毕业设计（论文）
题目基于PLC的搅拌机控制系统的
设计
系（院）电气工程系
专业电气工程与自动化
班级2010级4班
学生姓名袁树帅
学号1014090428
指导教师赵娟
职称讲师
二〇一四年六月二十日
独创声明
本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。
本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
二〇一四年月日
毕业设计（论文）使用授权声明
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（保密论文在解密后遵守此规定）
作者签名:
二〇一四年月日
基于PLC的搅拌机控制系统的设计
摘要
液体搅拌已成为现代工厂中必不可少的环节，以往的搅拌机都是由继电器控制的，其系统较为复杂，响应速度缓慢。基于PLC控制技术的飞速发展，用软件就可以取代继电器系统中的触点和接线，因此，选用PLC对搅拌机的控制系统进行设计。
本设计主要采用PLC控制技术实现对液体搅拌系统的自动控制。首先设计系统的工艺流程，根据工艺流程进行硬件配置，主要包括PLC、电动机、电磁阀、泵、液位变送器等元件的选型。然后对控制系统的主电路、控制电路进行设计，从而达到控制要求。最后根据控制要求进行软件设计，通过液位变送器将采集到的现场液位高度传送给PLC，并由PLC对现场数据逻辑处理后，发出相应的控制指令，完成系统的自动控制。该设计在保证其功能的前提下，对其结构进行了尽量的简化，从而达到降低制造成本和维护成本的目的。
关键字：PLC, 液体搅拌，控制系统，自动控制
The design of the Mixer Control System based on PLC
Abstract
Liquid mixing has become an indispensable part of the modern factories, past mixer is controlled by relay, the system is more complicated, the speed of response is slow. Based on the rapid development of PLC control technology, using the software can replace the contact and connection in relay system, therefore, this article chooses PLC to design the control system of mixer.
This design mainly uses the PLC control technology to realize automatic control of liquid mixing system. Firstly, designing process of the system which can determine the hardware configuration , mainly including PLC, motor, solenoid valve, pump, liquid level transmitter components selection, etc. Then so as to achieve the requirements of the control, designing the control system of main circuit, control circuit. At last, according to the control requirements for software design, through the liquid level transmitter will be collected the water height transmitted to PLC, and after processing by PLC to field data logic, a corresponding control instruction, complete the automatic control system. The design under the premise of function, try to achieve aim of lowering costs manufacturing and maintenance, thereby simplify the structure of system.
Keywords: PLC, Liquid mixing, Control system,automatic control
目录
第一章绪论 (1)
1.1 设计背景 (1)
1.2 研究目的与意义 (2)
第二章搅拌机控制系统总体方案设计 (3)
2.1 控制系统的简介 (3)
2.1.1 控制方式的确定 (3)
2.1.2 控制系统的优点 (4)
2.1.3 控制系统的组成 (4)
2.2 系统设计内容及需求分析 (5)
2.2.1 系统设计内容 (5)
2.2.2 系统需求分析 (6)
2.3 系统设计的基本步骤 (6)
第三章控制系统的硬件设计 (7)
3.1 系统的工艺流程设计 (7)
3.2 PLC的工作原理 (7)
3.3 硬件模块的设计 (9)
3.3.1 可编程控制器的选用 (9)
3.3.2 液位变送器的选用 (12)
3.3.3 电磁阀的选用 (13)
3.4 系统主电路的设计 (14)
3.5 系统控制回路的设计 (16)
第四章系统的软件设计 (17)
4.1 程序设计思想 (17)
4.2 系统初始化程序及主程序设计 (17)
4.3 报警电路程序的设计 (18)
4.4 断电保护程序的设计 (19)
4.5 系统控制过程分析 (20)
第五章总结 (21)
参考文献 (22)
谢辞 (23)
附录 (24)
第一章绪论
目前，我国的液体搅拌系统大部分采用传统的继电器进行控制，这种方法耗能大、浪费大、搅拌效果不好，给工厂浪费很多资金，同时噪声污染也很严重。随着计算机技术的飞速发展，生产厂家对生产的自动化水平有了更高的要求，因此，对搅拌系统应该加以改进。基于PLC的搅拌机控制系统可以灵活的根据液体的不同而进行混料，从而达到节能环保目的。
1.1 设计背景
在生产第一线有着各种各样的自动加工系统，其中液体混合加工就是最为常见的一种。在工艺加工最初，把多种原料在合适的时间和条件下进行顺序加工，一直都是在人监控或操作下进行的。随着经济的发展和社会的进步，各种工业自动化的不断升级，对于工人的素质要求也逐渐提高。从20世纪20年代开始，人们就把各种继电器、定时器、接触器及其触点按照一定的逻辑关系连接起来组成控制系统来控制各种生产设备，这就是大家所熟悉的传统继电器控制系统。由于它结构简单、容易掌握、价格便宜，在一定范围内能满足控制要求，因而使用面比较广，在工业控制领域中也一直占主导地位。但是继电器控制系统有明显的缺点：设备体积大、功能少、动作速度慢、可靠性差，难以实现较复杂的控制。又因其是靠硬连线逻辑构成的系统，接线比较复杂，当生产工艺改变时，原有的接线和控制盘就会更换，所以通用性和灵活性比较差。
1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM）提出了公开招标方案，设想将继电器便于使用和计算机技术功能完备、灵活的特点相结合，生产一种面向过程，面向问题的工业通用控制器。其主要目的在于简化计算机编程方法和程序输入方式，使人们不必花费大量的精力进行计算机编程，也能像继电器那样方便的使用。这个方案首先得到了美国数字设备（DEC）公司的积极响应，并中标。该公司于1969年研制出了第一台符合招标要求的工业控制器，命名为可编程逻辑控制器，简称PLC，并在GM公司的汽车自动装配线上实验获得了成功。
随着大规模集成电路和微处理器在PLC中的应用，使PLC的功能不断得到增强，产品得到飞速发展。由于它的自动化程度高、可靠性好、设计周期短、使用和
维护简便等独特优点，备受国内外工程技术人员和工业界厂商的极大关注，生产PLC 的厂家云起[1]。
1.2研究目的与意义
以往采用传统的继电器控制液体搅拌系统，使用硬件连接电器多，可靠性差，自动化程度不高，为了克服上述缺点，目前采用先进控制器对传统的继电器控制进行改造，大大提高了控制系统的可靠性和自控程度，为生产提供了更可靠的保障。基于PLC的搅拌机控制系统具有混合精确高、效率高、控制可靠等特点，它避免了人工在恶劣的工作现场操作，降低了危险系数。同时提高了企业生产和管理的自动化水平，减少了人员的使用，减轻了员工的劳动强度，提高了人员的使用效率，在某些工作环境恶劣的行业中得到了广泛的应用，具有良好的经济和社会效益。
在化工、食品加工等行业的生产过程中，液体搅拌是十分重要也是必不可少的环节，液体搅拌的关键部分是保证混料过程中原料的准确性和比例以及保证原料的充分混合。现场采用计算机控制，尽管可以达到控制精度，但成本高，对工作环境要求比较高，对现场操作人员的要求也高。采用可编程序控制器实现液体搅拌控制，不但可以对液体搅拌过程的各个环节精确控制，而且大大降低成本，可直接应用于工业现场，对现场操作人员的要求也不是很高。该液体搅拌系统采用基于PLC的控制系统来取代继电器构成的控制系统，采用模块化结构，具有良好的可移植性和维护性的特点，对企业提高自动化管理水平具有很大的帮助。在此同时也提高了工作效率和生产线的使用寿命，减少了企业生产质量的波动，因此具有广阔的发展前景。液体搅拌控制系统就应工厂的生产需要诞生了。
第二章搅拌机控制系统总体方案设计
液体搅拌机控制系统主要通过运用液位变送器采集现场的液位信号，经过数模转换将信号传递给PLC来实现对系统的控制。本系统总体方案设计的主要目的在于保证混料过程中原料的准确性以及保证原料的充分混合。
2.1 控制系统的简介
搅拌机控制系统关键在于选择合适的控制方式和系统组成构件，在完成控制任务的同时，尽量简化结构、降低制造成本。
2.1.1 控制方式的确定
就目前的现状有以下几种控制方式可以满足系统的要求：继电器控制、单片机控制、可编程序控制器控制。
（1）继电器控制
控制功能是由硬件继电器实现的。继电器串接在控制电路中根据主电路中的电压、电流、转速及温度等参量变化而动作，以实现电力拖动装置的自动控制及保护。系统较为复杂，在控制过程中，如果某个继电器被损坏，都会影响整个系统的正常运行，查找和排除故障往往非常困难，虽然继电器本身价格不太贵，但是控制柜的安装接线工作量大，因此整个控制柜价格非常高，灵活性差，响应速度慢[2]。
（2）单片机控制
单片机作为一个超大规模的集成电路，结构上包括CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路。其低功耗、低电压和很强的控制功能，成为工控领域、尖端武器、日常生活中应用最广泛的计算机之一。但是，单片机是一个集成电路，不能直接将它与外部I/O信号连接。若要将它用于工业控制还要附加一些配套的集成电路和I/O接口电路，硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大。
（3）可编程序控制器控制
可编程序控制器配备各种硬件装置供用户选择，因此，用户不用自己设计和制作硬件装置，只需确定可编程序控制器的硬件配置和设计外部接线图，同时采用梯
形图语言编程，用软件取代继电器系统中的触点和接线，通过修改程序来适应工艺条件的改变[3]。
随着微电子技术的不断发展，PLC也通过不断的升级极大的增强了其功能。现在PLC已经发展成为不但具有逻辑控制功能，还具有过程控制功能、运动控制功能和数据处理功能、连网通讯功能等多种性能，是名副其实的多功能控制器。由PLC 为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点，是目前工业自动化的首选控制装置。因此，选择PLC来进行本次设计。
2.1.2 控制系统的优点
（1）从控制方式上比较：用继电接触器控制完成一项控制工程，首先按工艺要求画出电气原理图，然后画出继电器屏的布置和接线图等，进行安装调试，以后修改起来非常麻烦。而采用PLC控制，由于其硬件和软件齐全，为模块化积木式结构，且已商品化，因此仅需按性能、控制要求设计控制程序，而且在以后的修改中只需改变控制程序就可轻易改变逻辑或增加功能。
（2）从工作方式上比较：电气控制并行工作，而PLC串行工作，不受制约，I/O系统设计有完善的通道保护与信号调理电路；在结构上对耐热、防潮、防尘等都有非常周到的考虑。
（3）从控制速度上比较：电气控制速度慢，触点易抖动；而PLC通过半导体来控制，速度很快，无触点，故无抖动。
（4）从定时，计数上比较：电气控制定时精度不是很高，易受环境温度变化的影响，并且无计数功能；而PLC时钟脉冲由晶振产生，精度高，定时范围宽；并且有计数功能。
（5）从可靠性，可维护性上比较：电气控制接触点多，会产生机械磨损和电弧烧伤，接线较多，可靠性，维护性差；而PLC无触点，采用密封、防尘、抗震的外壳封装结构，能适应工作现场的恶劣环境，使用寿命长，且有自我诊断的功能和对程序执行监控功能，现场调试和维护方便。
2.1.3 控制系统的组成
本系统由计算机、现场控制柜、电机、位置检测装置以及报警装置组成。计算机安装在主控室，用以收发液体混合的实时信号，记录，存储和控制现场的运行状
态。现场控制柜安装在生产现场，电动机及位置传感器等安装在生产线上，受现场控制柜的控制。系统控制框图如图2-1所示。
图2-1系统控制框图
为了实现液体搅拌系统的控制要求，系统主要以PLC 作为控制核心。通过液位变送器采集现场液位的高度并将其转换成4～20mA 的电流信号送至PLC ，PLC 通过现场状况及外部输入指令来控制搅拌系统，并显示操作指示及发出报警。
2.2 系统设计内容及需求分析
系统设计内容主要是根据液体搅拌的过程来概述的，并根据设计内容对系统的需求进行分析。
2.2.1 系统设计内容
液体搅拌系统由原料罐、搅拌机、出料罐组成。它先将两种原料送搅拌机，然后在搅拌机内混合，最后，送出料罐出料。两种原料液体进料达到设定的液面时停止进料，且搅拌机搅拌时间可根据浓度的不同而自行设定。设计要求在搅拌机内混合两种液体，首先确定搅拌机内无残留液体，即让放料阀打开10s ，然后注入A 液体，当A 液体上升到SL2位置时禁止A 液体流入；B 液开始注入，当B 液体上升到SL1位置时B 液体停止流入；搅拌电机M 开始搅拌，搅拌均匀后(时间设定为30 s)停止并保温10s ；出料阀打开，当液位高度下降到SL3后，再延时10s 出料阀断电计算机
现场控制柜
电机位置检测装置
报警装置
关闭，并同时开始新的循环。根据上述构想，决定采用PLC、电磁阀、泵、电机以及液位变送器进行设计。
2.2.2系统需求分析
在设计一个控制系统时，首先要清楚系统所要实现的功能和所具备的的性能，因此需要进行系统需求分析，再决定配置什么样的硬件和软件。
（1）功能需求
控制系统应具有可靠性高，功能强大，扩展容易及连接方便，能够满足开关量控制和数据通讯等功能；系统能够对模拟信号进行数据采集，并保证在传输过程当中的可靠性。
（2）实时性需求
在液体搅拌控制系统中，根据液体混合生产工艺流程，对实时性是有要求的，特别是在测量各种物料液位时，要保证各种液位的动态精度，必须实时地对传感器数据进行采集，并在适当的时候，系统能尽可能快的作出反映，关闭某个阀门或电机。也就是说存在一个时限，系统必须在规定时限内动作，加上执行机构的响应时间，系统必须反应灵敏[4]。
2.3 系统设计的基本步骤
在液位控制系统的设计过程中主要考虑以下几点：
（1）深入了解和分析液体混合控制系统的工艺条件和控制要求。
（2）确定好I/O设备。根据液位控制系统功能要求，确定系统所需的输入、输出设备。
（3）根据I/O点数选择合适的PLC类型。
（4）分配I/O点，分配PLC的输入输出点，编制出输入输出分配表或者输入输出端子的接线图。
（5）设计液体自动控制系统的梯形图，根据控制要求设计出完整的梯形图程序，这是整个液体自动控制系统设计的核心工作。
第三章 控制系统的硬件设计
在液体搅拌机控制系统的设计中，想要经济合算地实现工厂自动化，对于任何一种硬件的设计都应有一个最适宜的方案。本控制系统的硬件设计主要包括系统工艺流程的设计，各种硬件的选用、主电路的设计和控制电路的设计。
3.1 系统的工艺流程设计
整个搅拌系统由进料罐、搅拌机、出料罐以及液位变送器、电机、泵、电磁阀组成。该系统需要1个搅拌电机，进料泵及出料泵总共3个，电磁阀3个。整个系统的工业流程如图3-1所示。
图3-1系统工业流程图 3.2 PLC 的工作原理
当PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段[5]。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC 的CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 液体A 液体B 泵1泵2泵3 阀B
阀A
阀C
搅拌机
储料罐
SL1
SL2
SL3
（1）输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
（2）用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
（3）输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。同样的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不同。另外，采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然，如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略，那么二者之间就没有什么区别了。
一般来说，PLC的扫描周期包括自诊断、通讯等，如图3-2所示，即一个扫描周期等于自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新等所有时间的总和。
图3-2 PLC 的工作过程
3.3 硬件模块的设计
为使系统安全可靠的运行，在进行硬件结构设计时，应充分了解各硬件设备的
工作原理，以便选择合适的型号。
3.3.1 可编程控制器的选用
进行PLC 选型时，应该从以下几个方面进行考虑：
（1）I/O 点数问题
当控制对象I/O 点在60点之内，I/O 点数比为3:2时选用整体式（小型）PLC 较为经济；当控制对象I/O 点在100-300点左右，选用中小型模块式的较为合理；当控制对象I/O 点在500点以上时就必须选用大型PLC 。
（2）I/O 类型问题
I/O 类型也是决定PLC 选型的重要因素之一，一般而言，多数小型PLC 只具有
开关量I/O ；PID 、 A/D 、D/A 、位控功能一般只有大、中型PLC 才有。
（3）联网通信问题
联网通讯是影响PLC 选型的重要因素之一，多数小型机提供较简单的RS-232通讯口，少数小型PLC 没有通讯功能。而大型PLC 一般都有各种标准的通信模块可供选择。
（4）系统响应时间问题
系统响应时间也是影响PLC 选型的重要因素之一。一般而言，小型PLC 扫描时间为10-20ms/kb ；中型PLC 扫描时间在10ms/kb 以下；大型PLC 扫描时间在1 ms/kb 输入端子输入映像
区用户程序输出映像区输出锁存输出端子
输
入
信
号输入采样程序执行输出刷新
以下，而系统响应时间约为2倍的扫描周期[6]。
（5）可靠性问题
应从系统的可靠性角度，决定PLC的类型和组网形式，比如对可靠性要求极高的系统，可考虑选用双CPU型PLC或冗余控制系统/热备用系统。
（6）程序存贮器问题
在PLC选型过程中，PLC内存容量、型式也是必须考虑的重要因素。通常的计算方法是:
+
?
+
/?
I。
8
O
?
?
+
模拟量
100
采样点数
）
（开关量）
（
120
1
.0
点数25进行PLC选型时，不要盲目地追求过高的性能指标。另外，I/O点数，存贮容量应留有一定的余量以便实际工作中的调整。
确定PLC的型号以后，就必须对各种模块进行选型，开关量模块的选型主要涉及到如下几个问题:
（1）外部接线方式问题。I/O模块一般分为独立式、分组式和汇点式。通常，独立式的点均价格较高，如果实际系统中开关量输入信号之间不需隔离可考虑选择后两种。
（2）点数问题。前面所说，点数是影响PLC选型的重要因素，同样在进行I/O 模块的选型时也必须根据具体点数的多少选择恰当的I/O模块。一般而言，点数多的点均价就低。
（3）开关量输入模块。通常的开关量输入模块类型有有源输入、无源输入、光电接近传感器等输入。进行开关量输入模块的选型时必须根据实际系统运行中的要求综合考虑。
（4）开关量输出模块。通常的开关量输出模块类型有继电器输出、可控硅输出和晶体管输出。在开关量输出模块的选型过程中，必须根据实际系统运行要求及要求输出的电压等级进行相应的选型。
根据对控制要求的分析，本设计选择了三菱系列中的FX2N-32MR，它不仅满足中等性能要求的应用，而且应用领域相当广泛。其指令非常丰富、功能强大、可靠性高、适应性好、结构紧凑、易于扩展、性价比高。并且有多种特殊功能模块或功能扩展板，可以实现多轴定位控制，设计中使用的PLC所用的模块共有I/O总数32点，其中输入点12个，输出点12个。可带8个特殊扩展单元。FX2N-32MR系
列所具有的多种性能递增的CPU 和丰富的且带有许多方便功能的I/O 扩展模块，使用户可以完全根据实际应用选择合适的模块[7]。当任务规模扩大并且愈加复杂时，可随时使用附加的模块对PLC 进行扩展。该系列所具备的高电磁兼容性和强抗振动，抗冲击性，更使其具有最高的工业环境适应性。根据系统控制要求设计出PLC 的外部接线图，如图3-3所示。
图3-3 PLC 外部接线图
根据PLC 外部接线图，将11个输入信号、11个输出信号按各自的功能类型分
好，并与PLC 的I/O 端一一对应，编排好地址。列出外部I/O 信号与PLC I/O 端地X0X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
X10
X11
X12
COM 开始
停止液位开关SL1 液位开关SL2液位开关SL3试灯、试铃消铃按钮M1、阀A 故障 M2、阀B 故障 M3、阀C 故障 搅拌机故障
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y10Y11Y12COM M1、阀A M2、阀B M3、阀C 搅拌机热电偶报警铃M1、阀A 故障指示灯M2、阀B 故障指示灯M3、阀C 故障指示灯搅拌机故障指示灯循环结束指示灯三菱FX2N-32MR
址编号对照表，如表3-1所示。
表3-1 I/O分配表
输入点输出点
X0 开始SB1 Y0 M1、阀A
X1 停止SB2 Y1 M2、阀B
X2 液位开关SL1 Y2 M3、阀C
X3 液位开关SL2 Y3 搅拌机
X4 液位开关SL3 Y4 热电偶
X5 试灯、试铃Y5 报警铃
X6 消铃按钮Y6 M1、阀A故障指示灯
X7 M1、阀A故障Y7 M2、阀B故障指示灯
X10 M2、阀B故障Y10 M3、阀C故障指示灯
X11 M3、阀C故障Y11 搅拌机故障指示灯
X12 搅拌机故障Y12 一次循环结束指示灯
3.3.2 液位变送器的选用
液位传感器（静压液位计／液位变送器／液位传感器／水位传感器）是一种测量液位的压力传感器。静压投入式液位变送器（液位计）是基于所测液体静压与该液体的高度成比例的原理，采用国外先进的隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力敏感传感器，将静压转换为电信号，再经过温度补偿和线性修正，转化成标准电信号（一般为4～20mA或1~5V DC）[8]。液位变送器的选择首先要根据其输出信号类型及大小来选择，以保证其能与PLC模拟量输入模块相匹配，然后再根据设计需要选择量程、工作电压以及精度等性能适合的液位变送器。
在本设计中，需使用液位变送器采集搅拌机的液位信号，因此根据系统的实际情况，选用一个测量范围为5m的HP-31B液位变送器，并使用二线输出使液位变送器输出4-20mA的电流信号。性能指标如表3-2所示。
表3-2 HP-31B液位变送器性能指标
传感部件美国Sensors充油硅芯体
测量范围0-1、2、3、5、10、....200 m
过载 1.5倍满量程
工作温度-20-85度
工作电压24V DC
输出信号4-20mA二线
输出负载（Uv-10）/0.02 (欧姆)
与介质接触材料a.壳体：不锈钢1Cr18Ni9Ti
b.密封圈：丁腈橡胶或氟橡胶
c.膜片：不锈钢316L
d.橡胶件：丁腈橡胶
e.电缆：聚乙烯导气电缆
仪表接线二线制不分正负
三线制 1.GND 2.+V 3.OUT
3.3.3 电磁阀的选用
电磁阀选型首先应该依次遵循安全性、可靠性、适用性、经济性四大原则，其次是根据管道参数、流体参数、压力参数、电气参数、动作方式、特殊要求等六个方面进行选择。
二位二通电磁阀是指电磁阀有两个位置（开启、关闭），两个通道（进油通道、出油通道）。在未通电时球阀处于开启状态，即电磁阀的进液口和出液口相通，则为常开二位二通电磁阀；在未通电时球阀处于关闭状态，即电磁阀的进液口和出液口关闭，则为常闭二位二通电磁阀[9]。
在本设计中选择DF2型二位二通（常闭）电磁阀。它为导阀动作式常闭型电磁阀，利用直流或交流电磁铁进行操作。当电磁阀通电时动铁芯受电磁力作用被吸向
上，从而打开阀门，断电时，阀即关闭。其适应性比较强、口径比较大，采用膜片式结构，密封性能好、耗电量小、体积小、使用范围大。DF2型电磁阀性能和尺寸如表3-3所示。
表3-3 DF2型电磁阀性能和尺寸
工作介质水、油及其他液体
工作压力1~8Kg/cm2
工作介质温度0~60℃
工作环境温度0~60 湿度<85%
工作电压直流24V 交流220V
安装方式管式连接
3.4 系统主电路的设计
如图3-4所示，L1、L2、L3为三相三线电源进线，经电源开关QS，熔断器FU1供给电机和电磁阀工作。其中电动机M1将A液体注入泵1，YV1为A液体进料电磁阀，M1和YV1用接触器KM0控制，若KM0线圈得电后其三对主触点闭合，M1和YV1进料阀运行将液体A注入搅拌机。热继电器FR1对M1液压泵进行过载保护。
电动机M2将B液体注入泵2，YV2为B液体进料电磁阀，M2和YV2用接触器KM1控制，热继电器FR2对M2进行过载保护。其工作原理和M1相同。
电动机M3为搅拌电机，用接触器KM2控制，当两种液体注入搅拌机的工作完成后，从PLC得到搅拌信号后，KM2线圈得电使M3开始搅拌，搅拌时间到后PLC 发出信号，KM2线圈失电，M3停止搅拌。热继电器FR3对搅拌电机M3进行过载保护。
电动机M4将混合液体注入泵3，YV3为混合液体出料电磁阀，M4和YV3用接触器KM3控制，若KM3线圈得电后其三对主触点闭合，液压泵3将混合液体注入出料灌。热继电器FR4对M4液压泵进行过载保护。
简易数控机床控制系统设计 学号：0601302009 专业：机械电子工程姓名：浦汉军 2007，9，10 南宁任务： 设计以单片机为控制核心的简易数控机床的数字程序控制器。要求 1、能用键盘控制工作台沿+X、-X、+Y、-Y向运动，以校正工作台位置。 2、可用于加工直线和圆弧。 3、在运行过程中可人工干预而紧急停车。 4、能实现越界报警。 5、可与PC机通讯。 总体方案设计 一、数控系统硬件电路设计 选用MCS-51系列的8031CPU作为数控系统的中央处理机。外接一片EPROM用于存放控制程序、固定批量生产的工件加工程序和数据，再选用一片8kb的6264RAM作为存放试制工件或小批量生产的工件加工程序和数据。由于系统扩展，为使编程地址统一，采用74LS138译码器完成译码法对扩展芯片进行寻址的功能。还要考虑机床与单片机之间的光电隔离、功率放大电路。其设计框图如下图所示： 图1.1 总体设计框图 工作原理：单片机系统是机床数控系统的核心，通过键盘输入命令，数控装置送来的一系列连续脉冲通过环形分配器、光电耦合器和功率放大器，按一定的顺序分配给步进电动机各相绕组，使各相绕组按照预先规定的控制方式通电或断电，这样控制步进电动机带动工作台按照指令运动。1．各单元电路设计
CE ：片选信号，低电平有效，输入 ：读信号，低电平有效，输入 PGM ：编程脉冲输入端，输入 Vpp ：编程电压(典型值为12.5V) Vcc ：电源(+5V) GND ：接地(0V) D 0 11D 1 12D 2 13D 3 15D 4 16D 5 17D 6 18D 719A 010 A 19 A 28 A 37 A 46 A 55 A 64A 73 A 825 A 924 A 1021 A 1123 A 122 G ND 14 C E 20PGM 27V cc 28 V pp 1N C 26 O E 222764 ：片选信号输入线，低电平有效。输出允 许编程 逻辑 译 码 输出缓冲 256 256存储矩阵 A12 A11 ``` A0 OE PGM CE D0 ``` D7
机械设计 课程设计说明书 设计题目：搅拌机 学院：机械与运载学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级学号：20110401823 设计者：柯曾杰（组长） 同组员：许鹏、黄晨晖、李南 指导教师：吴长德
2010年1月14日 目录 一、机构简介 (2) 二、设计数据 (2) 三、设计内容 (3) 四、设计方案及过程 (4) 1.做拌勺E的运动轨迹 (4) 2.做构件两个位置的运动简图 (4) 3.对构件处于位置3和8时进行速度和加速度分析 (6) 五、心得体会 (9) 六、参考文献 (10)
一、机构简介 搅拌机常应用于化学工业和食品工业中对拌料进行搅拌工作如附图1-1（a）所示，电动机经过齿轮减速，通过联轴节（电动机与联轴节图中未画）带动曲柄2顺时针旋转，驱使曲柄摇杆机构1-2-3-4运动，同时通过蜗轮蜗杆带动容器绕垂直轴缓慢旋转。当连杆3运动时，固联在其上的拌勺E即沿图中虚线所示轨迹运动而将容器中的拌料均匀拨动。 工作时，假定拌料对拌勺的压力与深度成正比，即产生的阻力按直线变化，如附图1-1（b）所示。 附图1-1 搅拌机构（a）阻力线图（b）机构简图 二、设计数据 设计数据如附表1-1所示。 附表1-1 设计数据 连杆机构的运动分析 x y l AB l BC l CD l BE S3 S4 n 2 mm r/min Ⅰ525 400 240 575 405 1360 位于 BE 中点 位于 CD 中点 70 Ⅱ530 405 240 580 410 1380 65 Ⅲ535 420 245 590 420 1390 60
三、设计内容 连杆机构的运动分析 已知：各构件尺寸及重心位置，中心距x,y,曲柄2每分钟转速n2。 要求：做构件两个位置（见附表1-2）的运动简图、速度多边形和加速度多边形，拌勺E的运动轨迹。以上内容画在2号图纸上。 附表1-2 机构位置分配图 学生编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 位置编号1 2 3 4 5 6 7 8 8’9 10 11 11’12 6 7 8 8’9 10 11 11’12 1 2 3 4 5 曲柄位置图的做法，如图1-2所示：取 摇杆在左极限位置时所对应的曲柄作为起始 位置1，按转向将曲柄圆周作十二等分，得12 个位置。并找出连杆上拌勺E的各对应点 E1,E2…E12,绘出正点轨迹。按拌勺的运动轨迹 的最低点向下量40mm定出容器地面位置，再 根据容器高度定出容积顶面位置。并求出拌勺 E离开及进入容积所对应两个曲柄位置8’和 11’。附图1-2 曲柄位置Ⅳ545 425 245 600 430 1400 60
+ 安徽汽车职业技术学院毕业设计（论文） 学生姓名：王家伟 系部：机电系 专业：机电一体化 班级：14-04班 指导老师；李明
自动售货机的PLC控制系统设计 摘要：本文介绍了自动售货机的基本原理以及工作流程，然后以一次交易过程为例，把交易过程分为几个程序块，然后分别对程序块进行编程。具体说明了可编程序控制器在自动售货机中的作用。程序涉及到了自动售货机工作的绝大部分过程。利用PLC控制的自动售货机提高了系统的稳定性，保证自动售货机能够长期稳定运行。 关键词自动售货机；可编程序控制器；梯形图 Abstract:This paper describes the basic principle of the vending machine and the working process, and then take a transaction process, the transaction process is divided into several block, then respectively for programming block. The concrete expression of the role of programmable controller in the vending machine. Program involves the vending machine work most of the process. Using PLC control of automatic vending machine to improve the stability of the system, and the vending machine to ensure the long-term stable operation. Keywords:The vending machine; Programmable controller; Ladder diagram
题目：基于PLC的液位控制系统设计姓名： 学号： 系别： 专业： 年级班级： 指导教师： 2013年5月18日
毕业论文（设计）作者声明 本人郑重声明：所呈交的毕业论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 本人完全了解有关保障、使用毕业论文的规定，同意学校保留并向有关毕业论文管理机构送交论文的复印件和电子版。同意省级优秀毕业论文评选机构将本毕业论文通过影印、缩印、扫描等方式进行保存、摘编或汇编；同意本论文被编入有关数据库进行检索和查阅。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 本毕业论文内容不涉及国家机密。 论文题目： 作者单位： 作者签名： 年月日
目录 摘要............................................................................................................. 1残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。引言............................................................................................................. 1酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 1.研究现状分析 ................................................................................... 2彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 1.1题研究背景、意义和目的 ...................................................... 2謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 1.2液位控制系统的发展状况 ...................................................... 3厦礴恳蹒骈時盡继價骚。 1.3课题研究的主要内容................................................................ 4茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 2.控制方案设计 ................................................................................... 4鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。 2.1系统设计 ...................................................................................... 4籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。 2.2单容水箱对象特性 .................................................................... 6預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 3.硬件配置 .............................................................................................. 8渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。 3.1控制单元 ...................................................................................... 8铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。 3.2检测单元 ...................................................................................... 9擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。 3.3执行单元 ...................................................................................... 9贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。 4.软件设计 .............................................................................................. 9坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。 4.1STEP 7-Micro/WIN编程软件简介 ........................................ 9蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。 4.2参数设定及I/O分配 .............................................................. 10買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。 5.程序编程和系统仿真.................................................................. 12綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。 5.1程序设计 .................................................................................... 12驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。 5.2程序仿真和分析....................................................................... 13猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。 6.结论....................................................................................................... 16锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。参考文献................................................................................................ 17構氽頑黉碩饨荠龈话骛。附录........................................................................................................... 19輒峄陽檉簖疖網儂號泶。致谢........................................................................................................... 22尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。
机械原理 课程设计说明书 设计题目：搅拌机 学院：工程机械 专业：机械设计制造及其自动化 目录 一、机构简介 (2) 二、设计数据 (2)
三、设计内容 (3) 四、设计方案及过程 (4) 1.做拌勺E的运动轨迹 (4) 2.做构件两个位置的运动简图 (4) 3.对构件处于位置3和8时进行速度和加速度分析 (6) 五、心得体会 (9) 六、参考文献 (10) 一、机构简介 搅拌机常应用于化学工业和食品工业中对拌料进行搅拌工作如附图1-1（a）所示，电动机经过齿轮减速，通过联轴节（电动机与联轴节图中未画）带动曲柄2顺时针旋转，驱使曲柄摇杆机构1-2-3-4运动，同时通过蜗轮蜗杆带动容器绕垂直轴缓慢旋转。当连杆3运动时，固联在其上的拌勺E即沿图中虚线所示轨迹运动而将容器中的拌料均匀拨动。
工作时，假定拌料对拌勺的压力与深度成正比，即产生的阻力按直线变化，如附图1-1（b ）所示。 附图1-1 搅拌机构（a ）阻力线图（b ）机构简图 二、设计数据 设计数据如附表1-1所示。 附表1-1 设计数据 三、设计内容 连杆机构的运动分析 已知：各构件尺寸及重心位置，中心距x,y,曲柄2每分钟转速n 2。 要求：做构件两个位置（见附表1-2）的运动简图、速度多边形和加速度多边形，拌勺E 的运动轨迹。以上内容画在2号图纸上。 附表1-2 机构位置分配图
摇杆在左极限位置时所对应的曲柄作为起始 位置1，按转向将曲柄圆周作十二等分，得12 个位置。并找出连杆上拌勺E的各对应点 E1,E2…E12,绘出正点轨迹。按拌勺的运动轨迹 的最低点向下量40mm定出容器地面位置，再 根据容器高度定出容积顶面位置。并求出拌勺 E离开及进入容积所对应两个曲柄位置8’和 11’。附图1-2 曲柄位置 四、设计方案及过程 选择第三组数据（x =535mm，y=420mm，l AB=245mm，l BC=590mm，l CD=420mm，l BE=1390mm）进行设计。 1.做拌勺E的运动轨迹
单片机课程设计 P L C课程设计报告 学生姓名学号 班级 专业电气工程及其自动化 题目自动售货机控制 指导教师 2012 年 5 月
一、设计指标 1.掌握可逆计数器指令的使用及编程 2.掌握自动售货机控制系统的接线、调试、操作 二、设备 序号名称型号与规格数量备注 1实训装置THPFSM-1/2 1 2实训挂箱A16 1 3导线3号若干 4通讯编程电缆PC/PPI 1 西门子 5实训指导书THPFSM-1/2 1 计算机（带编程 1 自备 6 软件） 三、面板图 +
四、控制要求 1.总体控制要求：如面板图所示，钢板从右侧送入，在M2、M1、M3电机的带动下，经过三次轧压后从左侧送出。 2.打开“SD”启动开关，系统开始运行，钢板从右侧送入，打开“S1”开关，模拟钢板被检测到，MZ1、MZ2、MZ3点亮，表示电机M1、M2、M3正转，将钢板自右向左传送。同时指示灯“A”点亮，表示此时只有下压量A作用。 3.钢板经过轧压后，超出“S1”传感器检测范围，电机“M2”停止转动。 4.钢板在电机的带动下，被传送到左侧，被“S2”传感器检测到后，MF1、MF2、MF3点亮，表示电机M1、M2、M3反转，将钢板自左向右传送。同时指示灯“A”、“B”点亮，表示此时有下压量A、B一起作用。 5.钢板在电机的带动下，被传送到右侧，被“S1”传感器检测到后，MF1、MF2、MF3点亮，表示电机M1、M2、M3反转，将钢板自左向右传送。同时指示灯“A”、“B”“C”点亮，表示此时有下压量A、B、C一起作用。 6.钢板经过轧压后，超出“S1”传感器检测范围，电机“M2”停止转动 7.钢板传送到左侧，被“S2”传感器检测到后，电机“M1”停止转动。 8.钢板从左侧送出后，超出“S2”传感器检测范围，电机“M3”停止转动。 9.“S1”传感器再次检测到钢板后，根据2至8的步骤完成对钢板的轧压。 10.在运行时，断开“SD”开关，系统完成后一个工作周期后停止运行。 五、功能指令使用及程序流程图 1.加法计数器指令使用
数控机床进给系统设计
第一章、数控机床进给系统概述 数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示： 图1-1数控机床进给系统伺服 由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。 1.1、伺服系统对伺服电机的要求 （1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min 或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。 （2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。 （3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。 （4）电机应能随频繁启动、制动和反转。 随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。 数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1.2、伺服系统的分类 数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反
馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统。机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。 进给伺服系统按其控制方式不同可分为开环系统和闭环系统。闭环控制方式通常是具有位置反馈的伺服系统。根据位置检测装置所在位置的不同，闭环系统又分为半闭环系统和全闭环系统。半闭环系统具有将位置检测装置装在丝杠端头和装在电机轴端两种类型。前者把丝杠包括在位置环内，后者则完全置机械传动部件于位置环之外。全闭环系统的位置检测装置安装在工作台上，机械传动部件整个被包括在位置环之内。 开环系统的定位精度比闭环系统低，但它结构简单、工作可靠、造价低廉。由于影响定位精度的机械传动装置的磨损、惯性及间隙的存在，故开环系统的精度和快速性较差。 全闭环系统控制精度高、快速性能好，但由于机械传动部件在控制环内，所以系统的动态性能不仅取决于驱动装置的结构和参数，而且还与机械传动部件的刚度、阻尼特性、惯性、间隙和磨损等因素有很大关系，故必须对机电部件的结构参数进行综合考虑才能满足系统的要求。因此全闭环系统对机床的要求比较高，且造价也较昂贵。闭环系统中采用的位置检测装置有：脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁尺、光栅尺和激光干涉仪等。 数控车床的进给伺服系统中常用的驱动装置是伺服电机。伺服电机有直流伺服电机和交流伺服电机之分。交流伺服电机由于具有可靠性高、基本上不需要维护和造价低等特点而被广泛采用。 直流伺服电动机引入了机械换向装置。其成本高，故障多，维护困难，经常因碳刷产生的火花而影响生产，并对其他设备产生电磁干扰。同时机械换向器的换向能力，限制了电动机的容量和速度。电动机的电枢在转子上，使得电动机效率低，散热差。为了改善换向能力，减小电枢的漏感，转子变得短粗，影响了系统的动态性能。 交流伺服已占据了机床进给伺服的主导地位，并随着新技术的发展而不断完善，具体体现在三个方面。一是系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块得到普及与应用；二是基于微处理器嵌入式平台技术的成熟，将促进先进控制算法的应用；三是网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。 1.3、主要设计任务参数 车床控制精度：0.01mm（即为脉冲当量）；最大进给速度：V max=5m/min。最大加工直径为D =400mm，工作台及刀架重：110㎏；最大轴，向力=160㎏；导轨静摩擦系数=0.2； max 行程=1280mm；步进电机：110BF003；步距角：0.75°；电机转动惯量：J=1.8×10-2㎏.m2。
哈尔滨理工大学毕业设计 题目：基于PLC的中央空调控制系统设计院、系：自动化学院自动化系 姓名： 指导教师： 系主任： 2012年06月25 日
哈尔滨理工大学毕业设计(论文)任务书 学生姓名：学号： 学院：自动化学院专业：自动化 任务起止时间：2012 年 2 月27 日至2012 年 6 月25 日 毕业设计(论文)题目： 基于PLC的中央空调控制系统设计 毕业设计工作内容： 1．第1～2周，查阅相关资料并翻译外文资料； 2．第3～4周，了解课题目前在国内外的研究现状、发展趋势，确定中央空调所要实现的功能和了解整个系统的结构框架； 3．第5～8周，进一步了解中央空调的所要实现的具体功能，确定系统中所要用到的原器件，并进行最初的硬件电路的设计，为软件编程做准备； 4．第9～11周，学习PLC程序的设计与开发，确定最终的硬件电路的设计； 5．第12～13周，编写PLC程序，并和硬件一起进行程序调试，来检查程序的可行性； 6．第14～15周，修改必要的程序部分来完善系统，并书写论文的初稿；7．第16～17周，修改并完成书面论文，准备答辩。 资料： 1.王卫兵，高俊山. 可编程控制器原理及应用.第二版.机械工业出版社，2005 2.任光.可编程序控制器(PC)应用技术与实例.华南理工大学出版社，2001 3.汤蕴缪，史乃. 电机学.机械工业出版社，1999 4.康贤永，万大福. 可编程控制器及其应用. 重庆大学出版社，1998 5.梅晓榕，柏桂珍. 自动控制元件及线路. 科学出版社，2005 6.刘金琨. 先进PID控制Matlab仿真(第二版). 电子工业出版社，2004 指导教师意见： 签名： 年月日系主任意见： 签名： 年月日 教务处制表
四工位组合机床控制系统的设计 【摘要】 作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用。与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高﹑配置灵活方便﹑调速范围大﹑工作平稳且快速性好﹑易于控制并过载保护﹑易于实现自动化和机电液一体化整合﹑系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素。液压压力机是压缩成型和压注成型的主要设备，适用于可塑性材料的压制工艺。如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可以从事校正、压装、砂轮成型、冷挤金属零件成型、塑料制品及粉末制品的压制成型。 四工位组合机床由四个工作滑台，各带一个加工动力头，组成四个加工工位。除了四个加工工位外，还有夹具，上下料机械手和进料器四个辅助装置以及冷却和液压系统共四个部分。机床的四个加工动力头同时对一个零件的四个端面进行加工。一次加工完成一个零件。要求具有全自动、半自动、手动三种工作方式,总体的控制流程,当按下启动按扭后，上料机械手向前，将零件送到夹具上，夹具加紧零件，同时进料装置进料，之后上料机械手退回原位，进料装置放料，然后四个工作滑台向前，四个加工动力头同时加工（洗端面），加工完成后。由四工位加所实现的是加工按次序加工。本次加工按次序分为在一工位装卸、二工位打中心孔、三工位钻孔、四工位加工螺纹。 本文运用大学所学的知识，提出了四工位组合机床的结构组成、工作原理以及液压回转工作台液压系统、动力头液压系统的组成，构建了四工位组合机床机械、液压控制系统总的指导思想，从而得出了该四工位组合机床的优点是高效，经济，并且运行平稳的结论。 关键词：液压技术四工位组合机床液压系统结论
目 录
第一章 传动装置的总体设计
一、电动机选择
1.选择电动机的类型 2.选择电动机的功率 3.选择电动机的转速 4.选择电动机的型号
二、计算总传动比和分配各级传动比 三、计算传动装置的运动和动力参数
1.各轴转速 2.各轴功率 3.各轴转矩 4.运动和动力参数列表
第二章 传动零件的设计
一、减速器箱体外传动零件设计
1.带传动设计
二、减速器箱体内传动零件设计
1.高速级齿轮传动设计 2.低速级齿轮传动设计
三、选择联轴器类型和型号
1.选择联轴器类型 2.选择联轴器型号
第三章 装配图设计
一、装配图设计的第一阶段
1.装配图的设计准备 2.减速器的结构尺寸 3.减速器装配草图设计第一阶段
二、装配图设计的第二阶段
1.中间轴的设计 2.高速轴的设计 1 / 25
3.低速轴的设计
三、装配图设计的第三阶段
1.传动零件的结构设计 2.滚动轴承的润滑与密封
四、装配图设计的第四阶段
1.箱体的结构设计 2.减速器附件的设计 3.画正式装配图
第四章 零件工作图设计
一、零件工作图的内容 二、轴零件工作图设计 三、齿轮零件工作图设计
第五章 注意事项
一、设计时注意事项 二、使用时注意事项
第六章 设计计算说明书编写
2 / 25
第一章 传动装置总体设计
一、电动机选择
1.选择电动机的类型 电动机有直流电动机和交流电动机。直流电动机需要直流电源，结构复杂，价格较高；当交流电动机 能满足工作要求时，一般不采用直流电动机，工程上大都采用三相交流电源，如无特殊要求应采用三相交 流电动机。交流电动机又分为异步电动机和同步电动机，异步电动机又分为笼型和绕线型，一般常用的是 Y 系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，它具有防止灰尘、铁屑或其他杂物侵入电动机内部的特点， 适用于没有特殊要求的机械上， 如机床、 运输机、 搅拌机等。 所以选择 Y 系列三相异步电动机。 b5E2RGbCAP 2.选择电动机的功率 电动机的功率用额定功率 Ped 表示，所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作机所需的电动机输出 功率 Pd。功率小于工作要求则不能保证工作机正常工作，或使电动机长期过载，发热大而过早损坏；功率 过大，则增加成本，且由于电动机不能满载运行，功率因素和效率较低，能量不能充分利用而造成浪费。 工作机所需电动机输出功率应根据工作机所需功率和中间传动装置的效率等确定。p1EanqFDPw 工作机所需功率为： Pw ?
Fv ，η w——工作机（卷筒）的效率，查吴宗泽 P5 表 1-7。 1000ηw
工作机所需电动机输出功率为： Pd ?
Pw Pw ，η 1 ——带传动效率；η 2——滚动轴承效率； ? 3 2 η η1η2 η3 η4
η 3 ——齿轮传动效率；η 4——联轴器效率，查吴宗泽 P5 表 1-7。DXDiTa9E3d 电动机的额定功率：Ped=（启动载荷/名义载荷）×Pd，查吴宗泽 P167 表 12-1 选择电动机的额定功率。
RTCrpUDGiT
3.选择电动机的转速 具有相同额定功率的同类型电动机有几种不同的同步转速。低转速电动机级数多，外廓尺寸较大，质 量较重，价格较高，但可使总传动比及传动装置的尺寸减小，高转速电动机则相反，应综合考虑各种因素 选取适当的电动机转速。Y 系列三相异步电动机常用的同步转速有 3000r/min、1500r/min、1000r/min 和 750r/min，一般多选同步转速为 1500r/min 和 1000r/min 的电动机。为使传动装置设计合理，可根据工作机 的转速要求和各级传动机构的合理传动比范围，推算出电动机转速的可选范围，即 5PCzVD7HxA nd=(i1i2…in)nw，nd 为电动机可选转速范围，i1，i2，…，in 为各级传动机构的合理传动比范围，nw 为工 作机转速。jLBHrnAILg 工作机转速： nw ?
60 ?1000 ? v πD
查吴宗泽 P188 表 13-2 知：iV 带传动=2~4，i 单级圆柱齿轮传动=2~5，则电动机转速的可选范围为 xHAQX74J0X nd=(2~4)×(3~5)×(3~5)×nw 电动机转速推荐选择 1500r/min
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电气控制技术课程设计任务书课程设计说明书 名称自动售货机控制系统的设计院系 班级 姓名 学号 系主任 教研室主任 指导教师
一任务描述： 自动售货机是可完成无人自动售货的商业自动化设备，它不受任何场地限制，方便快捷，在我国也越来越普及。传统的自动售货机采用单片机作为控制核心，但这样在输入输出接口上消耗很大。PLC不但可实现类似控制功能，还具有可靠性高、编程简单、功能强、能耗低、调试方便等优点。本文设计的是售汽水和咖啡这两种饮料的自动饮料机，它的售货过程是：首先由顾客按下商品选择开关时，然后顾客投入的硬币(投入硬币的面值和剩余值由PLC驱动数码管显示)经过光传感器感应，再由光传感器驱动硬币识别传感器识别硬币（由于能力有限，在识别硬币上不做具体研究）。如果是无效币则使继电器打开阀门，将硬币退出；如果是真币则系统将硬币自动传送到相应的硬币贮币腔，并经硬币识别传感器将信号送给PLC。最后经顾客选择，同时PLC控制，使PLC的输出口上有相应的信号输出。若贮币腔内无硬币（红外检测器感应）、饮料的量位小于设定值（红外传感器感应）、售货机遭损，系统就报警【7】。大体运行如图2-1： 图2-1自动售货机控制系统硬件组成示意图
图2-2是自动售货机简单示意图。在该机中有两种已经配制好的饮料储液桶（未画出来），一种为汽水，另一种为咖啡。汽水出口和咖啡出口分别代表由两个电磁阀控制放入杯中的饮料品种的饮料出口。 咖啡指示灯投币不足指示灯 图2-2自动售货机简单示意图 二控制要求 （1）自动售饮料机可投入1角、5角、1元的硬币。 （2）所售饮料标价：汽水——2元，咖啡——3元。 （3）投币总额或现在值显示在7段数码管上。 （4）当投入的硬币总值超过所购饮料的标价时，所有可购买饮料的指示灯均亮，作可购买提示。（如：当投入的硬币总值超过2 元，汽水指示灯亮；当投入的硬币总值超过3元时，汽水、咖
设计项目名称自动化组合机床的PLC控制系统设计 Abstract This article introduced that the PLC control system design of Automatic combined machine tool, this system has a high degree of automation and precision, and also be widely used in industrial production and other fields. The traditional combined machine tool uses the relays generally, the precision is low, the reliability is not high, did not meet the social development need. Along with the PLC control technology's rapidly expand, as the core combined machine tool has highlighted its superiority take PLC. This paper first introduced that PLC and the history and development of the combined machine tools, and emphatically expounds the structure, movement and the control mode of combined machine tools, then the composition of PLC is analyzed, besides these, the general arrangement of PLC control system and the presentation of program are also given an overview, then we confirm PLC's type, distribute I/O address and external wiring. According to the related content we draw sequential function chart and use FXGPWIN software to draw PLC ladder diagram. At the end of the article we also introduced Fault diagnosis and exclusion of PLC control system and further summary fo the article. 【Key words】: PLC 、Mitsubishi FX series、combined machine tools 摘要 本文介绍自动化组合机床的PLC控制系统设计，该系统具有自动化程度高，精度高等特点，在工业生产等领域有广泛应用。传统的组合机床采用继电器，精度低，可靠性不高，已不适合社会发展需要。随着PLC控制技术的迅速发展，以PLC为核心的组合机床控制系统已凸显出其优势。 本文首先介绍PLC和组合机床的历史与发展，并论述了组合机床的运动形式以及控制方式，接着对PLC控制系统的总体设计和程序的表达方式做了概述，然后确定PLC型号、分配I/O地址和外部配线，接着根据相关内容画出顺序功能图并利用FXGPWIN软件
《电气控制与PLC》综合训练 说明书 专业名称：电气自动化技术 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 日期：年月日
《电气控制与PLC》综合训练课程设计评阅书
本实验设计基于西门子S7-200系列PLC进行自动售货机控制系统的设计，阐述了自动售货机系列设计的基本原理及工作流程，按后以一次交易过程为例，把交易分成了几个程序模块，分别用PLC进行编写。文中的梯形图使用西门子PC梯形图编译软件STEP7来进行编写，并完成了PLC外部接线图。利用PLC控制的自动售货机提高了系统的稳定性，保证自动售货机能够长期稳定运行。 关键词：售货机；PLC；控制系统
1课题描述 (1) 2设计过程 (2) 2.1自动售货机的设计要求 (2) 2.2控制系统的I/O点及地址分配 (2) 2.3 PLC系统选型 (2) 2.4 PLC外围接线图 (5) 2.5系统程序设计 (6) 3总结 (9) 4参考文献 (10)
1 课题描述 自动售货机的概况 自动售货机（vending machine），能根据投入的钱币自动付货的机器。自动售货机是商业自动化的常用设备，它不受时间、地点的限制，能节省人力、方便交易。近几年，随着我国商品市场的不断繁荣和城市现代化程度的不断提高，自动售货机也已悄然步入了我国的大中城市。在国家相关政府部门的大力支持下，我国的自动售货机产业以超常规的速度迅猛发展，并带动了一批新的服务业、物流运输配送业的快速发展，丰富了我国的商业产业结构，开创了一个全新的自动销售和自助服务时代。我国自动售货机市场到2008年以后将进入发展期。 本文介绍一种能自动销售汽水和咖啡的售货机的PLC控制系统。主要从控制要求、控制系统的I/O点及地址分配、PLC系统选型、电气控制系统原理图、系统程序设计、PLC的安装、电源设计、系统的接地、PLC 输出端保护等方面来展开说明与论述。
控制系统课程项目 设计说明书 项目名称：数控铣床控制系统设计 系别：机械电子工程系 专业：机械设计制造及其自动化 姓名：city 学号：09128888 组员：学号： 学号： 指导教师：陈少波
完成时间：2012 年 6 月8 日至2012 年 6 月22 日 目录 1 概述 (3) 1.1 设计目的 (3) 1.2使用设备 (3) 1.3设计内容及要求 (4) 2 NUM1020控制系统设计 (4) 2.1 功能概述 (4) 2.2 主要元器件选型 (5) 2.2.1电机选型 (5) 2.2.2 伺服驱动器与变频器选型 (8) 2.3 电路原理设计 (9) 2.3.1 电源供电设计 (9) 2.3.2 驱动电路设计 (10) 2.3.3 电机编码器与伺服驱动器连接设计 (10) 2.3.4 手轮与轴卡连接设计 (11) 2.3.5铣床控制电路设计 (12) 2.4 控制系统设计 (13)
2.4.1控制系统功能设计 (13) 2.4.2 参数设置 (14) 2.4.3 程序设计 (16) 3 总结 (20) 1 概述 1.1 设计目的 1）、掌握简单数控铣床控制系统的设计过程 2）、掌握常用数控系统（NUM1020）的操作过程 3）、掌握交流伺服电机的工作方式及应用过程 4）、了解数控系统内置式PLC 的实现原理及编程方式 5)、掌握数控系统自动控制功能程序的设计及开发过程 1.2使用设备 1)、NUM1020数控系统一套 2)、安川交流伺服电机3套 3)、计算机及梯形图编辑软件一套
1.3设计内容及要求 1）、以实验室现有的设备（NUM1020数控系统）作为控制器，参照实验室现有的数控铣床的功能，完成一台具有3轴联动功能的数控铣床的电气系统设计过程。 2）、移动轴（3轴）采用实验室现有的交流伺服电机进行驱动，采用半闭环位置控制模式。 3）、主轴采用实验室现有的变频调速器进行设计驱动，系统不要求具备自动换刀功能。 4）、完成PLC输入输出点的分配。 5）、具有行程及其他基本的保护功能。 6）、设计相关功能的梯形图控制程序（要求具有：手动进给功能、手轮进给功能、MDI功能、自动控制功能及各种基本的逻辑保护功能） 7）、完成设计报告。 2 NUM1020控制系统设计 2.1 功能概述 此三轴联动数控铣床由X、Y、Z轴三轴及主轴组成，X、Y、Z轴采用伺服电机传动，由伺服驱动器驱动。主轴采用普通三相异步电机，由变频器驱动。数控系统采用NUM1020数控系统。由NUM1020数控系统作为控制核心，三台伺服驱动器通过NUM1020系统的轴卡地址编码控制，主轴变频器由数控系统
目录 第1章引言·1 1.1 可编程控制器的简单介绍··1 1.2 西门子S7-200 的简单介绍··4 1.3 C650卧式车床简述··5 第2章继电接触器控制系统设计·7 2.1 C650卧式车床的控制要求··7 2.2 电气控制线路分析··7 2.3 C650卧式车床电气控制线路的特点··9 第3章C65O普通车床的PLC 设计过程·10 3.1 控制要求··10 3.2 方案说明··10 3.3 确定I/O信号数量，选择PLC的类型··10 3.4 C650普通车床PLC控制系统I/O地址分配表··11 3.5 控制电路设计··11 3.6 PLC控制程序设计··13 3.7 C650普通车床控制系统PLC控制程序语句表··15 3.8 系统调试··18 结论·19
设计总结·20谢辞·21 参考文献·22
第1章引言 本设计主要针对C650普通车床进行电气控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。 1.1 可编程控制器的简单介绍 1.1.1 PLC的工作原理 PLC 英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种机械或生产过程。 PLC采用循环扫描的工作方式，即顺序扫描，不断循环这种工作方式是在系统软件控制下进行的。当PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编写好并存于用户存储器中的程序，按序号作周期性的程序循环扫描，程序从第一条指令开始，逐条顺序执行用户的程序直到程序结束。然后重新返回第一条指令，再开始下一次扫描；如此周而复始。实际上，PLC扫描工作除了执行用户程序外，还要完成其他工作，整个工作过程分为自 诊 断、通讯服务、输入处理、输出处理、程序执行五个阶段。 1.1.2 可编程序控制器的组成 可编程序控制器硬件由中央处理器、电源、输出组件、输入组件、输入输出、编程器六部分构成: 中央处理器（Central Processor Unit 简称CPU）：它是可编程序控制器的心脏部分。CPU 由微处理器（Microproce-ssor）存储实际控制逻辑的程序存储器和存储数据、变量的数据储器构成。 电源（Power Supply）：给中央处理器提供必需的工作电源。 输入组件（Inputs）：输入组件的功能是将操作开关和现场信号送给中央处理器。现场信号可能是开关量、模拟量或针对某一特定目的使用的特殊变量。 输出组件（Outputs）：输出组件接收CPU 的控制信号，并把它转换成电压或电流等现场执行机构所能接收的信号后，传送控制命令给现场设备的执行器。 输入输出（简称I/O）是可编程序控制器的“手”和“脚”或者叫作系统的“眼睛”