实训五、供料单元的结构与控制
1．实训目的
⑴.熟悉YL-335A 设备系统中供料单元的结构组成。
⑵.查明供料单元中PLC的I/O接口地址。
⑶.掌握供料单元的工作过程，传感器技术及其应用。
⑷.掌握根据控制要求编制、调试程序的方法。
2．实训内容
⑴.在教师的指导下，观察了解供料单元的结构。
⑵.查明气动机构的组成（气缸、控制阀），通过手动操作控制阀分别控制各个气动执行机构动作，观察分析控制信号与气动执行机构动作之间的关系，然后画出气动控制回路原理图。
⑶. 认识了解该工作单元中所使用的传感器，并查明各传感器的类型、安装位置、作用及其对应的PLC 的接口地址（输入地址）；查明各电控阀的电控信号所对应的PLC接口地址（输出地址）。然后画出该供料单元PLC的I/O接线原理图。
⑷.根据控制要求编制、调试程序。
3．注意事项
⑴.在气动执行元件接通起源的情况下，禁止用手直接扳动气动元件。
⑵.在PLC处于RUN模式或RUN-P模式并运行用户程序时，禁止用手动方式操作方向控制阀。
⑶.在观察结构时，不要用力拽导线、气管；不要拆卸元器件及其它装置；遇有不能解决的问题，及时请教指导教师。
4.YL-335A 设备系统中供料单元的介绍
⑴.供料单元的功能是:按照需要将放置在料仓中待加工工件（原料）自动地推出到物料台上，以便输送单元的机械手将其抓取，输送到其他单元上。
图2-1 供料单元实物图图2-2 供料单元气动控制回路工作原理图
⑵.供料单元的结构组成
供料单元的结构组成如图2-1所示。主要结构为：进料模块和物料台，电磁阀组，接线端口，PLC 模块，急停按钮和启动/停止按钮，走线槽、底板等。
⑶. 供料单元的工作过程是：工件垂直叠放在料仓中，推料缸处于料仓的底层并且其活塞杆可从料仓的底部通过。当活塞杆在退回位置时，它与最下层工件处于同一水平位置，而夹紧气缸则与次下层工件处于同一水平位置。在需要将工件推出到物料台上时，首先使夹紧气缸的活塞杆推出，压住次下层工件；然后使推料气缸活塞杆推出，从而把最下层工件推到物料台上。在推料气缸返回并从料仓底部抽出后，再使夹紧气缸返回，松开次下层工件。这样，料仓中的工件在重力的作用下，就自动向下移动一个工件，为下一次推出工件做好准备。为了使气缸的动作平稳可靠，气缸的作用气口都安装了限出型气缸节流阀。（4）.气动控制回路
气动控制回路是本工作单元的执行机构，该执行机构的控制逻辑控制功能是由PLC 实现的。图中1B1 和1B2 为安装在推料缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关，2B1 和2B2 为安装在推料缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关。1Y1 和2Y1 分别为控制推料缸和顶料缸的电磁阀的电磁控制端。（5）.供料单元的PLC I/O 接线
本单元中，传感器信号占用7 个输入点，留出1 个点提供给启/停按钮作本地主令信号，则所需的PLC I/O 点数为8 点输入/2 点输出。选用松下FP-X-C14R 主单元，共8 点输入和6 点继电器输出，供料单元的I/O 接线原理图如图所示。
图2-3 供料单元PLC 的I/O 接线原理图
自动控制原理实验 实验报告 实验三闭环电压控制系统研究 学号姓名 时间2014年10月21日 评定成绩审阅教师
实验三闭环电压控制系统研究 一、实验目的： （1）通过实例展示，认识自动控制系统的组成、功能及自动控制原理课程所要解决的问题。 （2）会正确实现闭环负反馈。 （3）通过开、闭环实验数据说明闭环控制效果。 二、预习与回答： （1）在实际控制系统调试时，如何正确实现负反馈闭环？ 答：负反馈闭环，不是单纯的加减问题，它是通过增量法实现的，具体如下： 1.系统开环； 2.输入一个增或减的变化量； 3.相应的，反馈变化量会有增减； 4.若增大，也增大，则需用减法器； 5.若增大，减小，则需用加法器，即。 （2）你认为表格中加1KΩ载后，开环的电压值与闭环的电压值，哪个更接近2V？ 答：闭环更接近。因为在开环系统下出现扰动时，系统前部分不会产生变化。故而系统不具有调节能力，对扰动的反应很大，也就会与2V相去甚远。 但在闭环系统下出现扰动时，由于有反馈的存在，扰动产生的影响会被反馈到输入端，系统就从输入部分产生了调整，经过调整后的电压值会与2V相差更小些。 因此，闭环的电压值更接近2V。 （3）学自动控制原理课程，在控制系统设计中主要设计哪一部份？ 答：应当是系统的整体框架及误差调节部分。对于一个系统，功能部分是“被控对象”部分，这部分可由对应专业设计，反馈部分大多是传感器，因此可由传感器的专业设计，而自控原理关注的是系统整体的稳定性，因此，控制系统设计中心就要集中在整个系统的协调和误差调节环节。 二、实验原理： （1）利用各种实际物理装置（如电子装置、机械装置、化工装置等）在数学上的“相似性”，将各种实际物理装置从感兴趣的角度经过简化、并抽象成相同的数学形式。我们在设计控制系统时，不必研究每一种实际装置，而用几种“等价”的数学形式来表达、研究和设计。又由于人本身的自然属性，人对数学而言，不能直接感受它的自然物理属性，这给我们分析和设计带来了困难。所以，我们又用替代、模拟、仿真的形式把数学形式再变成“模拟实物”来研究。这样，就可以“秀才不出门，遍知天下事”。实际上，在后面的课程里，不同专业的学生将面对不同的实际物理对象，而“模拟实物”的实验方式可以做到举一反三，我们就是用下列“模拟实物”——电路系统，替代各种实际物理对象。
第三章供料单元的结构与控制 3.1 供料单元的结构 3.1.1 供料单元的功能 供料单元是YL-335A中的起始单元，在整个系统中，起着向系统中的其他单元提供原料的作用。具体的功能是：按照需要将放置在料仓中待加工工件（原料）自动地推出到物料台上，以便输送单元的机械手将其抓取，输送到其他单元上。如图3-1所示为供料单元实物的全貌。 3.1.2供料单元的结构组成 供料单元的结构组成如图3-2所示。其主要结构组成为：工件推出与支撑，工件漏斗，阀组，端子排组件，PLC，急停按钮和启动/停止按钮，走线槽、底板等。 1．工件推出与支撑及漏斗部分 该部分如图3-3所示。用于储存工件原料，并在需要时将料仓中最下层的工件推出到物料台上。它主要由大工件装料管、推料气缸、顶料气缸、磁感应接近开关、漫射式光电传感器组成。 该部分的工作原理是：工件垂直叠放在料仓中，推料缸处于料仓的底层并且其活塞杆可从料仓的底部通过。当活塞杆在退回位置时，它与最下层工件处于同一水平位置，而夹紧气缸则与次下层工件处于同一水平位置。在需要将工件推出到物料台上时，首先使夹紧气缸的活塞杆推出，压住次下层工件；然后使推料气缸活塞杆推出，从而把最下层工件推到物料台上。在推料气缸返回并从料仓底部抽出后，再使夹紧气缸返回，松开次下层工件。这样，料仓中的工件在重力的作用下，就自动向下移动一个工件，为下一次推出工件做好准备。 为了使气缸的动作平稳可靠，气缸的作用气口都安装了限出型气缸截流阀。气缸截流阀的作用是调节气缸的动作速度。截流阀上带有气管的快速接头，只要将合适外径的气管往快速接头上一插就可以将管连接好了，使用时十分方便。图3-4是安装了带快速接头的限出型气缸截流阀的气缸外观。 图3-5是一个双动气缸装有两个限出型气缸节流阀的连接和调节原理示意图，当
新疆师范大学计算机科学技术学院实验报告 专业：软件工程课程名称：计算机组成原理班级: 14-3班 姓名: 王伟学号: 211 实验地址:_数理楼２楼_ 实验时间：2016．11.21 指导教师签字: 成绩：实验五微程序控制器的组成与实现实验 1.实验目的和要求 1．掌握微程序控制器的组成及工作过程; 2．通过用单步方式执行若干条微指令的实验,理解微程序控制器的工作原理。2．主要仪器设备 ＥL-JY－II 型计算机组成原理实验系统一台，连接线若干。 3．实验原理 通过控制k1,k２，k3,k４的值来控制是写还是读微地址微命令,若是即K1 off、K2 ofｆ、K3 on则为读,若即K１ｏff、K2 ｏn、K3 ofｆ、K4 off则为写。 4.操作方法与实验步骤 Ⅰ、单片机键盘操作方式实验 进行单片机键盘控制实验时,必须把Ｋ4 开关置于“OFF”状态,否则系统处于自锁状态，无法进行实验。 1．实验连线：实验连线图如图４-11 所示。连线时应按如下方法:对于横排座，应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上;对于竖排座,应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。
2. 写微代码: 将开关K1Ｋ2K3Ｋ4拨到写状态即K1 ｏff、Ｋ2 on、Ｋ3 off、K4 oｆf，其中K1、Ｋ2、K3 在微程序控制电路，K4 在２４位微代码输入及显示电路上。在监控指示灯滚动显示【ＣLASS SELＥCt】状态下按【实验选择】键,显示【ＥS－-_＿】输入０4 或4，按【确认】键，显示为【ES0４】,表示准备进入实验四程序，也可按【取消】键来取消上一步操作重新输入。再按下【确认】键，显示为【ＣtL１=_】,表示对微代码进行操作。输入１显示【ＣtL1_１】，表示写微代码，也可按【取消】键来取消上一步操作，重新输入。按【确认】显示【U-Addr】,此时输入【００0０0０】６位二进制数表示的微地址，然后按【确认】键，监控指示灯显示【U_ＣodE】,显示这时输入微代码【000001】,该微代码是用6 位十六进制数来表示前面的２4 位二进制数，注意输入微代码的顺序，先右后左，此过程中可按【取消】键来取消上一次输入,重新输入。按【确认】键则显示【PＵLSE】,按【单步】完成一条微代码的输入，重新显示【U－Addr】提示输入表４-１第二条微代码地址。按照上面的方法输入表4-１微代码,观察微代码与微地址显示灯的对应关系(注意输入微代码的顺序是由右至左)。
项目二供料单元控制系统实训 2.1 了解供料单元的结构和工作过程 供料单元的主要结构组成为：工件装料管，工件推出装置，支撑架，阀组，端子排组件，PLC，急停按钮和启动/停止按钮，走线槽、底板等。其中，机械部分结构组成如图2-1所示。 其中，管形料仓和工件推出装置用于储存工件原料，并在需要时将料仓中最下层的工件推出到出料台上。它主要由管形料仓、推料气缸、顶料气缸、磁感应接近开关、漫射式光电传感器组成。 该部分的工作原理是：工件垂直叠放在料仓中，推料缸处于料仓的底层并且其活塞杆可从料仓的底部通过。当活塞杆在退回位置时，它与最下层工件处于同一水平位置，而夹紧气缸则与次下层工件处于同一水平位置。在需要将工件推出到物料台上时，首先使夹紧气缸的活塞杆推出，压住次下层工件；然后使推料气缸活塞杆推出，从而把最下层工件推到物料台上。在推料气缸返回并从料仓底部抽出后，再使夹紧气缸返回，松开次下层工件。这样，料仓中的工件在重力的作
用下，就自动向下移动一个工件，为下一次推出工件做好准备。 在底座和管形料仓第4层工件位置，分别安装一个漫射式光电开关。它们的功能是检测料仓中有无储料或储料是否足够。若该部分机构内没有工件，则处于底层和第4层位置的两个漫射式光电接近开关均处于常态；若仅在底层起有3个工件，则底层处光电接近开关动作而第4层处光电接近开关常态，表明工件已经快用完了。这样，料仓中有无储料或储料是否足够，就可用这两个光电接近开关的信号状态反映出来。 推料缸把工件推出到出料台上。出料台面开有小孔，出料台下面设有一个园柱形漫射式光电接近开关，工作时向上发出光线，从而透过小孔检测是否有工件存在，以便向系统提供本单元出料台有无工件的信号。在输送单元的控制程序中，就可以利用该信号状态来判断是否需要驱动机械手装置来抓取此工件。 2.2 相关知识点 2.2.1 供料单元的气动元件 1、标准双作用直线气缸 标准气缸是指气缸的功能和规格是普遍使用的、结构容易制造的、制造厂通常作为通用产品供应市场的气缸。 双作用气缸是指活塞的往复运动均由压缩空气来推动。图2-3是标准双作用直线气缸的半剖面图。图中，气缸的两个端盖上都设有进排气通口，从无杆侧端盖气口进气时，推动活塞向前运动；反之，从杆侧端盖气口进气时，推动活塞向后运动。 双作用气缸具有结构简单，输出力稳定，行程可根据需要选择的优点，但由于是利用压缩空气交替作用于活塞上实现伸缩运动的，回缩时压缩空气的有效作用面积较小，所以产生的力要小于伸出时产生的推力。 图2-2 供料操作示意图
《自动控制原理》 实验报告 姓名： 学号： 专业： 班级： 时段： 成绩： 工学院自动化系
实验一 典型环节的MATLAB 仿真 一、实验目的 1．熟悉MATLAB 桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK 功能模块的使用方法。 2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。 3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、实验原理 1．比例环节的传递函数为 K R K R R R Z Z s G 200,1002)(211 212==-=-=- = 其对应的模拟电路及SIMULINK 图形如图1-3所示。 三、实验内容 按下列各典型环节的传递函数，建立相应的SIMULINK 仿真模型，观察并记录其单位阶跃响应波形。 ① 比例环节1)(1=s G 和2)(1=s G ； ② 惯性环节11)(1+= s s G 和1 5.01 )(2+=s s G ③ 积分环节s s G 1)(1= ④ 微分环节s s G =)(1 ⑤ 比例+微分环节（PD ）2)(1+=s s G 和1)(2+=s s G ⑥ 比例+积分环节（PI ）s s G 11)(1+=和s s G 211)(2+= 四、实验结果及分析 图1-3 比例环节的模拟电路及SIMULINK 图形
① 仿真模型及波形图1)(1=s G 和2)(1=s G ② 仿真模型及波形图11)(1+= s s G 和1 5.01)(2+=s s G 11)(1+= s s G 1 5.01 )(2+=s s G ③ 积分环节s s G 1)(1= ④ 微分环节
计算机学院计算机科学与技术专业10(4) 班组、学号： 姓名协作者教师评定 实验题目组合逻辑控制部件教学实验 一、实验目的： 通过看懂教学计算中已经设计好并正常运行的几条典型指令的功能、格式和执行流程，然后自己设计几条指令的功能、格式、和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确。其最终要达到的目的是： 1、深入理解计算机控制器的功能、组成知识。 2、深入地学习计算机各类典型指令的执行流程。 3、对指令格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立具体的总体概念。 4、学习组合逻辑控制器的设计过程和相关技术。 二、实验设备与器材： TEC-XP+教学实验系统和仿真终端软件PCEC。 三、实验说明和原理： 控制器设计是学习计算机总体组成和设计的最重要部分。要在TEC-XP16教学计算机完成这项实验，必须清楚地懂得： 1、TEC-XP+教学机的组合逻辑控制器主要由MACH器件组成。 2、TEC-XP+教学机上已实现了29条基本指令。 3、应了解监控程序的A命令只支持基本指令，扩展指令应用E命令将指令代码写入到相应 的存储单元中；不能用T、P命令单步调试扩展指令，只能用G命令执行有扩展指令的程序。 4、要明白TEC-XP+教学机支持的指令格式及指令执行流程分组情况；理解TEC-XP+教学 机中已经设计好并正常运行的各类指令的功能、格式和执行流程、也包括控制器设计的实现中的具体路线的控制信号的组成。 5、要明确自己要实现的指令功能、格式、执行流程设计中必须遵从的约束条件。 为了完成自己设计几条指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确的内容，具体过程包括。 （1）、确定指令格式和功能，要受到教学机已有硬件的约束，应尽量与已实现指令的格式和分类办法保持一致。
实验一MATLAB 仿真基础 一、实验目的： （1）熟悉MATLAB 实验环境，掌握MATLAB 命令窗口的基本操作。 （2）掌握MATLAB 建立控制系统数学模型的命令及模型相互转换的方法。 （3）掌握使用MATLAB 命令化简模型基本连接的方法。 （4）学会使用Simulink 模型结构图化简复杂控制系统模型的方法。 二、实验设备和仪器 1．计算机；2. MATLAB 软件 三、实验原理 函数tf ( ) 来建立控制系统的传递函数模型，用函数printsys ( ) 来输出控制系统的函数，用函数命令zpk ( ) 来建立系统的零极点增益模型，其函数调用格式为：sys = zpk ( z, p, k )零极点模型转换为多项式模型[num , den] = zp2tf ( z, p, k ) 多项式模型转化为零极点模型 [z , p , k] = tf2zp ( num, den ) 两个环节反馈连接后，其等效传递函数可用feedback ( ) 函数求得。 则feedback （）函数调用格式为： sys = feedback （sys1, sys2, sign ） 其中sign 是反馈极性，sign 缺省时，默认为负反馈，sign ＝-1；正反馈时，sign ＝1；单位反馈时，sys2＝1，且不能省略。 四、实验内容： 1.已知系统传递函数，建立传递函数模型 2.已知系统传递函数，建立零极点增益模型 3．将多项式模型转化为零极点模型 1 2s 2s s 3s (s)23++++=G )12()1()76()2(5)(332 2++++++= s s s s s s s s G 12s 2s s 3s (s)23++++= G )12()1()76()2(5)(3322++++++=s s s s s s s s G
综合实验报告 ( 2013-- 2014 年度第一学期) 名称：计算机组成原理综合实验题目：控制器实验 院系： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师：王晓霞李梅 设计周数： 成绩： 日期：年月
一、目的与要求 实验目的: 1.熟悉教学计算机的指令格式、指令编码、寻址方式和指令功能等内容； 2.熟悉教学计算机的总体组成和各个部件的运行原理，理解控制器部件在计算机系统 中的作用。 3.理解和熟悉指令执行步骤的划分方案； 4.对微程序控制器： 1)熟悉教学计算机的微指令格式和各个字段的控制功能，理解微指令下地址字段 的作用，并学会使用这个字段解决微指令之间的接续关系。 2)熟悉教学计算机的微程序控制器的组成和运行原理，学习设计微程序控制器的 过程和方法。 5.对组合逻辑控制器： 1)熟悉教学组合逻辑控制器的各个控制字段的组成及其控制功能，理解节拍发生 器线路设计和控制作用，并学会依照指令内容和节拍状态信号写出每一位控制 信号的逻辑表达式。 2)熟悉教学计算机的微程序控制器的组成和运行原理，学习设计组合逻辑控制器 的过程和方法。 实验要求: （1）实验之前认真预习，明确实验的目的和具体实验内容，认真地学懂几条典型指令的微程序的有关内容，对所选择的控制器的组成和运行原理有一个初步的理解。 （2）参照对已有指令执行过程的设计结果，设计待扩展的几条指令的执行过程和各控制字段的组成及其具体内容，要特别注意属于相同指令组的指令，在执行步骤划分、每一个执行步骤（每一微指令）所用到的控制信号取值的相似性和差异之处，有意识地加深对所选择的控制器的设计过程与具体方法的理解程度，做好实验之前必要的准备工作。 （3）想一想实验的操作步骤，明确可以通过实验学习到哪些知识，想一想怎么样有意识地提高教学实验的真正效果；在教学实验过程中，要爱护教学实验设备和用到的辅助仪表，记录实验步骤中的数据和运算结果，仔细分析遇到的现象与问题，找出解决问题的办法，有意识地提高自己创新思维能力。 （4）实验之后认真写出实验报告，重点在于预习时准备的内容，最终正确的设计结果，实验过程、遇到的现象和解决问题的办法，自己的收获体会，对改进教学实验安排的建议等。善于总结和发现问题，写好实验报告是培养实际工作能力非常重要的一个环节，应给以足够的重视。 二、实验正文 1．扩展指令怎样写到存储单元中，怎样执行测试？ 答：A命令只支持基本指令，扩展指令应用E命令将指令代码写入到相应的存储单元中；不能用T、P命令单步调试扩展指令，只能用G命令执行有扩展指令的程序。
HEFEI UNIVERSITY 单片机实训 题目单片机应用技术实验 系别电子信息与电气工程系 专业自动化 班级自动化（）班 成员 学号 指导老师储忠 完成时间2011-6-20
实验内容及要求 实验一构建单片机最小系统和实验环境熟悉 1、熟悉单片机最小系统的组成和工作原理，熟悉Keil C51集成环境软件的安装和使用方法。 2、作出单片机最小系统的组成原理图，分析其各构成单元的工作原理。 3、熟悉MCS51汇编指令。 4、进行存储单元数据传输实验，编写程序。 5、运行程序，验证译码的正确性。 实验二跑马灯实验及74HC138译码器 跑马灯实验： 1、熟悉集成环境软件或熟悉Keil C51集成环境软件的安装和使用方法。 2、8个指示灯，循环点亮，瞬间只有一个灯亮。 3、观察实验结果，验证程序是否正确。 74HC138译码器实验： 1、设计74HC138接口电路，编写程序：使用单片机的P1.0、P1.1、P1.2控制74HC138的数据输入端，通过译码产生8选1个选通信号，轮流点亮8个LED指示灯。 2、运行程序，验证译码的正确性。 实验三8255控制交通灯实验 1、设计8255接口电路，编写程序：使用8255的PA0.. 2、PA5..7控制LED指示灯，实现交通灯功能。 2、连接线路验证8255的功能，熟悉它的使用方法。 实验四8253方波实验 1、设计接口电路，编写程序：使用8253的计数器0和计数器1实现对输入时钟频率的两级分频，得到一个周期为1秒的方波，用此方波控制蜂鸣器，发出报警信号，也可以将输入脚接到逻辑笔上来检验程序是否正确。 2、连接线路，验证8253的功能，熟悉它的使用方法。
-150-100 -50 50 实验一 典型环节的模拟研究及阶跃响应分析 1、比例环节 可知比例环节的传递函数为一个常数： 当Kp 分别为0.5，1，2时，输入幅值为1.84的正向阶跃信号，理论上依次输出幅值为0.92，1.84，3.68的反向阶跃信号。实验中，输出信号依次为幅值为0.94，1.88，3.70的反向阶跃信号， 相对误差分别为1.8%,2.2%,0.2%. 在误差允许范围内可认为实际输出满足理论值。 2、 积分环节 积分环节传递函数为： （1）T=0.1(0.033)时，C=1μf (0.33μf )，利用MATLAB ，模拟阶跃信号输入下的输出信号如图： T=0.1 T=0.033 与实验测得波形比较可知，实际与理论值较为吻合，理论上T=0.033时的波形斜率近似为T=0.1时的三倍，实际上为8/2.6=3.08，在误差允许范围内可认为满足理论条件。 3、 惯性环节 i f i o R R U U -=TS 1 CS R 1Z Z U U i i f i 0-=-=-=15 20
惯性环节传递函数为： K = R f /R 1,T = R f C, （1） 保持K = R f /R 1 = 1不变，观测T = 0.1秒，0.01秒（既R 1 = 100K,C = 1μf ， 0.1μf ）时的输出波形。利用matlab 仿真得到理论波形如下： T=0.1时 t s （5%）理论值为300ms,实际测得t s =400ms 相对误差为：（400-300）/300=33.3%,读数误差较大。 K 理论值为1，实验值2.12/2.28， 相对误差为（2.28-2.12）/2.28=7%与理论值 较为接近。 T=0.01时 t s （5%）理论值为30ms,实际测得t s =40ms 相对误差为：（40-30）/30=33.3% 由于ts 较小，所以读数时误差较大。 K 理论值为1，实验值2.12/2.28， 相对误差为（2.28-2.12）/2.28=7%与理论值较为接近 （2） 保持T = R f C = 0.1s 不变，分别观测K = 1，2时的输出波形。 K=1时波形即为（1）中T0.1时波形 K=2时，利用matlab 仿真得到如下结果： t s （5%）理论值为300ms,实际测得t s =400ms 相对误差为：（400-300）/300=33.3% 读数误差较大 K 理论值为2，实验值4.30/2.28， 1 TS K )s (R )s (C +-=
陕西航空职业技术学院毕业设计（论文） 毕业设计题目：柔性制造系统中自动供料单元控制系统设计 系（部）机电工程 专业机电一体化技术 学生姓名黄阳阳 班级学号0954218 指导教师王周让 2011 年12月20日
毕业设计任务书 机电工程系机电一体化技术专业 学生姓名黄阳阳学号 0954218 一、毕业设计题目：柔性制造系统中自动供料单元控制系统设计 二、毕业设计时间 2011 年10月17日至2011年12月 20日 三、毕业设计地点：陕西航空职业技术学院 指导教师王周让 2011年 12月 20日
摘要 柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统(Flexible Manufacturing System)，英文缩写为FMS。它是一种技术复杂、高度自动化的系统，它将微电子学、计算机和系统工程等技术有机地结合起来，理想和圆满地解决了机械制造高自动化与高柔性化之间的矛盾。 柔性制造系统的发展趋势大致有两个方面。一方面是与计算机辅助设计扣辅助制造系统相结合，利用原有产品系列的典型工艺资料，组合设计不同模块，构成各种不同形式的具有物料流和信息流的模块化柔性系统。另一方面是实现从产品决策、产品设计、生产到销售的整个生产过程自动化，特别是管理层次自动化的计算机集成制造系统。在这个大系统中，柔性制造系统只是它的一个组成部分。 自动生产线的最大特点是它的综合性和系统性，综合性主要涉及机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、信息变换技术、网络通信技术等多种技术有机地结合，并综合应用到生产设备中；而系统性指的是生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在微处理单元的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。本系统完成一个工件的拆卸、分拣工作，模拟一个生产流水线的生产过程。首先由供料站提供原料，运输站将其送至加工站加工，然后送至装配站进行安装，最后由分拣站进行分拣。设计以送料、加工、装配、输送、分拣等工作单元作为自动生产线的整体设计，构成一个典型的自动生产线的机械平台，系统各机构的采用了气动驱动、变频器驱动和步进（伺服）电机位置控制等技术。系统的控制方式采用每一工作单元由一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通讯实现互连的分布式控制方式。所以，本设计综合应用了多种技术知识，如气动控制技术、机械技术（机械传动、机械连接等）、传感器应用技术、PLC控制和组网、步进电机位置控制和变频器技术等。
组合逻辑控制器部件实验教学实验报告 一、实验目的： 通过看懂教学计算中已经设计好并正常运行的几条典型指令的功能、格式和执行流程，然后自己设计几条指令的功能、格式、和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确。其最终要达到的目的是： 1、深入理解计算机控制器的功能、组成知识； 2、深入地学习计算机各类典型指令的执行流程； 3、对指令格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立具体的总体概念； 4、学习组合逻辑控制器的设计过程和相关技术。 二、实验设备与器材： TEC-XP+教学实验系统和仿真终端软件PCEC。 三、实验说明和原理： 控制器设计是学习计算机总体组成和设计的最重要部分。要在TEC-XP16教学计算机完成这项实验，必须清楚地懂得： 1、TEC-XP+教学机的组合逻辑控制器主要由MACH器件组成； 2、TEC-XP+教学机上已实现了29条基本指令； 3、应了解监控程序的A命令只支持基本指令，扩展指令应用E命令将指令代码写入到相应 的存储单元中；不能用T、P命令单步调试扩展指令，只能用G命令执行有扩展指令的程序； 4、要明白TEC-XP+教学机支持的指令格式及指令执行流程分组情况；理解TEC-XP+教学 机中已经设计好并正常运行的各类指令的功能、格式和执行流程、也包括控制器设计的实现中的具体路线的控制信号的组成； 5、要明确自己要实现的指令功能、格式、执行流程设计中必须遵从的约束条件。 为了完成自己设计几条指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确的内容，具体过程包括： （1）、确定指令格式和功能，要受到教学机已有硬件的约束，应尽量与已实现指令的格式和分类办法保持一致；
实验二 线性定常系统的瞬态响应与稳定性分析 例1系统传递函数为4 32 4 32 7182313 ()5972 s G s s s s s s s s ++++= ++++，求系统的单位脉冲响应和 单位阶跃响应解析表达式。 （1） 求脉冲响应解析表达式，输入以下程序： num=[1 7 18 23 13]; den=[1 5 9 7 2]; G=tf(num,den); Impulse(G) [k,p,r]=residue(num,den); %应用MATLAB 求传递函数的留数 k=k',p=p',r=r' 解得：k = 1.0000 1.0000 2.0000 2.0000 p = -2.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 r = 1 根据k 、p 、r 的值可以写出脉冲响应C(S)的部分分式 2 (0.5s+1) (s)= (s+1)(0.5s +s+1) K G s 经拉普拉斯反变换有：-2t -t -t -t (t)=e +e +2te +t2e +(t)c δ 脉冲响应曲线：
5 1015 00.20.40.60.811.2 1.41.61.8 2Impulse Response Time (sec) A m p l i t u d e （2） 求单位阶跃响应的解析表达式 由于单位阶跃响应解析(s)=G(s)/s Y ，只要将G(s)的分母多项式乘以s ，即分母多项式的系数向量den 增加一个零，然后使用上述求脉冲响应的方法。 程序如下： num=[1 7 18 23 13]; den=[1 5 9 7 2]; G=tf(num,den); step(G) [k,p,r]=residue(num,[den,0]); k=k',p=p',r=r' 运行结果： k = -0.5000 -5.0000 -4.0000 -2.0000 6.5000 p = -2.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 0 r = [] 根据k 、p 、r,可以直接写出系统的阶跃响应为 -2t -t -t 2-t (t)=-0.5e -5e -4te -t e +6.5c 阶跃响应曲线：
实验三控制器部件实验 一、实验目的 1.了解控制器的工作原理。 2.了解计算机各类典型指令的执行流程。 二、实验准备 了解典型指令的功能、操作码；设计表格用于记录实验结果。 三、实验内容: 1．理解与检查指令执行步骤。 以执行指令ADD R0，R1为例。 （1）将教学计算机运行功能选择开关置为11101（单节拍、指令来自开关、组合逻辑、16位、联机工作方式）。 （2）置拨动开关SW=00000000 00000001；（ADD R0，R1的操作码） （3）按RESET按键；节拍指示灯T4~T0=0 1000；（复位后的节拍状态）（4）按START按键；节拍指示灯T4~T0=0 0000；（以上两拍为公共节拍）（5）按START按键；节拍指示灯T4~T0=0 0010；（公共节拍，将指令编码写入指令寄存器IRH，IRL） （6）按START按键；节拍指示灯T4~T0=0 0011；（本节拍执行指令，表明A组指令的执行除了公共节拍之外，只需一步完成） 2.执行下列指令（指令也可自选，仅限基本指令），并观察各信号状态记录在表中。 （1）指令ADD R2，R0 操作指令操作码T4~T0/MIO REQ/WE A B 按RESET ADD R2,R0 按START 按START 按START （下表接上表右边） SCI SSH I8~6 I5~3 I2~0 SST DC1 DC2 （2）指令SHR R1 操作指令操作码T4~T0/MIO REQ/WE A B 按RESET SHR R1 按START 按START 按START
（下表接上表右边） SCI SSH I8~6 I5~3 I2~0 SST DC1 DC2 （3）指令JMPA 操作指令操作码T4~T0/MIO REQ/WE A B 按RESET JMPA 按START 按START 按START 按START （下表接上表右边） SCI SSH I8~6 I5~3 I2~0 SST DC1 DC2 （4）指令CALA 操作指令操作码T4~T0/MIO REQ/WE A B 按RESET CALA 按START 按START 按START 按START 按START 按START （下表接上表右边） SCI SSH I8~6 I5~3 I2~0 SST DC1 DC2
自动控制原理实验报告 课程编号： ME3121023 专业 班级 姓名 学号 实验时间：
一、实验目的和要求： 通过自动控制原理实验牢固地掌握《自动控制原理》课的基本分析方法和实验测试手段。能应用运算放大器建立各种控制系统的数学模型，掌握系统校正的常用方法，掌握系统性能指标同系统结构和参数之间的基本关系。通过大量实验，提高动手、动脑、理论结合实际的能力，提高从事数据采集与调试的能力，为构建系统打下坚实的基础。 二、实验仪器、设备（软、硬件）及仪器使用说明 自动控制实验系统一套 计算机（已安装虚拟测量软件---LABACT）一台 椎体连接线18根 实验一线性典型环节实验 （一）、实验目的： 1、了解相似性原理的基本概念。 2、掌握用运算放大器构成各种常用的典型环节的方法。 3、掌握各类典型环节的输入和输出时域关系及相应传递函数的表达形式，熟悉各典型环 节的参数（K、T）。 4、学会时域法测量典型环节参数的方法。 （二）、实验内容： 1、用运算放大器构成比例环节、惯性环节、积分环节、比例积分环节、比例微分环节和 比例积分微分环节。 2、在阶跃输入信号作用下，记录各环节的输出波形，写出输入输出之间的时域数学关系。 3、在运算放大器上实现各环节的参数变化。 （三）、实验要求： 1、仔细阅读自动控制实验装置布局图和计算机虚拟测量软件的使用说明书。 2、做好预习，根据实验内容中的原理图及相应参数，写出其传递函数的表达式，并计算 各典型环节的时域输出响应和相应参数（K、T）。 3、分别画出各典型环节的理论波形。 5、输入阶跃信号，测量各典型环节的输入和输出波形及相关参数。 （四）、实验原理： 实验原理及实验设计： 1．比例环节：Ui-Uo的时域响应理论波形： 传递函数： 比例系数： 时域输出响应：
摘要 传统的机械设备与产品多以机械为主，是电气、液压和气动控制的机械设备，随着工业水平的不断发展，机械设备已逐步的由手动控制改为自动控制，设备本身也发展成为机电一体化的综合体，可编程控制器（PLC）是以微处理器为核心，综合计算机、自动化技术和通讯技术发展起来的一种新型工业自动控制装置。经过30多年的发展，目前可编程控制器已经成为自动化领域中最重要、应用最多的控制装置，，居工业生产自动化三大支柱（可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造）首位。其广泛的深度和广度成为衡量一盒国家工业自动化程度高低的标志。亚龙YL-335B 型自动生产线实训考核装备在铝合金导轨式实训台上安装送料、加工、装配、输送、分拣等工作单元，构成一个典型的自动生产线的机械平台，系统各机构的采用了气动驱动、变频器驱动和步进（伺服）电机位置控制等技术。系统的控制方式采用每一工作单元由一台 PLC 承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通讯实现互连的分布式控制方式。因此，YL-335B 综合应用了多种技术知识，如气动控制技术、机械技术（机械传动、机械连接等）、传感器应用技术、PLC 控制和组网、步进电机位置控制和变频器技术等。本文对YL-335B进行了的系统介绍，详细的介绍了输送单元的基本结构、工作过程、基本功能及工艺功能，机械手作为输送单元的重要组成部分，也对抓取机械手装置构成、工作方式及相关原理进行了分析，并且对输送单元当中运用到的相关知识点进行阐述。 关键词：机械手、可编程控制器(PLC) Key Words:Manipulators Extraman；Programmable Logic Controller；
自动控制原理 实验报告 实验一典型系统的时域响应和稳定性分析 (2) 一、实验目的 (3) 二、实验原理及内容 (3) 三、实验现象分析 (5) 方法一：matlab程序 (5) 方法二：multism仿真 (12)
方法三：simulink仿真 (17) 实验二线性系统的根轨迹分析 (21) 一、确定图3系统的根轨迹的全部特征点和特征线，并绘出根轨迹 (21) 二、根据根轨迹图分析系统的闭环稳定性 (22) 三、如何通过改造根轨迹来改善系统的品质？ (25) 实验三线性系统的频率响应分析 (33) 一、绘制图1. 图3系统的奈氏图和伯德图 (33) 二、分别根据奈氏图和伯德图分析系统的稳定性 (37) 三、在图4中，任取一可使系统稳定的R值，通过实验法得到对应的伯德图，并据此导 出系统的传递函数 (38) 实验四、磁盘驱动器的读取控制 (41) 一、实验原理 (41) 二、实验内容及步骤 (41) （一）系统的阶跃响应 (41) （二) 系统动态响应、稳态误差以及扰动能力讨论 (45) 1、动态响应 (46) 2、稳态误差和扰动能力 (48) （三）引入速度传感器 (51) 1. 未加速度传感器时系统性能分析 (51) 2、加入速度传感器后的系统性能分析 (59) 五、实验总结 (64) 实验一典型系统的时域响应和稳定性分 析
一、 实验目的 1．研究二阶系统的特征参量（ξ、ωn ）对过渡过程的影响。 2．研究二阶对象的三种阻尼比下的响应曲线及系统的稳定性。 3．熟悉Routh 判据，用Routh 判据对三阶系统进行稳定性分析。 二、 实验原理及内容 1．典型的二阶系统稳定性分析 (1) 结构框图：见图1 图1 (2) 对应的模拟电路图 图2 (3) 理论分析 导出系统开环传递函数，开环增益0 1 T K K = 。 (4) 实验内容 先算出临界阻尼、欠阻尼、过阻尼时电阻R 的理论值，再将理论值应用于模拟电路中，观察二阶系统的动态性能及稳定性，应与理论分析基本吻合。在此实验中(图2)， s 1T 0=， s T 2.01=，R 200 K 1= R 200 K =?
设备故障诊断与维修 基于PLC 控制的MPS供料单元系统设计 综合实训 姓名 学号 班级 院系 组号 指导老师
目录 第一章任务描述 (4) 1.1 实训意义 (4) 1.2 任务 (4) 1.3 任务实施 (5) 第二章调研 (6) 2.1 国内外概况 (6) 2.2 调研结论 (7) 第三章方案设计 (9) 3.1 机械结构方案 (9) 3.3 电气方案 (10) 3.2 气动方案 (10) 3.4 控制方案 (11) 第四章技术设计 (13) 4.1 机械零件设计 (13) 4.2 气动元件选型 (13) 4.3 电气原件选型 (15) 4.4 重要部件描述 (18) 第五章硬件设计 (20) 5.1电气原理图 (20) 5.2 电路 (21) 5.3 I/O接线表 (21) 5.4 电源 (22) 第六章软件设计 (24) 6.1 顺序功能图 (24) 6.2 PLC程序 (25) 第七章调试 (35) 7.1 调试计划 (35) 7.2 过程 (35) 7.3 故障 (36)
第八章体会 (37) 第九章参考文献 (38)
第一章任务描述 1.1 实训意义 MPS 是FESTO 公司结合现代工业特点开发研制的模拟自动化生产过程，集机械，电子，通讯为一体高度集成的机电一体化教学装置，这套装置的设计目的旨在培养能够综合应用自动化领域相关知识的专业技术人才，将给授训者提供一个很好的锻炼平台以更好的理解和掌握自动化领域的相关专业知识。具体可使受训者从下列几个方面得到提高： 一、对气动自动化的学习 本设计拟采用气动自动化控制技术作为MPS 执行机构的控制方案，所以要求受训者要重视和加强对气动自动化控制技术相关知识的学习。 二、对PLC 知识的学习 由于本设计下位控制器拟采用PLC 控制，所以要求受训者学习PLC 相关知识，包括PLC 的选型、编程、调试等，所以将使受训者在PLC 方面得到提高。 三、对自动化技术新的认识 本设计还将用到传感器、执行器等知识。通过这个设计过程，必将使我们对自动化控制技术有一个总体的把握和全新的认识，对我们以后的学习和工作具有重要帮助。 1.2 任务 以STEP7为开发平台，设计一个PLC控制系统，使其能够对MPS供料单元进行实时动态控制，以保证完成相应的工艺要求。 1、MPS中供料单元的生产工艺过程简介； 2、硬件组态，网络连接与配置； 3、根据工艺要求画出程序流程框图； 4、编写控制程序并加上必要的注释； 5、设计说明书（包括：封面、目录、任务书、供料单元工艺简介、硬件组态、网络连接与配置、程序流程框图、程序清单、总结体会、参考文献等），全文要求逻辑严密、条理清晰，文字流畅，理论联系实际，符合科技写作规范。
自动控制原理实验 实验一 典型环节的电模拟及其阶跃响应分析 一、实验目的 ⑴ 熟悉典型环节的电模拟方法。 ⑵ 掌握参数变化对动态性能的影响。 二、实验设备 ⑴ CAE2000系统（主要使用模拟机，模/数转换，微机，打印机等）。 ⑵ 数字万用表。 三、实验内容 １．比例环节的模拟及其阶跃响应 微分方程 )()(t Kr t c -= 传递函数 = )(s G ) () (s R s C K -= 负号表示比例器的反相作用。模拟机排题图如图9-1所示，分别求取K=1，K=2时的阶跃响应曲线，并打印曲线。 图9-1 比例环节排题图 图9-2 积分环节排题图 ２．积分环节的模拟及其阶跃响应 微分方程 )() (t r dt t dc T = 传递函数 s K Ts s G ==1)( 模拟机排题图如图9-2所示，分别求取K=1，K=0.5时的阶跃响应曲线，并打印曲线。 ３．一阶惯性环节的模拟及其阶跃响应 微分方程 )()() (t Kr t c dt t dc T =+ 传递函数 1 )(+=TS K S G 模拟机排题图如图３所示，分别求取K=1, T=1; K=1, T=2; K=2, T=2 时的阶跃
响应曲线，并打印曲线。 ４．二阶系统的模拟及其阶跃响应 微分方程 )()() (2)(2 22 t r t c dt t dc T dt t c d T =++ξ 传递函数 121 )(22++=Ts s T s G ξ2 2 2 2n n n s s ωξωω++= 画出二阶环节模拟机排题图，并分别求取打印： ⑴ T=1，ξ=0.1、0.5、1时的阶跃响应曲线。 ⑵ T=2，ξ=0.5 时的阶跃响应曲线。 四、实验步骤 ⑴ 接通电源，用万用表将输入阶跃信号调整为2V 。 ⑵ 调整相应系数器；按排题图接线，不用的放大器切勿断开反馈回路（接线时，阶跃开关处于关断状态）；将输出信号接至数/模转换通道。 ⑶ 检查接线无误后，开启微机、打印机电源；进入CAE2000软件，组态A/D ，运行实时仿真；开启阶跃输入信号开关，显示、打印曲线。 五．实验预习 ⑴ 一、二阶系统的瞬态响应分析；模拟机的原理及使用方法（见本章附录）。 ⑵ 写出预习报告；画出二阶系统的模拟机排题图；在理论上估计各响应曲线。 六．实验报告 ⑴ 将每个环节的实验曲线分别整理在一个坐标系上，曲线起点在坐标原点上。分析各参数变化对其阶跃响应的影响，与估计的理论曲线进行比较，不符请分析原因。 ⑵ 由二阶环节的实验曲线求得σ﹪、t s 、t p ，与理论值进行比较，并分析σ﹪、t s 、t p 等和T 、ξ的关系。 实验二 随动系统的开环控制、闭环控制及稳定性 一．实验目的 了解开环控制系统、闭环控制系统的实际结构及工作状态；控制系统稳定的概念以及系统开环比例系数与系统稳定性的关系。 二．实验要求 能按实验内容正确连接实验线路，正确使用实验所用测试仪器，在教师指导下独立
实验5 8259单级中断控制器实验 一、实验目的 ⒈掌握8259中断控制器的接口方法。⒉ 掌握8259单级中断控制器的应用编程。 二、实验内容 利用8259实现对外部中断的响应和处理，要求按键以后使发光二极管按照每次加1的方式进行亮灭。 三、实验接线图 四、编程指南
⑴8259芯片介绍 中断控制器8259A是专为控制优先级中断而设计的芯片。它将中断源优先级排队、辨别中断源以及提供中断矢量的电路集于一片中。因此无需附加任何电路，只需对8259A进行编程，就可以管理8级中断，并选择优先模式和中断请求方式。即中断结构可以由用户编程来设定。同时，在不需要增加其它电路的情况下，通过多片8259A的级联，能构成多达64级的矢量中断系统。 ⑵本实验中使用3号中断源IR3，“”插孔和IR3相连，中断方式 为全嵌套、边沿触发、非级联、普通中断结束，中断类型码根据上表分析，每按一次开关触发一次中断请求。此时发光二极管按照加1方式亮灭，延时用软件延时的方式。端口地址见连线图。 五、实验程序框图 IR3中断服务程序：
1、按图连好实验线路图。 ⑴8259的INT连8088的INTR；⑵8259的INTA连8088的INTA；⑶“” 插孔和8259的3号中断IR3插孔相连，“”端初始为低电平；⑷8259的CS端接FF80H孔；⑸8255A芯片的PA0-PA7依次和发光二极管L1~L8相连。 2、运行实验程序并观察结果。 程序清单： CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE ORG 1000H START: xor ax,ax mov es,ax cld mov di, 002Ch ;如何算出中断向量地址？