5.项目五 工作台自动往返PLC控制系统2011.03.30

课程设计书课程名称：现代电气控制及PLC应用技术设计题目：P L C控制的自动往返工作台所在学院：工学院专业班级：07机械制造与工艺教育学生姓名：叶兵学号：2 0 0 7 1 8 0 4 3 1指导老师：黄秀祥设计时间：2011年2月份自动往返工作台——PLC控制摘要：我国工业企业的自动化程度普遍较低，PLC产品有很大的应用空间，如机械行业80%以上的设备仍采用传统的继电器和接触器进行控制。

因此，PLC在我国的应用潜力远没有得到充分发挥。

我国大中型企业普遍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。

随着竞争的日益加剧，越来越多的小型企业将采用经济、实用的自动化产品对生产过程进行控制，以提高企业的经济效益和竞争实力。

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PLC程序实现运料工作台自动往返顺序控制，不仅具有程序设计简易、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。

关键字：PLC 自动化顺序控制一、总体要求1使用PLC可编程序控制器实现工作台往返循环工作的控制。

2工作台前进及后退由步进电动机通过丝杠拖动。

3点动控制：能分别实现工作台前进和后退的点动控制。

4自动循环控制：重复循环运行，工作台前进及后退1次1个循环，每碰到换向行程开关时停止3秒后再反向运行。

5采用光栅尺实现工作台位置检测。

6自动循环控制线路：为了使步进电动机的正反转控制与工作台的左右运动相配合,在控制线路中设置了四个位置开关SQ1、SQ2、SQ3和SQ4,并把它们安装在工作台需限位的地方。

其中SQ1、SQ2被用来自动换接电动机正反转控制电路,实现工作台的自动往返行程控制;SQ3、SQ4被用来作终端保护,以防止SQ1、SQ2失灵,工作台越过限定位置而造成事故。

PLC控制工作台的自动往返循环说课稿各位领导、老师们，你们好！今天我要进行说课的内容是：PLC控制工作台的自动往返循环：首先，我对本节内容进行分析：本节内容是可编程控制器的学习和应用中不可忽视的重要内容。

通过本节内容进一步的掌握可编程控制器基本指令的应用，定时器，计数器有关知识一、说教材的地位和作用《》是人教版教材高二生物必修本第单元第节内容。

在此之前，学生们已经学习了 ,这为过渡到本节内容的学习起到了铺垫的作用。

因此，本节内容在中具有不容忽视的重要的地位。

本节内容前面承接本教材的内容，后面是本教材的这部分内容，所以学好这个内容为学好以后的生物知识打下牢固的理论基础，而且它在整个教材中也起到了承上启下的作用。

本内容包含的一些知识，是以后生物学习中不可缺少的部分，也是今后高考的必考内容。

二、说教学目标根据本教材的结构和内容分析，结合着高二年级学生他们的认知结构及其心理特征，我制定了以下的教学目标：1、认知目标：识记：理解2、能力目标3、情感、态度、价值观目标三、说教学的重、难点本着高二新课程标准，在吃透教材基础上，我确定了以下的教学重点和难点教学重点：重点的依据：只有掌握了，才能理解和掌握教学难点：难点的依据：较抽象；学生没有这方面的基础知识。

为了讲清教材的重、难点，使学生能够达到本节内容设定的教学目标，我再从教法和学法上谈谈：四、说教法我们都知道生物是一门培养人的实践能力的重要学科。

因此，在教学过程中，不仅要使学生“知其然”，还要使学生“知其所以然”。

我们在以师生既为主体，又为客体的原则下，展现获取理论知识、解决实际问题方法的思维过程。

考虑到我校高二年级学生的现状，我主要采取学生活动的教学方法，让学生真正的参与活动，而且在活动中得到认识和体验，产生践行的愿望。

培养学生将课堂教学和自己的行动结合起来，充分引导学生全面的看待发生在身边的现象，发展思辩能力，注重学生的心理状况。

当然教师自身也是非常重要的教学资源。

课题名称工作台自动往返控制姓名孙斌学号201103120087 所在系电子电气工程学院专业年级电气自动化技术指导教师李贤温职称教授2013年10月10 日目录摘要 (1)Abstract (2)一、绪论 (3)二、总体要求 (4)三、操作要求 (5)四、整体方案 (6)五、设计内容 (7)一) 机械部分各参数选 (7)二) 确定步进电机的型号 (7)三) 电气部分 (9)六、调试 (15)七、结论 (16)参考文献 (17)致谢 (18)摘要中型企业普遍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PLC在我国的应用潜力远没有得到充分发挥。

我国工业企业的自动化程度普遍较低PLC产品有很大的应用空间如机械行业80以上的设备仍采用传统的继电器和接触器进行控制。

随着竞争的日益加剧越来越多的小型企业将采用经济、实用的自动化产品对生产过程进行控制以提高企业的经济效益和竞争实力。

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PLC程序实现运料工作台自动往返顺序控制不仅具有程序设计简易、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。

关键词： PLC、自动化、顺序控制、工作台、控制电路1Chinese large and medium-sized businesses generally dopted advanced automated system for production process control but most small enterprises were not yet available automation system and products to the production process control. Therefore PLC application in our country is far from potential into full play. Our industrial enterprise automation degree is generally low and the application of PLC products have very big space such as mechanical industry more than 80 of the device is still using traditional relays and contactor controlling. As more and more fierce market competition more and more small businesses will adopt economic and practical automation products on production process control in order to improve the economic benefit of enterprise and competitiveness. according to certain order the realization of automatic round-trip sport and some still requirements in some places have certain time stays to meet the production process requirements. With PLC program realization shipped materials workbench automatic round-trip sequence control not only has the program design of simple and easy convenient the reliability high characteristic and the program design methods are various facilitate different levels design personnel understanding and mastering.Keywords ：Programmable Logic Controller，automation，sequence control，table, control circuit121.1课题背景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。

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。

实例41: 工作台自动往返的PLC 控制在实际生产中，有些机械设备需要在一定的行程内自动地往返运动。

如电梯轿厢的上下往返运动；许多机床的工作台要求在一定的行程内自动地往返运动，以实现对工件的连续加工等等；那么，这就需要电气控制线路对电动机实现自动正反转换相控制来实现。

图2-1工作台实物图一、根据控制要求，首先确定PLC 输入输出点的个数，进行I/O 的分配。

本案例需要5个输入点，2个输出点，如表2-1所示。

表2-1 PLC 的I/O 配置二、根据控制要求分析，设计并绘制PLC 系统接线原理图，如下图2-1所示。

1． 设计电路原理图时，应具备完善的保护功能，PLC 外部硬件也具备互锁电路。

2． PLC 继电器输出所驱动的负载额定电压一般不超过220V ，或设置外部中间继电器。

3． 绘制原理图要完整规范。

实例控制要求实例解决方案 重点提示L QF1L L FU2QF2图2-1 PLC 系统接线原理图三、安装与接线1．材料准备：根据接线原理图，列出需要的所有材料清单，如表2-2所示。

（1）选择元件时，主要考虑元件的数量、型号及额定参数。

（2）检测元器件的质量好坏。

（3）plc 的选型要合理，在满足要求下尽量减少I/O 的点数，以降低硬件的成本。

表2－2 材料清单2．安装与接线（1）将所有元件装在一块配电板上，做到布局合理、安装牢固、符合安装工艺规范。

（2）根据接线原理图配线，做到接线正确、牢固、美观。

四、程序设计1．过载保护：当电动机过载时，热继电器KH 触点动作，软硬件都能使电动机停止。

2．程序中注意Y0和Y1的软件互锁，硬件接线中也作KM1和KM2的互锁。

3. 要注意如果工作台停在左右两个端点上时，不能自行启动。

3. 程序设计简洁、易读、符合控制要求。

电动机正反转控制线路的梯形图程序，如图2-2所示。

重点提示重点提示梯形图程序图2-2 电动机正反转控制线路的梯形图程序五、程序输入与调试熟练的操作编程软件，能正确将编制的程序输入PLC ；按照被控设备的要求进行调试、修改，达到设计要求。

⼯作台⾃动往返循环PLC控制系统《可编程序控制器》项⽬训练报告班级电⼦0911 组号第九组姓名殷聪聪学号 2009238111 项⽬序号项⽬四项⽬名称⼯作台⾃动往返循环PLC控制系统训练⽇期/时间10⽉19⽇——10⽉26⽇地点开物楼B305指导教师唐咏同组成员刘志胜、时伟、薄绍静训练⽬的1）会识别PLC、传感器、按钮。

继电器、信号灯、电动机的型号和规格。

2）能合理分配I/O地址，绘制PLC控制流程图3）能够使⽤条件跳转指令编制跳转程序。

4）能够使⽤加1指令和减1指令编制循环计数的程序。

5）能够使⽤数据类指令编写⼯作台⾃动往返循环PLC控制系统6）能够进⾏程序的离线调试、在线调试、联机调试等。

7）能够完成PLC⾃动控制系统项⽬的初步设计。

训练内容1）清楚应⽤指令的格式和使⽤要素。

2）熟悉数据传送指令的应⽤。

3）熟悉⽐较指令的应⽤。

4）熟悉条件跳转指令的应⽤。

5）熟悉加1减1指令的应⽤。

6）了解控制系统的设计⽅法。

仪器设备序号名称型号数量1可编程序控制器FX2N-16MR1 2交流接触器MZJB400A2 3按钮XB21A1353 4双位开关K25-23D2 5限位开关A1FZ36A46热继电器1 7熔断器QX374-RN21 8电动机IP44Y系列1 9接线端⼦排结果记录I/O分配表：名称符号地址点动/⾃动选择开关S1X0停⽌按钮SB1X1前进点动/起动按钮SB2X2后退点动B3X3单循环/6次循环选择开关S2X4前进转后退的开关SQ1X5后退转前进的开关SQ2X6前进限位开关SQ3X7后退限位开关SQ4X10交流接触器（控制前进）KM1Y0交流接触器（控制后退）KM2Y1报警器HL1Y2报警灯HL2Y3PLC控制程序：程序调试过程及问题解决点动控制：将s1闭合，执⾏点动过程，按下SB2按钮，⼯作台前进，松开SB2按钮，⼯作台停⽌前进，按下SB3按钮，⼯作台后退，松开SB3按钮⼯作台停⽌后退。

单循环运⾏：⼯作台在原位以压下SQ2时，将1s断开，s2闭合，执⾏单循环操作。

A PPLICATION技术与应用144ＯＣＣＵＰＡＴＩＯＮ2016 01PLC实现工作台自动往返控制文／冯丛丛摘 要：《可编程控制技术》作为一体化教材，现已成为各类职业院校机电一体化专业学生的必修课。

由于工作台自动往返在各种机床应用中具有实际意义，因此在教学中都将工作台自动往返控制作为典型案例分析。

本文就如何完成用ＰＬＣ程序来实现工作台的自动往返控制进行分析论述。

关键词：ＰＬＣ　工作台自动往返控制　任务驱动　创新随着PLC 产品在工业生产各个领域的广泛使用，它已成为工业控制的支柱产品,《可编程控制技术》作为一体化教材也应运而生，现已成为各类职业院校机电一体化专业学生的必修课。

由于工作台自动往返在各种数控车床、铣床中均有应用，具有实际意义，并且随着不同企业的不同要求，工作难度可以不同，因此将工作台自动往返控制作为典型案例分析。

该节设计任务是如何应用PLC 技术来代替传统继电器控制，实现工作台的自动往返控制，首先有必要对PLC 的工作原理进行了解；其次要进行PLC 的选型及对编程软件的了解；然后进行硬件部分的设计，包括步骤的确定和流程的确定；最后是程序设计，包括I/O 口地址分配和每个步骤的梯形图程序设计。

下面就如何完成用PLC 程序来实现工作台的自动往返控制浅谈几点。

一、任务提出用PLC 程序来实现工作台的自动往返控制（见图1）。

图1 工作台往返示意图控制要求：①自动循环工作；②点动控制（供调试用）；③单循环运行。

为了帮助学生理解，利用课件动画的直观性描述控制要求。

二、任务分析这一环节，采用头脑风暴法教学，让学生分组讨论、大胆探究，归纳总结出工作台的自动往返运行可划分为自动往返、点动/连续控制、单循环控制三个独立简单运动。

工作台前进与后退通过电动机正、反转来控制，所以完成这一动作可采用电动机正反转控制基本程序。

工作台的工作方式有点动和自动连续运行两种方式，可采用选择开关S 1来转换。

设开关S 1闭合时，工作台点动，S 1断开时，工作台自动连续运行。

PLC的自动往返工作台控制设计本文基于自动往返工作台的PLC程序设计，提出一种PLC程序设计方法，包括PLC控制模块，速度和位置反馈模块以及安全控制模块等，对整个控制设计作了全面的阐述和归纳总结，并提出改进的设想。

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PLC程序实现工作台自动往返顺序控制，不仅具有程序设计简易、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。

2、关键词：PLC，自动往返，工作台，控制，梯形图，指令一、总体方案的确定1. PLC 输出低电压、低电流的信号不能实现对步进电机的驱动，需要进行功率放大，再者，PLC 生成的脉冲要完成驱动步进电机必须要有环形脉冲分配，而这些功能可以用步进驱动器来实现。

因此确定总体方案如图所示：2.控制原理图：X轴Y轴二.机械部分设计1.传动方式为了保证一定的传动精度和平稳性以及结构的紧凑，采用滚珠丝杠螺母传动副。

由于工作台的运动部件重量和工作载荷不大，故选用滚动直线导轨副，从而减小工作台的摩擦系数，提高运动平稳性。

考虑到电机步距角和丝杠导程只能按标准选用，为了达到分辨率要求，以及步进电机的负载匹配，采用齿轮减速传动。

2.工作台外形及重量初步估计设工作台的长度800mm,宽600mm,工作台纵向位移 400mm, 工作台横向位移 300mm,工作台重量：300kgs3.滚珠丝杠计算、选型4.步进电机选型选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。

而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。

在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。

一般地说最大静力矩Mjmax大的电机，负载力矩大。

选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。