电气控制课程设计指导书.doc
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1、电气控制课程设计指导书长春光华学院电气信息学院编著:王金莉一、 设计题目电气控制课程设计二、 设计目的1. 掌握PLC控制的基本原理、步进电机及驱动、直流电机、传感器等器件的原理及使用。2. 掌握位置控制技术、气动技术。3. 掌握气动方面的减压器、滤清、气压指示,掌握与各类气源之间的接线4. 掌握机械传动原理及应用。5. 理解PLC的脉冲输出控制。6. 了解工业现场控制技术。7. 掌握位置控制技术。8. 掌握机械传动原理及应用。9. 熟悉PLC的I/O连接。10. 通过对工程实例的模拟,熟练地掌握PLC的编程和程序调试方法。三、 设计内容题目一:机械手控制系统的模拟1. 概述机械手实物教学模型
2、的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、气缸、气夹等机械部件组成;电气方面有步进电机、步进电机驱动器、传感器、开关电源、电磁阀等电子器件组成;可编程控制器可采用目前市面上比较流行的各类PLC,如西门子、三菱或欧姆龙等。该模型是涵盖了PLC技术,位置控制技术、气动技术有机结合成一体的教学仪器。2. 设计原理(1)步进电机采用二相八拍混合式步进电机,主要特点:体积小,具有较高的起动和运行频率,有定位转矩等优点。本模型中采用串联型接法,其电气图如下图所示: (2)步进电机驱动器步进电机驱动器主要有电源输入部分、信号输入部分、输出部分等。驱动器参数如下列图表所示:电气规格说明最小值典型值最大值单位供电电压182
3、440V均值输出电流0.2111.50A逻辑输入电流61530mA步进脉冲响应频率100kHz脉冲低电平时间51s电流设定电流值SW1SW2SW3 0.21AOFFONON0.42AONOFFON0.63AOFFOFFON0.84AONONOFF1.05A0FFONOFF1.26AONOFFOFF1.50AOFFOFFOFF细分设定细分倍数步数/圈(1.8整步)SW4SW5SW61200ONONON2400OFFONON4800ONOFFON81600OFFOFFON163200ONONOFF326400OFFONOFF6412800OFFONOFF由外部确定动态改细分/禁止工作OFFOFFO
4、FF接线信号描述信 号功 能PUL脉冲信号:上升沿有效,每当脉冲由低变高时电机走一步DIR方向信号:用于改变电机转向,TTL平驱动OPTO光耦驱动电源ENA使能信号:禁止或允许驱动器工作,低电平禁止GND直流电源地+V直流电源正极,典型值+24VA+电机A相A-电机A相B+电机B相B-电机B相PLC控制器与步进电机驱动器连接的工作原理如图所示:驱动器电源由面板上电源模块提供,注意正负极性,驱动器信号端采用+24V供电,需加1.5K限流电阻(见图中1.5K电阻)。驱动器输入端为低电平有效,在使用不同厂家的PLC产品配套此模型使用时,要选择相应的输出方式,或者加入合适的电平转换板进行电平转换。(3
5、)传感器:接近开关:接近开关有三根连接线(棕、兰、黑)棕色接电源的正极、蓝色接电源的负极、黑色为输出信号,当与档块接近时输出电平为低电平,否则为高电平。与PLC之间的接线图如下,当传感器动作时,输出端对地接通。PLC内部光耦与传感器电源构成回路,PLC信号输入有效。行程开关:当档块碰到开关时,常开点闭合。(4). PLC:本装置需采用晶体管输出型可编程控制器,可同时输出两路脉冲到步进电机驱动器,控制步进电机运行。具体如何输出脉冲和如何接线请参考具体型号的PLC手册。(5).旋转码盘:本装置中机械手每旋转3编码盘发出一个脉冲。(6).直流电机驱动单元:本装置中直流电机驱动模块是有两个继电器的吸合
6、与断开来控制电机的转动方向的。3. 控制要求(1).开机复位 (2).横轴前升 (3).手旋转到位 (4).电磁阀动作,手张开 (5).竖轴下降 (6).电磁阀动作,手夹紧 (7).竖轴上升 (8).横轴缩回 (9).底盘旋转到位 (10).横轴前伸 (11).手旋转 (12).竖轴下降 (13).电磁阀动作,手张开 (14).竖轴上升 (15).复位气夹在电磁阀未通电动作时为夹紧状态,通电后变为张开状态。在上述步骤中,(4)-(5)和(13)-(15)之间为电磁阀通电状态。4. 设计步骤(1)按下面要求接线根据程序中对应的输入输出点分别接到模型中的各个接线端中,模型正常使用所用的输入输出端如
7、下表所示:主机标准配置表主机类型9入9出(晶体管)西门子CPU224(DC/DC/DC)(14入/10出)三菱FX1N-24MT-D14入/10出欧姆龙CPM2A-30CDT-D18入/12出 主机输入输出配置表类型端子功能西门子欧姆龙三菱输入气夹正转限位I0.00005X0气夹反转限位I0.10006X1基座正转限位I0.20007X2基座反转限位I0.30008X3基座旋转脉冲I0.40000X4X轴前限位I0.50003X5X轴后限位I0.60001X6Y轴上限位I0.70002X7Y轴下限位I1.00004X10+24VCOMCOM/GND/COM输出驱动器一PULQ0.01000Y0
8、驱动器二PUL Q0.11001Y1驱动器一DIRQ0.21002Y2驱动器二DIR Q0.31100Y3气夹正转MLQ0.41003Y4气夹反转MRQ0.51004Y5基座正转MLQ0.61005Y6基座反转MRQ0.71006Y7气夹电磁阀YV+Q1.01007Y10+24V1L+、2L+/GND1M、2MCOMCOM(2).面板接线西门子主机接线 1)两个步进电机驱动器的电源由24V电源提供,将步进电机的OPTO端与本驱动器的+24V相连。 2)两个直流电机的电源由24V电源提供,MC接本模块的GND。MR和ML端接PLC3)限位信号模块电源由24V电源提供,本模块的VI-接模块电源的地
9、。 4)电磁阀的YV接到PLC的输出点。YV-端接到电源模块的GND。 5)主机接线方法请参照输入输出分配表和PLC主机使用手册。用下载线将计算机的COM口与PLC主机的串口相连,打开PLC电源。运行编程软件,打开实验程序,设置好通信参数后下载程序到PLC中。注:如果遇到PLC连接不上的情况,请打开编程软件中有关通信端口的设置项目,然后重新下载。5. 设计说明注意:步进电机固有的特性使的它运行在某个频率时会产生共振,在编写脉冲输出时,设定的频率值除细分数后避免在200-250之间。本模型所用输入输出均为低电平有效,在连接到PLC时要注意连接方式。(1)实验开始前先检查机械部件是否完好,各个串口
10、是否插对位置。(2)控制面板分以下几个模块 步进电机驱动及步进电机 仔细检查步进电机驱动器与控制面板的连线是否正确,将驱动器电流设定为1.5A,细分设定为16细分。 将24V电源接入驱动器,此时驱动器的电源指示灯应点亮。 将24V与OPTO端(驱动器使能端)连接起来。PUL端是脉冲输入端。DIR是方向控制输入端。直流电机 本模型用的气夹电机和底座电机均是24V直流电机,PLC控制两个直流继电器的吸合来控制电机的正转和反转。旋转编码盘 在本模型底座上有一个旋转编码盘,在底座旋转时,在此产生一个VP-P为24V的方波信号,可以提供给PLC的高速计数器,用于机械手的定位控制。接近开关 在本模型中底座
11、和气夹的限位通过4个电感式接近开关来完成。接近开关与触头接近时接近指示灯点亮、输出低电平,否则为高电平。行程开关 在本模型中两个滚珠丝杆的限位通过4个滚轴式行程开关来完成。当行程开关压下时,常开触点闭合,给PLC一个控制信号。电磁阀与平行气夹 本模型使用的电磁阀动作时平行气夹夹紧,动作则张开。(3)将交流电源通过三芯电源线连到模型上,打开电源开关,即可给模型上电。(4)按照实验指导书连接控制面板与PLC。(5)启动系统,模型按照要求正常动作。6. 使用注意事项(1)实验教学模型上带有DC24电源,在上电前请先不要将电源引到各个模块,以免因电源故障损坏。请先上电检查电源输出是否正常。(2)接线完
12、毕,检查无误后,才可通电,严禁带电插拔。(3)实验始终,实验教学模型上要保持整洁,不可随意放置杂物,特别是导电的工具和多余的导线等,以免发生短路等故障。(4)实验完毕,应及时关闭电源开关,并及时清理台面,整理好连接导线并放置规定的位置。(5)请不要长时间挤压行程开关,以免减短行程开关使用寿命。(6)若发生不能上电,请检查插座上保险丝是否完好。(7)若运作不正常请检查驱动器设置,并确保驱动器插件已插好。 题目二:材料分拣控制系统的模拟1概述 THJDCL-1型材料分拣实训模型的机械结构采用传送带、气缸等机械部件组成;电气方面有传感器、开关电源、电磁阀等电子部件组成;可编程控制器可采用目前市面上比
13、较流行的各类PLC,如西门子、三菱或欧姆龙等。该模型是涵盖了PLC技术,位置控制技术、气动技术有机结合成一体的教学仪器。适合用于大、中专院校学生PLC实验实训、毕业设计、课程设计、实习实验等。2. 设计原理该装置采用台式结构,内置电源,可使用西门子/三菱/欧姆龙PLC主机。该装置中,选用了颜色识别传感器及对不同材质敏感的电容式和电感式传感器,分别被固定在网孔板上允许学生可重新安装传感器排列位置或选择网孔板不同区域安装(如三个传感器集中装在汽缸5附近的网板区域)。可增加编程难度,开发学生创造能力。本装置还设置了气动方面的减压器、滤清、气压指示等,可与各类气源相连接。各传感器位置见图1。3. 控制
14、要求(1).在物料斗中放三个不同的物块,在程序运行后传送电机开始运行,传送带转动。运行5秒后,气缸5动作,将物块推到传送带中。此时传送电机停止,以便物块放正位置。过0.5秒后,电机又开始运行。如果程序运行时,物料斗中没有物体,则运行一定时间后自动停止。(2).在第一个物块推出到传送带上前行一定路程后,再推出第二个物块。然后再推出第三个物块,过程和推出第一个物块相同。(3).当物块靠近各传感器时,就会使传感动作,此时物块并没有到达物料槽的位置,因此要在检测到物块之后再计传送带运行的步距。(各传感器的灵敏度不同,用试验测定,在确定步距后,在程序中相应网络中进行修改)当光电编码器检测到所走的步距后,
15、驱动相应的电磁阀控制气缸推动物块到相应的物料槽中。(4).各传感器依次分别为,电感传感器,可检测出铁质物块;电容传感器,可检测出金属物块;颜色传感器,可检测出不同的颜色,且色度可调。备用传感器可选用颜色传感器或者物体检测传感器。当铁质物块经过第一传感器时被分拣出,当铝质物块经过第二传感器时被分拣出,非金属物块中的某一颜色在过第三个传感器时被分拣出。不同的在过第四传感器时分拣出。(5).扩展分拣功能,需调整传感器的安装位置分拣出金属和非金属,位置1:电容传感器,位置2:物体检测传感器。分拣出某一颜色块,位置1:颜色传感器,位置2:物体检测传感器。分拣出非金属中某一颜色,位置1:电容传感器,位置:
16、颜色传感器,位置3:物体检测传感器。 图1 各传感器位置图4. 接线方法在程序中使用了高速计数对光电编码器进行计数,因此I0.1被占用。在编制程序时要首先用指令向导对高速器进行设定。(具体方法可在软件中查看帮助文件)表1 西门子PLC(I/O)分拣系统接口(I/O)备注输入部分I2.1SKW1(气缸1动作限位)I0.0SKW2(气缸2动作限位)I0.2SKW3(气缸3动作限位)I0.3SKW4(气缸4动作限位)I0.4SKW5(下料气缸动作限位)I0.5SA(电感传感器)检测铁质I0.6SB(电容传感器)检测金属I0.7SC(颜色1传感器)检测颜色I1.0SBW1(气缸1回位限位)I1.1SB
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- 关 键 词:
- 电气控制 课程设计 指导书
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