plc机电传动控制论文（精选8篇）
plc机电传动控制论文 篇1
搬运机械手的控制
一、实验目的
掌握应用PLC技术设计工艺生产控制系统的思想和方法，掌握PLC的编程技巧和程序调试方法，训练解决工程实际控制问题的能力。
二、实验仪器设备
1、THPLC－2型可编程序控制器模拟实验箱。
其中配备的主机为日本三菱FX1N－40MR型可编程序控制器，实验面板中设有多个实验区，本实验对应的实验区为“机械手动作的模拟”实验区。
2、个人计算机。
3、FX-422CAB型RS-422缆线或FX-422CAB-150型RS-422缆线。
4、FX系列PLC编程软件SWOPC-FXGP/WIN-C。
三、控制要求
有一搬运工件的机械手，其操作是将工件从左工作台搬到右工作台，工艺流程示意图如下面附图所示。
机械手通常位于原点。SQ1为下限位开关，SQ2为上限位开关，SQ3、SQ4分别为右限位开关和左限位开关。机械的上下左右移动以及工件的夹紧，均由电磁阀驱动气缸来实现。电磁阀YV1控制机械手下降，YV2负责夹紧工件，YV3使机械手上升，YV4控制机械手右移，YV5控制机械手左移。
搬取工件时，按下启动按钮1SB，则：
① 机械手先由原点下降，碰到下限位开关SQ1后，停止下降；
② 夹紧电磁阀YV2动作将工件夹紧，为保证工件可靠夹紧，机械手在该位置等待3s； ③ 待夹紧后，机械手开始上升，碰到上限位开关SQ2后，停止上升； ④ 改向右移动，移到右限位开关SQ3位置时，停止右移； ⑤ 改为下降，至碰到下限位开关SQ1时，停止下降；
⑥ 机械手将工件松开，放在右工作台上，为确保可靠松开，机械手在该位置停留2s； ⑦ 然后上升，碰到上限位开关SQ2后，停止上升；
⑧ 改为左移，回到原点，压在左限位开关SQ4和上限位开关SQ2上，各电磁阀均失电，机械手停在原位。
再按下启动按钮时，又重复上述过程。
四、系统配置
根据控制要求画出PLC的I/O分配表或I/O分配图；
由于所采用的实验箱中，已将PLC输入输出端外接的开关、按钮和信号灯的部分线路连接好，放置于实验模板内，因此，实验时只要将PLC主机与“机械手动作的模拟”实验模板两者的外接插孔用连接线按需要插接好即可。
五、程序设计
要求采用两种编程方法进行程序设计：
1、设计梯形图（用基本指令和移位功能指令），列写出相应的指令表；
2、设计状态转移图，画出相应的梯形图（用步进指令和基本指令），写出相应的指令表。参考程序如附图。
六、程序的写入、运行与调试
采用FX系列PLC编程软件SWOPC-FXGP/WIN-C进行程序的写入。
用基本指令编程的梯形图，采取梯形图的程序写入方法；用步进指令编程的状态转移图，采取梯形图或指令表的程序写入方法。
运行并调试程序，记录运行调试过程，分析控制效果。
七、思考与练习题
在上述内容的基础上，修改系统配置及控制程序，从而实现以下要求：
1、系统启动工作后，自动运行5个工作循环，即机械手连续完成了5次搬运过程时，才使搬运停止；
2、搬运停止时使系统发出闪光报警信号，该信号为亮、灭各0.5秒，持续30秒后熄灭。
八、实验报告要求
要求“实验预习报告内容”填写第一至四项的内容和第五项中的状态转移图，“实验原始记录”填写指令表，“实验报告内容”填写第五项中的两种梯形图和第六、七项的相关内容。
plc机电传动控制论文 篇2
本文研究了基于网络技术的机电远程控制系统的基本组成模块以及结构模式, 随后分析了机电远程控制系统的实现方式以及关键的技术, 最后对机电远程控制系统的运用范围作了大致的分析。希望通过本文的研究, 能够为互联网技术在机电控制中的应用提供一定的参考和借鉴。
一、基于网络技术的机电传动控制系统的组成与结构
1. 基本组成模块。一般而言, 基于网络技术的机电传动控制系统的组成模块包括如下几个方面。
(1) 远程监控终端模块, 一般可以采用与互联网相连的PC组成, 主要作用是对设备进行远端的监控。
(2) 远距离数据传输模块, 一般而言, 该模块就是互联网, 包括互联网传输协议、相关的应用软件以及硬件, 主要作用是进行相关数据传输。
(3) 现场设备检测与控制模块, 其主要作用是对现场的设备进行监控, 同时对设备的状态进行数据的记录以及必要的分析, 然后将相关数据传送至远程监控终端。
2. 常见的结构模式。从目前来看, 较为常见的基于网络技术的远程机电传动控制系统的结构主要有如下两种模式。
(1) C/S模式, 该模式的结构应用程序的逻辑需要在客户端以及服务端两端进行分步, 客户端的任何请求, 都需要服务端的结果返回。
(2) B/S模式, 这种模式也就是浏览器/服务器模式, 终端无需安装客户端, 通过Web浏览器就可以完成操作。
二、基于网络技术的机电传动控制系统的实现方式与关键技术
1. 实现方式。从目前来看, 基于网络技术的机电传动控制系统的实现方式主要有如下几个方面。
(1) 保持性的远程控制方式, 在该种方式下, 远程监控终端的作用仅仅是向设备控制系统发出控制命令, 而设备则自主的完成相关的命令, 这种模式能够实现远程设备的无人控制, 在一些极端环境下的应用颇为广泛。
(2) 完成型的远程控制方式, 在该种方式下, 远程控制系统向机电设备控制系统发出控制命令, 然后设备自主完成命令, 并且在完成任务之后向远程监控系统进行报告。
(3) 完全型的远程控制方式, 在该种方式下, 设备的本地控制系统只负责控制设备的执行机构, 其他的操作则完全由远程控制系统完成, 在一些特殊的行业, 这一方式具有较大的积极意义。
(4) 人机交互型的远程控制方式, 在该种方式下, 任务的执行过程之中, 设备和人员之间可以随时建立起连接, 同时设备的状态信息都能够随时在远程监控端进行采集。
2. 关键技术。就目前的技术发展现状而言, 基于网络技术的机电传动控制系统的实现, 其关键技术主要有如下几种。
(1) 面向远程控制的网络数据库技术。该数据库要满足系统实时的要求, 实时数据库系统设计包含实时数据库结构设计和实时数据库管理程序设计两部分。
(2) 现场总线技术, 现场总线技术的出现, 能够使得基于网络的远程控制系统能够更为便利的传输数据。
(3) 延时处理技术, 由于网络控制系统在目前的技术条件和硬件条件下基本上是没有办法完全实现实时控制的, 而延时则成为了最为主要控制难题, 目前一般是采用全双工通信快速交换来解决这一问题。
(4) 故障诊断技术, 在控制领域, 尤其是在机电传动控制领域, 故障诊断是一个控制系统中非常重要的部分, 一般可以通过物联网技术来实现故障的实时诊断。
(5) 网络化仪器仪表技术, 所谓的网络化仪器仪表技术就是结合传统的机电传动控制仪表技术以及网络技术而产生的一种新型的仪器仪表技术, 它包含了TCP/IP的网络化智能仪器则通过嵌入式TCP/IP软件, 使现场变送器或仪器直接具有Internet功能, 很方便地与就近的网络通信线缆直接连接, 而且“即插即用”。
三、基于网络技术的远程机电传动控制系统的应用范围
基于网络技术的远程机电传动控制系统的应用范围是非常的广泛的, 由于网络技术的远程传递以及快速响应的特性, 该系统可以应用于非常多的工业领域, 尤其是一些特殊的、极端恶劣的环境, 无法通过人工操作, 或者即使是通过传统的远距离操作方式, 也无法杜绝危险性的环境。基于网络技术的远程机电传动控制系统不仅仅可以最大限度地提高工作的安全性, 同时还能够运用各种监控技术或者物联网技术监控设备, 及时的发现设备出现的各种问题。此外, 应用基于网络技术的远程机电传动控制系统, 还能够全面提升生产的自动化程度, 通过互联网技术, 能够将机电设备的各种数据与企业的技术部门、生产部门、研发部门以及决策部门的系统互连, 实现数据的共享, 便于整个企业的自动化的管理, 提升管理效率, 同时促进经济效益的提升。
四、结论与建议
在我国, 机电远程控制技术的发展方兴未艾。尤其是我国加入WTO之后, 我们国家成为了世界的制造工厂, 对机电技术的需求与创新正在发生着日新月异的变化。可以预见, 机电远程控制技术必将随着我国相关技术的发展而逐步完善和成熟, 基于网络技术的远程机电传动控制系统的应用范围也会越来越广泛。
plc机电传动控制论文 篇3
关键词：教学改革 知识点树形图 一体化教学形式
一、前言
《机电传动控制》是工科类机械工程及自动化专业的专业技术基础课。该课程涉及数学、物理学、电子学、控制理论等多方面知识，是机电一体化人才所需电知识结构的驱体，是机电结合的纽带。可以说，《机电传动控制》课程的成败，事关机械类专业本科学生四年整体培养的结果与质量。
在国外，如美国密西根大学等世界一流大学很早就注重本课程的教学研究；国内的华中科技大学、上海交大和东南大学等也都已有精品课程建设，形成了较为成熟的教学体系。这为我国高校《机电传动控制》课程在教材、教学手段、教学实践等提供了借鉴和指导。但是，目前该课程在教学上仍存在较多的不足。
1.教学内容因知识点繁多，没有得到有效地梳理。[1][2]《机电传动控制》课程涉及内容繁多，包括机电系统动力学、直流电动机、交流电动机、控制电机、断续控制和逻辑控制等内容。这些具体课程内容相互之间联系又相对较少，所以现有的课程体系没有从总体角度说明为什么课程内容要这样安排？为什么先要学动力学基础，然后再是各种电动机原理，再是断续控制等等。没有回答好这些问题，势必就会大大降低学生的学习兴趣和积极性。因此，在课程内容体系上进行梳理性教学改革，是非常有必要的。
2.教学组织形式仍然保留着传统的“重理论，轻实践”的现象。[2][3]目前，课程教学主要由理论教学和实践教学组成，而实践教学部分只有占20%左右的学时，即简单地针对课程内容，安排3个观摩性实践。这样的课程实践教学模式，无疑又降低了学生对课程的认识，也无法激发学生的学习热情。因此，对实践教学进行教学改革研究，也是非常有必要的。
3.教学实验设计与实际工程技术应用严重脱节。[4]目前，课程教学实验设计一般包括电动机断续控制试验和PLC逻辑控制试验两个独立的实验。但是这样的实践教学设置，远远满足不了工程实际或者企业对学生在电气设计和伺服控制等能力的需求。因此，对教学实验进行工程化改革，也是非常必要的。
本文针对以上叙述的不足，将从实际情况出发，借助多年的教学实践，提出基于知识点树形图理论的课程内容体系，构建集成系统分析、设计、搭建和编程调试的一体化实践教学组织形式。三年的教学实践证明，该改革方案较好地激发学生的学习兴趣，提高学生分析解决问题和工程实际应用能力。
二、课程“树形图”的建立
通过课题组的反复教学实践，发现《机电传动控制》的各部分内容存在着一定联系。
1.课程的目标是要实现各种电动机或者执行器的逻辑及伺服控制，以便为生产实际服务。
2.课题的所有内容统一于机电动力学方程：
TM为电动机输出轴上的扭矩；TL为折算到电动机轴上的等效负载扭矩；J为折算到电动机轴上的等效负载转动惯量；ω为电动机轴转动角速度；t为时间变量。
根据以上分析，通过各知识点的归纳和总结，编制课程的树形图如图1所示，图中1、2、3和4代表内容从易到难。如图1所示，课程内容首先围绕动力学方程展开；其次，课程内容在研究动力学方程过程中，发现J和TL是一种客观存在，相对比较容易研究，而TM则是最为复杂的，从而最终将课程内容聚焦在TM上；再次，具体到每种电动机TM的研究，也就回答了各种电动机的机械特性、启动和调速特性等的课程内容；然后，由于各种电动机都会有相应的控制方法，从而课程内容又综合到断续、逻辑和伺服控制方面；最后，通过逻辑和伺服控制原理的介绍、系统电气设计和PLC编程，达到整个课程的目标。
三、课程一体化实践教学模式
根据现有课程实践教学的不足，本文将通过三个“引入”来进行相关的实践教学模式改革。
1.电气工程图纸进课堂。通过毕业学生的回访调查，普遍发现刚毕业的学生很难甚至无法正确读懂和设计相应的电气系统图。为了提高学生对工程电气图纸的认知和设计能力，引入一比较经典的电气工程图纸进课堂，增加电气系统测绘和设计实验。通过这一阶段的训练，让学生知道和理解一般的电气控制系统工程图纸由强电配电图、控制配电图、电气控制原理图、电控柜内元件布置图和电气接线图等组成。
2.子项目进课堂。针对目前观摩式的实验设置，基于电气系统设计基础，引入针对每一种执行器或电动机（如直流电动机控制，交流电动机控制，步进电动机控制和伺服电动机控制）的小项目设计和调试，以增加学生的动手能力。通过这一阶段的训练，让学生们从局部角度了解和掌握执行器或电动机的控制原理和方法。
3.系统项目进课堂。针对目前没有生产线意识的实验配置，基于子项目实践教学基础，开展具有生产线功能的系统项目设计和调试，即为毕业设计作准备，进行具有一定功能性的生产线设计和调试。通过这一阶段的训练，让学生们从全局角度了解一个工程实际项目电气系统的组成、设计和实施调试的过程。
根据上述的分析，设计的课程实践教学模式如图2所示，不同与以往的课程学时分配，本文提出的一体化实践教学模式中，将理论教学部分学时比重降低到总课程学时的41%；而将侧重于工程实际的实践教学部分学时增加到54%。同时在实践教学学时中又保证了测绘与子项目和系统项目之间的1∶2∶3的学时比。
优化后的课程实践教学模式，实现了集理论、测绘、设计、搭建、编程和调试一体化。这样的教学模式，一则向理论教学提出了连贯化、精简化和重点化的要求，使得理论教学支持实践教学，从而进一步完善课程内容体系；二则通过课程内容体系的梳理，使学生明确了课程目标，可以有效地激发学生们的学习和参与热情。
四、结论
综上所述，本文提出了关于《机电传动控制》课程的两点教学改革方向。
1.针对课程理论教学部分进行改革，建立课程内容的“树形图”，梳理和精简了课程理论教学模式，提高了理论知识的可教性、可学性和引导性。
2.提出了基于“三引入”的實践教学改革模式，提高了实践教学的实际性、工程性和可学性。
参考文献：
[1]高雷雷，张彦廷.“机电传动控制”教学改革与实践[J].林区教学，2010，（7）：9-10.
[2]马天兵，张新.“机电传动控制”课程的教学改革实践[J].科技信息，2008，（9）：208-209.
[3]杜华.机电控制课程体系教学改革研究与实践[J].长春工程学院学报（社会科学版），2006，7（1）：82-83.
[4]王晓初，杨杰，李克天.基于网络环境的“机电传动控制”教改试验研究[J].广东工业大学学报（社会科学版），2006，12（6）：80-81.
plc机电传动控制论文 篇4
论文名称：
PLC机械手控制设计
系部： 机车车辆学院
专业： 机电一体化 班级:
313-1 姓名：
全伟
指导教师：刘伟
二O一六年 一月
目录
第一章 PLC机械手控制设计………………………………...…3 1.1 摘要.................…………………………………………….3
1.2 引言 ……………………………………....................………4 第二章
PLC 的概述 …………………………………………4 2.1 PLC的基本知识
…………………………………………..4 2.2 PLC的应用与前景
………………………………………..5
第三章
PLC 的编程语言
…………………………………..7 3.1 梯形图编程语言……………………………………………...7 3.2 功能块图编程语言……………………………………………8 第四章
PLC控制机械手的设计……………………………….9 4.1
机械手在工业生产中的应用………………………………..9 4.2
各电器设备的制方式及控制要求…………………………..10 4.3
电器元件设备的选择 ………………………………………12 4.4
控制系统的软、硬件设计 ………………………………...13 4.5
功能表图设计
……………………………………………..26 第五章
设计小结
………………………………………………33 参考文献 ……………………………………………………....…..34 谢辞
…………………………………………………….....35
PLC机械手控制设计
1.1摘要： 当今的自动化技术发展迅速，正处于一个快速变革的时代。从半导体到消费类电子产品、再到汽车和航空制造业、以及轻工业和物流行业等多种不同的工业领域都面临着日益激烈的全球竞争压力当今的自动化技术发展迅速，正处于一个快速变革的时代。从半导体到消费类电子产品、再到汽车和航空制造业、以及轻工业和物流行业等多种不同的工业领域都面临着日益激烈的全球竞争压力，他们需要进一步降低成本、缩短产品生产周期，并能够迅速完成产品的更新换代。采用最新的自动化技术才是解决这一系列问题的有效手段。
本次论文明确了机械手的功能需求和动作流程通过查找了大量资料，了解完成了布进电机和驱动器的选型。通过对机械手制作流程的分析，确定采用PLC为核心的控制系统。在对机械手的分析设计部分梯形图及控制程序，完成PLC的I/O点分配和硬件接线图。
关键词：机械手，步进电机，可编程序控制器
引言
机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代科技的一个重要组成部分。汽车业的快速发展，车外型愈求美观流线，并由于汽车外板件要求完美无尘的冲压生产线也向高速化、高品质、自动化、柔性化方向发展。传统冲压生产过程中的手工操作、人工送料的生产方式已无法满足该行业的需要。
机械手的积极作用正日益为人们所认识，其一，它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。因此，它能大大地改善工人的劳动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此，受到各先进单位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪声的场合，应用得更为广泛。在我国，近代几年来也有较快的发展，并取得一定的成果，受到各工业部门的重视。
第二章
可编程控制器的概述
2.1可编程控制器的基本知识
PLC的种类繁多，其规格和性能也各不相同，对PLC的分类，通常根据其形式的不同、功能的差异和I/O点数的多少等进行大致分类.根据 1
PLC的结构形式可将PLC分为整体式和模块式两类（1）整体式PLC
整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等各件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型PLC一般采用这种整体式机构。
整体PLC由不同PLC点数的基本单元和扩展单元组成，基本单元内有CPU、I/O接口，与I/O扩展单元相连的扩展口、以及编程器或EPROM写入器相连的接口等。扩展单元内只有I/O和电等，没有CPU，基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式PLC一般还可配备特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展(2)
模块式PLC
模块式PLC是将PLC各组成部分分别作成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及其他模块。模块式PLC由框架或基板和 各种模块组成，模块装在框架或基板的插座上。这种模块式PLC的特点是配置灵活、可根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用这种模块式结构。
还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式PLC。叠装式PLC其CPU，电源，I/O接口等也是各自独立的模块。但它们之间是非电缆进行联接，并且各模块可以应地叠装，这样不但系统可以灵活配置，还可以做的体积小巧。2 按功能分
根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低，中，高档次
（1）低档PLC 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断监控等基本功能还可以少量模拟量输入/输出，算术运算，数据传送和比较等功能，主要用于逻辑控制，顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。
（2）中档PLC出具有低档PLC的功能外，还具有模拟量输入/输出，算术运算，数据传送和比较；数据转换，远程I/O，子程序，通信联网等功能，有些还可增设中断控制，PID控制等功能，适应于复杂控制系统。
（3）高档PLC除具有中档PLC的功能外，还增加了符号算术运算，矩阵运算，位逻辑运算，平方根运算及其他特殊功能函数的运算，制表及表格传递功能等。高档PLC具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。
按I/O点数分类
根据PLC的I/O点数的多少，可将PLC分为小型，中型和大型三类
（1）.型PLC——I/O点数<256点，单CPU，8位或16微处理器，用户存储器容量4K字以下
CE-I型
美国通用电气（GE）公司 TI100
美国德洲仪器公司 F、F1、F2
日本三菱电气公司 C20 C40
日本欧姆龙公司 SF200
德国西门子公司 EX20 EX40
日本东芝公司
SR-20/21
中外合资无锡华光电子工业有限公司（2）．中型——点数256-2048点，双CPU，用户存储器容量2-8K S7-300
德国西门子
SR-400
中外合资无锡华光电子工业有限公司 SU-5 SU-6
德国西门子公司 C-500
日本立石公司 CE-Ш
GE公司
（3）.大型PLC——I/O点数>2048点，多CPU，16位、32位处理器，用户存储器容量8-16K S7-400
德国西门子公司 GE-IV
GE公司 C-2000
立石公司 K3
三菱公司
2.2 可编程控制器PLC的应用与前景
目前，在国内外PLC已广泛应用冶金，石油，化工，剪彩，机械制造，电力，汽车，轻工，环保及文化娱乐等各行各业，随着PLC性能价格 的不断提高，器应用领域不断扩大，从应用类型看大致可归纳为以下几个方面： 2.2.1 强量逻辑运算
利用PLC最基本的逻辑运算，定时，计收等功能实现逻辑运算，科取代传统的继电器控制用于单片机控制，多机群控制，生产自动线控制等。例：机床，注塑机印刷机械，装配生产线，电镀流水线及电梯的控制等。这是PLC最基本的应用，也是PLC最广泛的应用领域。2.运动控制
大多数PLC都有拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，这一功能广泛用于各种机械设备。例如：各种机床，装配机械。机器人等进行运动控制。3.过程控制
大，中型PLC都具有多路模拟量I/O模块和PID控制功能。有的小型PLC也具有模拟量输入输出，所以PLC可实现模拟量控制而且具有PID控制功能的PLC可构成闭环控制，用于过程控制。这一功能已广泛用于铝炉，反应堆，水处理，酿酒及闭环位置控制和速度控制等方面。4.数据处理
现代的PLC都具有数学运算数据传递，转换，排序和查表等功能，可进行数据的采集，分析和处理，同时的通过通信接口将这些数据传送给其电智能装置。例如：CNC设备进行处理。5.通信联网
PLC的通信包括PLC与PLC，PLC与计算机，PLC与其它智能设备之间的通信，PLC系统与通用计算机可直接或通过通信处理单元，通信转换单元相连构成网络，已实现信息的交换和构成。集中管理分散控制的多级分布式控制系统。满足工厂自动化（FA）系统发展的需要。2.2.2 国外PLC发展概况
PLC在问世以来，经过40多年的发展。在美、德国等工业发达国家已成为重要的产业之一，世界总销售额不断上升，生产厂家不断涌现，品种不断翻新，产量产值大幅度上升而价格则不断下降。目前，世界上有200多个厂家生产PLC。较多的有美国：AB通用电气、莫迪康公司；日本：松下、三菱、富士、欧姆龙等；德国：西门子公司；法国：TE施耐德公司。韩国：三星、LG公司等
PLC的发展前景
（1）产品规模向大小两个方向发展
大：I/O点数达14336点，32位微处理器，多CPU并行工作，大容量存储器，扫描速度快高速；
小：整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本；（2）PLC在闭环过程中应用日益广泛；（3 不断加强通讯功能；（4）新器件和模块不断推出
第三章 可编程控制器的编程语言
3.1可编程控制器的几种编程语言
可编程控制器的编程语言按IEC61131-3国际标准来分主要包括图形化编程语言和文本化编程语言。图形化编程语言包括:梯形图(LD-Ladder Diagram)、功能块图(FBD-Function Block Diagram)、顺序功能图(SFC-Sequential Function Chart)。文本化编程语言包括:指令表(IL-Instruction List)和结构化文本(ST-Structured Text)。这些语言是基于WINDOWS操作系统的编程语言.而SFC编程语言则在两类编程语言中均可使用。下面分别来介绍这几种编程度语言。
3.1.1梯形图编程语言(LD-Ladder Diagram)
梯形图来源于继电器逻辑控制系统的描述，是PLC编程中被最广泛使用的一种图形化语言，由于梯形图类似于继电器控制的电气接线图，便于理解,因此许多编程人员和维护人员都选择了这一编程方式。而且其图形结构类似于登高用的梯子，故名梯形图。梯形图程序的左右两侧有两垂直的电力轨线，左侧的电力轨线名义上为功率流从左向右沿着水平梯级通过各个触点、功能、功能块、线圈等提供能量，功率流的终点是右 侧的电力轨线。每一个触点代表了一个布尔变量的状态，每一个线圈代表了一个实际设备的状态，一个简单的梯形图程序如图1所示:
图3.1
梯形图程序示例
梯形图的每个梯级表示一个因果关系,事件发生的条件表示在梯形的左面,事件发生的结果表示在梯级的右面。
梯形图编程语言具有如下特点:(1)与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性;(2)与原有继电器逻辑控制技术相一致，易于掌握和学习;(3)对于复杂控制系统描述,仍不够清晰;(4)可读性仍不够好。
几乎所有PLC厂商提供的PLC都支持梯形图编程语言,而且都比较容易理解，只是在梯形图结构上可能稍有变化。比如西门子的S7系列梯形图就没有右边的电力轨线。有时在有此参考书中右边的电力轨线也常常被省略。
3.1.2 功能块图编程语言(FBD-Function Block Diagram)
功能块图编程语言采用功能模块表示所具有的功能，不同的功能模块具有不同的功能。功能模块用矩形来表示，每一个功能模块的左侧有不少于一个的输入端，右侧有不少于一个的输出端。功能模块的类型名称通常写在块内，其输入输出名称写在块内的输入输出点对应的地方。
功能模块基本上分为两类:基本功能模块和特殊功能模块。基本功能模块如AND，OR XOR等等.特殊功能模块如ON延时，脉冲输出，计数器等等。功能块编程语言具有以下特点:(1)以功能模块为单位,从控制功能入手，使控制方案的分析和理解变的容易;(2)功能模块用图形化的方式描述功能，较直观易掌握，方便组态，易操作。是有发展前途的一种编程语言;(3)对较复杂系统，由于控制功能关系能够比较清晰的描述，因此缩短了编程和调试时 间;(4)因为每一个功能模块要占用一定程序存储空间，对功能块的执行需要一定的执行时间，因此，这种语言在大中型可编程控制器和分散控制系统中应用较广泛。
第四章 PLC控制机械手的系统设计
4.1各电器设备的控制方式及控制要求 机械手的技能和特性
根据古典力学观点，物体在三维空间的静止位置是由三个坐标和绕三轴旋转的角度来决定的。因此，抓握物体的位置和方向（即关节间的角度）能从理论上求得。据资料介绍，如果采用的机械手，其机能要接近人的上肢，则需要具有27个自由度，而每一个自由度至少要有一根“人造肌肉”。这样就需要安装27根重量轻、小型和高输出力的“人造肌肉”。就目前的技术状况而言，上述功能还很难办到。而且把机械手的功能搞得那么复杂，动作彼此严重重叠也是完全不必要的。退一步，如果机械手要求具有完全通用的程度，那么它的整机、本体、手臂和手指都得有三个直线运动和三个旋转运动，总共就要有24个自由度。这在实际上也是不必要的，这样会使机械手结构复杂，费用增多。因此，不应盲目模仿人手的动作，增加过渡的自由度，而应根据实际需要的动作，设计出最少的自由度就能完成作业所要求的动作。所以一般专用的机械手（不包括握紧动作）通常具有二到三个自由度。而通用机械手一般取四到五个自由度。本设计中设计的机械手，它共有五个自由度。即：手臂伸缩、手臂上下摆动、手臂左右摆动、手腕回转、手指抓握。.躯干和传动系统
机械手的传动分为液压、气压、电气和机械四种，本设计采用综合传动方式，即手臂采用电气传动，而手爪则采用气压传动。
(1)、夹紧机构
机械手手爪使用来抓取工件的部件。手爪抓取工件是要满足迅速、灵活、准确和可靠的要求。设计制造夹紧机构——手爪时，首先要从机械手的坐标形式、运行速度和加速度的情况来考虑。其加紧力的大小则根据夹持物体的重量、惯性和冲击力的大小来计算。同时考虑有足够的开口尺寸，以适应被抓物体的尺寸变化，为扩大机械手的应用范围，还需备有多种抓取机构，以根据需要来更换手爪。为防止损坏被夹的物体，夹紧力应限制一定的范围内，并镶有软质垫片、弹性衬垫或自动定心结构。为防止突然停电被抓物体落下，还可以有自锁结构。夹紧机构本身则应结构简单、体积小、重量轻、动作灵活和动作可靠。
夹紧机构形式多样，有机械式、吸盘式和电磁式等。有的夹紧机构还带有传感装置和携带工具进行操作的装置。本设计采用机械式的夹紧机构。
机械式夹紧机构是最基本的一种，应用广泛，种类繁多。如按手指运动的方式和模仿人手的动作，可分为回转型、直进型；按夹持方式可分为内撑式、外撑式和自锁式；按手指数目可分为二指式、三指式、四指式；按动力来源可分为弹簧式、气动式、液压式等。本设计采用二指式气动手爪。由可编程控制器控制电磁阀动作，从而控制手爪的张闭。手爪的回转则用一个直流电动机完成，同时通过两个限位磁头完成回转角度的限位，一般可设置在180度。(2)躯干
躯干由底盘和手臂两大部分组成。
底盘是支撑机械手全部重量并能带动手臂旋转的机构。底盘采用一个直流电动机驱动，底盘旋转时带动一个旋转码盘旋转，机械手每旋转3度发出一个脉冲，由传感器检测并送入可编程控制器，从而计算底盘旋转的角度。同时，在底盘上装有限位磁头，最大旋转角度可达270度。
手臂是机械手的主要部分，它是支撑手爪、工件并使它们运动的机构。本设计中手臂由横轴和竖轴组成，可完成伸缩、升降的运动。手臂采用步进电动机带动丝杠、螺母来实现伸缩和升降运动。由可编程控制器发出脉冲信号，经步进电动机驱动器驱动步进电动机旋转，带动滚珠丝杠旋转，完成手臂的运动。改变发出脉冲的个数，可控制手臂的两个轴运动的距离。同时在两轴的两端分别加限位开关限位。采用丝杠、螺母结构传 动的特点是易于自锁，位置精度较高，传动效率较高。
4.2电器元件、设备的选择
PLC机型的选择
根据被控对象对PLC控制系统的功能要求，可进行PLC型号的选定。
进行PLC选型时，基本原则是满足控制系统的功能需要，同时要兼顾维修、备件的通用性。对开关量控制的系统，当控制速度要求不高时，一般的PLC都可以满足要求，如对小型泵的顺序控制、单台机械的自动控制等。当控制速度要求较高、输出有高速脉冲信号等情况时，要考虑输入/输出点的形式，最好采用晶体管形式输出。对带有部分模拟量控制的ｗ装置等。2 输入/输出的点数：
I/O点数可以衡量PLC规模的大小。准确统计被控对象的输入信号和输出信号的总点数并考虑今后系统的调整和扩充，在实际统计I/O点数基础上，一般应加上10%-20%的备用点数。多数小型PLC为整体式，具有体积小、价格便宜等优点，适于工艺过程比较稳定，控制要求比较简单的系统。模块式结构的PLC采用主机模块与输入模块、功能模式块组合使用的方法，比整体式方便灵活，维修更换模块、判断与处理故障快速方便，适用于工艺变化较多、控制要求复杂的系统。
此外，还应考虑用户储存器的容量、PLC的处理速度是否能满足实时控制的要求、编程器与外围设备的选择等。
本设备控制的对象是一个开关量控制的系统，同时利用脉冲控制步进店动机的运转，故应采用晶体管形式的输出。松下FPO系列小型PLC具有性价比高、功能完善、指令丰富等优点，能满足本对象各项控制性能要求，因此，本系统采用松下FPO系列的FPO——C16T作为基本模块，能输出两路脉冲信号进行步进电动机的控制。由于输入输出点不够，扩展一个FPO——E16RS模块。3
电源模块的选择：
采用Dm150系列开关电源。其特点是输出功率大，体积小，重量轻，可靠性高，适应宽范围的输入电压波动，具有完备的过电压、过电流保护功能。主要参数：
输入交流电压：110~220V/50Hz、60Hz 输出直流电压：24V/6.5A 最大功率：156W 工作环境：-10~40度 4.步进电动机的选择：
采用二相八拍混合式步进电动机，主要特点：体积小，具有较高的起动和运行频率，有定位转矩等特点。型号：42BYGH101。
快接线插头中的红色表示A相，蓝色表示B相。
使用时如果发现步进电动机转向不对时可以将A相或B相两根线对调。（1）.步进电动机驱动模块
采用中美合资SH系列步进电动机驱动器，主要由电源输入部分、信号输入部分、输出分等。如下图所示。
驱动模块
电源输入部分由电源模块提供，用两根导线连接，注意极性。
信号输入部分：信号源由FPO主机提供。由于FPO提供的电平为24V，而输入部分的电平为5V，中间加了保护电路。
输出部分：与步进电动机连接，注意相序。（2.）传感器
采用接近开关作为手爪旋转和底盘旋转限位检测用;采用微动开关作为横轴、纵轴限位检测用。
接近开关：接近开关有三根连接线（红、蓝、黑）红色接电源的正极、黑色接电源的负极、蓝色为输出信号，当与挡块接近时输出电平为低电平，否则为高电平。微动开关：当挡块碰到微动开关动作（常开点闭合）。
（3）FPO模块
由松下FPO系列PLC晶体管输出的主机，具有高速运算能力、PID调节功能，同时可以输出两路脉冲控制两台电动机的优点。输出两路脉冲梯形图及f/t。
（4）直流电动机
采用36ZY5-12型直流电动机。输入电压为12~24V,由FPO模块控制电动机正反转。（5）旋转码盘
机械手每旋转3度发出一个脉冲。
4.3 控制流程图
机械手工作流程图如下图所示。把可编程序控制器主机上的RUN-PROG的开关拨在RUN上，如果机械手不在初始位置上，步进电动机开始运转（横轴向手爪那边移动，竖轴向上移动）。归位后首先横轴步进电动机工作，横轴前伸；前伸到位后，手抓电动机得电带动手爪旋转；当传感器检测到限位磁头时，电动机停止，PLC控制电磁阀动作，手张开；延时一段时间，竖轴步进电动机工作，竖轴下降；下降到位后，电磁阀复位，手爪加紧；延时过后，竖轴上升，同时横轴缩回、底盘都到位后，横轴前伸；到位后手爪旋转，然后竖轴下降，电磁阀动作，手张开；延时后竖轴上升复位；然后开始下一周期动作。
图4.1机械手控制流程图
4.4控制系统的软、硬件设计 1 控制系统硬件设计
PLC硬件设计是指PLC外部设备的设计。在硬件设计重要进行输入设备的选择（如控制按钮、开关及计量保护装置的输入信号等），还有执行元件的选择以及控制台、柜的设计等。硬件设计还包括PLC输入/输出通道的分配，为便于程序设计和阅读，常作出I/O通道分配表，表中包括有I/O编号、设备代号、名称及功能等。机械手控制系统电器原理图。
可编程序控制器采用松下FP系列的FPO——C16T作为基本模块，由于输入输出点 不够，扩展一个FPO——E16RS模块。由于接近开关有三根线，接线时注意把红色的线接电源的正极，黑色线接电源的负极，蓝色的线接PLC的输入端子。2 控制系统的软件设计
软件设计主要是指编写工艺流程图，即将整个流程分解为若干步，确定每步的控制要求及转换条件，配合定时、计数、分支、循环、跳转及某些特殊功能指令便可完成梯形图的设计。I/O地址分配 I/O地址分配如表所示 I/O地址分配一览表
输入： X0 X1 X2 X3 X4 X20 X21 X22 X23 横轴正限位 竖轴正限位 横轴反限位 竖轴反限位 旋转脉冲 手正转限位 手反转限位 底座正限位 底座反限位
输出： Y0 Y1 Y2 Y3 Y20 Y21 Y22 Y23 Y24
横轴脉冲 竖轴脉冲 横轴方向 竖轴方向 手正转 手反转 底座正转 底座反转 电磁阀动作
(1).确定输入输出接点的总数
输入接点：启动按钮SB、行程开关SQ1——SQ4、光电开关SQ5，一共6个。输出接点：YV1——YV2总共5个。(2).估算PC内存总数
选取PC类型，PC内存总数取决于程序指令总条数。PC内存总数又是选取PC类型的重要依据，为此依据下面的经验公式对指令总条数进行估算。指令总条数=（10——20）*（输入点数+输出点数）
本例中指令总条数为（10——20）*（6+5）=110——220条。(3).输入输出点分配
如下图是机械手输入和输出信号与PC输入输出端子的分配图，其中根据需要增加了机械手回到原位时的指示灯，为了防止误按启动按钮引起机械手的误动作，增加了复位按钮，启动时需要先按复位按钮在按启动按钮，否则机械手不会动作。
图4.2机械手PC输入/输出端子的分配
(4).方案选择
考虑到机械手在工作时间时可能发生误动作行程开关而引起的不安全动作，各个输入开关信号只能在规定的状态发生作用，例如，SQ1的闭合信号只能当机械手位于原位而且按下SB2后或从原位右移到右位后才能起作用，其他状态时SQ1不起作用。为了达到这一目的，选择使用移位寄存器来完成顺序控制。3 梯形图设计
机械手的控制属顺序控制，采用步进指令，根据说明机器工作状态转换的图形，很容易进行程序设计。
（1）根据机械手的工作方式情况，选择“梯形图的总体设计
单步操作”方式时，应执行“单步操作”程序；在选择“返回原位”方式时，应执行“返回原位”程序;“自动”方式时，应执行“自动”程序，故梯形图的总体构成如下图所示。其中，自动程序要在启动按钮按下时才执行。
图4.3机械手PLC控制梯形图总体构成
（2）各部分梯形图的设计
通用部分梯形图设计
A状态器的初始化：初始状态器S600在手动方式下被置位、复位。当方式选择开关处于“返回复位”（X501接通）时，按下返回复位按钮（X505）时被置位;在“单步操作”（X500接通）时，S600复位。处于中间工步的状态器用手动作复位操作，即在方式选择开关位于“单步操作”或 “返回复位”时，中间状态器同步复位，故初始状态梯形图如下图示（如果状态器要在供电时从断电前条件开始继续工作，则不需要M71）
状态器初始化梯形图。
B状态器转换启动：若机械手工作在自动工作方式下，当初始状态器S600被置位后，按下启动按钮，辅助继电器M575工作，状态器的状态可以一步步向下传递，即可以进行转换。在执行“连续操作”程序时，转换启动继电器M575一直保持到停机按钮按下为止。另一方面，采用M100检查机器是否处于原位。当M575和M100都接通时，从初始状态开始进行转换，其梯形图如下图。
图4.4状态器转换启动梯形图
C状态器转换禁止梯形图：激活特殊辅助继电器M574，并用步进指令控制状态器转换时，状态器的自动转换就被禁止。
在“单周期”工作期间，按下停止按钮时，M574应被激励并保持，操作停止在现行工步。当按下启动按钮时，从现行工序重新开始工作，M574应复位，即重新允许转换。
在“步进”工作方式时，M574应始终工作，此时，禁止任何状态转换。但每按下一次启动按钮时，M574断开一次，允许状态器转换一步。
在“手动”工作方式（单一操作，返回原位）情况下，禁止进行状态转换。在手动方式解除之后，按下启动按钮，则状态转换禁止解除，M574复位。
PLC在启动时，用初始化脉冲M71使M574自保持，以次禁止状态转换，直到按下启动按钮。状态器转换禁止梯形图如下。
图4.5状态器转换禁止梯形图
通过对上图的分析可得出：在执行“单步操作”和“返回原位”程序时，M575一直不能被接通，而M574长期被接通（按下启动按钮时除外）；执行“步进”程序时，每按一次启动按钮，M574断开一次，M575接通一次，状态器转换一次；在执行“单周期操作”程序时，按下启动按钮，M574断开，M575接通，状态器的状态可一步一步向下转换，直至按下停止按钮时，M574自锁，状态器的状态转换被禁止，操作停止现行工序（再次按下启动按钮时从现行工序开始工作）；在执行“连续操作”程序时，M575一直接通到按下停止按钮，此时M574一直不能接通。
D单步操作梯形图
手动操作方式由于不需要任何复杂的顺序控制，可以用常规继电器顺序方法来设计梯形图。“单步操作”时，按下夹持按钮时，夹持输出Y431自保持，只有按下松开按钮时，Y431才会复位；按下上升按钮，上升输出Y432保持接通；按下下降按钮，Y430保持接通；在上限位按下左行按钮，左行输出Y434保持接通；在上限位按下右行按钮，右行输出Y433保持接通。单步操作是梯形图如下图。
图4.6机械手单步操作梯形图
E返回原位梯形图
在“返回原位”状态下，“夹持”与“下降”动作应被停止，上限位未动作时应进行“上升”；上限位动作时，“右行”动作应停止，并左行至左限位位置。返回原位梯形图如下图。
图4.7机械手返回原位梯形图
F “自动”状态梯形图
如下图表示了机械手自动工作时执行各工步的情况。表明了各工步的实现以及各工步的转换条件。在第一次下降工步中，下降电磁阀Y430接通。自下限位置时，X401接通，转化为“夹持”过程。在夹持工步中，夹持电磁阀Y431置位，同时驱动T450。T450接通后，转化为第一次上升。此后执行类似的操作，完成由初始条件到下一个初始条件的一系列操作。在夹持输出Y431置位后，保持夹持，直到夹持输出复位松开。如上述一步步按顺序驱动各个负载动作，称为顺序控制或过程步进型控制。这种控制过程用继电器符号程序很难实现程序设计。
图4.8机械手自动工作流程图
用状态器替代自动工作流程图中的各工步，可得到如下图所示的功能表图。初始状态在图中用双线框表示。
图4.9机械手自动工作功能表图
根据上图所示的功能表图，可设计出自动操作时的梯形图，如下图所示。
图4.10机械手自动工作梯形图 绘制机械手PLC将控制梯形图
将从初始化开始的一系列梯形图，按照总体构成图的形式作何在一起，得到机械手PLC控制的梯形图，如下图所示。
图4.11机械手PLC控制梯形图 该机械手在自动工作状态时，应先将其工作方式选择开关放在“返回原位”，并按下返回原位按钮，对状态器进行置位，然后再将工作方式选择开关放至自动工作方式下。若自动工作状态解除，则应将工作方式选择开关放至“单步操作”位置。
4.5 功能表图设计
步的划分
分析被控对象的工作过程及控制要求，将系列的工作过程划分成若干阶段，这些阶段称为“步”。步是根据PLC输出量的状态划分的，只要系统的输出量状态发生变化，系统就从原来的步进入新的步。如下图所示，某液压动力滑台的整个工作过程可划分为四步，即：0步A、B、C均不输出；1步A、B输出；2步B、C输出；3步C输出。在每一步内PLC各输出量状态均保持不变。
步也可根据被控对象工作状态的变化来划分，但被控对象的状态变化应该是由PLC输出状态变化引起的。如下图所示，初始状态是停在原位不动，当得到起动信号后开始快进，快进到加工位置转为工进，到达终点加工结束又转为快退，快退到原位停止，又回到初始状态。因此，液压滑台的整个工作过程可以划分为停止（原位）、快进、工进、快退四步。但这些状态的改变都必须是由PLC输出量的变化引起的，否则就不能这样划分。例如：若从快进转为工进与PLC输出无关，那么快进、工进只能算一步。
总之，步的划分应以PLC输出量状态的变化来划分，因为我们是为了设计PLC控制的程序，所以PLC输出状态没有变化时，就不存在程序的变化。2.转换条件的确定
确定各相邻步之间的转换条件是顺序控制设计法的重要步骤之一。转换条件是使系统从当前步进入下一步的条件。常见的转换条件有按钮、行程开关、定时器和计数器触点的动作（通/断）等。
如上图“步的划分方法二”所示，滑台由停止（原位）转为快进，其转换条件是按下起动按钮SB1（即SB1的动合触点接通）；由快进转为工进的转换条件是行程开关SQ2动作；由工进转为快进的转换条件是终点行程开关SQ3动作；由快退转为停止（原位）的转换条件是原位行程开关SQ1动作。转换条件也可以是若干个信号的逻辑（与、或、非）组合。如：A1*A2、B1+B2。3.功能表图的绘制
根据以上分析画出描述系统工作过程的功能表图，是顺序控制设计中最为关键的一个步骤。绘制功能表图的具体方法将在下面介绍。4.梯形图的编制
根据功能表图，采用某种编程方式设计出梯形图程序。有关编程方式建在下一节中介绍。功能表图的绘制方法 A
功能表图概述
功能表图又称流程图。它是描述控制系统的控制过程、功能和特征的一种徒刑。功能表图并不涉及所描述的控制功能的具体技术，是一种通用的技术语言，因此，功能表图也可用于不同专业的人员进行技术交流。
功能表图是设计顺序控制程序的有力工具。在顺序控制设计法中，功能表图的绘制是最关键的一个环节。它直接决定用户设计的PLC程序的质量。
各个PLC厂家都开发了相应的功能表图，各国也动制定了功能表图的国家标准。我国于1986年也颁布了功能图的国家标准（GB6988.6——86）。B
功能表图的组成要素
如下图所是为功能表图的一般形式。它主要是由步、转换、转换条件、有向连线和动作等要素组成。
C
步与动作
前面已介绍过，用顺序控制设计法设计PLC程序时，应根据系统输出状态的变化，将系统的工作过程划分成若干个状态不变的阶段，这些阶段称为“步”。步在功能表图中用矩形框表示。如，框内的数字是该步的编号。如下图所示各步的编号为n-
1、。当系统正工作于某一步时，该步处于活动状态，每个功能表图至少应n、n+1。编程时一般用PLC内部软继电器来代表各步，因此经常直接用相应的内部软继电器编号作为步的编号，如该有一个初始步。
所谓“动作”是指某步活动时，PLC向被控系统发出的命令，或被控系统应该执行的动作。动作用矩形框中的文字或符号表示，该矩形框应与相应步的矩形框相连接。如果某一步有几个动作，可用下图中的两种画法来表示，但并不隐含这些动作间的任何顺序。
称为“活动步”。在功能表图中初始步用双线框表示，如
当步处于活动状态时，相应的动作被执行。但应注意表明动作是保持型还是非保持型的。保持型的动作是指该步活动时执行该动作，该步变为不活动后继续执行该动作；非保持型动作是指该步活动时执行，该步变为不活动时动作也停止执行。一般保持型的动作在功能表图中应该用文字或助记符标注，而非保持型动作不要标注。D
有向连线、转换和转换条件 如上图“功能表图的一般形式”所示，步与步之间用有向连线连接，并且用转换将步分隔开。步的活动状态进展是按有向连线规定的路线进行。有向连线上无箭头标注时，其进展方向是从上倒下、从左到右。如果不是上述方向，应在有向连线上用箭头注明方向。步的活动状态进展是由转换来完成的。转换是用与有向连线垂直的短划线来表示。步与步之间不允许直接相连，必须有转换隔开，而转换与转换之间也同样不能直接相连，必须由步隔开。转换条件是与转换相关的逻辑命题。转换条件可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注表示转换的短划线旁边。
转换条件和，分别表示当二进制逻辑信号为“1”和“0”状态时条件成立；转换条件和1.分别表示的是，当从“0”（断开）到“1”（接通）和从“1”到“0”状态条件成立。
功能表图中转换的实现
步与步之间实现转换应同时具备两个条件：①前几步必须是“活动步”；②对应的转换条件成立。
当同时具备以上两个条件时，才能实现步的转换，即所有由有向连线与相应转换符号相连的后续步都变为活动，而所有由有向连线与相应转换符号相连的前几步都变为不活动。2.功能表图的基本结构
根据步与步之间转换的不同情况，功能表图有以下几种不同的基本结构形式。（1）单序列结构
功能表图的单序列结构形式最为简单，它由一系列按顺序排列、相继激活的步组成。，每一步的后面只有一个转换，每一个转换后面只有一步。（2）选择序列结构
选择序列有开始和结束之分。选择序列的开始称为分支，选择序列的结束称为合并；选择序列的分支是指一个前级步后面紧接着有若干个后续步可供选择，各分支都有各自的转换条件。分支中表示转换的短划线只能标在水平线之下。
如下图所示为选择序列的分支。假设步4为活动步，如果转换条件a成立，则步4向步5实现转换；如果转换条件b成立，则步4向步7转换；如果转换条件c成立，则步4向步9转换。分支中一般同时只允许选择其中一个序列。
选择序列的合并是指几个选择分支合并到一个公共上。各分支也都有各自的转换条件，转换条件只能标在水平线之上。
如下图所示为选择序列的合并。如果步6为活动步，转换条件d成立，则由步6向步11转换；如果步8为活动步，且转换条件c成立，则步8向步11转换；如果步10为活动步，转换条件f成立，则步10向步11转换。
（3）并列序列结构
并列序列也有开始与结束之分。并列序列的开始也称为分支，并列序列的结束也称为合并。下图（a）所示为并列序列的分支，它是指当转换实现后将同时使多个续步激活。为了强调转换的同步实现，水平连线用双线表示。如果步3为活动步，且转换条件c也成立，则4、6、8三步同时变成活动步，而步3变为不活动。应当注意，当步4、6、8被同时激活后，每一序列接下来的转换将是独立的。下图（b）所示为并列序列的合并，当直接在双线上的所有前级步5、7、9都为活动步时，转换条件d成立，才能使转换条件实现，即步10变为活动步，而步5、7、9均变为不活动步。
（4）子步结构
在绘制复杂控制系统功能表图时，为了使总体设计时容易抓住系统的主要矛盾，能更简洁地表示系统的整体功能和全貌，通常采用“子步”的结构形式，可避免一开始就陷入某些细节中。
所谓子步的结构是指在功能表图中，某一步包含着一系列子部和转换。如下图所示的功能表图采用了子步的结构形式。功能表图中步5包含了5.1、5.2、5.3、5.4四个子步。
子步结构
这些子步序列通常表示整个系统中的一个完整子总能，类似于计算机编程中的子程 序。因此，设计时只要先画出简单的描述整个系统的总功能表图，然后再进一步画出更详细的子功能表图。子步中可以包含更详细的子步。这种采用子步的结构形式，逻辑性强，思路清晰，可以减少设计错误，缩短设计时间。
功能表图除以上四种基本结构外，在实际使用中还经常碰到一些特殊序列，如跳步、重复和循环序列等。
（5）跳步、重复和循环序列
除以上单序列、选择序列、并行序列和子步四种基本结构外，在实际系统中经常使用跳步、重复和循环序列等特殊序列。这些序列实际上都是选择序列的特殊形式。如下图（a）所示为跳步序列，当步3为活动步时，如果转换条件c成立，则跳过步4和步5直接进入步6。
如下图(b)所示为重复序列，当步6为活动步时，如果转换条件d步成立而条件e成立，则重复返回步5，重复执行步5和步6。直到转换条件d成立，重复结束，转入步7。如下图（c）所示为循环序列，在序列结束后，即步3为活动步时，如果转换条件e成立，则直接返回初始步0，形成系统的循环。
跳步、重复和循环序列
在实际控制系统中，功能表图中往往不是单一地含有上述某一种系列，而经常是上述各种序列结构的组合。
第五章 设计小结
毕业设计是我们毕业前夕最后也是最重要的一份作业，是对我们三年求学的一个总结，包含了我们三年中所学知识的积累，更是提升我们能力的一种方式。同时也是对我们学业的考核使我们的学业得以圆满结束。
经过一段时间的设计，可编程控制器和机械手的设计完毕，机械手的模型已设计完毕，其功能基本达到要求。整个系统稳定性好，而且只要修改控制程序，就可以让机械手作出不同的动作，控制的柔性很好。系统的分析与设计过程也是对学习的总结过程，更是进一步学习与探索的过程。在这个过程中，我对利用可编程控制器进行控制系统的设计与开发有了深刻的认识，对机械手的工作原理有了进一步的掌握，对控制系统的分析与设计有了切身的认识和深刻的体会，并在学习和实践过程中增长了知识、丰富了经验。控制系统的开发设计是一项复杂的系统工程，必须严格按照系统分析、系统设计、系统实施、系统运行于调试的过程来进行。系统的分析和设计是一项既复杂又辛苦的工作，同时也是一个充满乐趣的过程，在设计过程中，要边学习，边实践，遇到新的问题就不断探索和努力直到问题得到解决。
在设计中，体会到理论必须和实际相结合。虽然收集了大量的资料，但在实际应用中却有很多差异，出现了许多意想不到的问题。许多问题都是书本上是这样，而在实际运用中却很不一样，在经过多次分析修改后，才设计出达到要求的系统。
参 考 文 献
可编程序控制器的原理及应用
机械工业出版社
主编
王卫兵 可编程序控制器的原理应用试验
机械工业出版社 主编
常斗南 机电传动与控制
华中理工大学出版社
主编 程宪平数控机床电气控制
西安电子科技大学出版社
主编机电一体化系统设计
高等教育出版
主编
张建民
姚永刚
谢辞
紧张充实的毕业设计就要结束了，大学三年的生活也到了尾声。回想起以往的美好时光，此时感慨万千，首先感谢指导教师党老师在毕业设计中对我的帮助，鼓励和精心指导，党老师治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄廓，关键是指导有方严格我们要求，为我营造了一种良好的精神氛围。置身党老师的指导过程中，不仅我的思想观念焕然一新，也改善了我的思考方式，而且还明白了许多待人接物与为人处世的道理。其严以律己，宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力，令我如沐春风，倍感温馨。一股暖意细水长流，源自内心而又沐润全身，微言寸语岂能祥诉感激之情，只好铭记心中，唯有虔诚的祝福导师合家欢乐，一生平安。同时，也将祝福送给每一位帮助我的师长。同时感谢我的同学在我的毕业设计过程其中对我莫大的鼓励。毕业设计的完成也算是对我们学习生涯的一个句号，回想三年大学时光，与老师和同学们的点点滴滴，你们给与我的种种帮助，使我得以今天能顺利完成毕业设计，完成学业。谢谢你们，我所有的老师与同学。最后衷心的祝愿你们工作顺利、家庭幸福、身体健康！
plc机电传动控制论文 篇5
一、主要性能特点:
1.该实训装置采用工业现场的液压元件以及继电器控制单元、PLC编程技术于一体，实现学生自行组合液压回路及控制系统。适用不同层次的各类学校相关专业的实训要求； 2.各个液压元件成独立模块，均装有带弹性插脚的底板，实训时可在通用铝型材板上组装成各种液压系统回路，布局灵活，回路清晰、明了； 3.本装置将电机和泵轴承式连接（一体化），再和油箱固定在一起，在振源处加防振圈，油箱和控制屏单独放置，使振源和其它机构不形成共振；
液压回路可采用独立的继电器控制单元进行电气控制，PLC控制、液压回路采用快速接头，电控回路采用带防护功能的专用实训连接导线，搭建回路时由学生根据指导书或自行设计手动搭建系统回路；
4.带有电流型漏电保护，对地漏电电流超过30mA即切断电源；电气控制采用直流24V电源，并带有过流保护，防止误操作损坏设备；三相电源断相、相序保护，当断相或相序改变后，切断回路电源，以防止电机反转，而损坏油泵；系统额定压力为6.3Mpa，当超越此值时，自动卸荷。；
5.该装置有真实的液压元件、继电器控制单元、PLC、计算机组态技术于一体，是典型的机、电、气一体化的综合实训设备；
6.液压电磁阀接头：采用一体化结构，可方便、快捷的接线，并解决了端子头脱落、断线等问题；
7.实验回路搭接：采用快换接头，每个接头都配有带自锁结构的单向阀（即使实验过程中接头未接好而脱落，亦不会有压力油喷出，保证实验安全），内部密封材料运用国际最新密封材料——四氟材料密封圈，取代传统的丁腈材料，解决了其他大多数厂家尚未克服的漏油问题，保证实验过程的清洁干净;8.实验控制方式多样化：实验回路可运用机械控制、传统的继电器控制、先进的PLC自动控制等多种控制技术，让学员门全方位、多层次的深入了解液压系统的控制多样化，从而锻炼学生的灵活应用能力； 9.实验设备的扩展性：实验配置方案可根据具体要求进行配置，也可对实验设备增加相应的模块盒来实现对实验台功能的扩展，所有模块盒都采用通用设计标准，可方便、随意的扩展； 10.可编控制器（PLC）能与PC机通讯：实现电气自动化控制、可在线编程监控及故障检测，以及可以运用PC机与PLC对液压控制系统进行深入的二次开发等；
11.安全保护：液压泵站设置安全保护措施，保证学生勿在高压状态下启动/断开泵站，可减少对液压元件的使用寿命的损坏及保障学生安全；
液压阀底板采用铝合金加工而成，表面镀铬处理，阀板背部采用弹簧卡扣设计，直接固定于铝材槽内，阀板正面的进出油口安装有防漏油快速接头，并由阀板的正面四周引出，以方便于实训连接时插拔
二、实验台主要技术参数：
1.电源：国家标准工业用电——AC380V、50HZ，三相五线制； 2.装置容量：＜2kVA 3.变量叶片泵：压力7Mpa，额定流量8L/min 4.电机：额定电压380V，额定功率1.5kW，转速1420r/min，绝缘B 5.装置配有欧式导线架，外形尺寸为530mm×430mm×1200mm用于悬挂和放置实训专用连接导线，设有五个万向轮，造型美观大方
6.主实验台尺寸2030mm×650mm×1750mm；泵站：640mm×520mm×1270mm 7.重量：约300Kg。
三、实验台实验项目:
(一)液压传动演示系统的搭建及分析；
(二)液压传动基本回路系统的搭建及分析和设计；(三)压力控制回路 1.简单的压力调节回路
2.采用多个溢流阀的调压回路（二级调压回路）3.采用减压阀的减压回路 4.采用换向阀的卸荷回路
5.采用先导式溢流阀的卸荷回路 6.采用顺序阀的平衡回路(四)速度调节回路
1.节流阀的节流调速回路（定压节流调速、变压节流调速）2.调速阀的调速回路（定压节流调速、变压节流调速）3.调速阀短接速度换接回路 4.调速阀串联的速度换接回路 5.调速阀并联的速度换接回路 6.差动快速回路(五)方向控制回路 1.锁紧回路
2.双缸工作控制回路
3.采用顺序阀的顺序动作回路
4.采用电器行程开关的顺序动作回路 5.压力继电器顺序动作回路
(六)液压缸同步回路继电器控制液压基本回路的分析及控制逻辑(七)PLC控制的液压基本回路的分析及PLC应用编程(八)PLC编程软件的学习和使用、PLC与计算机的通讯，在线调试、监控、PLC控制的液压基本回路（优化控制）
(九)可编程控制器(PLC)电气控制实验: 1.PLC控制液压回路实验；
2.PLC的指令编程，梯形图编程等基础知识学习应用； 3.PLC编程软件的学习及使用；
4.PLC与计算机的通讯，在线调试、监控； 5.组态软件与PLC通讯以及监控实验学习。
四、实验装置组成部份：
实验装置由实验工作台、液压泵站、常用液压元件、电气控制单元、测试用传感器等几部分组成。
（一）实验工作台
1.钣金桌面:配有U型油盘，表面经特殊防锈、烤漆处理;2.主体框架：采用1.00-2.00mm优质钣金焊接而成，表面经特殊化学处理, 整个实验台结构合理，造型美观；
3.铝型材面板：T型槽宽间距50mm，槽宽10.1mm，表面阴极氧化处理；
4.工具柜:实验台配备重载型工业元件工具柜，可存放液压元件、文件资料等； 5.实验台桌面具有残油回收功能；
（二）液压泵站：（由三相电机、变量叶片泵、单向阀、风冷器、空气滤清器、油温油面计、压力表、吸油精滤油器等组成）
液压泵站控制与实验台一体安装，具有电气过载、缺相保护等功能，控制系统全部使用国际知名厂商电器。
1.变 量 叶 片 泵： 1台 公称排量8ml/r,额定压力：7Mpa； 2.变量叶片泵驱动电机： AC380V±10%,50Hz, 1.5KW,绝缘等级B； 3.安装：与电机键槽插入式一体化安装，保证运行噪声不高于65分贝； 4.油箱： 公称容积大于等于60L；（附有液位、油温指示计，吸油回油滤油器、空气滤清器、风冷却器等）
5.液压油：32#抗磨液压油。
（三）液压元件
1.液压过渡底板：高强度铝合金加工成，表面阳极氧化处理，表面颜色黑色；
2.台制弹卡：ABS工程塑料模具制作，表面磨砂处理，双卡槽一体化固定方式，表面颜色与液压过渡底板一致；
3.接口： ABS半透明材料制作，安装固定一红一黑护套插座，并有DC24V接线标志； 4.液压元件：采用国际国内知名品牌工业液压元件；
5.快速接头：不漏油，带自锁功能，保障实验室及实验台的清洁和安全性；
6.标识：激光雕刻液压各个油口，且每个组件具有图形符号、中文名称、原理图标识、防伪码等。
（五）部分模块简介：（部分模块照片仅供参考）1.电器控制模块及其它：模块盒采用ABS工程塑料注塑成型，电气控制面板采用3mm后硬质铝合金激光切割加工,表面300目细拉丝并氧化，丝网印文字标识牢固可靠； 2.模块电器元件：继电器、开关按钮采用国际国内品牌元件；（1）液压仿真控制系统：
液压仿真控制软件基于组态王而开发的液压仿真控制系统，包含了20个液压典型回路控制与演示。很形象的把压力油的流向、各种液压阀内部阀芯的工作状态、油缸的工作过程和齿轮泵的工作原理等仿真回路中一一展示出来。其中10余种可以直接与硬件相连接，控制硬件系统的工作和对整个工作过程进行监控，达到软硬件同步工作的效果。液压仿真控制模拟系统包含的有（具体回路有差异以最新标准为准）： 1.液压仿真软件包含的液压控制系统： 1）压力调节回路——两级调压回路； 2）两位两通电磁换向阀卸荷回路； 3）两位四通电磁换向阀换向回路； 4）三位四通电磁换向阀换向回路； 5）手动换向阀换向回路； 6）进油节流调速回路； 7）回油节流调速回路； 8）旁油节流调速回路；
9）行程开关控制两个三位四通电磁换向阀换向回路； 10）顺序阀控制的顺序动作回路（行程开关）； 11）速度换接回路：快—慢速度换接回路； 12）速度换接回路：快—慢—工速度换接（节流阀串联）13）速度换接回路：快—慢—工速度换接（节流阀并联）； 14）锁紧回路； 15）节流阀控制同步回路； 16）行程控制差动差动回路； 17）压力继电器的保压泄荷回路； 18）液控单向阀保压回路； 19）多级调压回路；
20）压力继电器控制的顺序动作回路。（2）西门子编程软件：
plc机电传动控制论文 篇6
课程名称：
课题名称：系部名称：专业班级：
姓 名：学 号： 07月4日
机械手电气控制系统设计
设计任务书
设计目的：
1、学习PLC电气控制系统的开发过程和系统设计思路;
2、锻炼实际应用程序开发能力;
3、提高电气制图、流程图绘制及办公文档编辑能力。
控制要求：
1) 基本要求：
? 设置机械手复位按钮
机械手每次的工件输送过程，都应该从初始位置开始。定义右转到位、上行到
位、退回到位及手指张开到位同时满足时为机械手初始位置。
开机运行时，机械手应该首先自动回到初始位置;若遇到特殊情况，机械手停
在非初始位置，按下复位按钮即可实现复位。
? 设置单步/连续切换开关
在单步模式下
按下启动按钮(若机械手处于初始位置，则开始运行;否则，按下复位键，使机械手复
位)右转+上行+退回+手指张开?伸出?下行1?手指夹紧?上行1?左转1?下行
2?手指张开?上行2?退回?左行2?停止
注：以上连贯动作实现时，某些动作(见上述动作字体加粗部分)可以同时进行。
在连续模式下
按下启动按钮，上述动作依次发生，但回到初始位置之后，继续下一个工件的
传输过程。
连续模式下，按下停止按钮，待本次工件传输工作结束后，停止运行。
2) 提高要求
i) 编制四个驱动电机的保护程序。要求自动检测电机是否处于堵转状态。
PLC技术与工程应用课程设计
ii) 若电机处于堵转状态，应立即停止系统工作，并点亮故障报警灯;故障
排除后，按下复位按钮，故障报警灯熄灭;
iii) 连续运行模式下，统计传输工件的个数，存储于PLC的V型数据区，以
备组态监控使用，也可用状态表监视其状态变化。
3) 高级要求
利用上位机组态软件组态监控画面，或利用触摸屏组态监控画面，监控机械手
的生产过程。
具体要求如下：
1. 显示当前年、月、日、时、分、秒，显示作者姓名、专业、学号;
2. 设置一个单步/连续功能切换按钮，对应有2个指示灯，当前动能单步时，单
目指示灯亮;当前功能连续时，连续指示灯亮;
3. 每个电机都设置2个指示灯，当对应电机发生动作时，对应指示灯亮;
4. 设置启动、停止、2个按钮以及2个指示灯，表示当前处于什么状态;
5. 设置复位按钮，清零所有状态，机械手回到最初位置;
6. 设置4个驱动电机故障指示灯，若电机处于堵转状态，点亮故障报警灯;故障
排除后，按下复位按钮，故障报警灯熄灭;
7. 设置物料个数显示框，用于显示已经传输完成多少个物料;
机械手电气控制系统设计
目 录
目 录 .......................................................................................................... 1
1 设计思路 ......................................................................................... 3
1.1 涉及 ................................................................................................................ 3
1.1.1 西门子S7200PLC ................................................................................... 3
1.1.2 机械手 ...................................................................................................... 3
1.1.3 输出驱动单元 .......................................................................................... 3
1.1.4 输入检测单元 .......................................................................................... 3
1.2 涉及功能 ....................................................................................................... 3
1.2.1 驱动部分 .................................................................................................. 3
1.2.2 显示部分 .................................................................................................. 3
1.2.3 系统结构框图 .......................................................................................... 4
2 硬件电路设计 ............................................................................... 5
2.1 本设计的电气原理图 ............................................................................... 5
2.1.1 输入接口 ..............................................................第一文库网.................................... 5
2.1.2 输出接口 .................................................................................................. 5
2.1.3 PLC接口电路 ......................................................................................... 6
2.2 I/O分配表 ................................................................................................... 7
3 软件设计 ......................................................................................... 9
3.1 总流程图 ....................................................................................................... 9
3.2 单目模式流程图 .......................................................................... 10
3.3 流程图说明 ................................................................................. 11
3.3.1 总流程图说明 ........................................................................................ 11
3.3.2 单目模式流程图说明 ............................................................................ 11
3.3.3 重要程序及说明 .................................................................................... 11
1
PLC技术与工程应用课程设计
4 程序调试 ............................................................................ 12
4.1 调试设备 ...................................................................................... 12
4.2 遇到的问题与解决方法 .............................................................. 12
5
心得体会 ............................................................................ 13
附录1 参考文献 ....................................................................... 14
附录2 程序 ............................................................................... 15
2
机械手电气控制系统设计
1 设计思路
1.1 涉及硬件
1.1.1 西门子S7200PLC
SIMATIC S7-200 是一款适用于机器以及工厂中开环和闭环控制任务的小型
PLC。 它可以最低的成本，实现最大的自动化性能，以最低的成本提供最大自动
化性能的微型控制器。
SIMATIC S7-200 的应用范围广泛，从取代继电器和接触器，到单机模式、组
网以及分布式组态中处理复杂的自动化任务，安装、编程和操作都非常简单，大
规模集成，节省空间，功能强大，既可用于简单的控制任务，也可以用于复杂的
自动化任务，所有 CPU 都可在独立模式、网络和分布式结构内使用。
适用于可编程控制器过去在经济上不可行的应用，显著的实时性能，以及强大
的通信功能 (PPI、PROFIBUS-DP、AS-i 接口)。
1.1.2 机械手
机械手是工业生产过程中常见的自动化设备，它具有工件的自动取拿、移动和
输送功能。机械手机构控制涉及了PLC、传感器、电机驱动等技术。该设备可以实
现手臂的左右摆动、伸出与退回、上下移动、机械手指的夹紧与张开等四自由度
动作。
1.1.3 输出驱动单元
该设备四自由度动作由四台直流电动机驱动，每台电动机可进行正反转运行。
左右摆动由齿轮组啮合实现减速传动;伸出与退回、上下移动由直流减速电机驱
动丝杠--螺母结构完成;机械手指的夹紧与张开由直流减速电机驱动连杆结构实
现。该设备共有8个动作，由控制器输出信号驱动。
1.1.4 输入检测单元
每个自由度运行极限位置设置了两个行程开关，用于判断当前动作是否到位。
该设备共有8个行程开关作为控制器的输入信号。
1.2 涉及功能
1.2.1 驱动部分
可以通过PLC控制驱动各个电机动作，从而完成机械手连贯的搬运动作。
1.2.2 显示部分
可以通过触摸屏监控整个机械手运行过程，并且可以记录连续过程中机械手搬
3
PLC技术与工程应用课程设计
运货物的`个数。
1.3 系统结构框图
图1-1 系统结构框图
4
机械手电气控制系统设计
2 硬件电路设计
2.1 本设计的电气原理图
2.1.1 输入接口
输入接口电路板原理图如下图所示，其功能是将设备上行程开关的开关状态转
换为统一的电平信号(逻辑1：24V DC ;逻辑0：0V DC)。板上设有光电隔离电路，
将内外电源隔离，以保护设备安全。
图2-1 输入接口电路板电气原理图
2.1.2 输出接口
输出接口下图由两块电路板构成：驱动电路板和输出接口电路板。它们的功能
是将PLC输出的控制信号用于驱动继电器动作，从而控制电动机正向或反向运行。
输出接口电路板上也设有光电隔离电路，可将内外电源隔离。
左图为驱动电路板电气原理图，继电器A吸合、B释放，对应的电机正转;继
电器A释放、B吸合，对应的电机反转;继电器A、B同时释放，电机停止运行;
不允许二者都吸合。右图为输出接口电路板电气原理图，当PLC输出的某路控制
信号有效时，对应的输出信号有效，从而可以使得对应的继电器吸合。
5
PLC技术与工程应用课程设计
图2-2 输出接口电路电气原理图
(左图为驱动电路板，右图为输出接口电路板)
2.1.3 PLC
接口电路
输入/输出接口是PLC与现场I/O设备或其它外部设备之间的连接部件。PLC通过输入接口把外部设备(如开关、按钮、传感器)的状态或信息读入CPU，通过用户程序的运算与操作，把结果通过输出接口传递给执行机构(如电磁阀、继电器、接触器等)。
在输入/输出接口电路中，一般均配有电子变换、光耦合器和阻容滤波等电路，以实现外部现场的各种信号与系统内部统一信号的匹配和信号的正确传递，PLC正是通过了这种接口实现了信号电平的转换。发光二极管(LED)用来显示某一路输入端子是否有信号输入。当系统的I/O点数不够时，可通过PLC的I/O扩展接口对系统进行扩展。
6
机械手电气控制系统设计
图2-3 PLC接口电路电气原理图
2.2 I/O分配表
(接下表)
7
PLC技术与工程应用课程设计
8
机械手电气控制系统设计
3软件设计
3.1 系统总流程图
图3-1 系统总流程图
9
PLC技术与工程应用课程设计
3.2 单目模式流程图
图3-2 单目模式流程图
10
机械手电气控制系统设计
3.3 流程图说明
3.3.1 总流程图说明
1. 只有机械手处于初始位置时，按下开始按钮，程序才会执行。
2. 只有按下单目模式选择开关后，按下开始按钮，计数器计数，才会进入弹幕模
式运行。
3. 各行程开关必须运行到位后才能进入下一步执行。
4. 在机械手张开和闭合后延时，有利于将机械手将货物充分放下和夹紧。 3.3.2 单目模式流程图说明
1. 只有当C1小于6时，经判断才能让机械手随程序动作。
2. 每次执行动作到位后，必须再按下开始开关即单目加开关，让计数器的值加1，让机械手进行下一个动作。 3.3.3 重要程序及说明
图3-3 重要程序网络
网络50为连续模式、停止选择网络，由于有组态监控，所以加入了M10.1、M10.2等辅助触点，为了使用按键操作和用触摸屏操作互不干扰，使各个开关互锁，让开关动作互相限制，达到按下一个开关后只有一种导通情况，不会出现混乱导致程序运行时出错。
11
PLC技术与工程应用课程设计
4 程序调试
4.1 调试设备
1. 先给PLC下载一个空程序，确定PLC与电脑连接正常。 2. 检查PLC和触摸屏的COME口，确定在连接时不会出错。 3. 先编写简单的小程序测试机械手每个电机师是否正常工作。
4.2 遇到的问题与解决办法
1. 复位程序不工作;开始编写复位程序后没有考虑到程序调用的问题，老师讲解了子程序调用后解决了这一问题，但我还是把复位程序写到了主程序OB1里边。
2. 程序运行混乱;初始化不到位，程序运行第一次正常工作，但第二次工作时程序出现混乱，是因为要复位清零的没有复位清零，导致第一次赋值之后，这个值被一直保持，是程序运行出现错误。
3. 连续模式下按下停止后不停止;加入辅助触点后，没有与按钮开关互锁，导致在触摸屏上按下停止后不起作用，加互锁后就解决了问题。
4. 按下连续后还是只执行单周运行;修改了程序以后没有及时修改跳转时的S点，导致结束时程序跳转错误，不能达到预想的效果，修改后正常运行。
12
机械手电气控制系统设计
5 心得体会
PLC理论课程完结后我们需要做课程设计，设计以分组的方式进行，每组选一个题目。我们选做的是机械手的PLC控制系统。由于平时大家都是学的大多数是理论知识，并没有过实际开发设计的经验，开始的时候都不知道从哪里开始，通过各方面的查资料并向老师和同学请教。我基本学会了PLC设计的步聚和基本方法。分组工作的方式给了我与同学合作的机会，提高了与人合作的意识与能力。
通过这次设计实践。我深刻的认识了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的对知识运用的素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的掌握都是思想上的，以为PLC编程很简单，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，出现了运行的结果和要求的结果不相符合甚至不能运行的问题。通过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到了加强，也让自己认识到了自己的不足。
通过交流和合作，我们的团队意识得到加强。动手能力得到提高。在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人负责一定的部分，出现问题时共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过程中，或许每个人都想自己的方案得到实现，但我们只能通过比较选出最好的方案。
最后，感谢老师的悉心教导和孜孜不倦的讲解，让我们在验收程序前完成了程序的正确编写，实现了老师要求的功能，让我们在综合素质和身心上都有所成长。
13
PLC技术与工程应用课程设计
附录1参考文献
[1] 张卫平. 开关变换器的建模与控制[M]. 北京：中国电力出版社，.
[2] 曹文思，杨育霞. 基于状态空间平均法的BOOST变换器仿真分析[J].系统仿真学报， .
[3] 伍言真. DC/DC开关变换器建模分析及其变结构控制方法的研究[D]. 广州：华南理工大学，.
[4] Takagi T, Sugeno M. Fuzzy identification of systems and its applications to modeling and control [J]. IEEE Trans on Systems, Man and Cybernetics, 1985.
14
机械手电气控制系统设计
附录2 程序清单
15
PLC技术与工程应用课程设计
16
机械手电气控制系统设计
17
PLC技术与工程应用课程设计
18
机械手电气控制系统设计
19
PLC技术与工程应用课程设计
20
机械手电气控制系统设计
21
PLC技术与工程应用课程设计
22
机械手电气控制系统设计
23
PLC技术与工程应用课程设计
24
机械手电气控制系统设计
25
PLC技术与工程应用课程设计
电机保护程序
26
机械手电气控制系统设计
plc机电传动控制论文 篇7
《机电传动控制》是机械工程及其自动化专业的一门专业必修课,是学生学习和掌握机械设备电气传动和控制相关理论的重要途径。因此课程的授课方式、授课效果的好坏直接影响到学生后续课程的学习,也会影响学生对专业知识的掌握。那么如何培养学生的学习能力、培养学生的综合技术能力就变得尤为重要。本文力图通过改善课堂的教学方法,采用多种教学形式相结合的方式,提出了提高《机电传动控制》课程教学质量的方法和建议,并且如何正确应用这套学习理论可以较好的理顺课程内容体系,激发学生的学习兴趣并提高学生的工程实际应用能力[1]。
二、教学存在的问题和改善课堂教学方法
1. 传统授课模式的弊端。
在长期的专业教学中我发现:该课程的教学主要采用传统的教学模式,以教师为主要传授力,通过语言传授与板书、PPT相结合的方式强制向学生单方面灌输式的讲述知识,而学生在这种枯燥的教学模式下也是被动的接受知识,师生互动较少,同时也由于课程中涵盖大量的概念性、原理性内容,使学生缺乏了对所学知识的感性认识,造成实际和理想上的偏差[2],或者出现对知识和机电系统所涉及的设备概念模糊不清,难以理解的现象。对于教师来说授课难度很大,对于学生来说学习的难度也非常大,那么如何才能增强课堂的授课氛围,使课堂变得生动还能提高学生的积极性呢?
2. 改善教学的方式。
为了满足教学的需要,课程组的老师亲自做了一些动画演示程序,通过动画效果实时演示课程所授的控制过程。通过此方法增加了课堂的趣味性,同时在理论授课的最后10分钟给学生留出一定的思考空间,让每个学生根据本次课的内容做经验小结并且和同学老师进行面对面的交流,这样有利于教师及时的掌握课堂的授课情况,同时学生们也可以根据自己掌握的本节课程的情况自行设计完成一些小的控制任务。为了能满足学生对设计的热情,课程组的老师还研制了一款功能完善的配套理论教学的机电传动实验模型系统,模型系统设计图如图1所示,此款教学模型的搭建全部硬件均采用本课程所授的电气设备,设计完成的教学模型系统能完成多种实验功能,可以指导学生利用组态软件与数据采集卡、可编程控制器、变频器等直接通信,同时具备电机调速、程序设计、工厂自动化模拟等功能,避免了学生在学习理论知识的同时还对电气设备的实物一无所知的弊端。这样理论与实际相结合的模式启发了学生思考和探索的精神,让学生的学习处于积极参与的状态,增强了他们的学习兴趣和学习能力,提高了教师的教学水平,培养了学生的工程意识和实际动手能力,同时教学模型设备还具备扩展功能,大大提高了该设备的利用率。
三、理论教学与工程实践结合的教学方法
由于《机电传动控制》课程内容与工程领域密切相关,如果只是重视理论的传授,只注重对机床的组成、功能、PLC的控制原理和实例等,学生脑海里面一定不会有这些知识的概念,或者在今后工作中也不会懂得如何应用所学的知识去解决实际问题。因此教师不仅要讲授一些理论知识的基本方法和原理,还应该与工程实践相结合,因此适当的把生活中常见的科研成果引入到教学,充实课堂教学内容,就会充分的提高教学效果。
四、课程一体化的实验教学模式
为使工科学生受到良好的工程实践锻炼,创建具有实际工程环境的实验室一直是机电传动控制实验室建设的重要目标。目前根据《机电传动控制》实验教学中存在的不足提出了教学改革的新方法。
1. 把电气工程图纸引入到实验教学中。
通过对大多数学生的调查得知,多数学生无法或者很难正确识别和设计电气原理图,为了提高学生的认知和设计能力,要增加电气系统测绘和设计实验,使学生能真正掌握所学的专业知识,提高学生的工程实践能力。
2. 实操训练引入到实验教学中。
由于受到设备、安全、环境的影响,《机电传动控制》实验室里多数控制类实验装置具有一定的危险性,因此教师授课多采用观摩模式,老师独自完成实验,学生观摩老师的操作。但是为了增强学生的动手能力,必须让学生针对每个控制小系统小项目进行分组设计和调试,每组不重复的设计任务和设计要求,才能让学生深刻了解到各种电气设备的控制原理和方法[3]。
3. 工业组态软件引入到实验教学中。
课堂教学中引入的模型设备并不能满足学生的学习需求,为了满足学生对工控领域的了解,在实验教学中提出了可以通过开发简单的控制系统的监控界面,面向不同的被控对象完成组态设计、数据存储和报表打印、运行状态的模拟仿真等。
工业组态软件在《机电传动控制》课程的融入可以让学生能够较容易地理解组态软件的开发过程,并在此基础上,让学生自行设计添加其他功能,以达到创新的目的。实践教学表明,该教学思路能够让学生较容易地掌握如何用组态软件开发监控系统,在一定程度上提高了学生的实践动手能力和创新能力[4]。
五、结语
《机电传动控制》教学革新使学生学习书本知识的同时,具有了现场培训和实际操作的能力,为学生今后走向实际工作岗位打下了坚实的基础。
摘要：《机电传动控制》是一门实用性很强的专业技术课程,本文根据《机电传动控制》课程的特点,在课堂教学、实验教学的教学形式中提出新思路,探索教学方面的新方法,并且通过提出采用多种教学形式相结合的方法,使课程最终达到提高教学质量的目的。
关键词：机电传动控制,教学方法,实验教学
参考文献
[1]邓星钟.机电传动控制[M].第4版.武汉:华中科技大学出版社,2007.
[2]马国华.监控组态软件及其应用[M].北京:清华大学出版社,2001.
[3]王伟.串联型模糊神经网络PID控制器的设计[J].计算机仿真,2002,(7).
plc机电传动控制论文 篇8
【关键词】矿山；机电控制；PLC技术
我国当前的自动化控制领域中，包含PLC这两种控制技术，并根据其在矿山机电控制中不断运用，而使其进一步优化自动化控制水平，为我国的经济发展提供有利的支持，并给我国社会主义现代化建设创造了条件。要是PLC技术在矿山机电控制中得到更有效的运用，对研究矿山机电控制中的PLC技术的应用是十分必要的。文中对PLC技术进行了深入分析，并对其应用进行了论述，以便相关人员了解和参考。
一、PLC技术的含义
我国对PLC技术的定义有很多种，与矿山领域相关的描述是，在工业环境中使用的，能够操作数字运算系统并且能够编程的控制器。可编程的存储器是其采用的主要形式，其存储指令包括，算术、技术、计时和排序控制以及逻辑控制等等，将指令进行多种方式的输入和输出来对各种应用设备进行控制。方便与增加功能和利于工业控制体系构成的系统原则，是这种控制器和其相关设备设计的建立基础。PLC技术的系统组合十分灵活。并具有很多优点，如很强的抗干扰性、柔韧性、可靠性、能够在线更改、方便等等。PLC在矿山机电控制中的应用越来越广，并逐渐无可替代。
继电器控制设备是我国矿山领域以前应用的设备，硬件的接线是其采用的主要形式，并有触电的并联或串联进行继电器的控制，因为接点较多，连线较复杂。这种设备一般占地面积较大，并且拥有很大的能耗量，而且一旦形成系统，就很难改变其设定的功能和特性。并且在运用中，这种继电器的可靠性不强，触点很容易出现变动，限制设备的伸缩性和灵便性。这些触点的变动，还会在每次开关时，产生磨损，而造成设备的提前老化。因此，与PLC技术相对于传统的继电器而言，表明了我国矿山机电控制设备应用的极大进步。
二、矿山机电控制中PLC技术的应用
（一）PLC技术对矿山老式提升机的改造
PLC技术可运用编程的控制器和大功率的变流器，在保证老式提升机主电机和机械部分的情况下，对其原有的继电器进行控制改造，这是矿山领域能够实施改造的方式，其具体方面有：
1.首先在安装新的操作台时，可以将旧的整体搬离，为其提供空间。在对提升机进行改造时，仍然运用旧的系统，并在原有的操作台上进行临时操作。
2.在系统转换和旧系统仍能使用的前提下，还要将提升机的装载站和新系统的控制器进行系统控制。通过这种新旧联合控制，可以保证推动转载和提升信号系统控制成功，并使新系统的各方调试工作量得以降低。
3.在运用PLC技术时，还要对设备的质量进行严格监控，需要对工作人员进行相应的培训，才能进行安装操作，在工作人员的选取上，要选择拥有丰富经验的，并在之后工作中，能够参与维修的员工，通过这个方式，保证矿产行业整体员工的工作水平得以提高，为设备的运行提供有利的条件。
4.在电枢的回路上，装置新老系统的转换刀闸，可以为两者的转换提供方便。在对新系统进行调试时，可以保存旧系统，以备用。
5.对各种机械润滑制动系统状态和行程以及开头的位置进行电控检测，可以奖励缩短调试新系统的时间。并在传感器安装完毕后再进行送点测试，保证各个参数的准确性，从而使系统和实际相吻合。对旧系统的每个运行过程的检验，可以提升器运行速度，并保证能够一次且准确的切换。
（二）矿山机电控制其他领域PLC技术的应用
KZP系列中的可控制动，是下运胶带机应用的装置，其机电液设备是KZP盘式可控制动装置，拥有可控的特点，主要是由液压站、电控体系和制动装置构成，具体工作时运用装置上的主驱动电动机和速度传感器，来进行其转速传输。
采用PLC作为核心的空气压缩机群组，其微机监控系统可以有效处理，以单片机和工业控制机作为核心的空气压缩机的微机监控系统的整体抗干扰性和测试不准确的问题，还对空气压缩机在运行进行了保护。煤矿生产的主要动力设备是空气压缩机，如今，我国的运用的继电器控制系统还很老旧，无法拥有较大的维护量和可靠性，虽然我国很多矿产单位采用自动化微机控制系统，但是因为实际环境的限制，仍有不能使用的现象发生。
目前，我国仍运用人工操作大多数的井下风门，其开门操作力大和压力大的缺点，使开、关过程十分不便，长此以往还容易损坏风门，而井下风门自动启闭的应用，有效的改善了这一点，根据其设备的特殊结构，运用红外线检测来往的车辆，并通过可编程的控制器来实现风门的自动启闭，从而防止了人力资源的浪费，还保证了工作人员和过往车辆的安全。
（三）PLC技术在矿山机电控制中应注意的问题
在PLC技术的运用中，要使其控制得够有效发挥，就要保证现场环境的温度适宜，一般控制在0-55摄氏度之间。如果系统的环境温度过高，那么就会增加系统发生故障的机率，造成系统的提前老化，而且设备长期在高温的环境下运营，也会给其电路造成伤害。如果环境温度过低，那么会造成设备电路的运行缓慢，并降低其安全性能，而且，长期在低于零度的环境下工作很容易使整个系统瘫痪。由此得知，要严格控制PLC技术在矿山机电控制设备中的环境温度，只有温度适宜，才能获得更有效的提高设备生产速率。另外，当环境温度超过50摄氏度时，应采取通风和降温等措施，保证设备的政策运转。
三、结束语
人们对矿山设备不断提高的要求，是矿山领域应用的科技和设备发展的隐性条件，而矿山机电控制设备的整体提高，也为我国提供了开发矿物资源的有利条件。通过对PLC技术在矿山机电控制中的分析，突显出这种技术在矿山机电控制中的重要作用和推动性。所以，相关部门要对PLC技术进行更全面的研究，并合理应用，以此才能使其得到优惠，并提高我国的社会经济发展水平。
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