機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)

1、廣東韶關(guān)廣播電視大學(xué)機(jī)械制造與自動(dòng)化（專(zhuān)科）省管課程 機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn) -綜合技術(shù)應(yīng)用·plc技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)- 成 績(jī)： 班 級(jí)： 10春機(jī)械制造與自動(dòng)化 qq： 25536233 姓 名： 深水漁 所屬電大： 輔導(dǎo)老師： plc 在三相異步電動(dòng)機(jī)位置與自動(dòng)循環(huán)控制電路中的應(yīng)用關(guān)于plc的概述 可編程序控制器（plc）作為現(xiàn)代化的自動(dòng)控制裝置已普遍應(yīng)用于工業(yè)企業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，是生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化必不可少的智能控制設(shè)備。掌握plc的組成原理及編程方法，熟悉plc的應(yīng)用技巧，是每一位機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員必須具備的基本能力之一。 可編程控制器(plc)， 它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存

2、儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。plc及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 簡(jiǎn)單說(shuō)就是應(yīng)用在控制系統(tǒng)中的專(zhuān)用的“計(jì)算機(jī)”，根據(jù)控制邏輯編寫(xiě)控制程序裝入plc，plc可以替代過(guò)去老式的繼電器邏輯控制電路，性能穩(wěn)定可靠，修改邏輯關(guān)系方便，已經(jīng)在控制系統(tǒng)中廣泛使用。西門(mén)子的s7_plc 本實(shí)訓(xùn)就針對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的位置與自動(dòng)循環(huán)控制電路中的控制，采用西門(mén)子s7300plc來(lái)代替繼電器控制，西門(mén)子公司的最新plc產(chǎn)品有simatic s7、m7和c7等幾大系列

3、。s7系列是傳統(tǒng)意義的plc產(chǎn)品: s7-200是針對(duì)低性能要求的小型plc； s7-300是針對(duì)低性能要求的模塊式中小型plc，最多可以擴(kuò)展32個(gè)模塊； s7-400是用于中高級(jí)性能要求的大型plc，可以擴(kuò)展300多個(gè)模塊。 s7-300/400可以組成mpi（多點(diǎn)接口）、profibus網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)以太網(wǎng)等。 本實(shí)訓(xùn)我們采用的是西門(mén)子s7_300plc，點(diǎn)數(shù)不多，不需要擴(kuò)展，本機(jī)單元的點(diǎn)數(shù)足夠我們的系統(tǒng)使用了。 s7300plc采用step7編程軟件。該編程軟件為用戶(hù)開(kāi)發(fā)、編輯和監(jiān)控自己的應(yīng)用程序提供了良好的編程環(huán)境。簡(jiǎn)單、易學(xué)，能夠解決復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù)。 適用于所有simatic s7-3

4、00 plc機(jī)型軟件編程。 支持stl、lad、fbd三種編程語(yǔ)言，可以在三者之間隨時(shí)切換。 具有密碼保護(hù)功能。 提供軟件工具可以調(diào)試和測(cè)試程序。 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容 在生產(chǎn)過(guò)程中，有時(shí)需控制一些生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的行程和位置，或允許某些運(yùn)動(dòng)部件只能在指定工作范圍內(nèi)自動(dòng)循環(huán)往返。例如在搖臂鉆床、機(jī)場(chǎng)行李輸送設(shè)備、自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)、橋式起重機(jī)、流水線(xiàn)皮帶及各種自動(dòng)或半自動(dòng)控制設(shè)備設(shè)計(jì)中，經(jīng)常遇到機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件需進(jìn)行位置與自動(dòng)循環(huán)控制的要求。1. 位置控制線(xiàn)路 圖1 所示為位置控制線(xiàn)路原理圖，圖 1 是小行車(chē)運(yùn)行示意圖，圖2所示是傳統(tǒng)繼電器一接觸器位置控制線(xiàn)路原理圖。從圖 1 中可以看出，行車(chē)的前后安裝了擋鐵 1和擋鐵

5、 2，工作臺(tái)的兩端點(diǎn)分別安裝了行程開(kāi)關(guān) sq1 和 sq2。通常將行程開(kāi)關(guān)的常閉觸點(diǎn)分別串接在正轉(zhuǎn)控制和反轉(zhuǎn)控制電路中，當(dāng)行車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中碰撞行程開(kāi)關(guān)時(shí)，控制行車(chē)停止運(yùn)行，達(dá)到位置控制的目的。 圖2 傳統(tǒng)繼電器一接觸器位置控制線(xiàn)路原理圖 合上電源空氣開(kāi)關(guān) q1，按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 sb2， km1 線(xiàn)圈得電， km1 常開(kāi)輔助觸點(diǎn)閉合，形成自鎖; km1 常閉輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)反轉(zhuǎn)接觸器 km2的互鎖; km1 主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，行車(chē)向前運(yùn)行，同時(shí)另一組km1常開(kāi)輔助觸點(diǎn)閉合h1正轉(zhuǎn)指示燈點(diǎn)亮。當(dāng)行車(chē)向前運(yùn)行到限定位置時(shí)，擋鐵 1碰撞行程開(kāi)關(guān) sql， sq1 常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷km1

6、線(xiàn)圈電源。 km1 線(xiàn)圈失電，觸點(diǎn)釋放，電動(dòng)機(jī)停止向前運(yùn)行正轉(zhuǎn)指示燈h1也熄滅，此時(shí)再按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 sb2，由于 sq1 觸點(diǎn)斷開(kāi)， km1 線(xiàn)圈仍然不會(huì)得電，從而保證行車(chē)不會(huì)超過(guò) sq1 所在的位置。 當(dāng)按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 sb3， km2 線(xiàn)圈得電， km2 常開(kāi)輔助觸點(diǎn)閉合，形成自鎖; km2 常閉輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)反轉(zhuǎn)接觸器 km1的互鎖; km2 主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，行車(chē)向前運(yùn)行，同時(shí)另一組km2常開(kāi)輔助觸點(diǎn)閉合h2反指示燈點(diǎn)亮。當(dāng)行車(chē)向后運(yùn)行到限定位置時(shí)，擋鐵 2碰撞行程開(kāi)關(guān) sq2， sq2 常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷km2 線(xiàn)圈電源。 km2 線(xiàn)圈失電，觸點(diǎn)釋放，電動(dòng)機(jī)停止向后

7、運(yùn)行反轉(zhuǎn)指示燈h2也熄滅，此時(shí)再按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 sb3，由于 sq2 觸點(diǎn)斷開(kāi)， km2 線(xiàn)圈仍然不會(huì)得電，從而保證行車(chē)不會(huì)超過(guò) sq2 所在的位置。 當(dāng)按下sb1停止按鈕時(shí)所有元件停止工作，此時(shí)再按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 sb2或者正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕sb3時(shí)，元件都是無(wú)法工作的，由于 sb1觸點(diǎn)串聯(lián)整個(gè)電路的上端，sb2 sb1 km1 km2 h1 h2 這些元器件都無(wú)法形成控制回路，從而保證任何時(shí)候停止按鈕都是安全有效。 采用 s7-300系列plc實(shí)現(xiàn)位置控制，需要 5 個(gè)輸入點(diǎn)和4 個(gè)輸出點(diǎn)，其輸入/輸出分配表如表1所示.表1 采用 plc 實(shí)現(xiàn)位置控制的輸入 / 輸出分配表 plc 組態(tài)圖 2

8、所示圖3 使用 plc 實(shí)現(xiàn)位置控制的 i/o 接線(xiàn)圖采用 plc 實(shí)現(xiàn)位置控制的梯形圖 (lad) 及指令語(yǔ)句表 (stl) 如表 2所示。表2 采用 plc 實(shí)現(xiàn)位置控制的語(yǔ)句表及梯形圖 網(wǎng)絡(luò) 1為正向運(yùn)行控制，按下正向啟動(dòng)按鈕 sb2 時(shí)，i0.1常開(kāi)觸點(diǎn)閉合， q0.0 q0.2輸出線(xiàn)圈有效，控制km1 主觸點(diǎn)閉合，行車(chē)正向前進(jìn),此時(shí)再按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 sb3，由于程序和硬件接線(xiàn)都帶有電氣互鎖， km2 線(xiàn)圈仍然不會(huì)得電，只有當(dāng)行車(chē)行進(jìn)中碰到正向限位開(kāi)關(guān) sq1 時(shí)，i0.3常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，q0.0 q0.2輸出線(xiàn)圈無(wú)效， km1 主觸點(diǎn)斷開(kāi)，從而使行車(chē)停止前進(jìn)。反向運(yùn)行控制，按下反向啟

9、動(dòng)按鈕 sb3 時(shí)，i0.2常開(kāi)觸點(diǎn)閉合， q0.1 q0.3輸出線(xiàn)圈有效，控制km2 主觸點(diǎn)閉合，行車(chē)反向后退, 此時(shí)再按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 sb2，由于程序和硬件接線(xiàn)都帶有電氣互鎖， km1 線(xiàn)圈仍然不會(huì)得電，只有當(dāng)行車(chē)行進(jìn)中碰到反向限位開(kāi)關(guān) sq2 時(shí)，i0.4常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，q0.1 q0.3輸出線(xiàn)圈無(wú)效， km2 主觸點(diǎn)斷開(kāi)，從而使行車(chē)停止后退。 行車(chē)在行進(jìn)過(guò)程中，按下停止按鈕 sb1 時(shí)，i0.0 常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，從而控制行車(chē)運(yùn)行停止。當(dāng)按下sb1停止按鈕時(shí)所有元件停止工作，此時(shí)再按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 sb2或者正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕sb3時(shí)，元件都是無(wú)法工作的，由于 sb1觸點(diǎn)在plc硬件接線(xiàn)圖可以看

10、出串聯(lián)整個(gè)plc輸入端，斷開(kāi)sb1觸點(diǎn)等于所有輸入信號(hào)都無(wú)法輸入到plc， 同樣sb1對(duì)應(yīng)的i0.0常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi) plc程序都是無(wú)輸出的，從而保證任何時(shí)候停止按鈕都是安全有效。2. 自動(dòng)循環(huán)控制線(xiàn)路 在某些生產(chǎn)過(guò)程中，要求生產(chǎn)機(jī)械在一定行程內(nèi)能夠自動(dòng)往返運(yùn)行，以便對(duì)工件連續(xù)加工，提高生產(chǎn)效率。行車(chē)的自動(dòng)往返通常是利用行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)位置，再控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，圖 4是小行車(chē)運(yùn)行示意圖。圖 5 傳統(tǒng)繼電器一接觸器自動(dòng)循環(huán)控制線(xiàn)路原理圖 為使電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)與行車(chē)的向前或向后運(yùn)動(dòng)相配合，在控制線(xiàn)路中設(shè)置了 sq1， sq2、sq3和 sq4 這 4 個(gè)行程開(kāi)關(guān)，并將它們安裝在工作臺(tái)的

11、相應(yīng)位置。 sq1 和 sq2 用來(lái)自動(dòng)切換電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，以控制行車(chē)向前或向后運(yùn)行，因此將 sq2 稱(chēng)為反向轉(zhuǎn)正向行程開(kāi)關(guān)， sq1稱(chēng)為正向轉(zhuǎn)反向行程開(kāi)關(guān)。為防止工作臺(tái)越過(guò)限定位置，在工作臺(tái)的兩端還安裝 sq3 和 sq4，因此 sq3 稱(chēng)為正向限位開(kāi)關(guān)， sq4 稱(chēng)為反向限位開(kāi)關(guān)。行車(chē)的擋鐵 1只能碰撞 sq1，sq3;擋鐵2 只能碰撞 sq2、sq4。 合上電源開(kāi)關(guān) q1，按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 sb2，km1 線(xiàn)圈得電， km1 常開(kāi)輔助觸點(diǎn)閉合，形成自鎖; km1 常閉輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)，對(duì) km2 進(jìn)行互鎖; km1 主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，行車(chē)向前運(yùn)行。當(dāng)行車(chē)向前運(yùn)行到限定位置時(shí)，擋鐵 1

12、碰撞行程開(kāi)關(guān) sq1，sq1 常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷 km1 線(xiàn)圈電源，使 kml 線(xiàn)圈失電，觸點(diǎn)釋放，電動(dòng)機(jī)停止向前運(yùn)行，同時(shí)sql 的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使 km2 線(xiàn)圈得電。 km2 線(xiàn)圈得電， km2 常閉輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)km1的互鎖;km2 主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，行車(chē)向后運(yùn)行。當(dāng)行車(chē)向后運(yùn)行到限定位置時(shí)，擋鐵 2 碰撞行程開(kāi)關(guān) sq2，sq2 常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷 km2 線(xiàn)圈電源，使 km2 線(xiàn)圈失電，觸點(diǎn)釋放，電動(dòng)機(jī)停止向前運(yùn)行，同時(shí) sq2 的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使 kml 線(xiàn)圈得電，電動(dòng)機(jī)再次得電，行車(chē)又改為向前運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)循環(huán)往返轉(zhuǎn)控制。 注：sb2 和sb3 按鈕之間也是電氣進(jìn)行

13、互鎖的。 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，按下停止按鈕 sb1 時(shí)，行車(chē)將停止運(yùn)行, 此時(shí)再按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 sb2或者正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕sb3時(shí)，元件都是無(wú)法工作的，由于 sb1觸點(diǎn)串聯(lián)整個(gè)電路的上端，sb2 sb1 km1 km2 sq1 sq2 sq3 sq4這些元器件都無(wú)法形成控制回路，從而保證任何時(shí)候停止按鈕都是安全有效。若 sq1 (或sq2) 失靈，行車(chē)向前(或向后)碰撞 sq3 (或sq4) 時(shí)，強(qiáng)行停止行車(chē)運(yùn)行。啟動(dòng)行車(chē)時(shí)，如果行車(chē)己在工作臺(tái)的最前端或者最后端應(yīng)按下 sb3 或者sb2進(jìn)行啟動(dòng)。 采用 plc 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)控制，需要 7 個(gè)輸入點(diǎn)和 2 個(gè)輸出點(diǎn)，其輸入/輸出分配表如表3所示。表3 采用 plc 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)控制的輸入 / 輸出分配表 使用 plc 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)控制時(shí)，由于需要 7 個(gè)輸入端子，因此選用 s7-300系列入門(mén)型plc一cpu 312 ，組態(tài)如圖 6所示。圖7 使用 plc實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)控制的 i/o 硬件接線(xiàn)圖 采用 plc 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)控制的梯形圖 (lad) 及指令語(yǔ)句表 (stl) 如表4所示。實(shí)訓(xùn)總