第5章简单控制系统的设计

PLC控制系统的设计一、PLC控制系统设计原则与步骤1.PLC控制系统设计的基本原则PLC控制系统主要是实现被控对象的要求提高生产效率和产品质量其设计应遵循以下原则1 最大限度地满足被控对象的控制要求。

设计前应深入现场进行调查研究搜集资料并拟定电气控制方案。

2 在满足控制要求的前提下力求使控制系统简单、经济、使用及维护方便。

3 保证控制系统安全、可靠。

4 考虑到生产的发展和工艺的改进在选择PLC的容量时应适当留有欲量。

N 满足要求Y N 满足要求2 .PLC控制系统设计的步骤PLC控制系统的设计过程如图所示1. 根据生产工艺过程分析控制要求分析控制要求确定人机接口设备PLC硬件系统设置分配I/O点设计梯形图程序写入、检查程序模拟调试设计制作控制柜现场安装接线分析控制要求现场总调试交付使用这一步是系统设计的基础设计前应熟悉图样资料深入调查研究与工艺、机械方面的技术人员和现场操作人员密切配合共同讨论以解决设计中出现的问题。

应详细了解被控对象的全部功能例如机械部件的动作顺序、动作条件、必要的保护与联锁系统要求哪些工作方式例如手动、自动、半自动等设备内部机械、液压、气动、仪表、电气五大系统之间的关系PLC与其他智能设备例如别的PLC、计算机、变频器、工业电视、机器人之间的关系PLC是否需要通信联网需要显示哪些数据及显示的方式等等。

还应了解电源突然停电及紧急情况的处理以及安全电路的设计。

有时需要设置PLC之外的手动的或机电的联锁装置来防止危险的操作。

对于大型的复杂控制系统需要考虑将系统分解为几个独立的部分各部分分别单独的PLC或其他控制装置来控制并考虑它们之间的通信方式。

1. 选择和确定人机接口设备I/O设备用于操作人员与PLC之间的信息交换使用单台PLC的小型开关量控制系统一般用指示灯、报警器、按钮和操作开关来作人机接口。

PLC本身的数字输入和数字显示功能较差可以用PLC的开关量I/O点来实现数字的输入和显示但是占用的I/O点多甚至还需要用户自制硬件。

正文第一章绪论一、组合机床概述组合机床是针对特定工件，进行特定加工而设计的一种高效率自动化专用加工设备，这类设备大多能多刀同时工作，并且具有自动循环的功能。

组合机床是随着机械工业的不断发展，由通用机床、专用机床发展起来的。

通用机床一般用一把刀具进行加工，自动化程度低、辅助时间长、生产效率低，但通用机床能够重新调整，以适应加工对象的变化。

专用机床可以实现的多刀切削，自动化程度较高，结构较简单，生产效率也较高。

但是，专用机床的设计，制造周期长，造价高，工作可靠性也较差。

专用机床是针对某工件的一定工序设计的，当产品进行改进，工件的结构，尺寸稍有变化时，它就不能继续使用。

在综合了通用机床、专用机床优点的基础上产生了组合机床。

组合机床通常由标准通用部件和加工专用部件组合构成，动力部件采用电动机驱动或采用液压系统驱动，由电气系统进行工作自动循环的控制，是典型的机电或机电液一体化的自动加工设备。

常见的组合机床，标准通用部件有动力滑台各种加工动力头以及回转工作台等，可用电动机驱动，也可用液压驱动。

各标准通用动力部件组合构成一台组合机床时，该机床的控制电路可由各动力部件的控制电路通过一定的连接电路组合构成。

多动力部件构成的组合机床，其控制通常有三方面的工作要求：第一方面是动力部件的点动和复位控制。

第二方面是动力部件的半自动循环控制。

第三方面是整批全自动工作循环控制。

组合机床具有生产率高、加工精度稳定的优点。

因而，在汽车、柴油机、电机、机床等一些具有一定生产批量的企业中得到了广泛应用。

目前，组合机床的研制正向高效、高精度、高自动化和柔和性化方向发展。

本文所用组合机床为四工位组合机床，该机床由四个滑台，各载一个加工动力头，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14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以及中心孔进行加工，一次加工完成一个零件，由上料机械手自动上料，下料机械手自动取走加工完成的零件，零件每小时可加工80件。

控制仪器与仪表课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解控制仪器与仪表的基本原理，掌握常见仪表的工作方式和功能。

2. 学生能够描述控制系统的基本构成，了解各部分在系统中的作用和相互关系。

3. 学生能够识别并解释控制系统中常用的图形符号和标准。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，进行简单的控制系统的设计、安装和调试。

2. 学生能够使用相关工具和仪器，进行控制参数的测量，并分析测量结果。

3. 学生通过实践操作，培养解决实际工程问题的能力和动手能力。

情感态度价值观目标：1. 学生能够发展对控制工程领域的兴趣，培养探究精神和创新意识。

2. 学生通过小组合作完成项目，增强团队合作意识和沟通能力。

3. 学生在学习过程中，树立正确的工程观念，认识到技术发展对社会的积极影响。

分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程旨在帮助学生建立控制工程的基础知识体系，结合学生的年级特点，注重理论与实践相结合。

课程性质偏向应用技术，强调学生对控制系统的理解与应用能力。

针对学生的学习特点，课程目标分解为具体的知识与技能点，以成果为导向，促进学生的主动学习和实践操作能力。

在教学过程中，注重培养学生的科学态度和工程伦理，使其在学习中形成积极的情感态度和价值观念。

二、教学内容1. 控制系统基本原理：包括反馈与闭环控制、开环控制系统的概念，控制系统的数学模型，稳定性分析基础。

- 教材章节：第1章 控制系统概述，第2章 控制系统的数学模型。

2. 常见控制仪表及其工作原理：介绍模拟和数字控制器、执行器、传感器等，及其在控制系统中的应用。

- 教材章节：第3章 控制仪表与装置。

3. 控制系统设计与实现：涵盖控制系统的设计步骤、控制器参数整定、系统调试方法。

- 教材章节：第4章 控制系统设计方法，第5章 控制器设计与实现。

4. 控制系统仿真与实验：利用软件工具进行控制系统的模拟，以及实验室中的实际操作。

- 教材章节：第6章 控制系统仿真，第7章 控制系统实验。

简单控制系统的教学设计一、教学目标：1.理解什么是控制系统，掌握控制系统的基本原理和组成部分。

2.掌握控制系统的设计方法，能够根据实际情况设计简单控制系统。

3.培养学生的动手能力和解决问题的能力。

二、教学内容：1.控制系统的定义和基本原理。

2.控制系统的组成部分，包括传感器、执行器、控制器和控制对象。

3.控制系统的设计方法，包括开环控制和闭环控制。

三、教学过程：1.导入（10分钟）通过展示一个简单的控制系统实例引导学生思考什么是控制系统，并简要介绍控制系统的定义和基本原理。

2.理论讲解（30分钟）（1）控制系统的组成部分：传感器、执行器、控制器和控制对象。

分别介绍它们的作用和常见的类型。

（2）控制系统的设计方法：开环控制和闭环控制。

分别介绍它们的原理、特点和适用场景。

3.实例分析（30分钟）选择一个简单的实际问题，例如温度调节系统。

通过分析问题要求和系统的组成部分，引导学生思考如何设计一个控制系统来实现温度调节。

鼓励学生积极参与，提出自己的思路和解决方案。

4.设计实践（40分钟）组织学生分成小组，每个小组选择一个实际问题进行控制系统的设计。

鼓励学生自己动手搭建系统，并运行实验，观察系统的控制效果。

教师及助教在一旁指导和解答学生提出的问题。

5.总结（10分钟）学生小组之间进行互相展示，分享各自的设计思路和实验结果。

教师总结控制系统的设计方法和注意事项，再次强调控制系统的重要性和应用领域。

四、教学资源：1.课件：包括控制系统的定义、组成部分和设计方法的介绍。

2.实验设备：可提前准备一些基础的传感器、执行器和控制器，供学生使用。

3.实验材料：例如温度调节系统所需的温度传感器、加热器等。

4.辅助工具：例如计算器、螺丝刀等。

五、教学评价：1.实验报告：要求学生写出自己设计的控制系统的详细方案和实验结果。

2.分组展示：根据学生的展示内容、设计思路和实验结果进行评价。

3.课堂讨论：根据学生的问题和参与度进行评价。

plc机床控制系统设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理和在机床控制系统中的应用；2. 掌握机床控制系统的基本组成部分，及其在PLC控制下的工作原理；3. 学会使用PLC编程软件进行机床控制程序的编写和调试；4. 了解机床控制系统中安全、效率、精度等方面的知识。

技能目标：1. 能够运用PLC技术设计简单的机床控制程序，实现机床的基本运动控制；2. 学会使用相关工具和仪器进行机床控制系统调试，分析并解决简单故障；3. 具备团队协作能力，能够与他人合作完成机床控制系统的设计与实施。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对PLC技术在机床控制系统中的应用产生兴趣，激发学习热情；2. 培养学生的工程意识，使其认识到技术在实际生产中的重要性；3. 培养学生严谨、负责的工作态度，注重安全、环保和可持续发展。

课程性质：本课程为实践性较强的专业课，要求学生具备一定的电工电子基础和PLC基础知识。

学生特点：高二年级学生，已具备一定的物理、数学基础，对PLC技术有一定了解，具备初步的编程能力。

教学要求：结合课程性质、学生特点，注重理论与实践相结合，强化实践操作能力培养，提高学生的综合运用能力。

通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际机床控制系统的设计与实施中，为未来从事相关工作打下坚实基础。

二、教学内容1. PLC基本原理回顾：重点复习PLC的组成、工作原理和常用编程语言。

教材章节：第一章“可编程逻辑控制器概述”2. 机床控制系统基础：讲解机床控制系统的基本构成、功能及应用。

教材章节：第二章“机床控制系统基础”3. PLC在机床控制中的应用：分析PLC在机床控制中的实际应用案例。

教材章节：第三章“PLC在机床控制中的应用”4. PLC编程软件的使用：学习使用PLC编程软件进行程序编写、调试和下载。

教材章节：第四章“PLC编程软件的使用”5. 机床控制程序设计与实施：结合实际案例，指导学生进行机床控制程序的设计与实施。

c51单片机课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解C51单片机的基本原理与结构，掌握其指令系统及编程方法。

2. 学会使用C51单片机进行简单的电路设计与控制系统实现。

3. 了解C51单片机在嵌入式系统中的应用，掌握相关外围电路的设计与调试。

技能目标：1. 能够运用C语言编写简单的C51单片机程序，完成基础控制功能。

2. 熟练使用Keil、Proteus等软件进行C51单片机程序的编译、仿真与调试。

3. 能够分析并解决C51单片机在实际应用中遇到的问题，具备一定的故障排查能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术及嵌入式系统的兴趣，激发其创新意识与探索精神。

2. 强化学生的团队合作意识，培养其在项目实践中的沟通与协作能力。

3. 培养学生严谨、务实的科学态度，使其认识到技术对社会发展的积极作用。

分析课程性质、学生特点和教学要求：1. 课程性质：本课程为电子技术领域的一门实践性课程，旨在培养学生的编程能力、电路设计能力及实际操作能力。

2. 学生特点：学生已具备一定的电子技术基础，具有较强的学习兴趣和动手能力，但对复杂编程及实际应用尚存一定难度。

3. 教学要求：注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性与主动性，提高其在实际项目中的应用能力。

二、教学内容1. C51单片机原理与结构：介绍C51单片机的硬件结构、工作原理及性能特点，对应教材第一章内容。

- 单片机内部结构- 指令系统与执行过程- 性能参数与选型2. C51单片机编程基础：学习C语言编程，掌握C51单片机程序设计方法，对应教材第二章内容。

- 数据类型、运算符与表达式- 控制语句与函数- 汇编与C语言混合编程3. C51单片机外围电路设计：学习常用外围电路的设计方法，如键盘、显示、传感器等，对应教材第三章内容。

- 键盘电路设计- 显示器接口设计- 传感器信号处理4. C51单片机应用实例：通过实际案例，学习C51单片机在嵌入式系统中的应用，对应教材第四章内容。

plc课程设计报告运料小车一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理和结构，掌握其功能及应用场景。

2. 学生能描述运料小车的工作原理，了解其与PLC的关联。

3. 学生掌握PLC编程软件的使用，学会编写简单的控制程序。

技能目标：1. 学生能够运用PLC技术，设计并实现一个简单的运料小车控制系统。

2. 学生能够通过PLC编程，实现对运料小车的启动、停止、前进、后退和调速等功能。

3. 学生具备分析和解决PLC控制系统中常见问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对PLC技术的兴趣，提高对自动化控制的认识和热情。

2. 学生在学习过程中，培养团队协作和沟通能力，提高解决问题的自信心。

3. 学生了解PLC技术在工业生产中的重要性，认识到科技对社会发展的贡献。

本课程针对高中年级学生，结合PLC技术在实际应用中的特点，注重理论与实践相结合。

课程旨在提高学生的编程能力、动手实践能力和创新能力，为培养具备自动化控制技术素养的人才奠定基础。

通过课程学习，学生能够掌握PLC 的基本知识，具备实际操作能力，并形成积极的学习态度和价值观。

二、教学内容1. PLC基础知识：包括PLC的定义、发展历程、基本结构、工作原理及分类。

- 教材章节：第一章 可编程逻辑控制器概述2. PLC编程软件的使用：介绍编程软件的安装、界面、基本操作和编程方法。

- 教材章节：第二章 PLC编程软件的使用3. 运料小车工作原理：分析运料小车的结构、功能及其与PLC的关联。

- 教材章节：第三章 PLC在工业控制中的应用4. PLC控制程序编写：学习编写运料小车的启动、停止、前进、后退和调速等控制程序。

- 教材章节：第四章 PLC编程基础5. 运料小车控制系统设计：结合实际案例，进行系统设计、编程和调试。

- 教材章节：第五章 PLC控制系统设计6. PLC故障分析与维护：学习分析PLC控制系统中常见故障，并进行维护。

《简单控制系统的设计》作业设计方案一、作业目标：本次作业旨在让学生通过设计一个简单的控制系统，加深对控制系统原理和设计方法的理解，提高学生的实际操作能力和创新思维。

二、作业要求：1. 设计一个包含传感器、执行器和控制器的简单控制系统，实现对某一物理量的监测和控制。

2. 确定控制系统的输入和输出信号，设计传感器和执行器的接口电路。

3. 编写控制器的程序，实现对传感器采集数据的处理和对执行器的控制。

4. 调试控制系统，验证设计的正确性和稳定性。

5. 撰写实验报告，详细记录设计过程、实验结果和分析结论。

三、作业步骤：1. 确定控制系统的功能和结构：起首确定控制系统要监测和控制的物理量，例如温度、湿度等，然后确定控制系统的结构，包括传感器、执行器和控制器的选择和毗连方式。

2. 设计传感器和执行器的接口电路：根据控制系统的需求，设计传感器和执行器的接口电路，确保信号的稳定和可靠传输。

3. 编写控制器的程序：根据传感器采集的数据和控制系统的逻辑干系，编写控制器的程序，实现对执行器的控制。

4. 调试控制系统：毗连各个部件，进行控制系统的调试，验证设计的正确性和稳定性。

5. 撰写实验报告：详细记录设计过程、实验结果和分析结论，总结经验和教训，提出改进建议。

四、作业评分标准：1. 设计的控制系统功能完备，结构合理，实现对物理量的准确监测和控制。

2. 传感器和执行器的接口电路设计合理，信号传输稳定可靠。

3. 控制器程序编写规范，逻辑清晰，实现对传感器数据的有效处理和对执行器的精确控制。

4. 调试过程详细，结果准确，实验报告内容完备、结构清晰、表达流畅。

5. 学生在实验过程中表现积极主动，动手能力强，创新认识突出。

五、参考资料：1. 《控制系统工程导论》，刘宗林，机械工业出版社，2018年。

2. 《自动控制原理与设计》，张三，电子工业出版社，2019年。

3. 《控制系统设计与实践》，李四，清华大学出版社，2020年。