江苏科技大学
本科毕业设计（论文）
学院电子信息学院
专业电气工程及其自动化
学生姓名
班级学号
指导教师
二零年六月
江苏科技大学本科毕业论文
基于PLC的生产流水线电气控制系统设计
The Design of The Electrical Control System of Production Lines
Based on PLC
江苏科技大学
毕业设计（论文）任务书
学院名称：电子信息学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：学号：0
指导教师：职称：
摘要
生产流水线是在一定的线路上连续输送货物搬运机械，又称输送线或者输送机。可编程逻辑控制器（PLC），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，被誉为当代工业自动化的主要支柱之一。随着科学技术的发展，以PLC作为基本控制单元的电气控制系统在现代化自动生产流水线及管理中优越性越来越明显。本课题主要是研究利用西门子S7-200 PLC配合西门子MICROMASTER VECTOR变频器、电机等设备实现生产流水线某一部分控制电机的正向、反向以及多段调速运行，使其具备启停、调试、单选等功能。PLC使用方便、编程简单、现场调试容易、环境要求低、抗干扰能力和可靠性能力强，结合以上特点，本课题采用软件与硬件相结合的方法，采用相对优越的设计思路，探求PLC、变频器、电机之间的控制关系，通过仿真实现以及硬件调试验证了可靠性。
关键词：PLC；变频器；多段调速；自动化；流水线
Abstract
The production line is, in a certain line continuously transporting goods and handling machinery, also known as the conveying line or conveyor. Programmable logic controller (PLC), a digital electronic computers operating system, designed for applications in industrial environments , known as one of the main pillars of contemporary industrial automation. With the development of science and technology, as the basic control unit to the PLC electrical control system in modern production lines and management superiority is increasingly evident. The main subject of study with Siemens S7-200 PLC, the Siemens MICROMASTER VECTOR drive, motor and other equipment to achieve a certain part of the production line control motor forward, reverse, and multi-speed run, it has to start and stop,debugging, radio and other functions. PLC easy to use, simple to program, easy on-site commissioning, low environmental requirements, and strong anti-interference ability and reliability capabilities, combined with the above characteristics, the subject using a combination of software and hardware, the use of relatively superior design ideas, and explore the control relationship between PLC, frequency conversion and motor. It has been verified the reliability through simulation and hardware debug.
Keywords: PLC; converter; multi-stage speed; automation; pipeline
目录
第一章绪论 (1)
1.1 研究背景 (1)
1.2 研究目的及意义 (1)
1.3 本文的主要内容 (2)
第二章生产流水线电气控制系统设计 (3)
2.1 生产流水线简介 (3)
2.2 设计目标 (4)
2.3 设计思路及实现 (4)
第三章控制系统的硬件设计 (6)
3.1 西门子S7-200 PLC (6)
3.1.1 PLC的组成及工作原理 (6)
3.1.2 S7-200 PLC简介 (9)
3.1.3 I/O地址分配 (10)
3.1.4 S7-200 PLC接线图 (11)
3.2 西门子MICROMASTER VECTOR变频器 (12)
3.2.1 变频器的工作原理 (12)
3.2.2 变频调速 (12)
3.2.3 MMV变频器简介 (13)
3.2.4 参数设置 (14)
3.2.5 多段速控制 (14)
3.2.6 变频器接线图 (15)
第四章控制系统的软件设计 (17)
4.1 PLC编程 (17)
4.2 编程软件简介 (18)
4.3 顺序控制继电器（SCR）指令 (19)
4.4 程序设计 (20)
4.5 仿真结果 (26)
4.6 结论 (32)
结语 (33)
致谢 (34)
参考文献 (35)
第一章绪论
1.1 研究背景
在可编程逻辑控制器（PLC）问世之前，继电器在工业控制领域中占主导地位，继电器控制系统有体积大、功耗多、可靠性差等十分明显的缺点，尤其当生产工艺发生变化时，就必须重新设计与安装，会造成时间和资金的严重浪费。为了改变这种现状，1969年美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一台PLC。经过40多年的发展，可编程逻辑控制器在美国、德国等工业发达国家已成为重要的产业之一，生产厂家不断涌现，品牌不断翻新产值产量大幅度上升而价格则不断下降。目前，PLC在机械制造、石油化工、轻工业等领域的应用得到了长足的发展。
近年来我国在PLC方面的研制、生产和应用发展很快，在应用方面作用尤为突出。20世纪70年代末80年代初，随着国外成套设备、专用设备的引进，我国引进了不少国外的PLC。此后，在传统设备的改造以及新设备的设计中，PLC的应用逐年增多，并且取得了显著的经济效益。目前，PLC在国内的应用越来越广泛，其在我国工业自动化领域的优势及作用越来越明显[1]。
21世纪，PLC将会有更大的发展。计算机技术的新成果必将更多地应用于可编程逻辑控制器的设计和制造上，PLC也会有运算速度更快、储存容量更大、更智能的型号和品种出现，品种会更丰富、规模会更齐全。
1.2 研究目的及意义
随着科学技术的发展，PLC技术在许多领域得到了广泛的应用，尤其是在现代工业的系统控制方面，PLC的功能强、可靠性高、编程简单、使用方便、体积小巧，被誉为当代工业自动化的主要支柱之一。
随着当今社会越来越快的发展步伐，生产流水线控制系统将需要实现更多更加稳定的功能，以PC机作为上位机、以PLC作为基本控制单元的集控制和管理于一身的控制系统在现代化生产流水线及管理中越来越显示出优越性，PLC易学易懂、控制简单，可以提高自动化生产流水线的生产效率。PLC用存储逻辑代替了接线逻辑，这使得控制设备外部的接线大大的减少，也使得控制系统设计的周期大大的缩短，使同一设备经过改变程序从而改变生产过程成为可能，这也很适合小批量、多品种的生产领域。因为PLC，流水线的自动化程度更高、生产效率更高。因此基于PLC的生产流水
线电气控制系统的研究具有非常实用的意义，该研究一定会有很大的发展和应用空间。
此课题研究的目的是在掌握一定的PLC知识的基础上，培养掌握知识、运用知识解决问题的能力，培养一定的工程意识和创新意识，学会和熟悉一定的工程设计方法，为进一步的学习和能力的培养奠定基础。
1.3 本文的主要内容
本文主要对生产流水线、PLC、变频器进行了相关介绍，对西门子S7-200 PLC 和MICROMASTER VECTOR（MMV）变频器构成的控制系统做了详细阐述。通过对设计目标、设计思路的分析，采用了硬件与软件相结合并配合仿真的方法，利用PLC、变频器以及电机之间的控制关系，研究设计了生产流水线某一控制电机的电气控制系统，其中硬件设计部分有PLC I/O地址分配、S7-200接线图、变频器多段速控制及参数设置、变频器接线图等；软件设计部分有SCR指令的应用、程序的设计编写、仿真结果等。该控制系统具备启停、调试、单选等基本功能，电机带动的生产流水线某一部分工作台能实现正转、反转以及多段速运行。通过仿真验证了该系统的实际性与可靠性。
第二章生产流水线电气控制系统设计
2.1 生产流水线简介
生产流水线是在一定的线路上连续输送货物搬运机械，又称输送线或者输送机。生产流水线大致可以分为以下七类：皮带流水线、板链线、网带线、倍数链线、插件线、滚筒流水线及悬挂线。常用的有：
（1）板链式装配流水线
特点：其承载的产品可以比较重，因为和生产线同步运行，所以可以实现产品的爬坡；因为是以链板面作为承载，所以生产的节拍不是很快，可以实现产品的平稳输送。
（2）滚筒式流水线
特点：其可以承载类型广泛的产品，所受限制少；和阻挡器配合使用，从而可以实现产品连续、积放以及节拍运行的功能；采用了顶升平移的装置，能实现产品的离线检测以及返修但不影响整个流水线的运行。
（3）皮带式流水线
特点：其能承载的产品比较轻，但是在形状方面限制少；因为和生产线同步运行，所以可以实现产品的爬坡转向；其以皮带作为输送载体，可以实现产品的平稳输送并且噪音小；另外还可实现轻型物料或着较长距离产品的输送。
（4）差速输送流水线
特点：采用倍速链牵引，工装板可自由传送，采用阻挡器定位使工件自由运动或停止，工件在两端可自动顶升，横移过渡，还可设旋转、检测设备、机械手等。
流水线是加工量到了一定数量后的必然选择，其输送能力大，运距长，可以减少工件的搬运，提高加工效率，有利于提高产品质量，减少加工费用，所以应用十分广泛。
图2-1 某一生产流水线简易示意图
参照图2-1，当流水线需要启动时，3个电动机的启动顺序为：3号、2号、1号；当流水线需要停止时，3个电动机的停止顺序为：1号、2号、3号。电机的启停由电气控制系统进行控制。
2.2 设计目标
生产流水线工作台由电机带动，本课题的电气控制系统设计针对生产流水线当中某一电机，最终需要实现电机的正向、反向以及多段速运行，使其具备启停、调试、单选等功能。电机多段速运行情况如下图所示。
图2-2 电机多段速运行示意图
具体目标如下：电机启动，当电机自动运行时将分五档速度连续运转，正转一档速度（300r/min）、正转二档速度（900r/min）、正转三档速度（1500r/min），反转四档速度（600r/min）、反转五档速度（1500r/min）；当电机进行调试时以一档速度（300r/min）运行，可实现正反转调试；此外，在单选状态下，电机可以以任意一级速度恒速正转运行；需要时电机可以随时停止。
2.3 设计思路及实现
根据公式 f = n P /60可知，对于一台电机，转速n与频率f成一一对应关系，
故可以利用变频器控制频率的变化从而来实现电机的多段速运行[2]。另一方面，通过对变频器工作原理的理解可知，控制变频器开关量的输入可以实现多个固定频率的输出。所以，合理运用PLC，其输出信号作为变频器开关量的输入控制信号，变频器控制电机运行于多档转速即可构成PLC配合变频器的电气控制系统，通过软件与硬件结合，即可达到设计目标。
通过对设计目标的分析，结合PLC输入开关元件，该生产流水线某一部分控制电机的电气控制系统实现内容如下：按下SB1，电动机启动；按下SB12，电动机自动多段速连续运行，工作台运行；按下SB2，电动机停止，工作台停止运行；按下SB4，电动机正转；按下SB5，电动机反转；按下SB3，调试，电动机以一档转速运行；按下SB6，单选，电动机以任意一级速度恒速运行；按下SB7，电动机以一速运行；按下SB8，电动机以二速运行；按下SB9，电动机以三速运行；按下SB10，电动机以四速运行；按下SB11，电动机以五速运行。
根据以上分析，生产流水线中某一部分由PLC和变频器组成的控制系统示意图如下：
图2-3 PLC和变频器组成的控制系统示意图
第三章控制系统的硬件设计
3.1 西门子S7-200 PLC
3.1.1 PLC的组成及工作原理
可编程逻辑控制器（PLC）主要由中央处理单元、存储器、输入输出模块、电源和外部设备等几部分组成[3]。
（1）中央处理单元（CPU）
与通用计算机中的CPU一样，PLC中的CPU是PLC整个系统的核心。其主要由运算器、控制器、寄存器以及地址总线、数据总线、控制总线构成，还有外围芯片、接口及有关电路。CPU决定了整个系统的控制规模、工作速度、内存容量等。PLC中所配置的CPU 随机型不同而不同，一般有三大类：一类为通用微处理器，如8086、80286等；一类为单片微处理器，如8051、8096等；还有一类是位处理器，如AMD2900、AMD2903等。一般情况下，PLC档次越高，CPU位数越多，储存容量也越大。有时，为了提高PLC的控制性能，系统采用多个PLC，其智能模块由单独的CPU进行控制。
CPU中控制器控制PLC工作，它读取指令、解释指令、执行指令；运算器用于算术或逻辑运算，由控制器指挥工作；寄存器主要储存运算的中间结果，也是由控制器指挥工作。
PLC中CPU按系统程序赋予的功能，指挥PLC进行工作，主要有：
①接收从编程器输入的用户程序以及数据。
②对PLC内部电路工作故障、电源以及编程存在的语法错误等问题进行诊断。
③通过输入接口来接收现场的状态或数据，并且将其存入到数据寄存器或输入映像寄存器中。
④从存储器中逐条一一读取用户程序，解释然后执行。
⑤根据执行结果，更新标志位的状态以及输出映象寄存器中的内容，通过输出单元来实现输出控制。
（2）存储器
存储器主要用于存储程序以及数据，是PLC不可缺少的组成单元。
PLC中的存储器一般包括系统程序储存器和用户程序储存器两部分。系统程序储存器存储系统的监控程序，一般情况下采用只读存储器（ROM），其具有掉电不丢失信
息的特性；用户程序存储器用于存储根据工艺要求或控制功能而设计的控制程序，在早期一般采用随机读写存储器（RAM），其需要后备电池用来在掉电后保存程序。目前倾向于采用电可擦除的只读存储器（EEPROM）或闪存，从而免去了后备电池的麻烦。一般而言，多数PLC可以扩展存储器容量。
系统程序是PLC 的制造厂家编写的，和PLC硬件组成有关，其完成系统诊断、解释命令、调用管理功能子程序、逻辑运算及参数设定等各种功能，提供PLC运行的平台。系统程序关系到PLC的性能，在PLC使用过程中不会变动，是由制造厂家直接固化在只读存储器中的，用户不能访问和修改。
用户程序是随PLC控制的对象而定的，是由用户根据对象生产工艺控制要求而编制的应用程序。为方便读出、检查和修改，用户程序一般存于静态RAM中。为防止干扰对RAM中程序的破坏，当用户程序运行正常并且不需要改变时可将其固化在只读存储器中。现在许多PLC直接采用EEPROM作为用户存储器。
在PLC运行过程中经常变化以及存取的一些数据叫做工作数据，其存放在RAM 中以适应随机存取的要求。在PLC的工作数据存储器中，有存放输入输出继电器、定时器、辅助继电器等逻辑器件的存储区，用户程序的初始设置和运行情况决定了这些器件的状态。
因为系统程序以及工作数据与用户没有直接联系，所以在PLC 产品样本或者使用手册中列出的存储器形式及容量都是指用户程序存储器。当PLC的用户存储器容量不够用时，许多PLC还提供存储器扩展功能。
（3）输入/输出模块
输入模块和输出模块通常也称为I/O模块或I/O单元，是PLC与生产现场之间的连接部件。起着PLC与外部设备之间传递信息的作用。 PLC提供了具有各种工作电平、驱动能力和连接形式的I/O模块可供用户选用，如电气隔离、串/并行变换、电平转换、开关量输入/输出、数/模转换、模/数转换及其他功能模块等。PLC通过输入模块可以检测被控对象的数据，以这些数据作为PLC进行控制的依据，同时，PLC 又通过输出模块将处理结果送给被控对象从而实现控制目的。
因为外部输入和输出设备所需要的信号电平是多样的，而PLC内部CPU处理的信号只能是标准电平，所以要通过I/O模块实现这种转换。I/O模块一般都有光电隔离和滤波功能来提高抗干扰能力。此外，I/O模块上通常有状态显示，便于维护。
I/O模块分为开关量输入、开关量输出、模拟量输入和模拟量输出等模块。I/O 模块上通常还有I/O接线端子排和状态显示，便于用来链接和监视。开关量模块按电压分有220V AC、110V AC、24V DC等规格；按照隔离方式分有晶闸管输出、继电器输出、晶体管输出等类型。模拟量模块按照信号类型分有电流型、电压型等规格；按照精度分有12位、14位等规格。
（4）电源
PLC中不同的电路单元需要不同的工作电源，在整个PLC系统中电源起着十分重要的作用。PLC一般都配有开关式稳压电源，用来给PLC的内部电路以及各模块的集成电路提供工作电源。有些机型还向外提供24V的直流电源，用于给外部输入信号或传感器供电，减少了外部连线，为用户提供了方便。在有些PLC中把CPU与电源合二为一，而有些是分开的。在输出类型上，有110V或者220V的交流输入，还有24V 的直流输入。
（5）外部模块
①编程设备。常见的有简易手持编程器、基于PC的编程软件、智能图形编程器等。编程设备用于输入和编辑用户程序，设定一些系统参数、监控PLC及其控制系统的状态。编程设备是PLC在应用系统设计与调试、监控运行、检查维护中不可或缺的部件，但其不直接地参与现场控制。
②其他外设。除了编程设备外，PLC还有用来记录程序和信息的盒式磁带机、用来打印程序和报表的打印机、用来显示或监视系统中相关部分运行状态的图形监控器等外部设备。
当PLC处于停止工作模式时，PLC只进行内部处理和通信服务等内容。在运行模式下，PLC通过反复执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能，为了使PLC的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是不断地重复执行，直至PLC停机或切换到STOP工作模式。PLC这种周而复始的工作方式称为循环扫描工作方式。当PLC投入运行后，它的工作过程一般分为三个阶段，也就是输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段[4]。完成这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。
（1）输入采样阶段
在此阶段，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
映象区中的相应单元内。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映象区中相应单元的状态和数据也不会改变。
（2）用户程序执行阶段
在此阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次扫描梯形图。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，刷新系统RAM 存储区中该逻辑线圈对应位的状态，或者刷新I/O映象区中该输出线圈对应位的状态，或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的数据和状态不会发生变化，而输出点和软设备在系统RAM存储区或者I/O映象区内的状态和数据都可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的梯形图起作用，相反，排在下面的梯形图，其被刷新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
在扫描用户程序结束以后，PLC就会进入输出刷新阶段。在此阶段，CPU按照I/O 映象区内对应的数据和状态刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外部设备。这时才是PLC的真正输出。
3.1.2 S7-200 PLC简介
西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能强，可靠性高[5]。其中，S7-200系列是整体式的，CPU模块、I/O模块和电源模块都在一个模块内，称为CPU模块。同一机架上的模块之间是通过模块正上方的数据接头连接的。它的编程语言有三种，即语句表（STL）、梯形图（LAD）、功能块图（FBD）。
S7-200 PLC发展至今，大致经历了两代：第一代产品，其CPU模块为CPU 21X，主机都可进行扩展，它具有四种不同配置的CPU单元：CPU 212，CPU 214，CPU 215和CPU 216。第二代产品，其CPU模块为CPU 22X，主机都可进行扩展，具有五种不同配置的CPU单元：CPU 221，CPU 222，CPU 224和CPU 226和CPU226XM，除CPU 221之外，其它都可加扩展模块，是目前小型PLC的主流产品。西门子S7-200 PLC在实时模式速度快，有较高的生产力，可以与其他控制器结合使用。
S7-200硬件系统由基本单元（CPU）、扩展单元、特殊功能模块、相关设备组成。
S7-200 PLC具有以下特点：
（1）集成的24V电源。可直接连接到传感器，其中，CPU224输出280mA，可用作负载电源。
（2）通信口。其中，CPU221、CPU222以及CPU224具有1个RS-485通信口，CPU226具有2个RS-485通信口，S7-200支持PPI、MPI通信协议，有自由口通信能力。
（3）高速脉冲输出。S7-200具有两路高速脉冲输出端，频率达20KHZ，可用于控制步进电机或者伺服电机。
（4）中断输入允许以极快的速度对过程信号的上升沿做出响应。
（5）电池模块。用户数据可通过内部的超级电容存储大约5天。选用电池模块能延长存储时间到200天。电池模块插在存储器模块的卡槽中。
（6）数字量输入/输出点。CPU221具有6输入/4输出；CPU222具有8输入/6输出；CPU224具有14输入/10输出；CPU226具有24输入/16输出。
（7）高速计数器。具有几个高速计数器，用于捕捉比CPU扫描频率更高的脉冲信号。
S7-200 PLC的应用领域从更换继电器和接触器一直扩展到单机、网络以及分布式配置更复杂的自动化领域。S7-200 PLC具有结构紧凑小巧、大容量程序和数据存储、实时响应快、操作顺序和过程控制快速和精确、易于配合STEP7-Micro/WIN32工程软件使用等优点。
3.1.3 I/O地址分配
此次课题中使用的S7-200 PLC 的CPU 224XP CN，其具有14个输入点和10个输出点。结合此设计需要满足的功能要求以及开关元件，考虑PLC与变频器之间的输入输出控制关系，S7-200 I/O地址可按如下分配：
表3-1 I/O地址分配表
输入输出
功能元件地址功能地址
启动SB1 I0.1 DIN3 Q0.1
停止SB2 I0.2 DIN4 Q0.2
调试SB3 I0.3 DIN5 Q0.3
正转SB4 I0.4 DIN1 Q0.4
反转SB5 I0.5 DIN2 Q0.5
单选SB6 I0.6
一速SB7 I0.7
二速SB8 I1.3
三速SB9 I1.4
四速SB10 I1.0
五速SB11 I1.1
自动SB12 I1.2
3.1.4 S7-200 PLC接线图
图3-1为S7-200PLC（CPU 224XP CN）DC电源/DC输入/DC输出端子接线图，DC 输入端由1M、I0.0~I0.7构成的第一组和由2M、I1.0~I1.5构成的第二组组成，1M 和2M分别为各组公共端，DC 24V的负极接公共端1M或者2M，输入开关的一端接DC 24V的正极，输入开关的另一端接CPU 224XP CN各输入端；DC输出端由1M、1L+、Q0.0~Q0.4构成的第一组和由2M、2L+、Q0.5~Q1.1构成的第二组组成，1M和2M分别为各组公共端，DC 24V的负极接1M、2M端，正极接1L+、2L+端，Q0.1~Q0.4输出一端接CPU 224XP CN各输出端，另一端分别与变频器端7、端8、端16、端5连接。
图3-1 S7-200 PLC接线图
01、电器按工作电压等级分为两种，低压电器用于交流电压（1200V）、直流电压以下（1500V）电路中；当电器工作在大于以上电路电压时，称为（高压电器）。 02、接触器主要由（电磁系统）、（触头系统）和（灭弧装置）组成。 03、接触器按其主触头所控制主电路电流的种类可分为（交流接触器）和（直流接触器）两种。 04、交流接触器线圈通以交流电，铁心用（硅钢片）冲压而成。为便于散热，线圈做成（短而粗）的圆筒状绕在骨架上。 05、直流接触器的线圈通以直流电，铁心用（整块钢块）制成。为使线圈散热良好，通常将线圈绕制成 （长而薄）的圆筒状。 06、接触器的触头按其所控制的电路可分为主触头和辅助触头。主触头用于接通或断开（主电路），允许通过较大的电流；辅助触头用于接通或断开（控制电路），只能通过较小的电流。 07、线圈未通电时触点处于断开状态的触点称为（常开触点），而处于闭合状态的触点称为（常闭触点）。 08、常见的灭弧装置有（电动力）灭弧、（灭弧栅）灭弧和（磁吹）灭弧装置。 09、继电器主要用于（控制与保护）电路或用于（信号转换）。当输入量变化到某一（定值）时，继电器动作，其触头接通或断开交、直流小容量的控制回路。 10、继电器的主要特性是（输入-输出）特性，又称继电特性。 11、电压继电器反映的是（电压）信号。使用时，电压继电器的线圈与负载（并联），其线圈匝数多而线径细。 12、电路正常工作时，欠电压继电器（吸合），当电路电压减小到某一（整定值）以下时(为30%~50%UN)，欠电压继电器（释放），对电路实现（欠电压）保护。
13、电路正常工作时，过电压继电器（不动作），当电路电压超过某一（整定值）时(一般为105%~120%UN)，过电压继电器（吸合）对电路实现（过电压）保护。 14、零电压继电器是当电路电压降低到5%~25%UN时（释放），对电路实现（零电压）保护。 15、电流继电器反映的是（电流）信号。在使用时，电流继电器的线圈和负载（串联），其线圈匝数少而线径粗。 16、电路正常工作时，欠电流继电器（吸合）动作，当电路电流减小到某一（整定值）以下时，欠电流继电器（释放），对电路起（欠电流）保护作用。 17、电路正常工作时，过电流继电器（不动作），当电路中电流超过某一（整定值）时，过电流继电器（吸合）动作，对电路起（过电流）保护作用。 18、热继电器是利用电流流过（热元件）时产生的热量，使双金属片发生弯曲而推动执行机构动作的一种（保护）电器。 19、由于热惯性的原因，热继电器不能用作（短路）保护，主要用于电动机的长期（过载）保护。 20、时间继电器按延时方式可分为（通电延时）型和（断电延时）型。 21、速度继电器主要用于笼型异步电动机的（反接制动）控制，通常有（两组）触头。 22、速度继电器主要由（定子）、（转子）和触头3个部分组成，动作转速在（120r/min）左右，复位转速在 （100r/min）以下。 23、熔断器是一种简单而有效的保护电器，在电路中主要起（短路）保护作用。 24、熔断器在电路（正常）工作时，熔体允许通过一定大小的电流而长期不熔断：当电路（严重过载）时，熔体能在较短时间内熔断；而当电路发生（短路故障）时，熔体能在瞬间
《电器控制与PLC技术》习题集 设计题 1. 画出三相异步电动机即可点动又可连续运行的电气控制线路 2. 画出三相异步电动机三地控制（即三地均可起动、停止）的电气控制线路
3．为两台异步电动机设计主电路和控制电路，其要求如下： ⑴两台电动机互不影响地独立操作启动与停止； ⑵能同时控制两台电动机的停止； ⑶当其中任一台电动机发生过载时，两台电动机均停止 4．试将以上第3题的控制线路的功能改由PLC控制，画出PLC的I/O端子接线图，并写出梯形图程序
5. 试设计一小车运行的继电接触器控制线路，小车由三相异步电动机拖动，其动作程序如下： ⑴小车由原位开始前进，到终点后自动停止； ⑵在终点停留一段时间后自动返回原位停止； ⑶在前进或后退途中任意位置都能停止或启动
6. 试将以上第5题的控制线路的功能改由PLC控制，画出PLC的I/O端子接线图，并写出 梯形图程序
7. 试设计一台异步电动机的控制电路要求： 1）能实现启、停的两地控制； 2）能实现点动调整； 3）能实现单方向的行程保护； 4）要有短路和过载保护 8. 试设计一个工作台前进——退回的控制线路工作台由电动机M拖动，行程开关SQ1、SQ2分别装在工作台的原位和终点要求： 1）能自动实现前进—后退—停止到原位； 2）工作台前进到达终点后停一下再后退； 3）工作台在前进中可以立即后退到原位；
4）有终端保护 9. 有两台三相异步电动机M1和M2，要求： 1） M1启动后，M2才能启动； 2） M1停止后，M2延时30秒后才能停止； 3） M2能点动调整 试作出PLC输入输出分配接线图，并编写梯形图控制程序
本科生毕业设计（论文）开题报告 论文题目：嵌入式智能家居控制系统 软件设计 学院：电气工程学院 专业班级：自动化1204 学生姓名：刘芳春 学号： 120302433 导师姓名：王通 开题时间：2016年 3 月 18 日
1.课题背景及意义 1.1课题研究背景、目的及意义 目前，几乎所有家庭都有使用各种电器设备，电视、电灯、空调、冰箱等。然而，就当前情况来说，这些设备总是被看成单个的、独立的个体使用，而极少出现一个专门的系统来管理它们、或是将它们糅合为一个具有一定“智慧”的设备集合体。这不仅使得设备使用者不得不在控制和管理这些设备上消耗大量时间和精力，而且容易造成设备使用效率不高，浪费宝贵的能源，这不符合节能环保的国家政策方针。 基于这个事实，智能家居的概念应运而生。智能家居又被人们称智能住宅[1]，在国外也叫做Smart Home。智能家居是以个人住所为单位，以控制技术、通信技术计算机技术为基础，以提升人们的日常家居生活为目的的家居控制和管理系统[2]。 由于智能家居是一个最近才得到快速发展的行业，当前有许多地方并未得到充分的研究，也有许多研究成果并未能转化成为实际产品。探寻其本质因素有两个。其一，大多数已有的智能家居产品是针对高消费人群设计和开发的，而没有顾及到占人口绝大多数的低端消费人群。因此，其市场本身就不会太大。其二，许多开发出来的产品在性能上并不完全让消费者满意。当前已有的产品中的大多数，或是存在功能单调、或是存在使用不方便等各种缺乏吸引力的不足之处。 为了改善这一现状，软件部分设计就成了必不可少的工作，软件部分以软件开发平台为核心，向上提供应用编程接口，向下屏蔽具体硬件特性的板级支持包。嵌入式系统中，软件和硬件紧密配合，协调工作，共同完成系统预定的功能。嵌入式软件是应用程序和操作系统两种软件的一体化程序。对于嵌入式软件而言，系统软件和应用软件的界限并不明显，原因在于嵌入式环境下应用系统的配置差别较大，所需操作系统裁剪配置不同，I/O 操作没有标准化，驱动程序通常需要自行设计[3,4]。 嵌入式实时操作系统在目前的嵌入式系统中应用越来越广泛，尤其在功能复杂、系统庞大的应用中[5]。它与实时应用软件相结合成为有机的整体起着核心作用，由它来管理和协调各项工作，为应用软件提供良好的运行软件环境和开发环境。μC/OS-II 是一个完整的，可移植、固化、裁剪的占先式实时多任务内核。它通过了美国联邦航空管理局商用航行器的认可，符合航空无线电技术委员会对用于航空设备方面所使用的软件性能提出的DO-178B标准认可。目前已有数百个商业应用的μC/OS，该操作系统的稳定性和可靠性得到了充分的肯定[6,7]。该操作系统在智能家居领域中的应用也越来越广泛。因此对于嵌入式智能家居操作系统的研究也越来越有必要。
电控及PLC课程设计 任务书 电气工程及其自动化专业 盐城工学院电气工程学院
课程设计总体要求安排 一.教学目的与任务 电气控制与PLC是一门实践性要求较高的课程，学生除了在课堂内理解掌握本课程相关的理论知识外，必须通过一定实验室环境内的课题训练，实际动手设计和调试应用程序，进一步加深和强化课程理论知识应用。 课程设计要求根据电气控制设备的工艺要求，运用所学过的电气控制的基本控制环节、典型控制线路及PLC的基础知识，以及电气控制系统设计的基本方法、步骤，查找有关资料，设计电气控制线路，选择电器元件，整理设计资料。在此过程中培养从事设计工作的整体观念，通过较为完整的工程实践基本训练，为全面提高学生的综合素质及增强工作适应能力打下一定的基础。 鉴于本课程设计的重要性，要求每一位参加设计的同学必须做到态度端正积极，发挥自己的主动性，在课程设计过程中严谨认真的独立完成自己的课题设计，不得出现抄袭他人设计的现象，一经发现，该生课程设计成绩以不及格论处。 二.主要内容 1）PLC的认识与使用： PLC的外观、电源、输入/输出端口、COM端、通信接口、外部负载、负载电源、扩展单元、模块、编程器； 2）基本操作练习： 启动、停止、编程与程序传送、电源与输入/输出端口接线； 3）编程与仿真软件的学习与使用； 4）应用程序的设计与调试运行及演示。 三.基本要求 本课程设计共设10个应用设计题，每个学生选作1题，独立完成。 在课程设计中，学生是主体，应充分发挥他们的主动性和创造性。教师的主导作用是引导其掌握完成设计内容的方法。 为保证顺利完成设计任务还应做到以下几点： 1）在接受设计任务后，应根据设计要求和应完成的设计内容进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间。 2）在方案确定过程中应主动提出问题，以取得指导数师的帮助，同时要广泛讨论，依据充分。在具体设计过程中要多思考，尤其是主要参数，要经过计算论证。
电气控制与PLC试题及答案 一.填空题 1.电气设备图纸有电气原理图图、电气接线图图、电气元件布置图图。 2.长动与点动的主要区别是控制电器能否保持。 3.电气控制线路中最基本的控制环节为保护、辅助、连锁环节。 4.常用的短路保护元件是熔断器和短路保护器,常用的过载保护元件是自动保护开关。 5.交流接触器线圈不能串联联使用。 6.CPM1A中有127 条指令,用户地址容量为2k ,存储器形式有数据存储器、用户程序存储器和系统程序存储器,普通计时器的计时围为0～999.9s ,计数器的计数围为0～9999 。 7.CPM1A开机后，必须先输入系统设置,键入操作顺序为机型、通讯协议、数据盘 8.在绘制电气控制线路图纸时必须使用国家统一规定的文字符号和图像符号。 9.电气控制线路分为主电路、辅助电路和保护电路。 10.电气控制线路的全部触点都按初始状态绘出。 11.交流接触器结构上主要有线圈、触头和灭弧装置三部分。 12.一台4KW的三相交流异步电动机其额定电流为12 安培,选择交流接触器的额定电流为20 安培,选择熔断器的额定电流为20 安培。 13.C20P中有256 个中间辅助继电器、128 个断电保持继电器、64 个计时/计数器,主机单元有12 个输入点和8 输出点。 14.可编程序控制器输出电路有三种形式,即半导体、可控硅、晶体管。 二.逻辑化简题 写出下面电路的逻辑表达式，然后化简，画出化简后的电路。 解：Km=A+CB+C=AB+BC+AC+C=AB+C…….（5分）
三.证明题 证明下面两程序逻辑关系相等。 解： ___ _________ _______________________ 1221 J A B C J A B C J A B C A B C J =++===++= 四.判断题 试问下列电路能否实现点动控制:
《2020年电气控制与PLC》考试复习试题附答案 1、按工作电压等级电器分为和。 2、熔断器在电路中主要的起作用。 3、S7-200PLC的编程语言有、和 。 4、PLC的工作过程分为、、。 5、采用星三角启动控制线路，在启动时定子接，启动完后则由改成。 6、PLC主要由6部分组成：、、 、、及。 7、接触器按其主触头所控制主电路电流的种类可分为 和。 （）1、所谓低压在我国是指50Hz、380V或50Hz、220V。 （）2、按钮通常用来短时间接通或断开大电流控制的电路。（）3、电气技术中的文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。 （）4、热继电器主要对电动机起过载保护和断相保护。 （）5、按照国标规定：“停止”和“急停”必须用绿色。（）6、PLC的电源一般采用AC～220V。 （）7、I/O点数是PLC的重要指标，I/O点数越多，控制规模越大。 （）8、PLC中的一步占2个地址。
（）9、SM0.5为秒脉冲。 （）10、PLC的扫描顺序为从左到右,从上到下。 1.接触器的线圈额定电流和额定电压与接触器的额定电流和接触器的额定电压有何区别？ 答：线圈的额定电压标注在线包上，与是控制回路的电压一致，其额定电流为额定电压下流过线圈的电流，而额定电压标注在铭牌上，与主回路的电压一致，其额定电流大于主回路电流。 2.在什么情况下中间继电器可以取代接触器启动电动机？ 答：在控制小功率、轻负载电动机的电路中 3.电动机的启动电流很大，当电动机启动时，热继电器会不会动作？为什么？ 答：正常情况下不会动作，因为电动机启动的时间比较短，其电流产生的热效应不足以使热继电器动作。 4.空气式时间继电器如何调节延时时间？JST型时间继电器触头有哪几类？画出他们的图形符号。 答：用螺丝刀调节进气孔气隙大小 其触头有如下类型
河南工业职业技术学院 毕业设计 题目 PLC电梯控制系统的设计系院电气工程系 专业 班级 学生姓名 学号 指导教师
前言 随着电子技术的发展，当前数字电器系统的设计正朝着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展。推动该潮流发展的引擎就是日趋进步和完善的PLC设计技术。目前数字系统的设计可以直接面向用户需求，根据系统的行为和功能的要求，自上而下的完成相应的描述、综合、优化、仿真与验证，直接生成器件。上述设计过程除了系统行为和功能描述以外，其余所有的设计几乎都可以用计算机来自动完成，也就说做到了电器设计自动化这样做可以大大的缩短系统的设计周期，以适应当今品种多、批量小的电子市场的需求。 电器设计自动化的关键技术之一是要求用形式化的方法来描述数字系统的硬件电路，即要用所谓的硬件语言来描述硬件电路。所谓硬件描述语言及相关的仿真、综合等技术的研究是当今电器设计自动化领域的一个重要课题。 PLC的设计和开发，已经有多种类型和款式。传统的PLC各有特点，它们适合在现场做手工测量，要完成远程测量并要对测量数据做进一步分析处理，传统PLC是无法完成的。然而基于PC 通信的PLC，既可以完成测量数据的传递，又可借助PC，做测量数据的处理。所以这种类型的PLC无论在功能和实际应用上，都具有传统PLC无法比拟的特点，这使得它的开发和应用具有良好的前景。
目录 1.前言 2.电梯控制基本概念 3.电梯控制的组成 4.电梯控制的移动 5.电梯PLC系统的模拟组态 6.货运电梯重量超载的控制 7.总结 8.参考文献
2. PLC电梯控制的基本概念 电梯控制系统可分为电力拖动系统和电气控制系统两个主要部分。电力拖动系统主要包括电梯垂直方向主拖动电路和轿箱开关电路。二者均采用易于控制的直流电动机作为拖动动力源。主拖动电路采用PWM调试方式，达到了无级调速的目的。而开关门电路上电机仅需一种速度进行运动。电气控制系统则由众多呼叫按钮、传感器、控制用继电器、指示灯、LED七段数码管和控制部分的核心器件（PLD）等组成。PLC集信号采集、信号输出及逻辑控制于一体，与电梯电力拖动系统一起实现了电梯控制的所有功能。 电梯控制系统原理框图如图1所示，主要由轿箱内指令电路、门厅呼叫电路、主拖动电机电路、开关门电路、档层显示电路、按钮记忆灯电路、楼层检测与平层检测传感器及PLC电路等组成的。 电梯控制系统的硬件结构如图2所示。包括按钮编码输入电路、楼层传感器检测电路、发光二极管记忆灯电路、PWM控制直流电机无线调速电路、轿箱开关电路、楼层显示电路及一些其他辅助电路等。为减少PLC输入输出点数，采用编码的方式将31个呼叫及指层按钮编码五位二进制码输入PLC PLC系统的其它设备 1 编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC 所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。 2 人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。 3 输入输出设备：用于永久性地存储用户数据，如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。
电气控制与PLC试卷 一、填空题（将正确答案填入下列空白处，每题1分，共10分） 1、工作在交流电压 V、或直流电压1500V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品叫低压电器。 2、电磁机构由、铁心、衔铁等几部分组成。 3、交流接触器的触点系统分为和辅助触点，用来直接接通和分断交流主电路和控制电路。 4、热继电器是利用电流流过发热元件产生热量来使检测元件受热弯曲，从而推动机构动作的一种保护电器，主要被用作电动机的长期保护. 5、熔断器主要由熔体、（座）、填料及导电部件等组成。 6、各种低压断路器在结构上都有主触头及灭弧装置、和操作机构等部分组成。 7、三相异步电动机常用的减压起动方式有：减压起动、自耦变压器减压起动、延边三角形减压起动、定子串电阻减压起动等。 8、PLC的基本结构由、存储器、输入输出接口、电源、扩展接口、通信接口、编程工具、智能I/O接口、智能单元等组成。 9、PLC的软件由系统程序和两大部分组成。 10、PLC常用的编程语言有：、布尔助记符和高级语言
二、选择题（下列每题只有一个正确答案，将正确答案的代号填入括号内，每题2分，共20分） 1、电磁机构中，吸引线圈的作用是：（） A、将电能转化成磁场能量 B、将磁场能转化成电能 2、用来分断或接通主电路的是交流接触器的（） A、辅助触点 B、主触点 3、电磁式交流接触器和交流继电器的区别是：（） A、交流接触器有短路环，而继电器没有 B、交流接触器有主、辅助触点之分，而继电器没有 C、没有区别 4、熔断器作为短路保护的电器，它是（）于被保护电路中的。 A、并接 B、串接 C、串接或并接都可以 5、把线圈额定电压为220V的中间继电器线圈误接入380V的交流电源上会发生的问题是：（） A、中间继电器正常工作 B、中间继电器产生强烈震动 C、烧毁线圈 D、烧毁触点 6、交流接触器的电气文字符号是：（） A、KA B、KT C、SB D、KM 7、熔断器的电气文字符号是：（） A、FU B、KM C、KA D、FR
摘要 PLC是一种通用的自动控制装置其主要是以计算机技术为技术核心，它具有很强的抗干扰能力，高可靠性，直观而简单的编程，适应性强，完善的功能，接口功能强等一系列优点。因此在各行各业中得到了广泛的应用。铣床的传动装置主要是以各种电动机为动力其重要的是实现生产过程自动化的技术装置。在电气系统中是主干部分，也在国民经济中占到主导的低位得到广泛的应用。在我国早起的大多数铣床都是采用传统的继电器控制，而其接触器触点受机械运动的影响，触点的寿命会受到很大的影响，故障率也很高，可靠性远不及PLC控制。为此，提出了用PLC来对我们铣床进行电气控制，铣床我们主要是对我们工业应用中广泛的X62W万能的铣床进行控制，系统的介绍利用PLC对这种铣床进行控制的方法和方案。其中主要进行功能的分析，原理图的设计，梯形图的设计与编写进行调试，提高铣床的性能，提升经济效益及产品质量。 关键词：X62W铣床；电气控制；PLC；梯形图 目录 第一章绪论 0 1.1课题研究的目的和意义 0 1.2自动铣床的发展及现状 0 1.3 铣床简单介绍 (1) 1.3.1 铣床的选型 (1) 1.3.2 X62W万能铣床的特点 (2) 第二章可编程序控制器(PLC)简介 (2) 2.1 PLC工作原理 (2) 2.2 PLC的编程语言--梯形图 (2) 2.3 可编程序控制器PLC的优点 (3) 2.4 PLC选型标准 (3) 第三章 X62W万能铣床的硬件设计 (4) 3.1 X62W万能铣床电力拖动的特点及控制要求 (4) 3.2 X62W万能铣床元件选型 (4) 3.3 X62W万能铣床的主要结构及运动形式 (5)
习题 1.接触器的线圈额定电流和额定电压与接触器的额定电流和接触器的额定电压有何区别？ 答：线圈的额定电压标注在线包上，与是控制回路的电压一致，其额定电流为额定电压下流过线圈的电流，而额定电压标注在铭牌上，与主回路的电压一致，其额定电流大于主回路电流。 2.在什么情况下中间继电器可以取代接触器启动电动机？ 答：在控制小功率、轻负载电动机的电路中 3.电动机的启动电流很大，当电动机启动时，热继电器会不会动作？为什么？ 答：正常情况下不会动作，因为电动机启动的时间比较短，其电流产生的热效应不足以使热继电器动作。 4.空气式时间继电器如何调节延时时间？JST型时间继电器触头有哪几类？画出他们的图形符号。 答：用螺丝刀调节进气孔气隙大小 其触头有如下类型 5.熔断器为什么一般不用作过载保护？ 答：熔断器主要用于短路保护和严重过载保护，只有当线路电流达到熔断器熔断短路一定的时间后，熔断器才熔断，而一般的过载电流远远小于熔断电流，熔断器不会熔断，不能起到过载保护的作用。
4.试设计可进行两处操作，对一台电动机实现长动和点动的控制电路。 SB3、SB5点动；SB1、SB4长动一处为SB3点动、SB1长动、SB2停止SB2、SB6停止一处为SB5点动、SB4长动、SB6停止 5.试设计两台笼型电动机M1、M2的顺序起动/停止的控制电路，要求如下: ①M1、M2能循序启动，并能同时或分别停止。 ②M1启动后M2启动，M1可点动，M2单独停止。 ①② SB1、KM1、M1 启动，SB2、KM2、M2启动。。。。。。。。。。。。。。 SB3停M1，SB4停M2 ,SB5总停
9.某台机床主轴和润滑油泵各由一台电动机带动。要求主轴必须在油泵起动后才能起动，主轴能正/反转并能单独停车，设有短路、失电压及过载保护等。绘出电气控制原理图。 3 3 KM3 KM1 KM2 KM3 KM3 KM2 KM1KM1 KM2 KM3 KM2 KM1 FU1 FU2 FR1 FR1SB3 SB1 SB2 SB4 SB5 1 23 456 7 FR2 FR2 主轴电动机 短路保护润滑油泵 主轴电动机控制 油泵电机控制 电源保护 电源开关Q M1 M2 5.设计一个控制电路，要求第一台电动机启动10S 后，第二台电动机自行起动，运行10s 后，第一台电动机停止运行并同时使第三台电动机自行起动，再运行15s 后，电动机全部停止运行。 33KM3KM1FR1FU23KM2FR2FR3FR1FR2KM1SB1KT2KM1KT1KM2KT2KT1FR3KT2KM3 KT3 KM2 SB3 KT3M2M1M3 FU1
皮带运输机电气控制系统设计
任务书 姓名：专业： 设计课题：皮带运输机电气控制系统设计 设计条件及要求： 设计条件:（1）起动：起动时为了避免在前段运输皮带上造成物料堆积，要求逆物料流动方向按一定时间间隔顺序起动。其起动顺序 为： （2）停止：停止时为了使运输皮带上不残留物料，要求顺物料流动方向按一定时间间隔顺序停止。其停止顺序为： （3）紧急停止：紧急情况下无条件地把PD-1、PD-2、YV全部同时停止。 （4）故障停止：运转中，当M1过载时，应使PD-1、PD-2、YV 同时停止。当M2过载时，应使PD-2、YV同时停止；PD—1在PD-2停止后延迟10s后停止。 （5）M1和M2电机功率都是5.5KW。 设计要求: 1、掌握继电接触器控制系统基本分析和设计能力；2、掌握可编程控制器的工作原理及结构特点；3、熟练掌握基本逻辑指令的应用；4、绘制系统的主电路图、继电接触器控制线路图（一张）； 5、编写设计说明书（一份）。 设计时间：自20**年**月**日至20**年**月**日 设计指导人（签字）：_________________________ 教研室主任（签字）：_________________________ 年月日
前言 (4) 一、机床电气控制技术课程设计的目的 (5) 二、设计的内容与步骤 (5) （一）设计的基本原则 (5) （二）设计的内容 (6) 三、系统传动方式的确定 (6) （1）往复运动工作机构传动方式的确定 (7) （2）传动方式的选择应使调速性质与负载特性相适 (8) （3）电动机起动方式的确定 (8) （4）电气系统的保护 (8) 四电气控制方案的确定 (13) （一）电气逻辑控制装置的选择 (13) （二）控制方式的选择 (14) （三）系统动作要求 (15) （四）确定I/O点数及PLC的选型 (16) 设计总结 (25) 感谢信 (26) 参考文献 (27)
中北大学 毕业设计开题报告 学生姓名：王小龙学号：07050541X14学院、系：信息与通信工程学院 专业：自动化 设计题目：基于MATLAB的控制系统设计软件开发 指导教师:林都 2011年4月2日
毕业设计开题报告
类专业技术基础课程,在教学与研究过程中,常需要对控制系统用MATLAB进行仿究, MATLAB虽功能强大,对这方面的分析都有相应命令,但命令繁多,分析起来过于零散的性质有个整体的掌握,况且像MATLAB这么大的软件学起来也较困难。为能够更快更好掌握控制系统的性质,把多而散的命令整合起来,开发了控制系统CAI应用软件。使用此软件时用户只需输入系统参数,然后点击相关按钮,就可以快速得到所求相应的结果。二．相关理论知识 控制工程基础是以讲述古典控制为主的机械类专业技术基础课程,在教学与研究过程中,常需要对控制系统用MATLAB进行仿真分析与研究,MATLAB虽功能强大,对这 方面的分析都有相应命令,但命令繁多,分析起来过于零散,难于对系统的性质有个整体的掌握,况且像MATLAB这么大的软件学起来也较困难.为能够更快更好掌握控制系统的性质,把多而散的命令整合起来,开发了控制系统CAI应用软件.使用此软件时用户只需输入系统参数,然后点击相关按钮,就可以快速得到所求相应的结果。 要将控制系统CAI应用软件结构图中的内容在用户界面里表现出来,就必须有参数输入、结果输出、图形仿真输出等,且这些都能进行对比分析,因此要求有个友好、操作简单、可读性强、易修改的图形用户界面,选择MATLAB中具有可视化编程能力的图形界面GUI,将它提供的工具与编程经验结合起来,完成软件界面的创建.。 图1控制系统CAI应用软件结构图
电气控制与PLC期末考试复习题 一、填空题 1、工作在交流电压1200V、或直流电压1500V及以下的电路中起通断、保护、 控制或调节作用的电器产品叫低压电器。 2、电磁机构由吸引线圈、铁心、衔铁等几部分组成。 3、交流接触器的触点系统分为主触头和辅助触点，用来直接接通 和分断交流主电路和控制电路。 4、热继电器是利用电流流过发热元件产生热量来使检测元件受热弯曲，从 而推动机构动作的一种保护电器，主要被用作电动机的长期过载保护. 5、熔断器主要由熔体、熔断管（座）、填料及导电部件等组成。 6、各种低压断路器在结构上都有主触头及灭弧装置、脱扣器和 操作机构等部分组成。 7、三相异步电动机常用的减压起动方式有：星形-三角形（Y-△） 减压起动、自耦变压器减压起动、延边三角形减压起动、定子串电阻减压起动等。 8、PLC的基本结构由中央处理器、存储器、输入输出接口、电源、 扩展接口、通信接口、编程工具、智能I/O接口、智能单元等组成。 9、PLC的软件由系统程序和用户程序两大部分组成。 10、PLC常用的编程语言有：梯形图、布尔助记符和高级语言 11、触点系统的结构形式有桥式触点、指形触点。 12、工作在交流电压1200 V、或直流电压1500V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品叫低压电器。 13、交流接触器的触点系统分为主触头和辅助触点，用来直接接通和分断交流主电路和控制电路。 14、热继电器有多种结构形式，最常用的是双金属片结构，即由两种不同膨胀系数的金属片用机械碾压而成，一端固定，另一端为自由端。 15、熔断器主要作为电路的短路保护元件。 16 、三相笼型异步电动机的制动方法一般采用机械制动和电气制动，其中
基于PLC的机器人电气控制系统的设计 摘要：随着电气自动化技术的日益成熟，其已逐步渗透入各行各业，并以机械化、可编程、误差小等优势大大提高了工作效率，促进了相关行业的发展。自20世纪70年代起，相关学者借助着计算机的独特优势研究电气工程技术，使其朝着自动化、智能化的方向发展。如今电气自动控制技术日益完善，改变了相关人员的工作方式，减少资源消耗并提高了工作效率。但随着工业产品及生产设备日新月异，诸多传统电气设备在设计方面存在着不足，我国自动化控制水平一定程度上低于欧美国家，不仅难以满足当今产品的质量需求，更影响了电气设备的正常使用。于是本文根据实际生产情况中对不同运行参数要求存在差异，而选择不同的监控方式并分析其各自存在的优缺点;另外对系统硬件、输入/输出电路进行设计，提出一种妥善的电气自动化设计，并与传统存在的自动控制系统进行对比分析。 关键词：PLC的机器人；电气控制；系统的设计 引言 机器人在专用机床及自动化生产线上应用十分广泛，主要用于搬动或装卸零件的重复动作，以实现生产自动化。本设计中的机器人采用关节式结构，它模拟人手臂的部分动作，按预定的程序、轨迹和要求，实现抓取、搬运和装配，动作由液压驱动，并由电磁阀控制，动作顺序及各动作时间的间隔采用按时间原则控制的电气控制系统。PLC以其可靠性高，抗干扰能力强，编程简单，使用方便可靠等特点，在机械制造业得到了广泛的应用。选用三菱公司的FX2N—32MR可编程序控制器对机器人的电气控制系统进行设计，提高了自动化程度和可靠度，效果良好。 1PLC技术简介 PLC技术是随着微机技术发展而出现的产物,该技术充分利用了微处理器技术的优点,弥补了传统控制技术中的功耗高、可靠性低等缺陷不足。PLC技术由美国科研人员在20世纪60年代提出,技术应用简单,无需进行采用专业的计算机语言进行编程,通过简单的继电器梯形图指令即可实现操作。PLC技术是一种可编程逻辑控制器,将其应用在电气自动化控制系统中,简化了控制程序,降低了自动化控制的能源消耗,提高了自动化控制的灵敏度,经过这些年的发展,PLC技术也越来越成熟,应用的领域也在不断扩大,提高了工业生产中的自动化控制水平,推动了社会经济的发展。 2PLC设计原则 PLC系统作为一个整体的设计，必须要符合有关设计原则，只有这样，才能真正提高设计效率，并有效减少运行错误。也就是说，一个良好的设计效果是很重要的。首先，在实际设计中，必须要尊重安全原则，提升系统可靠性，确保系统的正常运行。其次，在保证系统良好性能的基础上，尊重最低成本原则，提高制造企业的经济效益。 3PLC技术的优势 ①编程方便，操作简单。PLC技术编程采用简单的梯形图、逻辑图等基础编程语言，在程序编译和修改中不需要太过复杂的信息技术知识，为操作人员提供了便利。在程序修改调试中可以随时进行程序增减，容易操控，方便应用。②功能性强，性价比高。随着科技的发展，我国PLC技术也在进一步提高。一台小型的PLC中就可以囊括成百上千个编程元件，麻雀虽小五脏俱全，PLC完全可以实
空调自动控制系统软件设计及调试 尹海蛟 空调的硬件电路只是起到支持作用。因为作为自动化控制的大部分功能，只能采取软件程序来实现，而且软件程序的优点是显而易见的。它既经济又灵活方便，而且易于模块化和标准化。同时，软件程序所占用的空间和时间相对来说比硬件电路的开销要小得多。同时，与硬件不同，软件有不致磨损、复制容易、易于更新或改造等特点，但由于它所要处理的问题往往远较硬件复杂，因而软件的设计、开发、调试及维护往往要花费巨大的经历及时间。但相比之下，这些代价所取得的功能远优于仅依靠硬件电路所实现的功能。 1.空调自动控制系统软件程序设计思想 在硬件电路设计好以后，软件设计则是最重要的一个设计部分，由于空调自动控制的大部分智能化功能都是软件来完成，这样就使得硬件电路设计的简化和成本低可以得到实现。然而，8051单片机采用的是与其物理地址联系非常紧密地汇编语言来进行编程的。我们知道汇编语言相对于高级语言而言，它的速度是比较快的，而且它的指令代码也非常简单，但前提是编程人员要对8051单片机内部硬件电路非常熟悉。这对编程人员的要求是比较高的。 在进行软件编程时，我们仍然要采用结构化模块方式编程，从而可以把一些非常大的程序逐步分解为几个小程序，这对于编程人员非常重要的。对于本课题而言，由于它最终要设计成样机形式。因此，我们就得对整机进行监控，这个监控程序中应包括各种芯片的初始化程序、自诊断程序及许多中断子程序等事实上，在对空调器上电后，它应在单片机的控制下自动转入监控程序的执行。我们在编制时把监控程序作为本机的主程序来进行工作。任何故障都会从监控程序的执行中得到响应，而且任何故障给予的响应方式和代码不同，因此这很方便的可以查找到该故障部位。显然，这只对硬件电路的故障有效。对于软件程序的执行故障，我们目前只能通过软件程序的调试安装及仿真来判别它是否正常运行。因为单片机毕竟不是微机或上位机。它所能容纳的程序能力也是有限的。当然，我们可以采用各种技术进行优化，这样就可以最大限度的直至软件程序的出错运行。各种子程序模块都挂接在该主程序上。编制它时，我们尽可能充分利用8051单片机的软件资源及内部寄存器资源，这样可以提高其运行速度。 硬件和软件式空调温度控制的核心设计方面，本课题把研究重点特别投向软件设计，毕竟自动控制功能大部分都要靠软件程序来完成。在本课题设计过程中，软件调试要花大量时间来调试运行，而硬件电路我们只需简单调试。因此可见硬件设计和软件设计有很大区别，而且在总体调试中还要对其进行调整。这都是本课题所研究的内容。我们从总体上把握了空调自动控制系统的设计思路，初步了解到该研究项目主要的研究工作内容和其采用的优点。倘若要具体进行各个细节
测试题 1. 下列低压电器中可以实现过载保护的有①④ ①热继电器②速度继电器 ③接触器④低压断路器⑤时间继电器 2. 在三相笼式电动机的正反转控制电路中，为了避免主电路的电源两相短路采取的措施是② ①自锁②互锁③接触器④热继电器 3. 在三相笼式异步电动机的Y-△起动控制电路中，电动机定子绕组接为Y型是为了实现电动机的①起动。 ①降压②升压③增大电流④减小阻抗 4. 在电动机的连续运转控制中，其控制关键是①的应用。 ①自锁触点②互锁触点③复合按钮④机械联锁 5．以下哪些设备可以作为PLC的输入设 备？①③ ①限位开关②接触器的线圈③按钮 ④指示灯 6.右图为三相笼式异步电动机的正反转控 制电路，用文字说明指出图中的错误。 主电路没有短路保护——Q与KM1之间需增 设熔断器FU； 电动机不能反转——KM2与FR之间的连线 任意调换两相。 没有电气互锁，会引起电源短路——KM1线 圈前串联KM2常闭辅助触点，KM2线圈前串 联KM1常闭辅助触点。 不能实现过载保护——KM1、KM2线圈后应 串联FR的常闭触点 练习题 以下为一些机床基本控制电路原理图，若将其改为PLC控制，试画出相应的控制电路输入输出接线图、梯形图及对应的指令程序。 1、两台电动机顺序起动联锁控制电路
两台电动机顺序起动联锁控制线路 2.自动限位控制电路 自动限位控制电路 自动限位控制电路 3.电动机Y-Δ减压起动控制电路 电动机Y -Δ降压起动自动控制电路 电动机Y -Δ降压起动自动控制电路 4 .自动循环控制 自动循环控制电路 自动循环控制电路 用按钮、继电器、灯泡等设计一个三位抢答器控制电路。 5.能耗制动控制 带变压器的桥式整流能耗制动自动控制电路
自动化控制系统设计方案 一、现地控制软件 现地采集控制软件采用业界领先的平台和面向对象机制的编程语言在数据库作业系统基础上进行高可靠性、实时性的现地控制应用软件 二、主控级 1、数据的采集及处理 接收现地控制单元的上送数据并进行处理及存入数据库，供分析计算、控制调节、画面显示、记录检索、操作指导、打印等使用。数据采集除周期性进行外，在所有时间内，可由操作员或应用程序发命令采集现地控制单元的过程信息。 2、运行监视、控制和调节 运行操作人员能通过上位机，对各闸门开度和启闭机的运行工况进行控制和监视。除了显示各孔闸门的位置图形和开度数据外，还设置“启动”、“停止”两个模拟操作按钮和“上升”、“下降”、“远程/现地”、“通讯状态”等模拟指示。主要内容如下： a、根据要求的过闸流量，计算出闸门当前应开启的高度（在 上下限范围内）电脑提示是否确认，若确认即可启动闸门； b、闸门启闭控制，根据给定值启闭闸门，到位停止； c图形、表格、参数限值、状态量等画面的选择和调用； d在主控级进行操作时，在屏幕上应显示整个操作过程中的每一步骤和执行情况； 三、打印记录 显示、记录、打印功能 所有监控对象的操作、实时参数都予记录，对故障信号进行事件顺序记录、显示，实行在打印机上打印出来。主要内容如下：（1）闸门动作过程动态显示； （2）给定开度值显示，闸门位置显示；
（3）闸门升降模拟显示图； （4）上、下游水位数据显示 （5）根据上下游水位和闸门开度，自动计算出当前流量，并进行累计 （6）运行显示、打印； 四、通信功能 主控级与现地控制单元采用RS485总线通信，当通讯不正常时，报警显示。 五、现地控制单元 1、实时自动采集闸门开度在现地显示并通过处理后传送至主控层； 2、根据主控层指令，或根据人工输入的合法控闸指令，在满足下列条件的情况下，自动控制闸门的升、降，并运行到指定位置； 3、当转换开关在现地状态时，可对闸门开度进行预置，并通过电控柜的升、降、停按钮实现闸门的启闭； 4、在现地控制单元，通过权限开关，可实现远程/现地切换； 5、保留原人工手动控闸功能，人工与自动并存，以便紧急状态及维护系统时使用。 六、系统组成 （1）系统主要由信息采集与控制、集中监控和信号传输三大部分组成。启闭机室设若干台现地控制柜(PLC),其中信息采集与控制由闸门开度传感器与开度仪、水位传感器等部件组成。集中监控由计算机、键盘鼠标、打印机、UPS电源及其他设备组成(不在供货范围)。而信号传输部分则是采用双绞屏蔽电缆来完成
电气控制与PLC理论考试试卷（1） 一、填空题（将正确答案填入下列空白处，每题1分，共10分） 1、触点系统的结构形式有、指形触点。 2、工作在交流电压V、或直流电压1500V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品叫低压电器。 3、交流接触器的触点系统分为和辅助触点，用来直接接通和分断交流主电路和控制电路。 4、热继电器有多种结构形式，最常用的是结构，即由两种不同膨胀系数的金属片用机械碾压而成，一端固定，另一端为自由端。 5、熔断器主要作为电路的保护元件。 6 、三相笼型异步电动机的制动方法一般采用机械制动和电气制动，其中电气制动方法有：、能耗制动、再生制动等。 7、电气控制系统中常用的保护环节有保护、过电流保护、过载保护、失电压保护、欠电压保护、过电压保护及弱磁保护等。 8、PLC的基本结构由、存储器、输入输出接口、电源、扩展接口、通信接口、编程工具、智能I/O接口、智能单元等组成。 9、按PLC物理结构形式的不同，可分为和模块式两类。 10、PLC常用的编程语言有：、指令表、高级语言。 二、选择题（下列每题只有一个正确答案，将正确答案的代号填入括号内，每题2分，共20分） 1、电磁机构中，吸引线圈的作用是：（） A、将电能转化成磁场能量 B、将磁场能转化成电能 2、用来分断或接通控制电路的是交流接触器的（） A、辅助触点 B、主触点 3、电磁式交流接触器和交流继电器的区别是：（） A、交流接触器有短路环，而继电器没有 B、交流接触器有主、辅助触点之分，而继电器没有 C、没有区别
4、下列对PLC输入继电器的描述正确的是：（） A、输入继电器的线圈只能由外部信号来驱动 B、输入继电器的线圈只能由程序来驱动 C、输入继电器的线圈既可以由外部信号来驱动又可以由程序来驱动 5、把线圈额定电压为220V的交流接触器线圈误接入380V的交流电源上会发生的问题是：（） A、接触器正常工作 B、接触器产生强烈震动 C、烧毁线圈 D、烧毁触点 6、中间继电器的电气符号是：（） A、SB B、KT C、KA D、KM 7、自动空气开关的电气符号是：（） A、SB B、QF C、FR D、FU 8、下列对PLC软继电器的描述，正确的是：（） A、有无数对常开和常闭触点供编程时使用 B、只有2对常开和常闭触点供编程时使用 C、不同型号的PLC的情况可能不一样 D、以上说法都不正确 9、OR指令的作用是：（） A、用于单个常开触点与前面的触点串联连接 B、用于单个常闭触点与上面的触点并联连接 C、用于单个常闭触点与前面的触点串联连接 D、用于单个常开触点与上面的触点并联连接 10、用于驱动线圈的指令是：（） A、LD B、AND C、OR D、OUT 三、判断题（下面各题正确的在括号内划√，错误的在括号内划×，每题2分，共20分） 1、电磁式交流接触器的铁心端面上必须安装一个铜制的短路环。（） 2、产生电弧的条件是：A、在大气中断开电路B、被断开电路的电流超过某一数值C、断开后加在触点间隙两端电压超过某一数值（在12—20V之间）（） 3、交流接触器在灭弧装置损坏的情况下也可以使用。（） 4、安装刀开关时，刀开关在合闸状态下手柄应该向上，不能倒装和平装，以防止闸刀松动落下时误合闸。（） 5、一般情况下，速度继电器有两对常开触点和两对常闭触点，当电动机带动其转子向某方向运行达到某一转速时，有一对常开触点接通，常闭触点断开，所以速度继电器可以用于电机的制动控制。（） 6、PLC的输出继电器的线圈不能由程序驱动，只能由外部信号驱动（） 7、PLC的输出线圈可以放在梯形图逻辑行的中间任意位置。（） 8、PLC的软继电器编号可以根据需要任意编写。（） 9、在绘制电气元件布置图时，重量大的元件应放在下方，发热量大的元件应放在上方。（） 10、在设计PLC的梯形图时，在每一逻辑行中，并联触点多的支路应放在左边。（）
摘要 数控机床是一种机电一体化的数字控制自动化机床。早期的数控机床是依靠继电器逻辑来实现相应的功能。由于继电器逻辑是一种硬接线系统，布线复杂，体积庞大，更改困难，一旦出现问题，很难维修。这样的系统，其可靠性往往也不高，影响正常的生产。 本文正是针对这一问题展开工作的。本文介绍了用三菱FX2N微型可编程控制器对CK9930机床的电气控制部分的改造设计，重点阐述了数控机床PLC的功能、机床的电气控制原理及相应的PLC程序编制与调试三方面的问题。并且详尽地展示了PLC控制程序的开发过程。 根据数控车床所承担加工任务的特点，可知其操作过程比较复杂。要用PLC 控制车床动作，必须将PLC及其控制模块和相应的执行元件加以组合。所以在该控制程序的开发过程中，采用了模块化的结构设计方法。 本文主要完成了主轴控制、坐标轴控制、自动换刀控制、定时润滑控制以及报警处理等功能的PLC控制程序的开发。并且利用FXGP_WIN-C软件编写了该机床的PLC控制程序，并借助其运行、监控功能，通过相关设备，观察了程序的运行情况。 关键词：PLC控制，数控车床，梯形图
目录 第一章概述 (1) 1.1 数控系统的工作原理 (1) 1.1.1 数控系统的组成 (1) 1.1.2 数控系统的工作原理 (2) 1.2 PLC的硬件与工作原理 (3) 1.2.1 PLC的简介 (3) 1.2.2 PLC的基本结构 (3) 1.2.3 PLC的工作原理 (4) 第二章数控车床的PLC (5) 2.1 数控车床PLC的信息传递 (5) 2.2 数控车床中PLC的功能 (6) 2.2.1 PLC对辅助功能的处理 (6) 2.2.2 PLC的控制对象 (6) 2.3 用PLC实现车床电气控制系统的功能 (7) 2.4 利用PLC代替继电器—接触器控制方式的优越性 (8) 第三章 CK9930数控车床电气控制分析 (9) 3.1 车床主要结构和运动方式 (9) 3.2 车床对电气控制的要求 (9) 3.3 车床的电气控制电路分析 (10) 3.3.1 主电路分析 (11) 3.3.2 控制电路分析 (11) 第四章 PLC控制程序的设计 (12) 4.1 PLC程序设计方法 (12) 4.1.1 PLC的程序设计步骤 (12) 4.2 PLC程序的模块化设计 (12) 4.3 输入输出分配 (12) 4.4 梯形图程序设计 (15) 4.4.1 梯形图总体框图 (15)