1、郑州大学现代远程教育 机电一体化技术 课程考核要求 说明：本课程考核形式为提交作业，完成后请保存为 WORD 2003 版本 格式的文档，登陆学习平台提交，并检查和确认提交成功 （能够下载，并且内容无误即为提交成功） 。 院系 远程教育学院 专业 机电一体化（专科） 班级 2011 年秋 学号 11119287001 姓名 刘洁 成绩 一 作业 要求 请任选一题，认真、独立完成。 二 作业内容 题目一 送料小车运行控制系统设计 1. 设计目的：通过对送料小车运行的控制系统设计，使 学生们掌握控制系统硬件设计及软件编程方法，具有灵活运用相关知识的能力； 2. 设计内容 及要求 ： 下图为送料小车
2、运行过程图。当小车处于后端，按下起动按钮，小车向前运行，压下前限位开关后，翻斗门打开； 7s 后小车向后运行，到后端，即压下后限位开关后，打开小车底门，完成一次工作循环。 小车运行过程图 设计要求：能够控制小车的远行，并具有以下几种方式： (1)手动； (2)自动单周期，即小车住复运行一次后停在后端等待下次起动； (3)自动连续，即小车起动后自动往复运行； (4)单步运行，即每步动作都要起动； (5)往复运行 2 次即小车往复运行 2 次后，回到后端停下，等待起动。 3. 设 计成果： 1）相关硬件电路图 2）相关程序 设计成果： 1）相关硬件电路图： 深入了解和分析小车运料控制系统的控制要求
3、，画出工序图。 1）小车在初始位置处， Y420 为 ON，若按下开始按钮 SB，则小车前行，电机正转， 2）小车到达当运行至料斗下方时， Y410 为 ON，电机停转，小车停止，打开料斗门，延时 7S； 3） 7S 时间到，装料完成，翻斗门关闭，小车后退，电机反转； 4）返回至 Y420 处，电机停转，小车停止，打开小车底门卸料， 5）卸料完毕，一个工 作过程结束， 1）步开始一个新的工作周期。 根据小车的工作过程，画出小车工作工序图，如图： 1、确定 I/O 设备 1）小车前行和后退需要一交流电机（电机的选择要根据小车的最大载荷确定），电机正反转控制需要 2 个接触器 KM1、 KM2，
4、KM1 控制小车前行， KM2 控制小车后退； 2）为检测小车是否到达原位和料斗下方， 需要两个限位开关： Y420 原位， Y410 料斗处； 3）为打开和关闭料斗门和小车底门，需要两个继电器： KA1 料斗门， KA2 小车底门，通过继电器控制直流电机，继电器通电则电机得电，门打开，继电器断电，则电机 失电，门依靠弹簧装置关闭； 4）启动按钮：用于工作方式选择的开关 SA； 由以上分析可知：系统需如下 I/O 设备：限位开关 2 个： Y420（原位）、 Y410（装料位置）；交流接触器 2 个： KM1（控制小车前行） 、 KM2（控制小车后退）；继电器 2 个： KA1（控制料斗门开关
5、）、 KA2（控制小车底门开关）；启动按钮 1 个；方式选择开关 SA。 2、分配 I/O 点地址并绘制硬件连接图 1） I/O 地址分配 输入 输出 符号 点地址 功能描述 符号 点地址 功能 SB1 10.0 启动按钮 KM1 Y430 控制小车 Y420 10.1 后限位 KM2 Y432 控制小车 Y410 10.2 前限位、装料位置 KA1 Y431 控制小车 SA 10.3 手动 KA2 Y433 控制小车 10.4 单周期 10.5 连续循环 SB2 10.6 手动向前 SB3 10.7 手动向后 SB4 11.1 料斗门打开 SB5 11.2 底门打开 2） PLC 型号选择
6、根据系统对 I/O 点数的要求，选择 PLC 型号：系统需要 10 个输入点， 4 个输出点，所以选择 CPU226 即可满足要求，且还有 一定的余量，以备系统扩展；因为输出设备既有交流器件又有直流器件，所以选用继电器输出类型。 3）硬件连线图，如图： 4）绘制顺序功能图并编学梯形图程序 小车运行过程分为手动、单周期、连续循环三种工作方式，单周期和连续循环模式采用顺序控制指令，手动操作采用普通逻辑指令，编程时采用跳转指令 分别指向不同工作方式，程序结构如图所示。 选择手动模式时， 10.3 为 1， ,10.4、 10.5 为 0。 10.3 常闭触点断开，10.4、 10.5 常闭触点均为闭
7、合状态，执行手动程序，跳过自动程序。方式选择开关接通单周期或连续操作方式时 ， 10.3 触点闭合， 10.4、 10.5 触点断开，使程序跳过手动程序而选择执行自动程序。 2）相关程序 PLC 控制软件如下 ： Network1/送料小车控制系统梯形图 /网络注释 10.0 启动 10.1 停止 LD 10.0 O M0.0 AN 10.1=M0.0 Network2/Y430 送料小车前进 LDN T38 A M0.0 LD T41 O Y430 O 10.0 ALD TON T38， 100=Y430 Network 3/ Y432 送料小车 卸料 LDN T38 O Y432 ALD=
8、Y432 TON T39， 10 Network4/Y420 送料小车后退 LDN T40 A M0.0 LD T39 O Y420 ALD= Y420 TON T40， 100 Network5/ Y410 送料小车装料 LDN T41 A M0.0 LD T40 O Y410 ALD= Y410 TON T41，20 题目二 机械手控制系统设计 1. 设计目的：通过对机械手的控制系统设计，使学生们掌握控制系统硬件设计及软件编程方法，具有灵活运用相关知识 的能力； 2. 设计内容 及要求 ： 要求根据机械手工作过程，设计出其控制系统 3. 设 计 成果 ： 1）相关硬件电路图 2）相关程序
9、设计思路： 1、 下图是可编程控制器控制盘面板布置图，其中包括加载选择和自动方式选择，而加载选择包括上 /下、左 /右、夹 /松六个动作；工作方式分为两种，即自动和手动，其中，自动操作又分为步进、单周期、连续操作方式。 可编程控制器控制盘面板布置 接通 I0.7 是单操作方式。按加载选择开关的位置，用启动 /停止按钮选择加载操作，当加载选择开关打到左 /右位置时，按下启动按钮，机械手右行；若按 下停止按钮，机械手左行。用上述操作可使机械手停在原点。 接通 I1.0 是步进方式。机械手在原点时，按下启动按钮，向前操作一步；每按启动按钮一次，操作一步。 接通 I1.1 是单周期操作方式。机械手在原
10、点时，按启动按钮，自动操作一个周期。 接通 I1.2 是连续操作方式。机械手在原点时，按下启动按钮，连续执行自动周期操作，当按下停止按钮，机械手完成此周期动作后自动回到原点并不再动作。 2、机械手的整体设计 机械手的整体设计包括单操作程序、步进操作程序、自动操作的设计。 1） 单操作程序 如下图所示，此操作为单操作方式，即 用按钮操作对机械手的每一步运动单独进行控制。指令如下： 单操作方式 0 LDN I0.7 1 JMP 1 2 单操作程序 3 LBL 1 4 LDN I1.0 5 JMP 1 若选择单操作工作方式， I0.7 断开，接着执行单操作程序。单操作程序可以独立于自动操作程序，可另
11、行设计。 2） 步进操作程序 如下图所示，此操作位步进操作图，即每按一次启动按钮，机械手完成一步动作后自动停止。指令如下： 步进操作方式 0 步进操作程序 1 LBL 1 2 LDN I1.1 3 AN I1.2 4 JMP 3 5 LDI 1.2 6 O I0.6 7 S M1.0， 1 在连续操作方式下，可执行自动操作程序。在步进操作程序，按一下启动按钮执行一个动作，并按规定顺序进行。 3） 自动操作 如下图所示，此操作位自动操作，即按启动按钮，机械手会自动完成所需完成的动作。在需要自动操作方式时，中间继电器 M1.0 接通。步进工作方式、单操作工作方 式和自动操作方式，都用同样的输出继电
12、器。指令如下： 自动操作图 0 自动操作程序 1 LBL 3 2 LD SM0.0 3 END 机械手的动作过程如上图所示。从原点开始，按下启动按钮，下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时接通夹紧电磁阀，机械手夹紧。夹紧后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通右移电磁阀，机械手右移。右移到位时，碰到右 限位开关，右移电 磁阀断电，右移停止。若此时右工作台上无工件，则光电开关接通，下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时夹紧电磁阀断电，机械手放松。放
13、松后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通左移电磁阀，机械手左移。左移到位时，碰到左限位开关，左移电磁阀断电，左移停止。至此，机械手经过八部动作完成了一个周期的动作 3、机械手的手动单步操作程序 1）机械手左行 /右行 如下图所示， I1.3 为常开触点，即左 /右档， I0.2 为上线位置， 它主要起上限安全连锁保护的作用，而机械手左行 /右行两个动作只能当机械手处在上限位置时才能执行。 I0.0 是启动按钮，而 I0.6 为停止按钮，将加载开关扳到左 /右档，按下启动按钮，通过控制右行电磁阀 Q0.3，机械手向右行；按下停止按钮，通过控
14、制左行电磁阀 Q0.4，机械手向左行。程序指令如下： 机械手左行 /右行 0 LD I1.3 I A I0.2 2 LPS 3 A I0.0 4 AN Q0.4 5 = Q0.3 6 LPP 7 A I0.6 8 AN Q0.3 9 = Q0.4 2）机械手夹紧 /松开 如下图所示， I1.5 为常开触点，即夹 /松加载档，将加载选择开关扳到“夹 /送”档，按启动按钮 I0.0，通过控制夹紧电磁阀，机械手执行夹紧动作；按停止按钮 I0.6，机械手执行松开工作。程序指令如下： 机械手夹紧 /松开 0 LD I1.5 1 A I0.0 2 S Q0.2， 1 3 LD I1.5 4 A I0.6
15、5 R Q0.2， 1 3）机械手上升 /下降 如下图所示， I1.4 为常开触点，即上升 /下降加载档，将加载选择开关扳到“上 /下”档，按启动按钮 I0.0，通过控制下降电磁阀，机械手执行下降动作；当按下停止按钮 I0.6，通过控制上升电磁阀，机械手执行上升动作。程序指令如下： 机械手上升 /下降 0 LD I1.4 1 A I0.0 2 AN Q0.1 3 = Q0.0 4 LD I1.4 5 A I0.6 6 AN Q0.0 7 = Q0.1 4、自动控制程序 1）机械手下降 /夹紧 如下图所示， PLC 由 STOP 转为 RUN 时，初始脉冲 SM0.1 对状态进行初始复位，并执行
16、转移指令，当 EN 有效时，把 0 输出到 SW0 中。当机械手的上限限位开关 I0.2 和左限限位开关 I0.4 有效时，机械手在原点，且状态 S0.0 置 1，这是第一步。按下启动按钮后，置位状态 S0.1，同时将原工作状态 S0.0 清 0，输出继电器下降电磁阀 Q0.0 得电，原点指示 Q0.5复位，原点指示灯熄灭，机械手执行下降动作。当机械手下降到底碰到下限位开关时， I0.1接通，置位状态转移到 S0.2，同事将状态 S0.1 清 0，输出继电器 Q0.0 复位置 1，于是机械手停止下降，而此时输出继电器夹紧电磁阀 Q0.2 得电，机械手执行夹紧动作。程序指令如下： 机械手下降和夹
17、紧 2）机械手上升和右行 如下图所示，按照工作方式分类，定时器 T37 属于通电延时型定时器，使能端（ IN）输入有效，定时器开始计时。当前值从 0 开始递增，当大于或等于预置值（ PT） 17 时，定时器输出状态位置 1（输出触头有效时），当前 值最大值 3276.7S。使能端无效（断开）时，定时器复位。当定时器 T37 开始计时，延时 1.87S 后，接通 T37 常开触点将状态 S0.3 置 1，同时将工作状态 S0.2 清 0，而输出继电器上升电磁阀 Q0.1 得电，机械手执行上升动作。由于夹紧电磁阀 Q0,2 已被置 1，夹紧动作继续执行。当上升到上限位时， I0.2 接通，置位状态转移到 S0.4，同时将状态 S0.3 清 0，上升电磁阀 Q0.1 失电，不再上升，而右行电磁阀 Q0.3得电，机械手执行右行动作。程序指令如下：
