第6章 多台设备自动循环控制系统设计

自主实验一 工作台自动往返循环控制线路
一、实验目的
1、通过对工作台自动往返循环控制线路实际安装接线、掌握由电气原理图变换成安装接线图的方法、掌握行程控制中行程开关作用、以及在机床电路中的应用。

2、通过实验进一步加深自动往返循环控制在机床电路中的应用场合。

二、选用挂件
1、实验设备
2、屏上挂件排列顺序
D61、D62
三、实验方法
1、设计工作台自动往返循环控制线路，其工作示意图如图1所示。

图1 工作台自动往返循环运动示意图
四、讨论题
1、行程开关主要用于什么场合，它是运用什么来达到行程控制，行程开关一般安装在什么地方？
2、图中ST
3、ST
4在行程控制中起什么作用？
3、列举几种限位保护的机床控制实例。

五、实验组件实物图
ST 4
1. D61
2. D62
3. 三相鼠笼异步电动机DJ16。

多台空压机联动控制系统的设计I. 绪论A. 研究背景B. 研究意义C. 研究目的和内容II. 多台空压机联动控制系统技术分析A. 空压机联动技术相关概念B. 空压机联动优势和适用场景C. 空压机联动控制系统实现技术III. 多台空压机联动控制系统设计方案A. 系统需求和功能分析B. 控制系统结构设计C. 控制策略设计D. 系统硬件选型和布局设计E. 系统软件设计IV. 多台空压机联动控制系统实现和测试A. 控制系统硬件实现B. 控制系统软件实现C. 控制系统测试和性能评估V. 结论与展望A. 研究成果总结B. 研究的不足和改进方向C. 后续工作展望以上是多台空压机联动控制系统设计的提纲，可以根据实际情况进行调整和完善。

第一章绪论空气压缩机是一种广泛应用于工业和农业生产领域的设备，其特点是操作方便、产生大量空气压力、占有空间小等优点，在现代化生产过程中扮演着非常重要的角色。

传统的空压机单机单台工作模式受到了多种限制，例如调度麻烦、能耗高、产品生产效率低等问题。

因此，提出了多台空压机联动控制系统的设计方案，实现了多台空压机的协同工作，提高了整个系统的生产效率。

本章主要介绍多台空压机联动控制系统设计的背景、意义、目的和内容，为后续章节的研究提供基础。

1.1 研究背景在现代化生产中，空压机广泛应用于各种行业，例如建筑、五金加工、汽车维修等多个领域。

空压机的升级换代也日益迫切，从单纯的空压机操作到多台空压机的联合工作，成为了行业的共识。

与此同时，传统的空压机单机单台工作模式受到了多种限制，导致生产效率低下，经济效益不高等问题。

如何提高生产效率、降低能耗、解决产品质量问题等，成为了行业和企业面临的重要问题。

1.2 研究意义多台空压机联动控制系统设计的意义主要体现在以下几个方面：（1）提高生产效率：多台空压机联动控制系统可以将多台空压机协同工作，实现生产效率的最大化。

（2）降低能耗：多台空压机联动控制系统通过协调不同空压机的工作状态，有效地降低了能耗。

6.5.5 自动循环控制在自动化生产中，根据加工工艺的要求，加工过程按一定的程序（工步）进行自动循环工作。

在组合机床和专用机床中常用采用这类方式工作。

自动过程的进行需要有条件来触发，根据触发条件的不同，自动控制电路常用的有按时间控制和按行程控制两种形式。

如图6.44所示为按行程控制的自动循环控制电路。

图6.44 自动循环控制电路按下启动按钮SB2或 SB3实现（正向或反向）启动，如按下正向启动按钮SB2后，接触器KM1得电并自锁，M1回路接通运转并带动工作台左行，一直到机械撞块压下行程开关SQ1使得正向回路断开，工作台停止左行。

同时SQ1的常开触点闭合使KM2得电并自保，接通反向回路，电机反转带动工作台右行。

当机械撞块压下行程开关SQ2使得反向回路断开，工作台停止右行。

同时SQ2的常开触点闭合使KM1得电并自保，接通正向回路，电机正转带动工作台左行，依次往复实现自动循环。

在实际应用中，为了安全起见，一般还要设置位置极限开关SQ3、SQ4。

另外由于机械式行程开关使用寿命有限、噪音和可靠性等问题，在现代设备中越来越多地采用非接触式的接近开关来代替机械式行程开关。

6.5.6 鼠笼异步电机星形——三角形降压启动控制对于10kW 以上的鼠笼异步电机，其很大的启动电流（额定电流的5~7倍）会对供电系统产生巨大的冲击，所以一般不直接全压启动，通常采用降压方式启动。

因功率在4kW 以上的鼠笼异步电机正常运行时均为三角形接法，故采用星形——三角形降压启动可有效限制启动电流。

星形——三角形降压启动控制电路如图6.45所示。

启动时将电机定子绕组接成星型，这样加到电动机每相绕组上的电压为额定值的，而电流只有额定值的1/3，从而显著减小启动电流。

当电机转速逐渐上升接近额定值时，再将定子绕组切换成三角形接法，转为额定电压下的正常运行。

图6.45 鼠笼异步电机星形——三角形降压启动控制为了实现启动过程的自动切换，在控制电路中使用了一只时间继电器KT 。

目录1.课题目的和意义 (2)2.方案的论证 (2)设计任务 (2)设计要求 (2)创新部分 (2)各部分元器件选用方案论证 (2)单片机的选用 (2)显示元器件的选用 (2)限流电阻的选用 (3)电源模块的选用 (3)其他元器件的选用 (3)3.系统硬件设计 (3)总体设计 (3)单片机最小系统 (4)中断控制模块 (5)设备模块 (5)显示模块 (6)整体电路 (6)4.系统软件设计 (7)主程序流程图及程序 (7)中断子程序流程图及程序 (9)5.软硬件联调 (10)软硬件调试中出现的问题及解决措施 (10)实物图 (11)运行结果 (11)结束语 (12)参考文献 (13)附录 (13)附录一：多台设备自动循环控制系统设计电路原理图（图附录-1） (13)附录二：多台设备自动循环控制系统设计PCB图（图附录-2、附录-3） (14)附录三：Proteus仿真效果图（图附录-4） (14)附录四：多台设备自动循环控制系统设计C语言程序清单 (14)附录五：多台设备自动循环控制系统设计元器件目录表 (17)1.课题目的和意义本课题为“多台设备自动循环控制”，旨在用发光二极管模拟工业现场多台设备，通过编程控制8052系列单片机，从而使这些设备按照要求循环运行。

从方案的提出到方案的论证到软件仿真、制作实物进行软硬件联调，再到制作印制电路板实现批量生产，通过为期2周的实训，电气专业08级大学生以小组讨论形式进行相关课题的研究、拓展，从而培养了团队意识、创新意识，增强动手能力和工程实践能力。

每一位成员均在实训中加强了对单片机的理解和掌握，使所学知识更加牢固，并形成体系。

2.方案的论证设计任务用单片机控制多台设备，使设备自动循环运行。

设计要求◎以8只发光二极管代替8台设备，接在P1口上。

◎P3.0和P3.2为控制口，其外部分别与一只按钮连接，通过对按钮的控制从而控制8只发光二极管的亮灭情况。

◎。

创新部分用一只8段LED数码管同步显示正在运行的设备的编号，便于工作人员进行过程记录。

机床工作台往返自动循环的PLC控制一、 PLC结构及工作原理1、PLC结构PLC，即可编程逻辑控制器，主要由中央处理器、输出及输入单元、储存器、通信接口、扩展接口以及电源等部件组成。

其中，可编程逻辑控制器的核心部件为中央处理器，在输入、输出设备以及中央处理器之间连接有输入单元以及输出单元，与外部设置（例如编程器）以及上位计算机连接则是通过通信接口实现的。

一个部件划分为整体式以及模块式两种类型。

其中，整体式PLC是将全部零部件集中安装于一个机壳中，而模块式PLC则是对不同的零部件进行独立封装之后，将其安装在导轨或者是机架上，再借助总线实现相互间的连接。

可编程逻辑控制器对系统工作进行指挥的主要依据是系统程序，在每个扫描周期中需要进行输入处理、程序执行、输出处理等工作，此外还需要对相关外部设备发出的工作请求进行处理。

电源的主要作用是对外部输入的交流电进行整流、滤波以及稳压等处理，进而得到可编程逻辑控制器内部工作所支持的直流电源电路或者是电源模块，对于系统的有效运行而言，电源发挥着不容忽视的关键作用。

通常情况下，如果交流电压的波动幅度不超过10%，便可以直接将可编程逻辑控制器与交流电网进行连接。

存储器包括用户程序存储器以及功能存储器两部分，前者的主要作用是对用户借助编程器输入的相关程序进行保存，后者的主要作用是对用户数据进行保存。

I/O接口电路主要包括光耦合电路以及微机的输入接口电路两部分，其主要作用是充当连接可编程逻辑控制器和现场输入及输出设备的接口或模块；输出接口电路的主要作用是向输出端执行元件传输经过中央处理单元处理的输出信号。

通信接口的主要作用是支持与打印机或者是监视器等相关设备的连接，以确保相应功能的有效实现。

2、PLC的基本工作原理PLC正常工作过程大致可以划分为输入采样、用户程序执行以及输出刷新等三大阶段，此三个阶段构成一个扫描周期。

在PLC的运行过程中，其中央处理单元可以按照既定的速度对该三阶段进行重复执行。

河南机电高等专科学校课程设计报告书课程名称：《电气控制与PLC》课题名称：工作台自动循环控制系部名称：电气工程系专业班级：电器101姓名：学号：2012年07月15日设计任务书设计目的：（1）掌握PLC外部输入、输出电路的设计和导线的连接方法。

（2)利用符号表对POU(S7-200的二种程序组织单位指卞程序、子程序和中断程序)进行赋值。

（3）掌握应用软件的编程方法。

（4）掌握程序注释的方法。

设计要求：(1)设计工作台自动循环的PLC控制电路。

(2)连接PLC外部电路(使用通用器件板开关元器件)。

(3)输入梯形图程序。

(4)建立符号表，对POU赋值。

(5)为程序注释。

(6)编辑、编译及下载用户程序;(7)动态调试和运行用户程序，显示运行结果。

注意:程序上、下载时，必须给PLC上电，并将CPU置于STOP状态。

图1 工作台自动循环一、设计方案:1、机械部分：由步进电机经过传动链将动力源传至丝杆，丝杆与固定在工作台上的螺母配合，完成工作台的直线运动，当工作台运动至极限位置时，触动极限开关，限制工作台在一定的行程内工作，起到保护的作用。

图2 工作台示意图图3 工作方框图2、电气部分：PLC初始值，将初始值传递至步进电机驱动控制器，从而对步进电机进行速度和方向控制，工作台在运动后，主副光栅传感器的相对位移经过光电转换器产生微弱的模拟信号，再经过放大整形电路，将其变成数字信号量，便于PLC相匹配，从而便于进行比较处理。

二、硬件电路设计、I/O地址分配:图4 工作台自动循环控制电路图5 外部接线图*I/O分配、符号表及注释:I0.0 SB1 正向起动按钮 I0.5 SQ3 前进位置检测I0.1 SB2 反向起动按钮 I0.6 SQ4 前进位置保护I0.2 SB3 停止开关 Q0.0 KM1 正转接触器I0.3 SQ1 起始位置检测 Q0.1 KM2 反转接触器I0.4 SQ2 起始位置保护三、软件设计:（1）PLC 程序的总体设计 。

内容摘要本论文内容为四台三相笼型异步电动机按照课题要求的顺序依次启动的设计过程及相关程的序编写过程。

包含四台三相笼型异步电动机的继电器-接触器控制设计及四台三相笼型异步电动机的PLC控制设计。

本文主要包含三章，第一章为总体的设计思路及主要设计要求；第二章是四台三相笼型异步电动机的继电器-接触器控制的主电路、控制电路的设计，主要采用中间继电器和时间继电器不同组合实现互相控制，从而实现四台电动机的循环和单独启动；第三章是四台三相笼型异步电动机的PLC控制的主电路、外部I/O电路、电气安装接线以及梯形图的设计，主要使用计时指令实现PLC对主电路接触器的循环、延时控制。

本论文继电器接触器部分的电气符号的标准依据是新国标GB/T5094-2003、GB/T20939-2007，PLC控制部分以西门子S7-200系列CPU为设计依据，梯形图设计软件为西门子S7-200编程模拟软件WinSPS-S5。

关键词：继电器-接触器控制；PLC控制；控制线路；控制思路目录第1章引言 (1)第2章系统的控制要求 (2)2.1 系统的控制要求 (2)第3章主电路与控制电路设计 (3)3.1 主电路设计 (3)3.2 控制电路设计 (5)第4章 PLC选择及I/O连接图 (7)4.1 PLC和选择 (7)4.2系统资源分配 (7)4.3 I/0连接图 (9)第5章梯形图与语句表 (10)5.1 梯形图 (10)5.2 语句表 (13)课程设计总结 (16)致谢 (17)参考文献 (18)第1章引言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充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。

这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。

摘要随着时代的进步，世界开始进入新技术革命时代。

在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，现代工业生产过程中，要用各种自动化设备来监视和控制整个生产过程，使各个设备能够在工作过程中呈现出最佳状态，生产出最好的产品。

因此，没有电气自动化的发展，现代化生产也就失去了根基。

所以，自动化就是将信息化和工业化一起发展。

大力发展电气自动化技术，既可以对传统产业有所帮助，又可以加快信息化的发展，以实现我国电气的全面工业化。

因此，自动化作为我国实现工业化和信息化的大政方针，必须成为我国行业的重中之重。

目前大中型企业普通采用了先进的自动化系统对生产过程进行控制，但绝大部分小型企业尚未应用自动化系统和产品对生产过程进行控制。

因此，自动化在我国的应用潜力远没有得到充分发挥。

在自动化生产线上，有些生产机械的工作台需要按一定的顺序实现自动往返运动，并且有的还要求在某些位置有一定的时间停留，以满足生产工艺要求。

用自动化系统实现工作台自动往返顺序控制，不仅具有程序设计简单、方便、可靠性高等特点，而且程序设计方法多样，便于不同层次设计人员的理解和掌握。

在本次设计中，通过对工作台自动往返循环系统原理分析，理解工作台的运行过程和其中的制约关系。

然后预选出电动机，对电动机的校验最终确定电动机的机型。

再对工作台的制约关系，设计电路的主控电路和控制电路，最终完成课程设计。

关键词自动化；工作台；往返循环控制目录1 绪论 (1)1.1设计背景 (1)1.2设计目的 (1)1.3设计任务及要求 (1)1.4设计指导 (2)2工作台往返循环电机拖动系统 (3)2.1拖动系统的机械运动示意图 (3)2.2拖动系统的工作原理 (3)3电动机及其他电气元件的选择 (4)3.1电动机容量的选择 (4)3.1.1电动机额定功率的选择 (4)3.1.2负载转矩的测量 (4)3.1.3电动机类型的选择 (5)3.1.4电动机电压的选择 (5)3.1.5电动机转速的选择 (6)3.1.6电动机外形结构的选择 (6)3.1.7电动机工作制的选择 (7)3.1.8电动机型号的选择 (8)3.2电动机的校验 (9)3.2.1电动机的起动校验 (9)3.2.2电动机的过载校验 (10)3.2.3电动机的稳定运行校验 (10)3.2.4电动机的发热校验 (10)3.3其他电气元件的选择 (12)3.3.1接触器的选用 (12)3.3.2继电器的选用 (12)4系统电路图设计 (14)4.1主电路的设计 (14)4.1.1主电路设计分析 (14)4.2控制电路设计 (15)4.2.1控制电路设计分析 (15)4.2.2控制电路电路图及原理 (15)结论 (20)参考文献 (21)1 绪论1.1 设计背景传统制造业使用大量人力进行加工的模式在现在成本费用不断提高的今天，面临巨大的压力。