機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上廣東韶關(guān)廣播電視大學(xué)機(jī)械制造與自動(dòng)化（?？疲┦」苷n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： 班 級(jí)： 10春機(jī)械制造與自動(dòng)化 QQ： 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)電類專業(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，用來在

2、其內(nèi)部存儲(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，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。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)。 簡單說就是應(yīng)用在控制系統(tǒng)中的專用的“計(jì)算機(jī)”，根據(jù)控制邏輯編寫控制程序裝入PLC，PLC可以替代過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，采用西門子S7300PLC來代替繼電器控制，西門子公司的最新PLC產(chǎn)品有SIMATIC S7、M7和C7等

3、幾大系列。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。該編程軟件為用戶開發(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

4、S7-300 PLC機(jī)型軟件編程。 支持STL、LAD、FBD三種編程語言，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)試和測試程序。 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容 在生產(chǎn)過程中，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)場行李輸送設(shè)備、自動(dòng)倉庫、橋式起重機(jī)、流水線皮帶及各種自動(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. 位置控制線路 圖1 所示為位置控制線路原理圖，圖 1 是小行車運(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路原理圖。從圖 1 中可以看出，行車的前后安裝了擋鐵

5、1和擋鐵 2，工作臺(tái)的兩端點(diǎn)分別安裝了行程開關(guān) SQ1 和 SQ2。通常將行程開關(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)行車在運(yùn)行過程中碰撞行程開關(guān)時(shí)，控制行車停止運(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路原理圖 合上電源空氣開關(guān) Q1，按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 SB2， KM1 線圈得電， KM1 常開輔助觸點(diǎn)閉合，形成自鎖; KM1 常閉輔助觸點(diǎn)斷開，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)，行車向前運(yùn)行，同時(shí)另一組KM1常開輔助觸點(diǎn)閉合H1正轉(zhuǎn)指示燈點(diǎn)亮。當(dāng)行車向前運(yùn)行到限定位置時(shí)，擋鐵 1碰撞行程開關(guān) SQl， SQ1 常閉觸點(diǎn)斷開，切斷

6、KM1 線圈電源。 KM1 線圈失電，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， KM1 線圈仍然不會(huì)得電，從而保證行車不會(huì)超過 SQ1 所在的位置。 當(dāng)按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 SB3， KM2 線圈得電， KM2 常開輔助觸點(diǎn)閉合，形成自鎖; KM2 常閉輔助觸點(diǎn)斷開，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)，行車向前運(yùn)行，同時(shí)另一組KM2常開輔助觸點(diǎn)閉合H2反指示燈點(diǎn)亮。當(dāng)行車向后運(yùn)行到限定位置時(shí)，擋鐵 2碰撞行程開關(guān) SQ2， SQ2 常閉觸點(diǎn)斷開，切斷KM2 線圈電源。 KM2 線圈失電，觸點(diǎn)釋放，電動(dòng)機(jī)

7、停止向后運(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， KM2 線圈仍然不會(huì)得電，從而保證行車不會(huì)超過 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

8、態(tài)圖 2所示圖3 使用 PLC 實(shí)現(xiàn)位置控制的 I/O 接線圖采用 PLC 實(shí)現(xiàn)位置控制的梯形圖 (LAD) 及指令語句表 (STL) 如表 2所示。表2 采用 PLC 實(shí)現(xiàn)位置控制的語句表及梯形圖 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常開觸點(diǎn)閉合， Q0.0 Q0.2輸出線圈有效，控制KM1 主觸點(diǎn)閉合，行車正向前進(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都帶有電氣互鎖， KM2 線圈仍然不會(huì)得電，只有當(dāng)行車行進(jìn)中碰到正向限位開關(guān) SQ1 時(shí)，I0.3常開觸點(diǎn)斷開，Q0.0 Q0.2輸出線圈無效， KM1 主觸點(diǎn)斷開，從而使行車停止前進(jìn)。反向運(yùn)行控制，按

9、下反向啟動(dòng)按鈕 SB3 時(shí)，I0.2常開觸點(diǎn)閉合， Q0.1 Q0.3輸出線圈有效，控制KM2 主觸點(diǎn)閉合，行車反向后退, 此時(shí)再按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 SB2，由于程序和硬件接線都帶有電氣互鎖， KM1 線圈仍然不會(huì)得電，只有當(dāng)行車行進(jìn)中碰到反向限位開關(guān) SQ2 時(shí)，I0.4常開觸點(diǎn)斷開，Q0.1 Q0.3輸出線圈無效， KM2 主觸點(diǎn)斷開，從而使行車停止后退。 行車在行進(jìn)過程中，按下停止按鈕 SB1 時(shí)，I0.0 常開觸點(diǎn)斷開，從而控制行車運(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)，元件都是無法工作的，由于 SB1觸點(diǎn)在PLC硬件接線

10、圖可以看出串聯(lián)整個(gè)PLC輸入端，斷開SB1觸點(diǎn)等于所有輸入信號(hào)都無法輸入到PLC， 同樣SB1對(duì)應(yīng)的I0.0常開觸點(diǎn)斷開 PLC程序都是無輸出的，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)控制線路 在某些生產(chǎn)過程中，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。行車的自動(dòng)往返通常是利用行程開關(guān)來控制自動(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)控制線路原理圖 為使電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)與行車的向前或向后運(yùn)動(dòng)相配合，在控制線路中設(shè)置了 SQ1， SQ2、SQ3和 SQ4 這 4 個(gè)行程開關(guān)，并將它們安裝在

11、工作臺(tái)的相應(yīng)位置。 SQ1 和 SQ2 用來自動(dòng)切換電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，以控制行車向前或向后運(yùn)行，因此將 SQ2 稱為反向轉(zhuǎn)正向行程開關(guān)， SQ1稱為正向轉(zhuǎn)反向行程開關(guān)。為防止工作臺(tái)越過限定位置，在工作臺(tái)的兩端還安裝 SQ3 和 SQ4，因此 SQ3 稱為正向限位開關(guān)， SQ4 稱為反向限位開關(guān)。行車的擋鐵 1只能碰撞 SQ1，SQ3;擋鐵2 只能碰撞 SQ2、SQ4。 合上電源開關(guān) Q1，按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 SB2，KM1 線圈得電， KM1 常開輔助觸點(diǎn)閉合，形成自鎖; KM1 常閉輔助觸點(diǎn)斷開，對(duì) KM2 進(jìn)行互鎖; KM1 主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，行車向前運(yùn)行。當(dāng)行車向前運(yùn)行到限定位置時(shí)，擋

12、鐵 1 碰撞行程開關(guān) SQ1，SQ1 常閉觸點(diǎn)斷開，切斷 KM1 線圈電源，使 KMl 線圈失電，觸點(diǎn)釋放，電動(dòng)機(jī)停止向前運(yùn)行，同時(shí)SQl 的常開觸點(diǎn)閉合，使 KM2 線圈得電。 KM2 線圈得電， KM2 常閉輔助觸點(diǎn)斷開，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)，行車向后運(yùn)行。當(dāng)行車向后運(yùn)行到限定位置時(shí)，擋鐵 2 碰撞行程開關(guān) SQ2，SQ2 常閉觸點(diǎn)斷開，切斷 KM2 線圈電源，使 KM2 線圈失電，觸點(diǎn)釋放，電動(dòng)機(jī)停止向前運(yùn)行，同時(shí) SQ2 的常開觸點(diǎn)閉合，使 KMl 線圈得電，電動(dòng)機(jī)再次得電，行車又改為向前運(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

13、電氣進(jìn)行互鎖的。 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，按下停止按鈕 SB1 時(shí)，行車將停止運(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，行車向前(或向后)碰撞 SQ3 (或SQ4) 時(shí)，強(qiáng)行停止行車運(yùn)行。啟動(dòng)行車時(shí)，如果行車己在工作臺(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) 及指令語句表 (STL) 如表4所示。實(shí)訓(xùn)總結(jié):實(shí)訓(xùn)讓我了