西安广播电视大学开放教育机械设计制造及其自动化专业《机电控制与可编程控制器》课程设计说明
题目：基于单片机控制的简易数控装置
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开放教育专业课程设计任务书编号：试点专业：办学单位：
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摘要：随着科学技术的发展，由于普通机床效率差、性能落后，世界各工业发达国家通过发展数控技术、建立数控机床产业，促使机械加工业跨入一个新的“现代化”的历史发展阶段，从而给国民经济的结构带来了巨大的变化。目前的单片机数控装置，大多采用MCS-51系列单片机。本系统是一个典型的经济型数控装置。系统采用8031单片机、高低压驱动大功率电力电子器件,光电传感器构成半闭环数控系统，实现数控机床的位置控制。使用变频调速系统控制主轴电机的运行。本系统具有巡检速度快、精确、方便、可靠性能高、抗干扰能力强等诸多优点，在工商业领域应用地越来越多。
关键词：单片机；数控机床；变频器；步进电机；键盘/显示
目录
第1章绪论 ............................................................................................................ - 1 -
1.1 设计背景 ................................................................................................... - 1 -
1.2 工作要求 ................................................................................................... - 1 -
1.3 设计的目的及意义 ................................................................................... - 1 - 第2章系统总体方案的确定 ................................................................................ - 2 -
2.1 主要技术要求 ........................................................................................... - 2 -
2.2 系统方案 ................................................................................................... - 2 -
2.2.1 任务分析 ........................................................................................ - 2 -
2.2.2 系统总体框图 ................................................................................ - 2 - 第3章系统硬件电路的设计 ................................................................................ - 4 -
3.1 CPU（单片机）与总线部分的选择 ........................................................ - 4 -
3.1.1 CPU（单片机）的概述 .............................................................. - 4 -
3.1.2 总线 ................................................................................................ - 7 -
3.2 单片机存储器的扩展电路 ....................................................................... - 8 -
3.2.1 单片机外部存储器的扩展芯片 .................................................... - 9 -
3.2.2 单片机外部存储器的扩展 .......................................................... - 11 -
3.3 主轴电机的驱动电路 ............................................................................. - 13 -
3.3.1 D/A转换电路的选择 ................................................................ - 14 -
3.3.2 主轴电机变频调速系统的设计 .................................................. - 15 -
3.3.3 主轴电机控制电路 ...................................................................... - 21 -
3.4 半闭环进给系统的设计 ......................................................................... - 23 -
3.4.1 位置控制单元的设计 .................................................................. - 23 -
3.5 键盘显示电路的设计 ............................................................................. - 28 -
3.5.1 8155接口芯片简介 ................................................................... - 28 -
3.5.2 8155与8031的接口。 ............................................................. - 29 -
3.5.3 键盘/显示接口电路的设计......................................................... - 30 -
3.6 电源模块的设计 ............................................................................. - 32 -
3.6.1 +12V、-12V、+5V 电源的设计.............................................. - 32 -
3.6.2 +80V电源的设计...................................................................... - 33 -
3.7 系统的改进 ............................................................................................. - 34 - 第4章系统软件的设计 ...................................................................................... - 35 -
4.1 主程序流程图 ......................................................................................... - 35 -
4.2键盘子程序流程图 .................................................................................. - 36 -
4.3 显示子程序流程图 ......................................................................... - 36 -
4.4 中断子程序流程图 ................................................................................. - 38 -
4.5 PID控制算法子程序............................................................................... - 38 -
4.6 转速检测子程序流程图 ......................................................................... - 40 - 小结 ........................................................................................................................ - 41 - 致谢 .................................................................................................................... - 42 -
第1章绪论
1.1 设计背景
数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。我国是一个机床大国，数控技术和产业经过40多年的发展，从无到有，从引进消化到拥有自己独立的自主版权，取得了相当大的进步。有四百多万台普通机床。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。
经济型数控车床的特点是价格低廉、编程简单、操作方便，具有数控机床的基本功能。经济型数控系统主要用于旧机床的改造和机械设备升级换代。
1.2 工作要求
采用8031单片机、高低压驱动大功率电力电子器件等设计简易数控装置，以驱动步进电动机构成半闭环数控系统，实现数控机床的位置控制。
（1）步进电机停/起、加/减速控制；
（2）硬件电路设计；
（3）驱动电源设计；
（4）软件流程设计；
1.3 设计的目的及意义
数控技术综合运用了微电子、计算机、自动控制、精密检测、机械设计与制造等技术的最新成果，具有动作顺序的程序自动控制，位移和相对位置坐标的自动控制，速度、转速及各种辅助功能的自动控制等功能。由单片机控制、步进电动机驱动的经济型半闭环数控装置，具有结构简单、控制容易、成本低、维修方便，能迅速加减速和全数字化等优点，因此，可广泛用于速度与精度要求不高的经济型数控机床和旧设备的改造中。
第2章系统总体方案的确定
2.1 主要技术要求
（1）步进电动机：75BF001 相数：3 部距角：1.5°/ 3°
相电流：3A空载转矩：1750HZ 运行频率：1500HZ 工工作方式：3相单3拍
（2）分辨率<10 um
（3）进给速度<10m/min
2.2 系统方案
2.2.1 任务分析
系统要求是由单片机控制、步进电动机驱动的经济型开环数控装置，为了使系统得到更高的精度，我们给系统加了一个位置检测装置，其主要作用是为了检测位移量，并发出反馈信号与数控装置发出的指令信号相比较，若有偏差，经放大后控制执行部件，使其向着消除偏差的方向运动，直至偏差等于零为止。只要提高检测元件和检测系统的精度，数控装置的加工精度将会大大提高。
该系统是基于单片机的应用系统，而单片机应用系统是以单片机为核心，配以一定的外围电路和软件，能实现某种或几种功能的应用系统。它一般由硬件和软件组成。硬件是系统的基础，软件则是在硬件的基础上对其合理的调配和使用，从而完成应用系统所要完成的任务。
2.2.2 系统总体框图
由上述分析可知，系统需要由CPU（单片机）、存储器扩展电路、主轴电机的驱动电路，半闭环进给系统的控制、键盘显示电路，以及电路的供电的电源等六部分组成。其总体框图如图2.1所示。
图2.1 系统总体框图
由上图可以看出，系统是通过键盘输入给定的X轴Y轴的坐标，通过单片机内部处理，使单片机输出的脉冲经过光电隔离开关送入步进电机的驱动电路，到达步进电机的绕组，然后再通过速度检测元件，将步进电机的速度转变为脉冲量的变化，再通过整形放大送给单片机进行记数。通过单片机内部比较，进行调整，形成一个闭环控制电路。而对于主轴电机，在这里我们将D/A转换器输出的电压信号进行调理以后作为变频器的控制信号，当D/A转换器的输出改变时，其对应的变频器的电压控制信号也跟着改变，从而使变频器的输出频率改变，达到变频调速的目的,使系统实现设计的要求。速度检测器件采用光电码盘，因其输出为脉冲信号，可以通过计数器直接进入单片机，这样就省去了不少中间环节，大大降低了成本。输出的数字信号送入单片机的记数口进行记数，然后通过软件编程实现对步进电机位置的显示与控制。
第3章系统硬件电路的设计
对于系统单元电路的设计，系统主要采用模块化的设计思想，因为模块化的设计思想有利于系统的维修控制。对于本次所设计的系统，可将其分成六部分。CPU （单片机）与总线、存储器扩展电路、主轴电机的驱动电路、半闭环进给系统的控制电路、键盘显示电路，以及电路供电电源等六部分组成。
3.1 CPU（单片机）与总线部分的选择
3.1.1 CPU（单片机）的概述
CPU是CNC装置的核心，具有执行计算和控制能力。CPU主要由控制单元、算术逻辑单元和一些暂寄存器组成。CPU在 CNC装置工作时，其控制单元从存储器中依取去处组成程序的指令，进行译码后，向CNC装置的各部分按顺序发出执行操作的控制信号，同时接受执行部件发出的反馈信号，与程序中的指令信号比较后，决定下一步的应执行的操作。在运算过程中，算术逻辑单元不断从存储器中提取数据，并将运算结果送回存储器中保存。通过对运算结果的分析判断，设置状态寄存器的相应状态。CPU与存储器，输入/输出接口等通过总线有机的结合在一起构成CNC装置。
在系统设计中我们选用的是Intel公司生产的MCS-51系列高档8位的8031单片机。它具有很高的性能，许多功能都超过了8080CPU和Z80CPU，成为当代工业测控类应用系统的优选单片机。下面对8031做以叙述。
（1）8031内部资源简介
一个完整的计算机应该是由运算器、控制器、存储器和I/O接口组成。一般由微处理器只包含云酸器可控制器两部分。和一般微处理器相比较，8031增加了四个8位I/O口、一个串行口、128B 的RAM、很多工作寄存器及特殊功能寄存器（SFR）。各部分组成。其中，2个16位定时记数器，5个中断源的中断控制系统、一个全双工的串行I/O接口、以及片内时钟振荡器，以上各部分均通过片内数据总线连接。
（2）8031芯片的引脚
8031芯片的引脚如图3.1所示
图3.1 8031芯片的引脚
（3）单片机8031的引脚功能
①四个并行I/O口
P0.7～P0.0：P0口共有8条引脚，其中P0.7为最高位，P0.0为最低位。P0口既可作地址/数据总线使用，又可作为通用的I/O端口使用。当CPU访问片外存储器时，P0口分时先作低8位地址总线，后作双向数据总线。当P0口被地址/数据总线占用时，就不能再作I/O口使用了。
P1.7～P1.0：P1口作通用I/O口使用,用于传送用户的输入/输出数据。
P2.7～P2.0：P2口是一个8位准双向I/O端口，它既可作为通用I/O口使用，也可与P1口配和，作为外存储器的高8位地址总线，输出高8位地址，使P2和P1口一起组成一个16位片外存储器单元地址。
P3.7～P3.0：这组引脚除作为一般准双向I/O口外，每个引脚还具有第二功能。具体分配如表3-1所示。
②控制引脚
ALE/PROG：地址所存允许信号/编程脉冲输入端；
EA/VPP：允许访问片外存储器/编程电源输入端；
PSEN：片外程序存储器允许输出信号端；
RST/VPD：复位信号输入端/备用电源输入端；
③时钟引脚（2条）
XTAL1：接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是反相放大器的输入端，而这个放大器构成片内振荡器。当采用外部时钟时，该引脚必须接地。
XTAL2：接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部，接上述振荡器的反相放大器的输出端。当采用外部时钟时，该引脚输入外部时钟脉冲。
④电源引脚（2条）
VCC为+5V电源线，VSS为接地线。
（4）8031最小应用系统
单片机8031是将CPU、RAM和I/O接口都集成在一块大规模集成电路芯片上的微型计算机。就其组成而言，一块单片机芯片包括了计算机的全部基本部件，但它还不能构成最小应用系统。单片机的最小应用系统应包括：单片机、上电复位部分和晶振时钟源，如图3.2所示。
单片机8031允许的振荡晶体可在 1.2MHz～24 MHz之间选择，一般取11.0592MHz。电容C1、C2的取值对振荡频率输出的稳定性、大小及振荡电路起振速度有少许影响。C1、C2可在20pF～100pF之间选择，一般当单片机外接晶体时的典型取值为30pF，为了提高温度稳定性，应采用NPO电容。
图3.2 单片机的最小应用系统
单片机8031通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。在该系统中采用按钮复位，如图3.3所示。各器件的典型取值为：C3=1μF；R1=1kΩ；R2=51kΩ。复位时，只需将按钮按下，使RET引脚保持高电平为两个机器周期以上，就能使单片机复位。
3.1.2 总线
总线是计算机系统内部各独立模块之间传递各种信号的渠道。计算机系统中，各种功能模块通过总线有机的连接起来，通过总线实现相互间的信息传送和通信。总线通常分为片总线、内总线和外总线。
片总线为元件级总线，是组成一个小系统或CPU插件各芯片间的连接总线。片总线包括地址总线、数据总线和控制总线，即所谓的三总线结构。如图3.3所示，为8031的三总线分配图
图3.3 8031芯片的三总线分配
内总线又称系统总线，为板极总线，用于CNC装置中各插件板之间的连接和通信。如S-100总线、PC总线、Multi总线、STD、IBM-AT标准总线等。
外总线又称通信总线，它用于系统与系统之间的通信。这类总线有RS-232C、RS-422、IEEE-488等。
实际应用和理论分析证明，STD总线是一种比较好的工业总线，在国际上获得广泛应用，也是国内优选重点发展的工业标准总线。
STD总线的CPU摸板几乎可以包容8位的单片机8031，并且可以与各种通用的存储器和I/O口模块匹配。
3.2 单片机存储器的扩展电路
存储器在简易数控装置中是用来存放程序、数据和参数。在CNC装置中一般有三种用途的内存储器和一些外存储器（视需要配置）。内存储器即为：系统软件存储器、工作参数寄存器、工件加工程序存储器。
内存储器位于主机内部，可与CPU直接联系，存取速度高，但存储容量有限。而外部存储器大多放在主机外面，一般只与内存储器进行交换信息，存取速率低，但存取容量大。
由于系统设计所用的8031单片机内部存储器只有128B的随机存储器RAM，且
片内无只读存储器EPROM。所以，设计中必须要对外部存储器进行扩展。
3.2.1 单片机外部存储器的扩展芯片
（1）程序存储器的扩展（EPROM）芯片
由于在经济型数控装置中其程序的存储不是很多，所以在设计中，对于EPROM 芯片的选择，系统选用Intel公司的典型系列芯片2764（8K×8），下面对8KB的2764芯片做简要说明。
①2764芯片的引脚
2764芯片的引脚排列如图3.4所示。
图3.4 2764芯片的引脚排列
②2764芯片的引脚简介
◆A0～A12：地址线
◆D0～D7：数据输出线
◆CE：地址线
◆OE：数据输出选通线
◆PGM：编程脉冲输入
◆VPP：编程电源
◆Vcc：电源引脚
2764芯片的五种工作方式的选择见表3-2
表3-2 2764工作方式的选择
（1）数据存储器的扩展（SPRAM）芯片
一般CNC装置都选取静态、随机存储器SRAM用做单片机外部数据存储器的扩展。设计中系统选取常用的8位数据线的6264做为扩展芯片。下面对8KB的6264芯片做简要说明。
①6264芯片的引脚
62664芯片的引脚排列如图3.5所示。
图3.5 62664芯片的引脚排
②6264芯片的引脚简介
◆A0～A12：地址输入线
◆D0～D7：双向三态数据线，用于传送CPU对芯片的写数据和芯片输出给CPU的读数据
◆CE：片选信号输入线，低电平有效。该芯片的26脚（CS）为高电平，且CE 为低电平时才选中该片
◆OE：读选通信号输入线，低电平有效
◆WE：写允许信号输入线，低电平有效
③6264的四种工作方式如图表3-3所示。
表3-3 6264工作方式的选择
另外，在8031单片机中的16位地址，分为高8位（A15～A8）和低8位（A7～A0）。高8位由P2口输出，低8位由P0口输出，如图4-3 8031芯片的引脚分配所示。而P0口同时又是数据输入/输出口，故在传送时采用分时方式，先输出低8位地址，然后再传送数据。但是，在对外部存储器进行读/写操作时，16位地址必须保持不变，这就需要选用适当的寄存器存放低8位地址，以保证P0口线作数据总线使用时所选外部存储器单元的16位地址不丢失，这个外部的寄存器就称为外部地址锁存器。
该系统采用带三态缓冲器的8-D锁存器74LS373作为外部地址锁存器。
3.2.2 单片机外部存储器的扩展
单片机与外部的连接均采用前面所提到的三总线连接如图3.6所示
（1）三总线连接
对与单片8031的总线分配，前面图3.3中已经作了说明。
①数据线的连接：存储器芯片的数据线一般连接到8031的P0端口。P0口为8031单片机的地址总线和数据总线的复用端口。
②地址线的连接：外部存储器的地址信号来自单片机的P0口和P2口。存储器的低8位地址由P0口分时送出。P0口首先输出的低8位地址由ALE选通地址锁存器锁存起来，这样。使P0口能再次送出数据信号。存储器所需要连接的地址线数目由存储器芯片容量决定。当存储器没有用足16根地址线时，余下的P2口线可作为片选控制线使用。在图3.8中，6264和2764接入13根地址线（P0.0～P0.7、P2.0～P2.4），使用P2.5作为片选控制线等。
③控制信号线的连接：存储器的控制信号线基本上分为两类：芯片选通控制和读写控制接到8031相应的控制信号输出线上。SRAM的读写读写控制信号（WE、OE）应分别与8031的P3.6（WR）和P3.7（RD）相连，EPROM的读写控制OE应与8031的读选通PSEN相连；
对于实现片选的方式有线选和译码选通两种方式，系统采用线选的方式。
（2）数据存储器和程序存储器地址的确定
①数据存储器（SRAM）地址的确定
由图3.8可知，系统是将8031的P2.5口作为片选接口。6264的片选端CS接8031的P2.5，当P2.5输出为1时，选通6264，所以有数据存储器的地址范围为：2000H —FFFFH
②程序存储器（EPROM）地址的确定
由图3.8可知，2764的片选端CE同样接8031的P2.5，P2.5输出为0时，才能选2764所以，它的地址为0000H—DFFFH
3.3 主轴电机的驱动电路
这一部分主要是为主轴电机的正反转以及实现其速度的可调而设计的。在本系统中，为了使电机的控制更加灵活和方便，我们采用了具有多种功能和优越性的TD2000系列变频器TD2000-4T0055G/0075P，来实现对电机的各种运行状态进行控制，同时在本系统中，我们打破了以往用手动控制来调节电机速度的常规，加入了12位的D/A转换器DAC1208，用它的输出对变频器进行控制以达到调速的目的，使整个系统的操作更加方便和智能化。实现了数字控制的目的。下面就具体实现过程作以介绍。
3.3.1 D/A 转换电路的选择
对于D/A 转换的设计，为了提高分辨率，系统选用了12位的D/A 转换器DAC1208。
（1）DAC1208的引脚排列
DAC1208的引脚排列如图3.7所示。
图3.7 DAC1208的引脚排列
（2）DAC1208的引脚功能
DI0～DI11：数据输入线，其中DI11为最高位。
VREF ：基准电源输入端（－10V ～＋10V ）。
Rfb ：内部反馈电阻引出端。
IOUT1、IOUT2：电流输出端。 BYTE1/BYT E 2：字节顺序控制信号。该信号为高电平时，开启8位和4位两个锁存器，将12位数据全打入锁存器；当该信号为低电平时，则开启4为输入锁存器。
CS ：片选信号，高电平有效。
1WR ：输入写选通信号，低电平有效。当1WR 为低电平时，将输入数据传送到输入锁存器；当1WR 为高电平时，输入锁存器中的数据被锁存；CS =1，且1WR 同时为低电平时，才能将待转换的数据传送到输入寄存器。
2WR ：DAC 寄存器写选通信号，低电平有效。XFER 和2WR 共同构成DAC 寄存器的控制信号。在XFER =0时，2WR 的低电平将输入寄存器中的数据写入DAC 寄存器，以进行D/A 转换。
WR联合使用，构成第二级锁存控制。
XFER：传送控制信号，低电平有效。与2
（3）DAC1208与8031单片机接口如图3.8所示。
图3.8 DAC1208与8031单片机接口
由图3.10可知8位数据总线D7～D0可接8031的P0口，A0是P0口输出的低8位地址经锁存后的地址最低位。假定译码器对A15～A3译码，则DAC1208对应三个地址：在S2有效和A0=1时，写数据高8位。在S2有效和A0=0时写数据低4位数据；在S1有效时，12位数据同时送到12位DAC寄存器并锁存。DAC1208数据线的低4位DI3～DI0接在DI11～DI8上。系统设计中没有采用译码器，对A15～A3进行译码，而是直接通过8031剩余的I/O口对S2和S1进行控制。
3.3.2 主轴电机变频调速系统的设计
为了实现主轴电机的正反转以及速度的可调。系统对主轴电机的驱动电路也做了精心的设计。为了使电机的控制更加灵活和方便，系统采用了具有多种功能和优越性的TD2000系列变频器TD2000-4T0055G/0075P，来实现对电机的各种运行状态进行控制，
（1）变频器的概述
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一：MPS系统的第4站PLC控制设计 1.1第四站组成及结构： 由吸盘机械手、上下摆臂部件、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、多种类型电磁阀及气缸组成，主要完成选择要安装工件的料仓，将工件从料仓中推出，将工件安装到位。 1．吸盘机械手臂机构：机械手臂、皮带传动结构真空吸嘴组成。由上下摆臂装置带动其旋转完成吸取小工件到放小工件完成组装流程的过程。 2．上下摆臂结构：由摆臂缸（直线缸）摆臂机械装置组成。将气缸直线运动转化为手臂旋转运动。带动手臂完成组装流程。 3．仓料换位机构：由机构端头换仓缸带动仓位装置实现换位（蓝、黑工件切换）。 4．推料机构：由推料缸与机械部件载料平台组成。在手臂离开时将工件推出完成上料。 5．真空发生器：当手臂在工件上方时，真空发生器通气吸盘吸气。 5．I/O接口板：将桌面上的输入与输出信号通过电缆C1与PLC的I/O相连。 6．控制面板：完成设备启动上电等操作。（具体在按钮上有标签说明）。
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课程设计任务书 学生姓名：徐宏华专业班级：物流行政1001班 指导教师：徐泸萍工作单位：物流学院 题目: 组合机床加工过程PLC自动控制设计 初始条件： 1.编程环境：Step7v5.5软件 2.PLC型号：西门子公司S7系列，S7-300 3.机电传动的相关资料指导书 4.仿真环境：S7-PLCSIM 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 液压滑台式组合机床在原位启动后，快速向前到设定的位置时转为慢速前进，到达攻丝进给位置时停止前进，转为攻螺纹主轴转动，丝锥能向前攻入，打到规定深度时，主轴快速制动。接着攻螺纹反转退出，回到原位时快速制动，同时滑台能快速退回原位，并在原位停止。 时间安排：十八周 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
本科生课程设计成绩评定表 指导教师签字： 年月日
目录 摘要------------------------------------------------------------------------------------------------- 0第一章基本知识介绍 ------------------------------------------------------------------------ 1 1.1 设计的任务要求--------------------------------------------------------------------- 1 1.2 组合机床概述------------------------------------------------------------------------ 2 1.2.1 组合机床部件分类 --------------------------------------------------------- 2 1.2.2 组合机床的特点 ------------------------------------------------------------ 2 1.3 PLC控制系统 ----------------------------------------------------------------------- 3 1.3.1 PLC简介 --------------------------------------------------------------------- 3 1.3.2 PLC控制系统设计的基本原则 ------------------------------------------ 4 1.3.3 PLC控制系统的一般步骤 ------------------------------------------------ 4第二章总体方案选择和控制方式选择----------------------------------------------------- 6 2.1 总体方案选择------------------------------------------------------------------------ 6 2.2 控制方式的选择--------------------------------------------------------------------- 6第三章电路图的设计 -------------------------------------------------------------------------- 6 3.1 主电路的设计------------------------------------------------------------------------ 6 3.2 PLC的I/O地址分配--------------------------------------------------------------- 8第四章控制程序的设计 --------------------------------------------------------------------- 10 4.1 顺序功能图的设计---------------------------------------------------------------- 10 4.2 梯形图的设计---------------------------------------------------------------------- 11 4.3 语句表的设计---------------------------------------------------------------------- 15 第五章调试及结果分析 ------------------------------------------------------------------- 21 5.1 硬件组态---------------------------------------------------------------------------- 21 5.2 仿真结果分析---------------------------------------------------------------------- 21 感想----------------------------------------------------------------------------------------------- 25 参考资料书-------------------------------------------------------------------------------------- 26
《机电传动控制》课程设计任务书2016
课题1：专用镗孔机床的电气控制系统设计 (分别使用继电器接触器电路和PLC 实现控制) 1．机床概况 该设备用于大批量生产某零件的镗孔与铰孔加工工序。机床主运动采用动力头，由Y100L —6型(1.5kW-4A)三相异步电动机拖动，单向运转。该设备能进行镗孔加工，当更换刀具和改变进给速度时，又能进行铰孔加工(有镗孔与铰孔加工选择)，加工动作流程如图2-1所示。 a 镗孔） b 铰孔） 图2-1 加工动作流程图 进给系统采用液压控制，为提高工效，进给速度分快进与工进两种且自动变换。液压系统中的液压泵拖动电机为Y801-2型(750W 、1.9A)，由电磁阀(YVl ～YV4)控制进给速度，为作要求如表2-1所示。 表2-1 液压控制动作要求 为提高加工精度，主轴采用静压轴承，由Y801-2型电动机拖动高压液压泵产生静压油膜。 2．设计要求 1)主轴为单向运转，停车要求制动(采用能耗制 原位起动SQ3 原位起动SQ4
动)。 2)主轴电动机与静压电动机的联锁要求是：先开静压电动机，静压建立后(由油压继电器控制)才能起动主轴电动机，而停机时，要求先停主轴电动机，后停静压电动机。 3)主轴加工操作，采用两地控制。加工结束自动停止，手动快退至原位。 4)根据加工动作流程要求，设置镗孔加工及铰孔加工选择。 5)应有照明及工作状态显示。 6)有必要的电气保护和联锁。 7)PLC采用三菱FX2n。
课题2：千斤顶液压缸加工专用机床电气控制系统设计 (分别使用继电器接触器电路和PLC实现控制) 1．专用机床概况介绍本机为专用千斤顶液压缸两端面的加工，采用装在动力滑台上的左、右两个动力头同时进行切削。动力头的快进、工进及快退由液压油缸驱动。液压系统已用两位四通电磁阀控制，并用调整死挡铁方法实现位置控制，油泵电动机型号为Y80—4（0.55kW、1.6A）。 机床的工作程序是： 1)零件定位。人工将零件装入夹具后，定位油缸动作工件定位。 2)零件夹紧。零件定位后，延时15s，夹紧油缸动作使零件固定在夹具内。同时定位油缸退出以保证滑台入位。 3)滑台入位。滑台带动动力头一起快速进入加工位置。 4)加工零件。左右动力头进行两端面切削加工，动力头到达加工终点，即停止工进，延时30s后动力头停转，快速退回原位。 5)滑台复位，左右动力头退回原位后，滑台复位。 6)夹具松压。当滑台复位后夹具松开，取出零件。 以上液压缸各动作由电磁阀控制，电磁阀动作要求如表2-2所示。 2．设计要求 1)专用机床能半自动循环工作，又能对各个动作
湖南工学院 《电气控制技术》课程设计 选题及任务 课程名称电气控制技术计划学时 1周 教师姓名罗雪莲授课班级自本1101－1103 教研室主任签字日期 学院院长签字日期
一、课程设计选题 设计一电镀行车PLC控制系统设计 设计二全自动洗衣机PLC控制 设计三三路智力抢答器的PLC控制 设计四十字路口交通信号灯PLC控制系统设计与调试 设计五五层电梯模型PLC 控制系统设计与调试 设计六自动售货机的PLC控制 设计七注塑机的PLC控制系统设计 设计八橡胶挤出机的变频器控制设计 设计九花式喷水池的PLC控制系统设计 设计十LED点阵图形显示的PLC控制 设计十一箱体加工专用机床的PLC控制系统设计 设计十二带有转向灯的十字路口交通信号灯PLC控制系统设计 二、设计要求 1.一人一题，相同题目者设计报告不能雷同； 2.PLC选型任意，组态软件选择任意； 3.课程设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整； 4.成绩根据设计报告和答辩演示（PPT+电脑仿真）给定。 三．设计任务 1．根据控制要求设计程序及必要的硬件系统。 2．PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配。 3．选择电器元件，编制元件目录表。 4．设计梯形图。 5．完成上位机的组态监控设计 6．在计算机上进行仿真调试； 7．用计算机绘制主电路图、PLC控制电路图、电器元件布置图。 8．编写设计说明书及设计小结。 四．设计参考资料 [1]史国生主编.电气控制与可编程控制器技术（第三版）.北京：化学工业出版社，2010 [2]罗雪莲编著.可编程控制器原理及应用. 北京：清华大学出版社,2008 [3]钟肇新，范建东.可编程控制器原理及应用（第4版）. 广州：华南理工大学出版社，2008 [4]胡健主编.西门子S7-300PLC应用教程. 北京：机械工业出版社，2007 [5]柳春生编著.电器控制与PLC（西门子S7-300机型）.北京：机械工业出版社，2010 [6]刘美俊编著.西门子S7系列PLC的应用与维护.北京：机械工业出版社，2008 [7]胡学林．可编程控制器应用技术．北京：高等教育出版社，2001 [8]吉顺平．可编程序控制器原理与应用．北京：机械工业出版社，2011 [9]郁汉琪．机床电气及可编程序控制器实验、课程设计指导书．北京：高等教育出版社，2001 [10]《工厂常用高低压电气设备手册》上下册 [11]《工厂常用高低压电气设备手册》增补本 [12] 刑郁甫、杨天民、赵积善编.新编实用电工手册, 北京：地质出版社，1997
电气控制与可编程控制 器课程设计正文 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
课程设计任务书一、课程设计的目的 本课程的任务是使学生从实际工程应用出发，在理论和实践上掌握PLC的基本组成，工作原理，并通过设计典型的PLC控制系统，使学生对可编程序控器有一个完整的概念，并具有PLC控制系统研发的初步能力。 在课程设计中使学生掌握可编程序控器的基本组成，工作原理；掌握PLC编程语言；掌握传统的电气控制图；掌握可编程序控器自动控制系统硬件软件设计开发方法。 二、课程设计的开展方式 本课程为实践性环节，采用教师指导加学生自己动手设计的方式，包括以下两方面： 1．课程设计开始前，了解整个课程设计的目的、任务、步骤和方法； 2．课程设计任务主要由学生独立完成，教师负责指导。 三、课程设计的内容及时间安排 课程设计时间为2013年12月23日至 2013年 12月27 日1周，包括了解设计任务和实际动手设计及调试操作。具体内容及时间安排如下： 四、课程设计的考核办法 考核办法：根据平时表现、答辩情况及课程设计说明书按五级分优、良、中、及格、不及格评定成绩。 1．课程设计态度及遵守纪律情况； 2．查阅资料、阅读能力情况； 3．动手操作能力情况； 4．系统需求分析、程序设计思路； 5．梯形图（或语句表）编写情况；
6．课程设计说明书完成情况。 五、课程设计说明书的主要组成部分 1．课题名称及控制要求分析； 2．PLC的介绍及选型，电气原理图； 3．程序（包括注释）、框图、时序图、I/O接线图等； 4．有关的说明及调试小结等； 5．课程设计说明书，不少于15页； 6．电气原理图、系统框图、I/O接线图共三张A3图纸。 六、提交格式要求 1. 一律采用A4书写或打印，左侧装订。 2. 封面（应包含：课程设计题目、姓名、班级、学号） 3. 要求提交课程设计的电子文档和程序。 4. 具体格式见后面附表。 课题一装卸料小车PLC控制设计 （一）设计原始资料和控制要求 装卸料小车工作示意图 一辆小车在A,B两点之间运行，在A,B两点各设一个限位开关，如图所示，小车在A 点时（后限位开关受压动作），操作控制按钮可使小车向前行至料斗下碰到前限位开关，停止，装料后再返回A地将料卸下。小车要求有4种控制方式。 （1）手动控制方式， （2）单周期运行控制方式， （3）双周期运行控制方式， （4）自动循环运行控制方式。 1，手动控制方式
沈阳航空航天大学 课程设计任务书 机电工程学院机械设计制造及自动化专业 班：学号：姓名： 一、课程设计课题某型号卧式镗床的电气控制系统设计 二、课程设计工作自至 三、课程设计技术说明和控制要求 1、设备机械部分运动说明 某型号卧式镗床主要有床身、前立柱、镗头架、工作台、后立柱和尾架等部分组成。其运动形式有三种：镗轴与花盘的旋转运动为主运动；进给运动包括镗轴的轴向进给、花盘上刀具的径向进给、镗头的垂直进给、工作台的纵向与横向进给；辅助运动为工作台的旋转、后立柱的水平移动、尾架的垂直移动及各部分的快速移动。 2、设备电气控制要求及技术参数 1）主运动与进给运动由同一台双速电动机M1拖动，各方向的快速运动由另一台电动机M2拖动 2）主轴旋转和进给都有较大的调速范围 3）要求M1能正反转，能正反向点动，并带有制动，各方向的进给都能快速移动，正反向都能短时点动 4）必要的保护环节、连锁环节、照明和信号电路 5）电动机的功率 M1：5.2KW M2：3KW
四、课程设计的主要内容 1、分析设备的电气控制要求，制定设计方案、绘制草图； 2、进行电路计算，选择元器件，并列出元器件目录表，绘制电气原理图（包 括主电路和控制电路）； 3、通电调试、故障排除、任务验收，编写设计说明书 五、课程设计时间安排 六、主要参考资料 1、齐占庆. 机床控制技术. 北京: 机械工业出版社，1999 2、邓星中主编. 机电传动控制. 武汉：华中科技大学出版社，2001 3、齐占庆. 王振臣主编. 电器控制技术. 北京：机械工业出版社, 2002 4、陈远龄. 机床电气自动控制. 重庆：重庆大学出版社，1997 5、方承远.工厂电气控制技术. 北京: 机械工业出版社，2000 6、张万奎主编.机床电气控制技术.北京：中国林业出版社，北京大学出版社， 2006
J I A N G S U U N I V E R S I T Y 机电系统综合课程设计 ——模块化生产教学系统的PLC控制系统设计 学院：机械学院 班级：机械 (卓越14002) 姓名：张文飞 学号： 指导教师：毛卫平 2017年 6月 目录 一： MPS系统的第4站PLC控制设计 (3) 1.1第四站组成及结构 (3) 1.2 气动回路图 (3) 1.3 PLC的I/O分配表，I/O接线图（1、3、6站电气线路图） (4) 1.4 顺序流程图&梯形图 (5) 1.5 触摸屏控制画面及说明，控制、信息软元件地址表 (10) 1.6 组态王控制画面及说明 (13) 二： MPS系统的两站联网PLC控制设计 (14) 2.1 PLC和PLC之间联网通信的顺序流程图（两站）&从站梯形图 (14) 2.2 通讯软元件地址表 (14) 三：调试过程中遇到的问题及解决方法 (18) 四：设计的收获和体会 (19)
五：参考文献 (20) 一：MPS系统的第4站PLC控制设计 1.1第四站组成及结构： 由吸盘机械手、上下摆臂部件、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、多种类型电磁阀及气缸组成，主要完成选择要安装工件的料仓，将工件从料仓中推出，将工件安装到位。 1．吸盘机械手臂机构：机械手臂、皮带传动结构真空吸嘴组成。由上下摆臂装置带动其旋转完成吸取小工件到放小工件完成组装流程的过程。 2．上下摆臂结构：由摆臂缸（直线缸）摆臂机械装置组成。将气缸直线运动转化为手臂旋转运动。带动手臂完成组装流程。 3．仓料换位机构：由机构端头换仓缸带动仓位装置实现换位（蓝、黑工件切换）。 4．推料机构：由推料缸与机械部件载料平台组成。在手臂离开时将工件推出完成上料。 5．真空发生器：当手臂在工件上方时，真空发生器通气吸盘吸气。 5．I/O接口板：将桌面上的输入与输出信号通过电缆C1与PLC的I/O相连。 6．控制面板：完成设备启动上电等操作。（具体在按钮上有标签说明）。 1.2气动回路图
HUNAN UNIVERSITY 智能控制课程设计(报告) 课程设计题目：基于模糊控制光伏并网发电系 统的研究 学生姓名： 学生学号： 专业班级： 学院名称： 指导老师： 2017年5月30 日
目录 第1章绪论 (1) 第2章光伏并网发电系统MPPT的研究进展 (2) 2.1 光伏发电系统最大功率跟踪控制 (2) 2.2 几种最大功率点跟踪方法的比较 (3) 第3章光伏并网发电系统MPPT模糊控制器 (7) 3.1 模糊化 (7) 3.2 模糊控制规则库的建立 (7) 3.3 解模糊 (7) 第4章 MPPT模糊控制器设计 (8) 4.1选择观测量和控制量 (8) 4.2 输入量和输出量的模糊化 (8) 4.3 制定模糊规则 (9) 4.4 求解模糊关系 (9) 4.5进行模糊决策 (10) 4.6 控制量的反模糊化 (10) 第5章模糊控制光伏并网发电系统仿真 (11) 附录 (15)
第1章绪论 在应对全球能源危机和保护环境的双重要求下，开发利用清洁可再生的太阳能越来越受到人们的关注。伴随着太阳能光电转换技术的不断发展，大规模的利用太阳能成为可能。光伏并网发电系统将成为太阳能利用的主要形式。目前，转换效率低是光伏并网发电系统面临的主要问题，这成为阻碍光伏并网发电系统广泛应用的一个重点问题。智能控制是这门新兴的理论和技术，它是传统控制发展的高级阶段，主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制。智能控制包括专家系统、神经网络和模糊控制，而模糊控制是目前在控制领域中所采用的三种智能控制方法中最具实际意义的一种方法。在光伏系统MPPT控制中，由于外界光照强度和温度变化的不确定性以及并网逆变器的非线性特性，则使用模糊逻辑的MPPT控制方法进行控制，有望获得理想的控制效果。 随着近年智能控制的不断发展和完善，模糊控制技术也日趋成熟，被人们广泛接受。模糊控制的优点很多，例如：模糊控制器设计简单，不需要依赖被控对象的精确数学模型；模糊规则用自然语言表述，易于被操作人员接受；模糊控制规则可以转换成数学函数，易与其他物理规律结合，便于用计算机软件实现；模糊控制抗干扰能力强，且响应快，对复杂的被控对象能有效控制，鲁棒性和适应性都易达到要求。模糊控制以其适应面广泛和易于普及等特点，成为智能控制领域最重要，最活跃和最实用的分支之一。目前，模糊控制已经在工业控制领域、经济系统、人文系统以及医学系统中解决了传统控制方法难以解决甚至无法解决的实际控制问题。本文正是基于光伏发电系统存在的处理复杂，外界不确定因素多等特点，将模糊控制理论应用于光伏发电最大功率跟踪系统中，跟踪系统最大功率工作点，提高光电转换效率，充分利用太阳能资源。 本文以光伏并网发电系统最大功率点跟踪为研究对象，将模糊控制理论应用于光伏并网系统最大功率跟踪控制中，从光伏阵列的原理和特性、光伏并网系统的结构设计、最大功率点跟踪的原理和模糊控制理论等方面进行详细的分析和探讨。本设计报告比较多种最大功率点跟踪控制技术，实现光伏并网发电系统的研究，根据其不同的优缺点，然后选用模糊控制方法来实现最大功率跟踪。通过对模糊论域、隶属度函数计算，制定处模糊规则，设计出模糊控制器。最后建立光伏并网发电系统仿真模型，并对仿真结果进行了分析。
电气控制技术课程设计任务书 一、设计课目：基于PLC的C650型车床控制系统设计 二、系统组成 车床是机械加工业中应用最为广泛的一种机床约占机床总数的25％～50％。车床可以用来切削各种的外圆、内孔、螺纹和端面，还可以安装钻头或绞刀等进行钻孔、绞孔等项加工。C650型卧式车床属中型车床，加工工件回转半径最大可达1020m m，长度可达3000mm。其结构如图所示，主要由车身、主轴变速箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、丝杆和光杆等部分组成。 普通车床结构图 车床的切削加工包括主运动、进给运动和辅助运动三部分。 1、主运动是工件作旋转运动，也就是产生车削的运动。主轴转动带动装夹在其端头的工件转动。
2、进给运动是刀具作直线运动，也就是使切削能连续进行下去的运动。刀具安装在刀架上，与滑板一起随溜板箱沿主轴轴线方向实现进给移动。主轴的传动和溜板箱的移动均由主电动机驱动，并通过各自的变速箱调节主轴转速进给速度。当加工的工件比较大时其转动惯量也比较大，停车时不易立即停止转动，必须有停车制动的功能，较好的停车制动是采用电气制动。 3、为减轻工人的劳动强度和节省辅助工作时间，要求带动刀架移动的溜板箱能够快速移动（辅助运动）。在加工的过程中，还需提供切削液（冷却液）。 采用一台不变速的异步电动机拖动，实现切削主运动和刀具进给运动，其变速由变速齿轮箱通过手柄操作进行切换来实现的有级调速。采用一台电动机单独驱动刀架的快速移动；采用一台电动机单独驱动冷却泵和液压泵。 三、控制要求 1、主电动机M1，完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动，电动机采用直接起动，可正反两个方向旋转（反转控制主要用于加工螺纹时，要求反转退刀），并可进行正反两个旋转方向的电气停车制动。为加工调整方便，还具有正向点动功能。 2、电动机M2拖动冷却泵，在加工时提供切削液，采用直接起动停止方式，并且为连续工作状态。 3、快速移动电动机M3，电动机可根据使用需要，随时手动控制起、停。
机电传动控制课程设计 一、目录 引言 2 设计说明相关内容 （一）、课程设计题目 3 （二）、设计目的及要求 3 （三）、设计内容 4 一、控制方案设计 4 二、线路设计 4 三、控制电路的设计 6 四、元件的选取 6 五、柜体设计 8 六、结束语 11 七、参考文献 12
二、引言 《机电传动控制》课程是机械制造及其自动化专业的一门必修专业基础课，它是机电一体化人才所需电知识结构的躯体。在学习《机电传动控制》这门课程的时候，我能够深刻的体会到其重要性。作为机械类专业本基础教材，本课程涵盖了经典控制理论的基本原理和基本知识，内容与机械类课程现代控制理论相衔接。本书所讲内容突出机电结合，电为机用。在保证基本内容的前提下，简化理论分析，加强反映了当前机电领域的新技术和新知识，加强实例的分析、设计，力求做到内容深入浅出、重点突出，以利于我们开拓思路、深化知识。《机电传动控制》是机械设计制造及其自动化专业系列的教材之一，可以作为机械类专业及与之相近专业的同学们学习和研究。本课程不仅在于它是一门系统理论基础课程，是我们掌握控制论的基础知识，解决机械工程中的控制问题，更重要的是通过呵护唯物辩证法的方法论的建明阐述，使我们学会用控制理论观点，系统论方法，分析、处理机械工程中遇到的难题，启迪和发展我们的思维，培养我们分析问题和解决问题的能力。 由于现代科学和计算机技术的迅速发展，控制理论应用于机械工程的重要性日益明显。将理论联系实际，展开设计的课程设计实践，可以激发我们对该课程的学习兴趣而且能够让我们初步掌握系统性能分析及系统设计的基本方法，为专业课学习和参加控制工程实践打下必要的基础。由此可见，本次课程设计势在必行！
《机电控制技术》课程设计指导书 第一节、课程设计的目的及要求 《机电控制技术》课程是高等院校机械电子工程专业比修一门专业基础课，可编程序控制器应用技术、单片机应用技术是机电控制技术的重要组成部分，也是工程技术人员用以实现各种控制功能的常规方法。结合《机电控制技术》这门课程，开设本课程设计，其目的是加强实践环节，让学生通过对从生产实践中精心提炼出来的具有典型意义课题进行系统设计、编程、调试，使得学生对如何设计和开发一个PLC或单片机应用系统有一定的感性认识，同时可培养和提高学生解决工程问题的能力，启发学生的创造性思维，从而改变以往学生遇到面宽一点、复杂程度大一点的机电结合型测控系统课题，就一筹莫展而不能进入角色的局面，并为他们以后的实际工作打下基础。通过本课程设计，要求学生能综合运用本课程的基础知识，进行融汇贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的设计任务。 第二节、汽车连杆半精镗专用机床PLC控制系统的设计 1、设计任务 设计一汽车连杆半精镗专用机床PLC控制系统，并用编程器调试、开发该系统的硬件和软件。 2、控制系统设计要求 汽车连杆半精镗专用机床由以下几个部分组成：左滑台、右滑台、左动力头、右动力头、工件定位夹具及液压站。图2为机床的大致轮廓。机床的左、右滑台动作及工件的定位夹紧都由液压提供动力。 左动力头 右 动 力 头定位夹具 左滑台右滑台 图2 机床轮廓 M 汽车连杆的加工工艺过程要求一面两销定位，同时装卡两件，两件同时加工。机床在原始状态，两件人工认销，认销完成后，首先同时按SB7、SB8启动循环，然后同时按SB1、SB2按钮，将工件夹紧（继电器YV5、YV7、YV9得电）。夹紧力到后（夹紧压力继电器SP0得电），进行拔销（YV11继电器得电）。拔销到位后SQ2继电器得电发出指示信号。接着右动力头在右滑台带动下快进（继电器YV1得电），同时右主轴启动（接触器KM1得电），右滑台快进一段距离，碰到工件后，液压系统内压力升高，（右滑台压力继电器SP1发出得电信号后），右滑台通过液压行程调速自动转为工进，同时镗工件的两个大孔和两个小孔，镗完孔到终点，碰到右滑台终点行程开关SQ3时，右滑台后退（继电器YV2得电）。右滑台碰到原位行程开关SQ4时，右主轴停止（KM1断电），同时左滑台带动左动力头快进（继电器YV3带动），与此同时，左主轴启动（左主轴接触器KM2得电）。当左滑台快进一段距离碰到加工工件后，液压系统压力升高（左滑台压力继电器SP2得电），左滑台通过液压行程阀自动调整为工进，加工左边的孔，碰到左滑台终点行程开关SQ5后，左滑台快退（继电器YV4得电）。左滑台退回原位，
目录 有害气体的检测、报警、抽排.................. . (2) 1 意义与要求 (2) 1.1 意义 (2) 1.2 设计要求 (2) 2 设计总体方案 (2) 2.1 设计思路 (2) 2.2 总体设计方框图 2.3 完整原理图 (4) 2.4 PCB制图 (5) 3设计原理分析 (6) 3.1 气敏传感器工作原理 (7) 3.2 声光报警控制电路 (7) 3.3 排气电路工作原理 (8) 3.4 整体工作原理说明 (9) 4 所用芯片及其他器件说明 (10) 4.1 IC555定时器构成多谐振荡电路图 (11) 5 附表一：有害气体的检测、报警、抽排电路所用元件 (12) 6.设计体会和小结 (13)
有害气体的检测、报警、抽排 1 意义与要求 1.1.1 意义 日常生活中经常发生煤气或者其他有毒气体泄漏的事故，给人们的生命财产安全带来了极大的危害。因此，及时检测出人们生活环境中存在的有害气体并将其排除是保障人们正常生活的关键。本人运用所学的电子技术知识，联系实际，设计出一套有毒气体的检测电路，可以在有毒气体超标时及时抽排出有害气体，使人们的生命健康有一个保障。 1.2 设计要求 当检测到有毒气体意外排时，发出警笛报警声和灯光间歇闪烁的光报警提示。当有毒气体浓度超标时能自行启动抽排系统，排出有毒气体，更换空气以保障人们的生命财产安全。抽排完毕后，系统自动回到实时检测状态。 2 设计总体方案 2.1 设计思路 利用QM—N5气敏传感器检测有毒气体，根据其工作原理构成一种气敏控制自动排气电路。电路由气体检测电路、电子开关电路、报警电路、和气体排放电路构成。当有害气体达到一定浓度时，QM—N5检测到有毒气体，元件两极电阻变的很小，继电器开关闭合，使得555芯片组成的多谐电路产生方波信号，驱动发光二极管间歇发光；同时LC179工作，驱使蜂鸣器间断发出声音；此时排气系统会开始抽排有毒气体。当气体被排出，浓度低于气敏传感器所能感应的范围时，电路回复到自动检测状态。
课程设计任务书 2013—2014学年第二学期 机械工程学院（系、部）机械设计制造及其自动化专业机设1105 班级课程名称：机床电气控制技术 设计题目：压力机液压系统的电气控制设计 完成期限：自 2014 年 6 月 13 日至 2014 年 6 月 20 日共 1 周 内容及任务一、设计的主要技术参数 具体要求见课程设计指导书 二、设计任务 完成系统的继电器控制原理图、PLC控制原理图及设计说明书一份三、设计工作量 电气图2-3张，不得少于15页 进度安排 起止日期工作内容 6.13 讲解设计目的、要求、方法，任务分工 6.14 根据指导书和任务书要求确定控制系统的输入输出点 数、类型，确定输入、输出设备及元器件种类、数量， 初步选定PLC型号 6.15 根据指导书和任务书绘制控制系统工作流程图，确定每 个动作实现和解除必须的条件 6.16-6.17 绘制继电器控制原理图、电路计算、元器件选择列表 编制控制系统的PLC控制程序 6.18-6.20 编写设计说明书 主 要参考资料【1】郁建平主编《机电控制技术》. 北京：科学出版社，2006. 【2】张万奎主编《机床电气控制技术》. 北京：中国林业出版社，2006. 【3】李伟主编《机床电器与PLC》. 西安：西安电子科技大学出版社，2006. 【4】芮静康主编《实用机床电路图集》. 北京：中国水利水电出版社，2006. 指导教师（签字）： 2014年 6 月 20 日系（教研室）主任（签字）： 2014年 6 月 20 日
机床电气控制技术 设计说明书 压力机液压系统的电气控制设计 起止日期：2014 年6 月13 日至2014 年6 月20 日学生姓名邓文强 班级机设1105 学号11405701424 成绩 指导教师(签字) 机械工程学院（部） 2014年6月20日
机电传动控制课程设计报 告 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
引言 作为通用工业控制计算机，30年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。 可编程控制器的定义可编程控制器，简称PLC，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。
1 PLC控制系统设计 PLC控制系统设计的基本原则 任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则： 1.最大限度地满足被控对象的控制要求 2.C控制系统安全可靠 3. 力求简单、经济、使用及维修方便 4. 适应发展的需要 PLC机型选择 随着PLC的推广普及，PLC产品的种类和型号越来越多，功能日趋完善。从美国，日本、德国等国家引进的PLC产品及国内厂商组装或自行开发的PLC 产品已有几十个系列。上百种型号。其结构形式、性能、容量、指令系统，编程方法、价格等各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选择PLC产品，对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要作用。一般来说，各个厂家生产的产品在可靠性上都是过关的，机型的选择主要是指在功能上如何满足自己需要，而不浪费机器容量。PLC的选择主要包括机型选择，容量选择，输入输出模块选择、电源模块选择等几个方面。 1、可编程控制器控制系统I/O点数估算 I/O点数是衡量可编程控制器规模大小的重要指标。根据被控对象的输入信号与输出信号的总点数，选择相应规模的可编程控制器并留有10%～15%的I/O 裕量。估算出被控对象上I/O点数后，就可选择点数相当的可编程控制器。如果是为了单机自动化或机电一体化产品，可选用小型机，如果控制系统较大，输入输出点数较多，被控制设备分散，就可选用大、中型可编程控制器。 2、内存估计 用户程序所需内存容量要受到下面几个因素的影响：内存利用率；开关量输入输出点数；模拟量输入输出点数。 （1）内存利用率用户编的程序通过编程器键入主机内，最后是以机器语言的形式存放在内存中，同样的程序，不同厂家的产品，在把程序变成机器语言存放时所需要的内存数不同，我们把一个程序段中的接点数与存放该程序段所代表的机器语言所需的内存字数的比值称为内存利用率。高的利用率给用
机电控制技术课程设计报告书 1.1任务描述 本系统结构与工作原理如上图所示，纺织品由五个电动机带动辊子与橡胶辊的摩擦带动左向右传动。要求设计该系统的控制部分。本控制部分采用西门子S7-224PLC（继电器型）控制5个三相变频电机，实现纺织布料在该系统中自左向右的同步传动。 1.2 控制任务和要求 （1）确定本系统所需要的电气元件，并说明元件型号； （2）变频电机的转速范围0~1500r/min； （3）按下启动按钮，布料按一个初始速度自左向右运行； （4）一直按下升速按钮，布料运行速度持续上升（上升到上限不在上升）；一直按降速按钮，布料运行速度持续下降（下降到下限不在下降）； (5)按停止按钮，系统停止运行； 2 控制方案的选择 交流电机按品种分同步电机、异步电机两大类。 同步电机转子的转速n s与旋转磁场的转速相同，称为同步转速。n s与所接交流电的频率 (f)、电机的磁极对数(P)之间有严
格的关系 n s＝f/P 在中国，电源频率为50HZ，所以三相交流电机中一对磁极电机的同步转速为3000转/分，三相交流电机中两对磁极电机的同步转速为1500转/分，以此类推。异步电机转子的转速总是低于或高于其旋转磁场的转速，异步之名由此而来。异步电机转子转速与旋转磁场转速之差（称为转差）通常在10％以内。 转差率 S=n0-n/n0(n0为同步转速，n为空载转速) 由此可知，交流电机（不管是同步电机还是异步电机）的转速都受电源频率的制约。因此,交流电机的调速比较困难,最好的办法是改变电源的频率。 本系统结构与工作原理如上系统联动控制图所示，纺织品由五个电动机带动辊子与橡胶辊的摩擦带动左向右传动。首先可以看出该系统属于同步开环控制，在布的同步传动中必须保证布在传动过程中始终被拉直，因此要求后一个电动机的转速比前一个电动机的转速高，但转速差不宜过大，否则会影响布的质量甚至会拉断布。由上述控制要求可知，本系统要求五个电机实现同步升速和同步降速，而且在升速和降速的过程中保持各个电机之间存在一个速度差，从而使绕过辊子的布保持一定的张力。如果在运行过程中出现紧急情况，可以实现紧急停车，从而把损害减小到最少。 为了实现上述功能，达到控制要求，经分析可知，选择变频调速的开环交流调速系统。理由如下： （1）提供的电源为工频50HZ的三相四线制的线电压为380V
《智能控制》课程设计报告题目：采用BP网络进行模式识别院系： 专业： 姓名： 学号： 指导老师： 日期：年月日
目录 1、课程设计的目的和要求 (3) 2、问题描述 (3) 3、源程序 (3) 4、运行结果 (6) 5、总结 (7)
课程设计的目的和要求 目的：1、通过本次课程设计进一步了解BP网络模式识别的基本原理，掌握BP网络的学习算法 2、熟悉matlab语言在智能控制中的运用，并提高学生有关智能控制系统的程序设计能力 要求：充分理解设计容，并独立完成实验和课程设计报告 问题描述 采用BP网络进行模式识别。训练样本为3对两输入单输出样本，见表7-3。是采用BP网络对训练样本进行训练，并针对一组实际样本进行测试。用于测试的3组样本输入分别为1,0.1；0.5,0.5和 0.1,0.1。 表7-3 训练样本 说明：该BP网络可看做2-6-1结构，设权值wij，wjl的初始值取【-1，+1】之间的随机值，学习参数η=0.5，α=0.05.取网络训练的最终指标E=10^（-20），在仿真程序中用w1,w2代表wij，wjl，用Iout代表 x＇ｊ。 源程序 %网络训练程序
clear all; close all; xite=0.50; alfa=0.05; w2=rands(6,1); w2_1=w2;w2_2=w2; w1=rands(2,6); w1_1=w1;w1_2=w1; dw1=0*w1; I=[0,0,0,0,0,0]'; Iout=[0,0,0,0,0,0]'; FI=[0,0,0,0,0,0]'; k=0; E=1.0; NS=3; while E>=1e-020 k=k+1; times(k)=k; for s=1:1:NS xs=[1,0; 0,0; 0,1]; ys=[1,0,-1]'; x=xs(s,:); for j=1:1:6 I(j)=x*w1(:,j); Iout(j)=1/(1+exp(-I(j))); end y1=w2'*Iout;