郑州大学现代远程教育机电一体化技术课程考核答案

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）。

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，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，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）、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

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=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

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