继电接触器控制线路的分析和设计方法 会观察实验现 象 会设计简单的控制险路 有解决简单控制线路故障的能力 掌握编程器、编程软件的使用 能 阅读和分析实际PLC程序与梯形图 能进行简单的程序设计 运行、调试、维护可编程序控制器系 统。 四、实验报告要求 实验报告是实验工作的全面总结 要用简明的形式将实验结果完整和真实的表达出来 报告要求简明扼要 字迹工整 分析合理。图表整齐清楚 线路图要用铅笔及绘图仪器绘制 不应徒手描 画。报告包括以下几项内容 1、实验名称、专业、班级、姓名、同组者名称、实验台号、实验日期、交报告日期。 2、实验目的 3、实验线路图 4、实验设备
学号：0121018700306 课程设计 题目组合机床加工过程PLC自动控制设计 学院物流学院 专业物流工程 班级行政1001班 姓名徐宏华 指导教师徐沪萍 2013 年 6 月29 日
课程设计任务书 学生姓名：徐宏华专业班级：物流行政1001班 指导教师：徐泸萍工作单位：物流学院 题目: 组合机床加工过程PLC自动控制设计 初始条件： 1.编程环境：Step7v5.5软件 2.PLC型号：西门子公司S7系列，S7-300 3.机电传动的相关资料指导书 4.仿真环境：S7-PLCSIM 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 液压滑台式组合机床在原位启动后，快速向前到设定的位置时转为慢速前进，到达攻丝进给位置时停止前进，转为攻螺纹主轴转动，丝锥能向前攻入，打到规定深度时，主轴快速制动。接着攻螺纹反转退出，回到原位时快速制动，同时滑台能快速退回原位，并在原位停止。 时间安排：十八周 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
本科生课程设计成绩评定表 指导教师签字： 年月日
目录 摘要------------------------------------------------------------------------------------------------- 0第一章基本知识介绍 ------------------------------------------------------------------------ 1 1.1 设计的任务要求--------------------------------------------------------------------- 1 1.2 组合机床概述------------------------------------------------------------------------ 2 1.2.1 组合机床部件分类 --------------------------------------------------------- 2 1.2.2 组合机床的特点 ------------------------------------------------------------ 2 1.3 PLC控制系统 ----------------------------------------------------------------------- 3 1.3.1 PLC简介 --------------------------------------------------------------------- 3 1.3.2 PLC控制系统设计的基本原则 ------------------------------------------ 4 1.3.3 PLC控制系统的一般步骤 ------------------------------------------------ 4第二章总体方案选择和控制方式选择----------------------------------------------------- 6 2.1 总体方案选择------------------------------------------------------------------------ 6 2.2 控制方式的选择--------------------------------------------------------------------- 6第三章电路图的设计 -------------------------------------------------------------------------- 6 3.1 主电路的设计------------------------------------------------------------------------ 6 3.2 PLC的I/O地址分配--------------------------------------------------------------- 8第四章控制程序的设计 --------------------------------------------------------------------- 10 4.1 顺序功能图的设计---------------------------------------------------------------- 10 4.2 梯形图的设计---------------------------------------------------------------------- 11 4.3 语句表的设计---------------------------------------------------------------------- 15 第五章调试及结果分析 ------------------------------------------------------------------- 21 5.1 硬件组态---------------------------------------------------------------------------- 21 5.2 仿真结果分析---------------------------------------------------------------------- 21 感想----------------------------------------------------------------------------------------------- 25 参考资料书-------------------------------------------------------------------------------------- 26
JIANG SU UNIVERSITY 机电系统综合课程设计 ——模块化生产教学系统的PLC控制系统设计 学院：机械学院 班级：机械 (卓越14002) 姓名：张文飞 学号： 3140301171 指导教师：毛卫平 2017年 6月
目录 一： MPS系统的第4站PLC控制设计 (3) 1.1第四站组成及结构 (3) 1.2 气动回路图 (3) 1.3 PLC的I/O分配表，I/O接线图（1、3、6站电气线路图） (4) 1.4 顺序流程图&梯形图 (5) 1.5 触摸屏控制画面及说明，控制、信息软元件地址表 (10) 1.6 组态王控制画面及说明 (13) 二： MPS系统的两站联网PLC控制设计 (14) 2.1 PLC和PLC之间联网通信的顺序流程图（两站）&从站梯形图 (14) 2.2 通讯软元件地址表 (14) 三：调试过程中遇到的问题及解决方法 (18) 四：设计的收获和体会 (19) 五：参考文献 (20)
一：MPS系统的第4站PLC控制设计 1.1第四站组成及结构： 由吸盘机械手、上下摆臂部件、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、多种类型电磁阀及气缸组成，主要完成选择要安装工件的料仓，将工件从料仓中推出，将工件安装到位。 1．吸盘机械手臂机构：机械手臂、皮带传动结构真空吸嘴组成。由上下摆臂装置带动其旋转完成吸取小工件到放小工件完成组装流程的过程。 2．上下摆臂结构：由摆臂缸（直线缸）摆臂机械装置组成。将气缸直线运动转化为手臂旋转运动。带动手臂完成组装流程。 3．仓料换位机构：由机构端头换仓缸带动仓位装置实现换位（蓝、黑工件切换）。 4．推料机构：由推料缸与机械部件载料平台组成。在手臂离开时将工件推出完成上料。 5．真空发生器：当手臂在工件上方时，真空发生器通气吸盘吸气。 5．I/O接口板：将桌面上的输入与输出信号通过电缆C1与PLC的I/O相连。 6．控制面板：完成设备启动上电等操作。（具体在按钮上有标签说明）。
第3章直流电机的工作原理及特性 习题3.1 为什么直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？ 答案：直流电动机工作时，（1）电枢绕组中流过交变电流，它产生的磁通当然是交变的。这个（2）变化的磁通在铁芯中产生感应电流。铁芯中产生的感应电流，在（3）垂直于磁通方向的平面内环流，所以叫涡流。涡流损耗会使铁芯发热。为了减小这种涡流损耗，电枢铁芯采用彼此绝缘的硅钢片叠压而成，使涡流在狭长形的回路中，通过较小的截面，以（4）增大涡流通路上的电阻，从而起到（5）减小涡流的作用。如果没有绝缘层，会使整个电枢铁芯成为一体，涡流将增大，使铁芯发热。因此，如果没有绝缘，就起不到削减涡流的作用。 习题3.4 一台他励直流电动机在稳态下运行时，电枢反电势E ＝E1，如负载转矩TL ＝常数，外加电压和电枢电路中的电阻均不变，问减弱励磁使转速上升到新的稳定值后，电枢反电势将如何变化？是大于、小于还是等于E1？ 答案：∵当电动机再次达到稳定状态后，输出转矩仍等于负载转矩，即输出转矩T ＝T L ＝常 2 00a a e e a e m a e m e e R U n I K K R U n E K n T K I n n n K K K U T K =Φ=?ΦΦ=∴ =Φ?Φ∴??= Φ=Φ Q Q 又 当 T=0 a a U E I R =+
数。又根据公式（3.2）， T ＝K t ФI a 。 ∵励磁磁通Ф减小，T 、K t 不变。 ∴电枢电流I a 增大。 再根据公式（3.11），U ＝E ＋I a ·R a 。 ∴E=U －I a ·R a 。 又∵U 、R a 不变，I a 增大。 ∴E 减小 即减弱励磁到达稳定后，电动机反电势将小于E 1。 习题3.8 一台他励直流电动机的铭牌数据为：P N ＝5.5KW ，U N ＝110V ，I N ＝62A ，n N ＝1000r/min ，试绘出它的固有机械特性曲线。 （1）第一步，求出n 0 （2）第二步，求出（T N ，n N ） 答案：根据公式（3.15），（1-1）Ra ＝（0.50~0.75）(N N N I U P ? 1)N N I U
沈阳航空航天大学 课程设计任务书 机电工程学院机械设计制造及自动化专业 班：学号：姓名： 一、课程设计课题某型号卧式镗床的电气控制系统设计 二、课程设计工作自至 三、课程设计技术说明和控制要求 1、设备机械部分运动说明 某型号卧式镗床主要有床身、前立柱、镗头架、工作台、后立柱和尾架等部分组成。其运动形式有三种：镗轴与花盘的旋转运动为主运动；进给运动包括镗轴的轴向进给、花盘上刀具的径向进给、镗头的垂直进给、工作台的纵向与横向进给；辅助运动为工作台的旋转、后立柱的水平移动、尾架的垂直移动及各部分的快速移动。 2、设备电气控制要求及技术参数 1）主运动与进给运动由同一台双速电动机M1拖动，各方向的快速运动由另一台电动机M2拖动 2）主轴旋转和进给都有较大的调速范围 3）要求M1能正反转，能正反向点动，并带有制动，各方向的进给都能快速移动，正反向都能短时点动 4）必要的保护环节、连锁环节、照明和信号电路 5）电动机的功率 M1：5.2KW M2：3KW
四、课程设计的主要内容 1、分析设备的电气控制要求，制定设计方案、绘制草图； 2、进行电路计算，选择元器件，并列出元器件目录表，绘制电气原理图（包 括主电路和控制电路）； 3、通电调试、故障排除、任务验收，编写设计说明书 五、课程设计时间安排 六、主要参考资料 1、齐占庆. 机床控制技术. 北京: 机械工业出版社，1999 2、邓星中主编. 机电传动控制. 武汉：华中科技大学出版社，2001 3、齐占庆. 王振臣主编. 电器控制技术. 北京：机械工业出版社, 2002 4、陈远龄. 机床电气自动控制. 重庆：重庆大学出版社，1997 5、方承远.工厂电气控制技术. 北京: 机械工业出版社，2000 6、张万奎主编.机床电气控制技术.北京：中国林业出版社，北京大学出版社， 2006
PLC课程设计 设计题目： 摇臂钻床电气控制系统课程设计
一摇臂钻床简单介绍 钻床是一种专门进行孔加工的机床，主要用于钻孔，扩孔，铰孔和攻丝等。钻床得主要类型有台式钻床，立式钻床，卧式钻床，深孔钻床和多轴钻床等。摇臂钻床是立式钻床中的一种，具有操作方便灵活，应用范围广的特点，特别适用于单件或批量生产中带有多孔大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常见的机床。 图1 摇臂钻床示意图 1—内外立柱；2—主轴箱；3—摇臂；4—主轴；5—工作台；6—底座；SB1—主电动机停止按钮；SB2—主电动机启动按钮；SB3—摇臂上升按钮；SB4—摇臂下降按钮；SB5—松开按钮；SB6—夹紧按钮 二电气控制要求 (1) 主要控制电器为四台电机：主电动机、摇臂升降电动机、液压泵电动机、冷却泵电机。 (2)主电动机和液压泵电机采用热继电器进行过载保护，摇臂升降电动机、冷却泵电机均为短时工作，不设过载保护。
(3)摇臂的升降，主轴箱、立柱的夹紧放松都要求拖动摇臂升降电动机、液压泵电动机能够正反转。 (4)摇臂的升降控制：按下摇臂上升起动按钮，液压泵电动机起动供给压力油，经分配阀体进入摇臂的松开油腔，推动活塞使摇臂松开。同时摇臂升降电动机旋转使摇臂上升。如果摇臂没有松开，摇臂升降电动机不能转动，必须保证了只有摇臂的可靠松开后方可使摇臂上升或下降，可使用限位开关控制。 当摇臂上升到所需要的位置时，松开摇臂上升起动按钮，升降电动机断电，摇臂停止上升。当持续1~3s后，液压泵电动机反转，使压力油经分配阀进入的夹紧液压腔，摇臂夹紧，同时液压泵电动机停止，完成了摇臂的松开—上升—夹紧动作。 (5)摇臂升降电动机的正转与反转不能同时进行，否则将造成电源两相间的短路。 (6)因为摇臂的上升或下降是短时的调整工作，所以应采用点动方式。 (7)摇臂的上升或下降要设立极限位置保护。 (8)立柱和主轴箱的松开与夹紧控制：主轴箱与立柱的松开及夹紧控制可以单独进行，也可以同时进行。由开关SA2和按钮SB5（或SB6）进行控制。SA2有三个位置：在中间位置（零位）时为松开及夹紧控制同时进行，扳到左边位置时为立柱的夹紧或放松，扳到右边位置时为主轴箱的夹紧或放松。SB5是主轴箱和立柱的松开按钮，SB6为主轴箱和立柱的夹紧按钮。 (9)主轴箱的松开和夹紧为的动作过程：首先将组合开关SA2扳向右侧。当要主轴箱松开时，按下按钮SB5，经1～3s后，液压泵电动机正转使压力油经分配阀进入主轴箱液压缸，推动活塞使主轴箱放松。主轴箱和立柱松开指示灯HL2亮。当要主轴箱夹紧时，按下按钮SB6，经1～3s后，液压泵电动机反转，压力油经分配阀进入主轴箱液压缸，推动活塞使主轴箱夹紧。同时指示灯HL3亮，HL2灭，指示主轴箱与立柱夹紧。 (10)当将SA2扳到左侧时，立柱松开或夹紧。SA2在中间位置按下SB5或SB6时，主轴箱和主柱同时进行夹紧或放松。其他动作过程和主轴箱松开和夹紧完全相同，不再重复。 (11)机床要有照明设施
华中科大机电传动控制(第五版)课后习题答案解析
2.7 如图所示，电动机轴上的转动惯量JM ＝2.5kg.m2，转速nM ＝900r/mim ；中间传动轴的转动惯量J1＝2kg.m2，转速n1＝300r/mim ；生产机械轴的惯量JL ＝16kg.m2，转速nL ＝60r/mim 。试求折算到电动机轴上的等效转动惯量。 答： j1=ωM/ω1= nM/n1=900/300=3 jL=ωM/ωL= nM/nL=900/60=15 )(8.21516 325.2222211m kg j J j J J J L L M Z ?=++=++= 2.8 如图所示，电动机转速nM ＝950r/mim ，齿轮减速箱的传动比J1＝ J2 ＝4，卷筒直径D ＝0.24m ，滑轮的减速比J3 ＝2，起重负荷力F ＝
100N ，电动机的飞轮转矩GDM2＝1.05N.m ，齿轮、滑轮和卷筒总的传动效率为0.83。试求提升速度v 和折算到电动机轴上的静态转矩TL 以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GDZ2。 答： min) /(4.594 495021r j j n n M L =?== ) /(37.02 604 .5924.0603 s m j Dn v L =???= = ππ TL=9.55Fv/(η1nM)=9.55×100×0.37/(0.83×
950)=0.45N.m 2 2 22365M M Z n Fv GD GD +=δ 2 22 232.1~16.195037.010036505.1)25.1~1.1(m N GD Z ?=??+?= 3.3 一台他励直流电动机所拖动的负载转矩TL ＝常数，当电枢电压或电枢附加电阻改变时，能否改变其稳定运行状态下电枢电流的大小？为什么？这时拖动系统中哪些量必然要发生变化？
《机电传动控制》实验报告 天津理工大学机械工程学院 2014年9月
实验一 直流他励电动机调速实验 一、实验目的 1.深入了解直流他励电动机的调速性能； 2.进一步学习PLC 控制系统硬件电路设计和程序设计、调试。 二、实验原理 1.直流他励电动机的调速原理、调速方法 电动机的调速就是在一定的负载条件下，人为地改变电动机的电路参数，以改变电动机的稳定转速。 从直流他励电动机机械特性方程式 T K K R R K U n t e ad a e 2φφ+-= 可知，改变串入电枢回路的电阻Rad ，电枢供电电压U 或主磁通Φ，都可以得到不同的人为机械特性，从而在负载不变时可以改变电动机的转速，以达到速度调节的要求，故直流电动机调速的方法有以下三种。 （1）改变电枢回路外串电阻Rad 如图7.1所示为串电阻调速的特性曲线，从图中可看出，在一定的负载转矩T L 下，串入不同的电阻可以得到不同的转速，如在电阻分别为R a 、R 3、R 2、R 1的情况下，可以得到对应于A 、C 、D 和E 点的转速n A 、n C 、n D 和n E 。在不考虑电枢回路的电感时，电动机调速时的机电过程（如降低转速）见图中沿A →B →C 的箭头方向所示，即从稳定转速n A 调至新的稳定转速n C 。这种调速方法存在不少缺点，如机械特性较软，电阻愈大则特性愈软，稳定度愈低；在空载或轻载时，调速范围不大；实现无级调速困难；在调速电阻上消耗大量电能等。
图7.1 电枢回路串电阻调速的特性曲线 （2）改变电动机电枢供电电压U 改变电枢供电电压U可得到人为机械特性，如图7.2所示，从图中可看出，在一定负载转矩T L下，加上不同的电压U N、U1、U2、U3、…，可以得到不同的转速n a、n b、n c、n d、…，即改变电枢电压可以达到调速的目的。 这种调速方法的特点是： ①当电源电压连续变化时，转速可平滑无级调节，一般只能在额定转速以下调节； ②调速特性与固有特性互相平行，机械特性硬度不变，调速的稳定度较高，调速范围较大； ③当T L=常数时，稳定运行状态下的电枢电流Ia与电压U无关，且Φ=ΦN，故电动机转矩T=KtΦN Ia不变，属于恒转矩调速，适合于对恒转矩型负载进行调速； ④可以靠调节电枢电压来启动电动机，而不用其他启动设备。 图7.2 改变电枢供电电压调速的特性
机电传动控制课程设计 一、目录 引言 2 设计说明相关内容 （一）、课程设计题目 3 （二）、设计目的及要求 3 （三）、设计内容 4 一、控制方案设计 4 二、线路设计 4 三、控制电路的设计 6 四、元件的选取 6 五、柜体设计 8 六、结束语 11 七、参考文献 12
二、引言 《机电传动控制》课程是机械制造及其自动化专业的一门必修专业基础课，它是机电一体化人才所需电知识结构的躯体。在学习《机电传动控制》这门课程的时候，我能够深刻的体会到其重要性。作为机械类专业本基础教材，本课程涵盖了经典控制理论的基本原理和基本知识，内容与机械类课程现代控制理论相衔接。本书所讲内容突出机电结合，电为机用。在保证基本内容的前提下，简化理论分析，加强反映了当前机电领域的新技术和新知识，加强实例的分析、设计，力求做到内容深入浅出、重点突出，以利于我们开拓思路、深化知识。《机电传动控制》是机械设计制造及其自动化专业系列的教材之一，可以作为机械类专业及与之相近专业的同学们学习和研究。本课程不仅在于它是一门系统理论基础课程，是我们掌握控制论的基础知识，解决机械工程中的控制问题，更重要的是通过呵护唯物辩证法的方法论的建明阐述，使我们学会用控制理论观点，系统论方法，分析、处理机械工程中遇到的难题，启迪和发展我们的思维，培养我们分析问题和解决问题的能力。 由于现代科学和计算机技术的迅速发展，控制理论应用于机械工程的重要性日益明显。将理论联系实际，展开设计的课程设计实践，可以激发我们对该课程的学习兴趣而且能够让我们初步掌握系统性能分析及系统设计的基本方法，为专业课学习和参加控制工程实践打下必要的基础。由此可见，本次课程设计势在必行！
机电传动控制 实 验 报 告 姓名：张泽超 学院：机电工程学院 班级：机械1301 学号： 0801130313 日期： 2016.6.15
一交流电机的点动与自动控制 1、电路原理图如下： 2、实验步骤: 1,断开实验台总电源开关 2,打开电脑,运行机电传动软件,先选择实验项目,然后根据软件中显示的原理图,在实验台上接线 3,按照原理图接线,接触器选用交流单元的接触器; 4,确定接线无误后,合上电源开关,就可开始进行实验 5,软件中点击<测试>--<运行>即可监测电机的扭矩和转速,5分钟后将自动弹出保存对话框,请确定并保存实验结果
3、实验过程: 按下原理图中对应的按钮,电机即可能到相应的动作 4、实验心得 该实验原理和操作都很简单，我们小组十分钟就做完了，运行也是正确的，给我们下面做实验也打好了基础，包括基本连线和基本设备，以及安全事项。
二、交流电机的能耗制动 1、电路原理图 2、实验步骤 1,断开实验台总电源开关 2,打开电脑,运行机电传动软件,先选择实验项目,然后根据软件中显示的原理图,在实验台上接线 3,按照原理图接线,接触器选用交流单元的接触器; 4,确定接线无误后,合上电源开关,就可开始进行实验 5,软件中点击<测试>--<运行>即可监测电机的扭矩和转速,5分钟后将自动弹出保存对话框,请确定并保存实验结果
3、实验过程: 按下原理图中对应的按钮,电机即可能到相应的动作 4、实验心得 能耗制动这个实验的原理接线图有一点复杂，所以我们组采取两个人分别接线主电路和控制电路。第一次接完运行后发现机器运行不了。证明我们接线有错误了。排查之后又重新连线，发现控制电路连错了。然后纠正后才能有正确的实验现象。总之，实验要认真的做，细心排查。
机电传动控制课程设计报 告 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
引言 作为通用工业控制计算机，30年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。 可编程控制器的定义可编程控制器，简称PLC，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。
1 PLC控制系统设计 PLC控制系统设计的基本原则 任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则： 1.最大限度地满足被控对象的控制要求 2.C控制系统安全可靠 3. 力求简单、经济、使用及维修方便 4. 适应发展的需要 PLC机型选择 随着PLC的推广普及，PLC产品的种类和型号越来越多，功能日趋完善。从美国，日本、德国等国家引进的PLC产品及国内厂商组装或自行开发的PLC 产品已有几十个系列。上百种型号。其结构形式、性能、容量、指令系统，编程方法、价格等各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选择PLC产品，对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要作用。一般来说，各个厂家生产的产品在可靠性上都是过关的，机型的选择主要是指在功能上如何满足自己需要，而不浪费机器容量。PLC的选择主要包括机型选择，容量选择，输入输出模块选择、电源模块选择等几个方面。 1、可编程控制器控制系统I/O点数估算 I/O点数是衡量可编程控制器规模大小的重要指标。根据被控对象的输入信号与输出信号的总点数，选择相应规模的可编程控制器并留有10%～15%的I/O 裕量。估算出被控对象上I/O点数后，就可选择点数相当的可编程控制器。如果是为了单机自动化或机电一体化产品，可选用小型机，如果控制系统较大，输入输出点数较多，被控制设备分散，就可选用大、中型可编程控制器。 2、内存估计 用户程序所需内存容量要受到下面几个因素的影响：内存利用率；开关量输入输出点数；模拟量输入输出点数。 （1）内存利用率用户编的程序通过编程器键入主机内，最后是以机器语言的形式存放在内存中，同样的程序，不同厂家的产品，在把程序变成机器语言存放时所需要的内存数不同，我们把一个程序段中的接点数与存放该程序段所代表的机器语言所需的内存字数的比值称为内存利用率。高的利用率给用
J I A N G S U U N I V E R S I T Y 机电系统综合课程设计 ——模块化生产教学系统的PLC控制系统设计 学院：机械学院 班级：机械 (卓越14002) 姓名：张文飞 学号： 指导教师：毛卫平 2017年 6月 目录 一： MPS系统的第4站PLC控制设计 (3) 1.1第四站组成及结构 (3) 1.2 气动回路图 (3) 1.3 PLC的I/O分配表，I/O接线图（1、3、6站电气线路图） (4) 1.4 顺序流程图&梯形图 (5) 1.5 触摸屏控制画面及说明，控制、信息软元件地址表 (10) 1.6 组态王控制画面及说明 (13) 二： MPS系统的两站联网PLC控制设计 (14) 2.1 PLC和PLC之间联网通信的顺序流程图（两站）&从站梯形图 (14) 2.2 通讯软元件地址表 (14) 三：调试过程中遇到的问题及解决方法 (18) 四：设计的收获和体会 (19)
五：参考文献 (20) 一：MPS系统的第4站PLC控制设计 1.1第四站组成及结构： 由吸盘机械手、上下摆臂部件、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、多种类型电磁阀及气缸组成，主要完成选择要安装工件的料仓，将工件从料仓中推出，将工件安装到位。 1．吸盘机械手臂机构：机械手臂、皮带传动结构真空吸嘴组成。由上下摆臂装置带动其旋转完成吸取小工件到放小工件完成组装流程的过程。 2．上下摆臂结构：由摆臂缸（直线缸）摆臂机械装置组成。将气缸直线运动转化为手臂旋转运动。带动手臂完成组装流程。 3．仓料换位机构：由机构端头换仓缸带动仓位装置实现换位（蓝、黑工件切换）。 4．推料机构：由推料缸与机械部件载料平台组成。在手臂离开时将工件推出完成上料。 5．真空发生器：当手臂在工件上方时，真空发生器通气吸盘吸气。 5．I/O接口板：将桌面上的输入与输出信号通过电缆C1与PLC的I/O相连。 6．控制面板：完成设备启动上电等操作。（具体在按钮上有标签说明）。 1.2气动回路图
2.1 说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩，静态转矩和动态转矩。 拖动转矩是由电动机产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的。静态转矩就是由生产机械产生的负载转矩。动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。 2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。 TM-TL>0说明系统处于加速，TM-TL<0 说明系统处于减速，TM-TL=0说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。 2.4 多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？转矩折算为什么依据折算前后功率不变的原则？转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则？ 因为许多生产机械要求低转速运行，而电动机一般具有较高的额定转速。这样，电动机与生产机械之间就得装设减速机构，如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆，皮带等减速装置。所以为了列出系统运动方程，必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量这算到一根轴上。转矩折算前后功率不变的原则是P=Tω, p不变。转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒MV=0.5Jω2 2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD2比高速轴的GD2大得多? 因为P=Tω，T=G?D2/375. P=ωG?D2/375. ,P不变转速越小GD2越大，转速越大GD2越小。 2.7 如图2.3（a）所示，电动机轴上的转动惯量J M=2.5kgm2, 转速n M=900r/min; 中间传动 轴的转动惯量J L=16kgm2,转速n L=60 r/min。试求折算到电动机轴上的等效专惯量。 折算到电动机轴上的等效转动惯量:j=Nm/N1=900/300=3,j1=Nm/Nl=15 J=JM+J1/j2+ JL/j12=2.5+2/9+16/225=2.79kgm2 . 2.8如图2.3（b）所示，电动机转速n M=950 r/min，齿轮减速箱的传动比J1= J2=4，卷筒直径D=0.24m,滑轮的减速比J3=2，起重负荷力 F=100N,电动机的费轮转距GD2M=1.05N m2, 齿轮，滑轮和卷筒总的传动效率为0.83。试球体胜速度v和折算到电动机轴上的静态转矩T L以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GD2z.。 ωM=3.14*2n/60=99.43 rad/s. 提升重物的轴上的角速度ω=ωM/j1j2j3=99.43/4*4*2=3.11rad/s v=ωD/2=0.24/2*3.11=0.373m/s T L=9.55FV/ηC n M=9.55*100*0.373/0.83*950=0.45NM GD2Z=δGD M2+ GD L2/j L2 =1.25*1.05+100*0.242/322 =1.318NM2 2.9 一般生产机械按其运动受阻力的性质来分可有哪几种类型的负载？ 可分为1恒转矩型机械特性2离心式通风机型机械特性3直线型机械特性4恒功率型机械特性,4种类型的负载. 2.10反抗静态转矩与位能静态转矩有何区别，各有什么特点？ 反抗转矩的方向与运动方向相反,,方向发生改变时,负载转矩的方向也会随着改变,因而他总是阻碍运动的.位能转矩的作用方向恒定,与运动方向无关，它在某方向阻碍运动，而在相反方向便促使运动。 第三章 3.1为什么直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？ 答：防止电涡流对电能的损耗.. 3.2并励直流发电机正传时可以自励，反转时能否自励？ 不能,因为反转起始励磁电流所产生的磁场的方向与剩与磁场方向相反,这样磁场被消除,所以不能自励.
《机电传动控制》教学大纲 大纲说明 课程代码：3335030 总学时：48学时(讲课42学时，实验6学时) 总学分：3 课程类别：专业模块选修课 适用专业：机械设计制造及其自动化 预修要求：《电工技术》、《电子技术》、《自动控制原理》 一、课程的性质、目的、任务： 1．性质 《机电传动控制》是机械设计制造及其自动化专业的专业方向模块选修课。 2．目的 《机电传动控制》是机械设计制造及其自动化专业的一门专业选修课，属专业技术基础课，其目的是培养机械设计制造及其自动化专业的学生掌握机电传动控制技术，掌握实际的工程应用能力，学会解决工业电气控制中实际问题的能力。增强学生的就业竞争能力。 3．任务 二、本课程的主要任务是使学生： 1．掌握用系统的观点如何分析机电传动控制系统。 2．具备分析、设计机电传动控制系统的能力。 3．正确运用理论解决实际问题的能力。 三、课程教学的基本要求： 本课程的教学环节包括：课堂讲授、课外作业、实验和考试等。通过各个教学环节重点培养学生分析 1．教学方法和教学手段的建议： 本课程教学环节包括：课堂讲授、工程应用实例讨论、课外作业和实验等。通过各个教学环节的教学重点培养学生的自学能力、理论联系实际的能力和解决实际工程问题的能力。采用启发式教学，鼓励学生开展课堂讨论，提出不同方法。采用电子教案、多媒体教室；适当引入计算机辅助电子设计软件；使学生建立机算机仿真在概念。实验是本课程的重要教学环节，通过实验，深化和扩展对课程内容的理解，培养实际动手的能力。 2．实验要求: 实验是《机电传动控制》课程的重要教学环节，通过实验，加深学对课程内容的理解，掌握对机电传动控制的实际运用能力。 实验要求学生实验前认真准备，完成实验预习报告（对设计性实验需提交实验方案）；实验时积极思考，多动手，学会正确使用常用的机床电器和电动机等电器的使用方法，能正确联接电路，了解机电传动中常见的传动方式，学会电动机传动系统的参数调整方法；实验后要对实验现象和实验数据认真整理分析，编写出整洁的实验报告。 3．课程习题要求
《机电控制技术》课程设计指导书 第一节、课程设计的目的及要求 《机电控制技术》课程是高等院校机械电子工程专业比修一门专业基础课，可编程序控制器应用技术、单片机应用技术是机电控制技术的重要组成部分，也是工程技术人员用以实现各种控制功能的常规方法。结合《机电控制技术》这门课程，开设本课程设计，其目的是加强实践环节，让学生通过对从生产实践中精心提炼出来的具有典型意义课题进行系统设计、编程、调试，使得学生对如何设计和开发一个PLC或单片机应用系统有一定的感性认识，同时可培养和提高学生解决工程问题的能力，启发学生的创造性思维，从而改变以往学生遇到面宽一点、复杂程度大一点的机电结合型测控系统课题，就一筹莫展而不能进入角色的局面，并为他们以后的实际工作打下基础。通过本课程设计，要求学生能综合运用本课程的基础知识，进行融汇贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的设计任务。 第二节、汽车连杆半精镗专用机床PLC控制系统的设计 1、设计任务 设计一汽车连杆半精镗专用机床PLC控制系统，并用编程器调试、开发该系统的硬件和软件。 2、控制系统设计要求 汽车连杆半精镗专用机床由以下几个部分组成：左滑台、右滑台、左动力头、右动力头、工件定位夹具及液压站。图2为机床的大致轮廓。机床的左、右滑台动作及工件的定位夹紧都由液压提供动力。 左动力头 右 动 力 头定位夹具 左滑台右滑台 图2 机床轮廓 M 汽车连杆的加工工艺过程要求一面两销定位，同时装卡两件，两件同时加工。机床在原始状态，两件人工认销，认销完成后，首先同时按SB7、SB8启动循环，然后同时按SB1、SB2按钮，将工件夹紧（继电器YV5、YV7、YV9得电）。夹紧力到后（夹紧压力继电器SP0得电），进行拔销（YV11继电器得电）。拔销到位后SQ2继电器得电发出指示信号。接着右动力头在右滑台带动下快进（继电器YV1得电），同时右主轴启动（接触器KM1得电），右滑台快进一段距离，碰到工件后，液压系统内压力升高，（右滑台压力继电器SP1发出得电信号后），右滑台通过液压行程调速自动转为工进，同时镗工件的两个大孔和两个小孔，镗完孔到终点，碰到右滑台终点行程开关SQ3时，右滑台后退（继电器YV2得电）。右滑台碰到原位行程开关SQ4时，右主轴停止（KM1断电），同时左滑台带动左动力头快进（继电器YV3带动），与此同时，左主轴启动（左主轴接触器KM2得电）。当左滑台快进一段距离碰到加工工件后，液压系统压力升高（左滑台压力继电器SP2得电），左滑台通过液压行程阀自动调整为工进，加工左边的孔，碰到左滑台终点行程开关SQ5后，左滑台快退（继电器YV4得电）。左滑台退回原位，