山大《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課件第1章 自動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)造方法-2步進(jìn)邏輯公式法

1、1第112講第一章 自動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)造方法本講主要內(nèi)容： 二、步進(jìn)邏輯公式法二、步進(jìn)邏輯公式法 1.規(guī)定 邏輯代數(shù)等式的左端是運(yùn)動(dòng)控制電路的線圈符號(hào)； 邏輯代數(shù)等式的右端是能使該線圈得電的所有的觸點(diǎn)符號(hào). 能使物體產(chǎn)生位移的全部有關(guān)輸出狀態(tài)保持不變的一段時(shí)間區(qū)域稱為一個(gè)程序步，只要有一個(gè)輸出狀態(tài)發(fā)生變化就轉(zhuǎn)入下一個(gè)程序步。二、步進(jìn)邏輯公式法2程序步的定義 二、步進(jìn)邏輯公式法 能使物體產(chǎn)生位移的全部有關(guān)輸出狀態(tài)保持不變的一段時(shí)間區(qū)域稱為一個(gè)程序步，只要有一個(gè)輸出狀態(tài)發(fā)生變化就轉(zhuǎn)入下一個(gè)程序步。2.程序步定義 當(dāng)用運(yùn)行軌跡表示程序步時(shí)，對(duì)于運(yùn)行軌跡作如下規(guī)定：有箭頭表示的(導(dǎo)數(shù)連續(xù)的)線段說明小車

2、有位移或有程序步；無箭頭表示的線段說明小車無位移或無程序步。二、步進(jìn)邏輯公式法式中，Ki表示第i(程序)步； Ki+1表示第i+1(程序)步； Ki-1表示第i-1(程序)步； ST表示轉(zhuǎn)步信號(hào)，通常由位置檢測(cè)器產(chǎn)生。3.步進(jìn)邏輯公式 注意:位置檢測(cè)器分接觸式和非接觸式兩類；非接觸式有：光、聲、波和磁四類。二、步進(jìn)邏輯公式法式中，Ki表示第i(程序)步； Ki+1表示第i+1(程序)步； Ki-1表示第i-1(程序)步； ST表示轉(zhuǎn)步信號(hào)，通常由位置檢測(cè)器產(chǎn)生.3.步進(jìn)邏輯公式 注意:位置檢測(cè)器分接觸式和非接觸式兩類；非接觸式有：光、聲、波和磁四類)用常規(guī)繼電器表示的步進(jìn)邏輯公式二、步進(jìn)邏輯公

3、式法式中，Ki表示第i(程序)步； Ki+1表示第i+1(程序)步； Ki-1表示第i-1(程序)步； ST表示轉(zhuǎn)步信號(hào)，通常由位置檢測(cè)器產(chǎn)生.3.步進(jìn)邏輯公式 注意:位置檢測(cè)器分接觸式和非接觸式兩類；非接觸式有：光、聲、波和磁四類)用三菱PLC梯形圖表示的步進(jìn)邏輯公式二、步進(jìn)邏輯公式法式中，Ki表示第i(程序)步； Ki+1表示第i+1(程序)步； Ki-1表示第i-1(程序)步； ST表示轉(zhuǎn)步信號(hào)，通常由位置檢測(cè)器產(chǎn)生.3.步進(jìn)邏輯公式 注意:位置檢測(cè)器分接觸式和非接觸式兩類；非接觸式有：光、聲、波和磁四類) 用西門子PLC梯形圖表示的步進(jìn)邏輯公式二、步進(jìn)邏輯公式法上式說明： 對(duì)于比較復(fù)雜

4、的連續(xù)化的生產(chǎn)工藝，每個(gè)程序步之間一般存在如下關(guān)系： 每個(gè)程序步都是由前一步接觸或感應(yīng)轉(zhuǎn)步信號(hào)ST產(chǎn)生的，每一步的消失都因后一步的出現(xiàn)而消失。其推導(dǎo)過程如下： 假設(shè)K表示中間繼電器的線圈或觸點(diǎn)，第i程序步用邏輯代數(shù)書寫的過程為3.步進(jìn)邏輯公式 二、步進(jìn)邏輯公式法每一步的產(chǎn)生都是由前一步接觸或感應(yīng)ST所產(chǎn)生產(chǎn)生后應(yīng)該有一段時(shí)間區(qū)域保持不變，故應(yīng)該有自保(自鎖) 每一步的消失都是由后一步的出現(xiàn)而消失 步進(jìn)邏輯公式盡管比較簡(jiǎn)單，但是許多自動(dòng)化流水線、工業(yè)機(jī)器人和機(jī)器手的控制電路的形成過程都由此公式而來。3.步進(jìn)邏輯公式 二、步進(jìn)邏輯公式法3.步進(jìn)邏輯公式 124.步進(jìn)邏輯公式的使用方法 此公式的表示

5、方法簡(jiǎn)單，不但容易記憶而且使用也方便。其使用方法是：1） 先把運(yùn)行軌跡分成若干程序步并定義轉(zhuǎn)步信號(hào)（位置檢測(cè)信號(hào)）。2） 根據(jù)運(yùn)行軌跡結(jié)構(gòu)寫出決定物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的輸出電路的邏輯代數(shù)方程組。輸出方程定義：假設(shè)能決定物體某運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或方向的變量是y，那么，輸出方程就是由下述方程所組成的方程組： (物體在該運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或方向上的程序步) 2022/8/2013134.步進(jìn)邏輯公式的使用方法 此公式的表示方法簡(jiǎn)單，不但容易記憶而且使用也方便。其使用方法是：1） 先把運(yùn)行軌跡分成若干程序步并定義轉(zhuǎn)步信號(hào)（位置檢測(cè)信號(hào)）。2） 根據(jù)運(yùn)行軌跡結(jié)構(gòu)寫出決定物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的輸出電路的邏輯代數(shù)方程組。輸出方程定義：假設(shè)能決

6、定物體某運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或方向的變量是y，那么，輸出方程就是由下述方程所組成的方程組： (物體在該運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或方向上的程序步) 144.步進(jìn)邏輯公式的使用方法1） 先把運(yùn)行軌跡分成若干程序步并定義轉(zhuǎn)步信號(hào)（位置檢測(cè)信號(hào)）。2） 根據(jù)運(yùn)行軌跡結(jié)構(gòu)寫出決定物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的輸出電路的邏輯代數(shù)方程組。輸出方程定義：假設(shè)能決定物體某運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或方向的變量是y，那么，輸出方程就是由下述方程所組成的方程組： (物體在該運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或方向上的程序步) 3） 套用步進(jìn)公式寫出控制電路的邏輯代數(shù)方程組，如果有必要可繪出其運(yùn)動(dòng)控制電路原理圖 (控制方程組是由步進(jìn)公式按照某一生產(chǎn)工藝要求所組成的邏輯代數(shù)方程組) 。注意： 為所有邏輯或

7、。例1(直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)用舉例) 已知:電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)某小車左右運(yùn)動(dòng)，生產(chǎn)工藝要求的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示（注意：沒有箭頭的運(yùn)行軌跡線段表示物體沒有產(chǎn)生位移） 。假設(shè)： KM1得電，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)小車向右運(yùn)動(dòng)； KM2得電，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)小車向左運(yùn)動(dòng)。 試設(shè)計(jì)滿足該運(yùn)動(dòng)軌跡的物體運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（不考慮電動(dòng)機(jī)的慣性和過熱問題）。Note:為了突出主要問題，在沒有特別聲明時(shí)，我們都不考慮電動(dòng)機(jī)的慣性和過熱問題。例1(直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)用舉例) 已知:電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)某小車左右運(yùn)動(dòng)，生產(chǎn)工藝要求的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示（注意：沒有箭頭的運(yùn)行軌跡線段表示物體沒有產(chǎn)生位移） 。假設(shè)：KM1得電，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)小車向右運(yùn)動(dòng)； KM2得電，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)小車向

8、左運(yùn)動(dòng)。 試設(shè)計(jì)滿足該運(yùn)動(dòng)軌跡的物體運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（不考慮電動(dòng)機(jī)的慣性和過熱問題）。Note:為了突出主要問題，在沒有特別聲明時(shí)，我們都不考慮電動(dòng)機(jī)的慣性和過熱問題。解：1）定義程序步和轉(zhuǎn)步信號(hào)： 根據(jù)程序步的定義可知此運(yùn)行軌跡分為K1、K2、K3、K4四步，每步的轉(zhuǎn)步信號(hào)我們分別設(shè)為ST1、ST2、ST3。 2）寫出邏輯代數(shù)方程組：根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡我們可以直接寫出該控制系統(tǒng)的輸出方程組（因?yàn)镵M1得電，小車向右運(yùn)行。 KM2得電，小車向左運(yùn)行，所以程序步與KM1和KM2之間的函數(shù)為）。解：1）定義程序步和轉(zhuǎn)步信號(hào)： 根據(jù)程序步的定義可知此運(yùn)行軌跡可分為K1、K2、K3、K4四步，每步的轉(zhuǎn)步信號(hào)我們

9、分別設(shè)為ST1、ST2、ST3。 2）寫出邏輯代數(shù)方程組：根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡我們可以直接寫出該控制系統(tǒng)的輸出方程組（因?yàn)镵M1得電，小車向右運(yùn)行。 KM2得電，小車向左運(yùn)行，所以程序步與KM1和KM2之間的函數(shù)為）。 2）寫出邏輯代數(shù)方程組：根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡我們可以直接寫出該控制系統(tǒng)的輸出方程組（因?yàn)镵M1得電，小車向右運(yùn)行。 KM2得電，小車向左運(yùn)行，所以程序步與KM1和KM2之間的函數(shù)為）。3)套用步進(jìn)公式可得該控制系統(tǒng)的控制方程組2）寫出邏輯代數(shù)方程組：根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡我們可以直接寫出該控制系統(tǒng)的輸出方程組（因?yàn)镵M1得電，小車向右運(yùn)行。 KM2得電，小車向左運(yùn)行，所以程序步與KM1和KM2之間的函數(shù)

10、為）3)套用步進(jìn)公式可得該控制系統(tǒng)的控制方程組3)套用步進(jìn)公式可得該控制系統(tǒng)的控制方程組 但是如何起動(dòng)這組循環(huán)呢? 必須增加起動(dòng)按鈕S1來發(fā)起這組循環(huán)，將控制方程組修改為： 3)套用步進(jìn)公式可得該控制系統(tǒng)的控制方程組 但是如何“結(jié)束”這 組循環(huán)呢? 必須增加停 止按鈕S2來使系統(tǒng)停止 工作。邏輯代數(shù)方程組 再次修改為：3)套用步進(jìn)公式可得該控制系統(tǒng)的控制方程組4）物體運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的原理圖 根據(jù)上述邏輯代數(shù)方程組，繪制其運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖的過程如下：1） 先把運(yùn)行軌跡分成若干程序步并定義轉(zhuǎn)步信號(hào)（位置檢測(cè)信號(hào)）。2） 根據(jù)運(yùn)行軌跡結(jié)構(gòu)寫出決定物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的輸出電路的邏輯代數(shù)方程組（簡(jiǎn)稱輸出方程）

11、。輸出方程定義：假設(shè)能決定物體某運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或方向的變量是y，那么，輸出方程就是由下述方程所組成的方程組： (物體在該運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或方向上的程序步) 注意： 為所有邏輯或。3） 套用步進(jìn)公式寫出控制電路的邏輯代數(shù)方程組（簡(jiǎn)稱控制方程），如果有必要可繪出其運(yùn)動(dòng)控制電路原理圖 (控制方程組是由步進(jìn)公式按照某一生產(chǎn)工藝要求所組成的邏輯代數(shù)方程組) 。 27例1(直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)用舉例) 已知:電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)某小車左右運(yùn)動(dòng)，生產(chǎn)工藝要求的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示（注意：沒有箭頭的運(yùn)行軌跡線段表示物體沒有產(chǎn)生位移） 。假設(shè)： KM1得電，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)小車向右運(yùn)動(dòng)； KM2得電，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)小車向左運(yùn)動(dòng)。 試設(shè)計(jì)滿足該運(yùn)動(dòng)軌跡的物體運(yùn)

12、動(dòng)控制系統(tǒng)（不考慮電動(dòng)機(jī)的慣性和過熱問題）。Note:為了突出主要問題，在沒有特別聲明時(shí)，我們都不考慮電動(dòng)機(jī)的慣性和過熱問題。例1(直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)用舉例) 已知:電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)某小車左右運(yùn)動(dòng)，生產(chǎn)工藝要求的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示（注意：沒有箭頭的運(yùn)行軌跡線段表示物體沒有產(chǎn)生位移） 。假設(shè)： KM1得電，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)小車向右運(yùn)動(dòng)； KM2得電，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)小車向左運(yùn)動(dòng)。 試設(shè)計(jì)滿足該運(yùn)動(dòng)軌跡的物體運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（不考慮電動(dòng)機(jī)的慣性和過熱問題）。Note:為了突出主要問題，在沒有特別聲明時(shí)，我們都不考慮電動(dòng)機(jī)的慣性和過熱問題。解：1）定義程序步和轉(zhuǎn)步信號(hào)： 根據(jù)程序步的定義可知此運(yùn)行軌跡分為K1、K2、K3、K4四步

13、，每步的轉(zhuǎn)步信號(hào)我們分別設(shè)為ST1、ST2、ST3。 2）寫出輸出方程組：根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡我們可以直接寫出該控制系統(tǒng)的輸出方程組（因?yàn)镵M1得電，小車向右運(yùn)行。 KM2得電，小車向左運(yùn)行，所以程序步與KM1和KM2之間的函數(shù)為）。解：1）定義程序步和轉(zhuǎn)步信號(hào)： 根據(jù)程序步的定義可知此運(yùn)行軌跡可分為K1、K2、K3、K4四步，每步的轉(zhuǎn)步信號(hào)我們分別設(shè)為ST1、ST2、ST3。 2）寫出輸出方程組：根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡我們可以直接寫出該控制系統(tǒng)的輸出方程組（因?yàn)镵M1得電，小車向右運(yùn)行。 KM2得電，小車向左運(yùn)行，所以程序步與KM1和KM2之間的函數(shù)為）。 2）寫出邏輯代數(shù)方程組：根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡我們可以直接寫出

14、該控制系統(tǒng)的輸出方程組（因?yàn)镵M1得電，小車向右運(yùn)行。 KM2得電，小車向左運(yùn)行，所以程序步與KM1和KM2之間的函數(shù)為）。3)套用步進(jìn)公式可得該控制系統(tǒng)的控制方程組2）寫出邏輯代數(shù)方程組：根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡我們可以直接寫出該控制系統(tǒng)的輸出方程組（因?yàn)镵M1得電，小車向右運(yùn)行。 KM2得電，小車向左運(yùn)行，所以程序步與KM1和KM2之間的函數(shù)為）3)套用步進(jìn)公式可得該控制系統(tǒng)的控制方程組3)套用步進(jìn)公式可得該控制系統(tǒng)的控制方程組 但是如何起動(dòng)這組循環(huán)呢? 必須增加起動(dòng)按鈕S1來發(fā)起這組循環(huán)，將控制方程組修改為： 3)套用步進(jìn)公式可得該控制系統(tǒng)的控制方程組 但是如何“結(jié)束”這 組循環(huán)呢? 必須增加停 止

15、按鈕S2來使系統(tǒng)停止 工作。邏輯代數(shù)方程組 再次修改為：3)套用步進(jìn)公式可得該控制系統(tǒng)的控制方程組解：輸出方程組為控制方程組： 根據(jù)上述邏輯代數(shù)方程組，繪制其運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖的過程如下：475. 步進(jìn)邏輯公式實(shí)際應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng) 1)實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要被控物體動(dòng)作準(zhǔn)確無誤，因此，一般都需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，如果采用變頻器控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速其常用控制系統(tǒng)如下圖所示(轉(zhuǎn)換過程)。485. 步進(jìn)邏輯公式實(shí)際應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng) 1)實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要被控物體動(dòng)作準(zhǔn)確無誤，因此，一般都需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，如果采用變頻器控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速其常用控制系統(tǒng)如下圖所示(轉(zhuǎn)換過程)。495. 步進(jìn)邏輯公式實(shí)際應(yīng)用時(shí)的注意事

16、項(xiàng) 1)實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要被控物體動(dòng)作準(zhǔn)確無誤，因此，一般都需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，如果采用變頻器控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速其常用控制系統(tǒng)如下圖所示(轉(zhuǎn)換過程)。505. 步進(jìn)邏輯公式實(shí)際應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng) 如果電動(dòng)機(jī)換成直流電動(dòng)機(jī)，那么其主電路的轉(zhuǎn)換過程如下圖所示。515. 步進(jìn)邏輯公式實(shí)際應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng) 如果電動(dòng)機(jī)換成直流電動(dòng)機(jī)，那么其主電路的轉(zhuǎn)換過程如下圖所示。525. 步進(jìn)邏輯公式實(shí)際應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)1) 實(shí)際應(yīng)用時(shí)電動(dòng)機(jī)一般需要進(jìn)行調(diào)速，如果采用變頻器控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速其常用控制系統(tǒng)如下圖所示(轉(zhuǎn)換過程) 。2) 為了施工方便快捷；為了調(diào)試修改程序靈活方便；更為了控制系統(tǒng)安全可靠，一般都采用可編程序控

17、制器來實(shí)現(xiàn)邏輯代數(shù)描述的控制電路。邏輯代數(shù)方程組與PLC的梯形圖十分接近。用邏輯代數(shù)描述控制電路的最大優(yōu)點(diǎn)是直接用可編程序控制器實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)或者直接嵌入微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。所以邏輯代數(shù)方程組也是可編程序控制器的控制程序。實(shí)際應(yīng)用時(shí)如果用可編程序控制器實(shí)現(xiàn)，那么其控制電路如下圖所示(轉(zhuǎn)換過程) 。535. 步進(jìn)邏輯公式實(shí)際應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)545. 步進(jìn)邏輯公式實(shí)際應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)555. 步進(jìn)邏輯公式實(shí)際應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)2) 為了施工方便快捷；為了調(diào)試修改程序靈活方便；更為了控制系統(tǒng)安全可靠，一般都采用可編程序控制器來實(shí)現(xiàn)邏輯代數(shù)描述的控制電路。邏輯代數(shù)方程組與PLC的梯形圖十分接近。用邏輯代數(shù)描述

18、控制電路的最大優(yōu)點(diǎn)是直接用可編程序控制器實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)或者直接嵌入微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。所以邏輯代數(shù)方程組也是可編程序控制器的控制程序。實(shí)際應(yīng)用時(shí)如果用可編程序控制器實(shí)現(xiàn)，那么其控制電路如下圖所示(轉(zhuǎn)換過程) 。轉(zhuǎn)換特點(diǎn)：原電氣控制電路的輸入信號(hào)和反饋信號(hào)成了PLC輸入信號(hào)；原電氣控制電路的輸出信號(hào)成了PLC輸出信號(hào)。課堂練習(xí) 已知:電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的小車作如下圖所示的生產(chǎn)工藝要求的運(yùn)動(dòng)軌跡，假設(shè),KM1得電小車向右運(yùn)行， KM2得電小車向左運(yùn)行，啟動(dòng)按鈕為S1；停止按鈕為S2 。試設(shè)計(jì)滿足該運(yùn)動(dòng)軌跡的運(yùn)動(dòng)控制線路圖。課堂練習(xí) 已知:電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的小車作如下圖所示的生產(chǎn)工藝要求的運(yùn)動(dòng)軌跡，假設(shè),KM1得電小車向右運(yùn)行， KM2得電小車向左運(yùn)行，啟動(dòng)按鈕為S1；停止按鈕為S2 。試設(shè)計(jì)滿足該運(yùn)動(dòng)軌跡的運(yùn)動(dòng)控制線路圖。課堂練習(xí) 已知:電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的小車作如下圖所示的生產(chǎn)工藝要求的運(yùn)動(dòng)軌跡，假設(shè),KM1得電小車向右運(yùn)行， KM2得電小車向左運(yùn)行，啟動(dòng)按鈕為S1；停止按鈕為S2 。試設(shè)計(jì)滿足該運(yùn)動(dòng)軌跡的運(yùn)動(dòng)控制線路圖。59探索與發(fā)現(xiàn) 1、使用步進(jìn)邏輯公式所設(shè)計(jì)的電路