机电传动控制论文1

“机电传动控制”课程设计任务书

第五组

1．设计题目：超声波清洗机控制系统

2．设计内容：

1）完成《课程设计指导书》所要求的控制循环。

2）按停止按钮，完成当前循环后再停。

3）要求可以实现手动、单周期、连续控制。

4）循环5次，停止循环，声光间断报警5秒。

3．设计要求：

1）画出端子分配图和顺序功能图

2）设计并调试PLC控制梯形图

3）设计说明书

4．进度安排：

1）理解题目要求，查阅资料，确定设计方案1天

2）PLC梯形图设计与调试3天

3）说明书撰写0.5天

4）答辩0.5天指导教师：

专业负责人：

主管院长：年月日

本课程设计的教学目标是使学生掌握机电传动控制系统的基本原理、PLC控制电路的设计方法以及继电器接触器控制电路的PLC改造方法。

基本要求

1、掌握机电传动控制系统中固定程序的继电器接触器控制和PLC控制的基本原理、设计方法及两者的关系。

2、掌握常用的电气元件的选用方法。

3、具备一定的控制电路的分析能力与设计能力（包括继电器——接触器和PLC）。

设计步骤和方法如下：

1、任务分析及方案确定

根据控制要求进行如下工作：

1）任务分析，然后确定主电路，注意考虑设备的保护;

2）确定控制规则；

3）选择PLC，包括PLC点数、类似及扩展模块的类型，注意操作方式及控制电路的保护；

4）PLC输入输出点的确定及分配。

2、电路图的确定

1）画出主电路原理图；

2）画出PLC原理及接线图。

3、控制软件的设计及调试

根据控制规则进行如下工作：

1）画出顺序功能图；

2）设计PLC控制梯形图；

3）程序调试说明。

4、电气元件的选择

主要包括各种开关、继电器、接触器、指示灯、热继电器、熔断器等。选择依据为电网标准电压，电机功率根据题目或自己定。

元件选择见：

《机电传动控制》课程设计指导书

陈白宇段智敏编著

沈阳理工大学机械工程学院二00八年九月

0前言 (1)

1课程设计的任务和要求 (3)

1.1课程设计的任务 (3)

1.2课程设计的基本要求 (3)

2总体设计 (4)

2.1.PLC选型 (4)

2.2.PLC端子接线 (4)

3PLC程序设计 (5)

3.1.设计思想 (5)

3.1.1设计思路 (5)

3.1.2命令理解 (5)

3.1.3电气元件选择 (6)

3.2.顺序功能图 (7)

3.3.PLC梯形图 (7)

4程序调试说明 (13)

5结束语 (14)

5参考文献 (14)

1课程设计的任务和要求

1.1课程设计的任务

1. 该系统可以进行清洗、漂洗还有超声，有进水（液）阀、排水（液）阀，水泵电动机和液泵电动机，容腔内包含两个液位传感器，上限位和下限位；

2．要求有3种工作方式：手动、单周期、连续。

3．连续时，循环5次结束，声光间断报警5秒。

图1. 超声波清洗机工艺流程图

1.2课程设计的基本要求

1）完成《课程设计指导书》所要求的控制循环。

2）按停止按钮，完成当前循环后再停。

3）要求可以实现手动、单周期、连续控制。

4）循环5次，停止循环，声光间断报警5秒。

2总体设计

2.1.PLC选型

由设计思路可以知道超声波清洗机控制系统有启动、停止、回原点、连续、单周期、手动、清洗液冲洗、进清洗液、超声漂洗、超声清洗、排液（水）、清水冲洗、进清水、到上限位、到下限位共15个输入和进清洗液阀、进清水阀、排液（水）阀、液（水）泵电动机、超声、声报警、光报警共7个输出，所以应该选择S7-200系列 CPU226 AC/DC/继电器 24输入/16输出。

2.2.PLC端子接线

PLC端子分配见图2。

PLC外部接线图见图3.

图2. PLC端子分配图

图3. 外部接线图

3PLC程序设计

3.1.设计思想

3.1.1设计思路

由设计的任务和基本要求可知系统有手动、单周期、连续和回原点4种工作方式。

主程序中包括公用、手动、回原点和自动4个子程序。

手动工作方式下，7个按钮分别对应7个输出：清洗液冲洗，清水冲洗，进清洗液，进清水，排水（液），超声漂洗和超声清洗。

单周期和连续属于自动，可先画出顺序功能图再画梯形图。

3.1.2命令理解

（1）清洗液冲洗：进液阀与出液阀同开

（2）清水冲洗：进水阀与出水阀同开

（3）进清洗液：进液阀开

（4）进清水：进水阀开

（5）排水（液）：出液阀开

（6）超声漂洗：超声开（漂洗-所有阀门均闭浸泡）

（7）超声清洗：超声开电动机开（清洗-电动机搅拌）

3.1.3电气元件选择

启动：带灯平行按钮绿 INO+INC 3SB32 05-0AA41 0.052；

停止：带灯平行按钮红 INO+INC 3SB32 05-0AA21 0.052；

清洗液冲洗、进清洗液、超声漂洗、超声清洗、排液（水）、清水冲洗、进清水：带灯平行按钮蓝 INO+INC 3SB32 05-0AA51 0.052；

回原点、连续、单周期、手动：产品类别：旋转开关

产品名称：多档位选择开关

产品型号：多档位选择开关；

到上限位、到下限位：传感器；

光报警：信号灯红 24VDC/AC 3SB32 17-6AA20 0.036；

电动机（如图4）：西门子 1LA7系列 AC50Hz400V 标准4极电机；

电动机的断路器：3VU1340；

电动机接触器：3TB42 22-0X；

电动机过载保护继电器：与3TB42相配的为3UA52 40-0A；

图4. 电动机原理图

3.2.顺序功能图

自动程序的顺序功能图见图8。

返回原点的顺序功能图见图12。

3.3.PLC梯形图

主程序结构梯形图见图5。

公用程序的梯形图见图6。

手动程序的梯形图见图7。

自动程序的梯形图见图9、图10和图11。

返回原点的梯形图见图13。

图5. 主程序结构

图6. 公用程序

图7. 手动程序

图8.自动程序的顺序功能图

图9. 自动程序的梯形图（a）

图10. 自动程序的梯形图（b）

图11. 自动程序的梯形图（c）

图12.返回原点的顺序功能图

图13.返回原点的梯形图

4程序调试说明

（1）公用程序

主程序（图4）的SM0.0的常开触点一直闭合，公用程序（图5）时无条件执行的。

公用程序用于处理各种方式都要执行的认务，以及处理不同工作方式之间的相互切换。

清洗机的原点条件是：下限位开关的常开触点闭合，此时“原点条件”M0.5为ON。在开始执行用户程序（SM0.1为ON）,或者系统处于手动状态或回原点状态（I0.4或I0.1为ON）时，初始步对应的M0.0将被置位，为进入单周期和连续工作方式做准备。如果此时M0.5为OFF状态，M0.0被复位，初始步为不活动步，无法进入单周期和连续的方式工作。当系统处于手动状态时，图7中除初始步以外的各步对应的存储器位（M2.0-M3.3）复位。

（2）手动

使选择开关I0.4为ON，执行手动子程序。当按下按钮I0.5时进行清洗液冲洗，松开后停止清洗液冲洗；当按下按钮I1.2时进行清水冲洗，松开后停止清水冲洗；当按下按钮I0.6时开始进清洗液，松开或到达上限位后停止进清洗液；当按下按钮I1.3时开始进清水，松开或到达上限位后停止进清水；当按下按钮I1.1时开始排水（液），松开或到达下限位后停止排水（液）；当清洗机中的清洗液到达上限位时按下按钮I0.7开始清洗液超声漂洗，松开按钮后停止清洗液超声漂洗；当清洗机中的清洗液（清水）到达上限位时按下按钮I0.7开始清洗液（清水）超声清洗，松开按钮后停止清洗液（清水）超声清洗。为了安全使清洗液冲和洗清水冲洗互锁；进清洗液、进清水和排水（液）互锁；超声漂洗与超声清洗互锁。

（3）返回原点

使选择开关I0.1为ON，执行返回原点子程序。当按下启动按钮I0.0后清洗机开始排水（液），是清洗机中的液体开始下降，降的下限位开关时I0.5为ON,即常闭触点I1.5断开，使线圈M1.0和Q0.2断电停止排液，满足了原点条件，在公用程序中M0.0被置位，为单周期和连续做好了准备。

（4）自动

当M0.5为ON时，使选择开关I0.2或I0.3为ON,执行自动子程序。按下启动按钮I0.0后计数器C1被复位，同时线圈M2.0得电自锁断开线圈M0.0，开始清洗液冲洗并使T37计时， 4S后线圈M2.1得电自锁断开线圈M2.0，开始进清洗液，到上限位后线圈M2.2得电自锁断开线圈M2.1，开始清洗液超声漂洗并使T38计时，3s后线圈M2.3得电自锁断开线圈M2.2，开始清洗液超声清洗并使T39计时，5S后线圈M2.4得电自锁断开线圈M2.3，开始排清洗液，到下限位后线圈M2.5得电自锁断开线圈M2.4，开始清水冲洗并使T40计时， 2S后线圈M2.6得电自锁断开线圈M2.5，开始进清水，到上限位后线圈M2.7得电自锁断开线圈M2.6，开始清水超声清洗并使T41计时，6s后线圈M3.0得电自锁断开线圈M2.7，开始排清水，到下限位后线圈M3.1得电自锁断开线圈M3.0，开始清水冲洗并使T42计时， 2S后线圈M3.2得电自锁断开线圈M3.1，开始排清水，计数器计一次数。

1、单周期

当使选择开关I0.3为ON时，M0.7为OFF。排水到下限位后不能使线圈

M3.3和M2.0得电，只能使线圈M0.0得电自锁断开线圈M3.2，又I0.0为按钮，此时为OFF，所以单周期到此结束。

2、连续

当使选择开关I0.2为ON时，M0.7为ON。排水到下限位后使M2.0得电自锁断开线圈M3.2，开始第二次循环，直到计数器计够5次使M3.3得电自锁断开线圈M3.2，开始声光报警并计时，5s后线圈M3.3失电结束循环。

当计数器未计够5次按下停止按钮后手M0.7失电，停止循环，在执行完此次循环后停车。

5结束语

通过此次设计使我学会了怎么去分析认务和任何确定方案，加深了机电传动控制系统和PLC控制电路以及继电器接触器的认识，使本身具备了一定的控制电路分析能力与设计能力，更深入的掌握了I/O端子分配图和外部接线图、顺序功能图和PLC控制梯形图。并且还联系了任何选择电气元件。

由于接近期末，大三考试科目增多，对做课设的时间感觉有些紧迫，建议学校以后对大三的时间安排合理一些。

5参考文献

机电传动控制基础主编：陈白宇段智敏刘文波东北大学出版社；《机电传动控制》课程设计指导书

编著;陈白宇段智敏沈阳理工大学；

网址：

https://www.360docs.net/doc/d14222657.html,/company_web/sale-detail-927611.html。