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一、实习目的
大学毕业之际,毕业实习是极为重要的实践性学习环节,通过阶段性时间的实习,为我们之后走向社会,接触本工作,拓宽知识面,增强感性认识,培养、锻炼我们综合运用所学的基础理论、基本技能和专业知识,去独立分析和解决实际问题的能力,能够将所学的专业理论知识运用与实践,在实践中结合理论加深对其认识和总结,再次学习,将专业知识与实际接轨,逐步认识体会,从而更好地将所学的运用到工作中去,接触社会,认识社会,体验生活,学会生活,学会生活,学会感悟,学会做事,学会与人相处,学会团结协作,为以后毕业走上工作岗位打下一定的基础。具体目的如下:
1.在图书馆查阅关于无刷直流电机设计方面的资料,为毕业设计打下基础。
2.对毕业设计所选题目D无刷直流电机控制器的设计有初步的了解。
3.通过借鉴和分析关于无刷直流电机控制器方面的设计实例,从中学到无刷直流电机控制器的设计过程及一般步骤。
二、实习单位
xx理工大学
三、实习任务
1、收集资料
在学校图书馆查找资料,了解自己所学专业的东西,并且确定自己的课题,得到相关的知识和能力,思考课题的内容与方向,有针对性的收集资料,包括专业资料、工具资料和其他相关的资料。
2、设计初步方案
在收集完资料后可以初步确定自己的毕业设计方案,并建立相关的数学模型,进行原理分析、计算和实验,这一项工作是繁琐而艰巨的,需要不断的补充知识修正设计结果。
3、撰写《毕业实习报告》
做完上面的工作后,就需要及时的编写《毕业实习报告》。这是对这段时间学习的全面总结,编写实习报告,我们能够重现自己学习的经历,重新汇总资料情况,这样会给我们带来设计灵感。认认真真完成实习报告后,我们就会对自己的课题有了全新的理解,后面的实际设计工作就会变得轻松。
四、实习内容
1、熟悉无刷直流电机:
无刷直流电机即直流无刷电机。无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。 无刷直流电机应用及其广泛,它可在家电、汽车、航空、医疗、工业自动化设备和仪器等各种各样的行业中使用。无刷直流电机是指无电刷和换向器(或集电环)的电机,是不用电刷进行换向,而是采用电子器件进行换向的。与有刷直流电机和异步电机相比,无刷直流电机有很多优点,具体表现如下:
1、更好的转矩、转速特性;2、快速的动态响应;3、高效率;4、寿命长;5、工作无噪声,性能可靠、永无磨损、故障率低;6、较高的转速范围。
1.1 工作原理
无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法,同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体 ,为了检测电动机转子的极性,在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成,其功能是:接受电动机的启动、停止、制动信号,以控制电动机的启动、停止和制动;接受位置传感器信号和正反转信号,用来控制逆变桥各功率管的通断,产生连续转矩;接受速度指令和速度反馈信号,用来控制和调整转速;提供保护和显示等等。
直流电机具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能,但直流电机的优点也正是它的缺点,因为直流电机要产生额定负载下恒定转矩的性能,则电枢磁场与转子磁场须恒维持90°,这就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在电机转动时会产生火花、碳粉因此除了会造成组件损坏之外,使用场合也受到限制。交流电机没有碳刷及整流子,免维护、坚固、应用广,但特性上若要达到相当于直流电机的性能须用复杂控制技术才能达到。现今半导体发展迅速功率组件切换频率加快许多,提升驱动电机的性能。微处理机速度亦越来越快,可实现将交流电机控制置于一旋转的两轴直角坐标系统中,适当控制交流电机在两轴电流分量,达到类似直流电机控制并有与直流电机相当的性能。
此外已有很多微处理机将控制电机必需的功能做在芯片中,而且体积越来越小;像模拟/数字转换器、脉冲宽度调制等。直流无刷电机即是以电子方式控制交流电机换相,得到类似直流电机特性又没有直流电机机构上缺失的一种应用。
1.2 结构
直流无刷电机是同步电机的一种,也就是说电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(p)影响:n=120.f / p。在转子极数固定情况下,改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。直流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器),控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正,以期达到接近直流电机特性的方式。也就是说直流无刷电机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。
直流无刷驱动器包括电源部及控制部如图 (1) :电源部提供三相电源给电机,控制部则依需求转换输入电源频率。
电源部可以直接以直流电输入(一般为24v)或以交流电输入(110v/220 v),如果输入是交流电就得先经转换器转成直流。不论是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须先将直流电压由换流器转成3相电压来驱动电机。换流器一般由6个功率晶体管(q1~q6)分为上臂(q1、q3、q5)/下臂(q2、q4、q6)连接电机作为控制流经电机线圈的开关。控制部则提供pwm(脉冲宽度调制)决定功率晶体管开关频度及换流器换相的时机。直流无刷电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制,所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器,做为速度之闭回路控制,同时也做为相序控制的依据。但这只是用来做为速度控制并不能拿来做为定位控制。
1.3 特点
1、可替代直流电机调速、变频器+变频电机调速、异步电机+减速机调速;
2、具有传统直流电机的优点,同时又取消了碳刷、滑环结构;
3、可以低速大功率运行,可以省去减速机直接驱动大的负载;
4、体积小、重量轻、出力大;
5、转矩特性优异,中、低速转矩性能好,启动转矩大,启动电流小;
6、无级调速,调速范围广,过载能力强;
7、软启软停、制动特性好,可省去原有的机械制动或电磁制动装置;
8、效率高,电机本身没有励磁损耗和碳刷损耗,消除了多级减速耗,综合节电率可达20%~60%。
9、可靠性高,稳定性好,适应性强,维修与保养简单;
10、耐颠簸震动,噪音低,震动小,运转平滑,寿命长;
11、不产生火花,特别适合爆炸性场所,有防爆型;
12、根据需要可选梯形波磁场电机和正弦波磁场电机。
1.4 应用
无刷直流电机的应用十分广泛,如汽车、工具、工业工控、自动化以及航空航天等等。总的来说,无刷直流电机可以分为以下三种主要用途:
持续负载应用:主要是需要一定转速但是对转速精度要求不高的领域,比如风扇、抽水机、吹风机等一类的应用,这类应用成本较低且多为开环控制。
可变负载应用:主要是转速需要在某个范围内变化的应用,对电机转速特性和动态响应时间特性有更高的需求。如家用器具中的、甩干机和压缩机就是很好的例子,汽车工业领域中的油泵控制、电控制器、发动机控制等,这类应用的系统成本相对更高些。
定位应用:大多数工业控制和自动控制方面的应用属于这个类别,这类应用中往往会完成能量的输送,所以对转速的动态响应和转矩有特别的要求,对控制器的要求也较高。测速时可能会用上光电和一些同步设备。过程控制、机械控制和运输控制等很多都属于这类应用。
实用性新型无刷电机是与电子技术、微电子技术、数字技术、自控技术以及材料科学等发展紧密联系的。它不仅限于交直流领域,还涉及电动、发电的能量转换和信号传感等领域。在电机领域中新型无刷电机的品种是较多的,但性能优良的无刷电机因受到价格的限制,其应用还不十分广泛。下面分别就主要的新型无刷电机进行探索与研究。
1.5电机分类
1.5.1 直流电动机
一般直流电动机具有相同的工作原理和应用特性,而其组成是不一样的。除了电机本身外,前者还多一个换向电路,电机本身和换向电路紧密结合在一起。许多小功率电动机的电机本身是与换向电路合成一体,从外观上看直流无刷电动机与直流电动机完全一样。
直流无刷电动机的`电机本身是机电能量转换部分,它除了电机电枢、永磁励磁两部分外,还带有传感器。电机本身是直流无刷电机的核心,它不仅关系到性能指标、噪声振动、可靠性和使用寿命等,还涉及制造费用及产品成本。由于采用永磁磁场,使直流无刷电机摆脱一般直流电机的传统设计和结构,满足各种应用市场的要求,并向着省铜节材、制造简便的方向发展。永磁磁场的发展与永磁材料的应用密切相关,第三代永磁材料的应用,促使直流无刷电机向高效率、小型化、节能方向迈进。
为了实现电子换向必须有位置信号来控制电路。早期用机电位置传感器获得位置信号,现已逐步用电子式位置传感器或其它方法得到位置信号,最简便的方法是利用电枢绕组的电势信号作为位置信号。
要实现电机转速的控制必须有速度信号。用获得位置信号相近方法取得速度信号,最简单的速度传感器是测频式测速发电机与电子线路相结合。
直流无刷电机的换向电路由驱动及控制两部分组成,这两部分是不容易分开的,尤其小功率用电路往往将两者集成化成为单一专用集成电路。
在功率较大的电机中,驱动电路和控制电路可各自成为一体。驱动电路输出电功率,驱动电动机的电枢绕组,并受控于控制电路。驱动电路已从线性放大状态转成脉宽调制的开关状态,相应电路组成也从晶体管分立电路转成模块化集成电路。模块化集成电路有功率双极晶体管、功率场效应管和隔离栅场效应双极晶体管等组成形式。虽然,隔离栅场效应双极晶体管价格较贵,但从可靠安全和性能角度看,选用它还是较合适的。
控制电路用作控制电机的转速、转向、电流(或转矩)以及保护电机的过流、过压、过热等。上述参数容易转成模拟信号,用此来控制较简单,但从发展来看,电机的参数应转换成数字量,通过数字式控制电路来控制电机。当前,控制电路有专用集成电路、微处理器和数字信号处理器等三种组成方式。在对电机控制要求不高的场合,专用集成电路组成控制电路是简单实用的方式。采用数字信号处理器组成控制电路是今后发展方向,有关数字信号处理器将在下面交流同步伺服电动机中介绍。
在微小功率范畴直流无刷电动机是发展较快的新型电机。由于各个应用领域需要各自独特的直流无刷电动机,所以直流无刷电动机的类型较多。大体上有计算机外存储器以及VCD、DVD、CD主轴驱动用扁平式无铁心电机结构,小型通风机用外转子电机结构,家电用多极磁场结构及内装式结构,电动自行车用多极、外转子结构等等。上述直流无刷电动机的电机本身和电路均成一体,使用十分方便,它的产量也非常大。为了满足大批量、低成本的市场需要,直流无刷电动机的生产必须要形成规模经济。因此,直流无刷电动机是一种高投入、高产出的行业。同时,我们应该考虑到市场也在不断地发展,如家用空调用电机正由3A转向3D,需要大量的中小功率的直流无刷直流电动机,研究和开发中小功率的直流无刷电动机也成当务之急。
1.5.2 无刷电机
(BLDCM)是在有刷直流电动机的基础上发展来的,但它的驱动电流是不折不扣的交流;无刷直流电机又可以分为无刷速率电机和无刷力矩电机。一般地,无刷电机的驱动电流有两种,一种是梯形波(一般是“方波”),另一种是正弦波。有时候把前一种叫直流无刷电机,后一种叫交流伺服电机,确切地讲是交流伺服电动机的一种。
无刷直流电机为了减少转动惯量,通常采用“细长”的结构。无刷直流电机在重量和体积上要比有刷直流电机小的多,相应的转动惯量可以减少40%D50%左右。由于永磁材料的加工问题,致使无刷直流电机一般的容量都在100kW以下。
这种电动机的机械特性和调节特性的线性度好,调速范围广,寿命长,维护方便噪声小,不存在因电刷而引起的一系列问题,所以这种电动机在控制系统中有很大的应用潜力。
电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法,同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体,为了检测电动机转子的极性,在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成,其功能是:接受电动机的启动、停止、制动信号,以控制电动机的启动、停止和制动;接受位置传感器信号和正反转信号,用来控制逆变桥各功率管的通断,产生连续转矩;接受速度指令和速度反馈信号,用来控制和调整转速;提供保护和显示等等。
由于无刷直流电动机是以自控式运行的,所以不会象变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组,也不会在负载突变时产生振荡和失步。
中小容量的无刷直流电动机的永磁体,多采用高磁能积的稀土钕铁硼(Nd-Fe-B)材料。因此,稀土永磁无刷电动机的体积比同容量三相异步电动机缩小了一个机座号。
近三十年来针对异步电动机变频调速的研究,归根到底是在寻找控制异步电动机转矩的方法,稀土永磁无刷直流电动机必将以其宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小等特点在调速领域显现优势。
无刷直流电机因为具有直流有刷电机的特性,同时也是频率变化的装置,所以又名直流变频,国际通用名词为BLDC.无刷直流电机的运转效率,低速转矩,转速精度等都比任何控制技术的变频器还要好,所以值得业界关注.本产品已经生产超过55kW,可设计到400kW,可以解决产业界节电与高性能驱动的需求。
2、了解PIC16F72单片机:
2.1 PIC16F72单片机的主要性能
首先我们对外部时钟输入:它的频率是20MHz,其中有2K字14位宽的程序存储空间,伴随着128字节8位宽的数据存储空间,另外还有8个中断,3个8位I/O口以及PORTA、PORTB、PORTC。还有三个定时器模块:TIMER0、TIMER1、TIMER2随带着一个CCP模块;8位5通道的AD转换器。
2.4 PIC16F72单片机各个模块的具体工作任务
最小系统模块:引脚1相连的是复位电路,引脚1也是程序的高压烧写口;引脚9和引脚10分别是震荡电路的输入口和输出口,连接的是16MHz的晶振;引脚20和引脚8、引脚19是电源电路部分,分别接5V电源和地。
功能模块:模拟信号输入处理模块:模拟信号的处理主要是通过单片机的A/D转换模块实现的。引脚2检测流过电机的电流信号并进行A/D转换,进过运算后用于控制PWM占空比,尽可能达到电机最合适的工作电流;引脚3检测电源电压,经A/D转换后经过运算判断电压是否过低,以此为依据保护电池;引脚4检测手柄的输入电压,单片机根据这个量调节电机输出的总功率,从而调节电机的速度。
数字输入信号处理模块:引脚5处理刹车信号,平时处于高电平状况,当按下刹车开关时,变为低电平,这时单片机输出刹车命令,只要当引脚5恢复成高电平状态时,在停止刹车动作;引脚15、引脚16、引脚17分别输入电机的霍尔位置信号,通过这三个信号的组合确定电机此时的转子位置,并调整输出的换相信号。引脚21为外部中断引脚,平时处于高电平状态,当出现过流时,输入信号从高电平变为低电平,中断标志位置1,由于PIC16F72只有一级中断优先级,所以当中断被其他中断程序占用时,也应定时检查外部中断标志位,以免因中断时间过长而烧毁电机。
驱动信号输出模块:引脚13输出PWM信号,调节电机的速度和电枢电流;引脚23、引脚24、引脚25输出逆变桥的下桥驱动信号,引脚26、引脚27、引脚28输出逆变桥的上桥驱动信号。引脚22只在电枢电流比较大的情况下才使用。
以上是我在这次实习中着重学习的东西,其实还有很多,这里只是一些内容比较重要,而且比较难的东西,自己在这段时间通过系统的学习无刷直流电机与PIC16F72单片机,使我重新认识到了无刷直流电机与PIC16F72单片机的重要性,以及无刷直流电机在未来的发展前景,这更加坚定了我学习无刷直流电机的决心,我相信经过自己的学习,我会做出令自己满意的无刷直流电机控制器。
五、实习总结及体会
实践是检验真理的唯一标准。我们知道知识是人类进步的阶梯,而学习知识不仅仅靠从书本上获取,而重要的是在于将所学用于实际生活之中。理论知识往往过于标准化,仅仅靠掌握理论,一点实际操作经验都没有的话,事实上是没有实际效应的,现实中的事情往往是千变万化的,运用起来解决具体情况多半是教条的,而且也有很多的不足。
无数事实证明:只有将理论知识与实践很好的结合起来,才能将知识运用到最高境界,为了学有所长,学有所用,为了将知识转化为自己所真正拥有的能力,以及根据自己的毕业设计课题内容要求。我在这几个星期的实习时间里,通过实习,我不仅提升了自己的知识水平,认识到课堂上学习的不足,而且锻炼了自己独立思考和全面思考问题的能力:如用PIC16F72单片机做无刷直流电机控制器,要考虑的因素有很多,像PIC16F72芯片的引脚功能,更锻炼了自己发现问题和解决问题的能力。这次实习加深了对以前学习知识的理解,也认识到自己的不足:自己除了具有一定的理论基础外,还有大量的知识和经验十分欠缺,实际动手能力也不足,知识面不够宽,对一些现在在工程实际中应用的技术还不太了解,不能及时与市场需求对接,这些都需要在以后的实际工作中摸索和理解。在工作岗位上一定要谦虚谨慎,不断的虚心学习,只有这样,才会有助于自己未来在专业领域的学习和发展。通过实习,不仅让我收获到了许多知识,更重要的是认识到了自己的不足,找到了一名学生与一名职业人的差距,我会继续努力,重点是弥补自己的不足,不断提高专业技能,扩宽自己的知识面,使自己早日成为符合社会和市场需要的专业技术人才。
短短一周的plc实训很快结束了,通过九个课题的模拟设计进一步了解了plc的重要性及它的灵活性。接触plc实验我们这是第二次了,不需要老师手把手的教,我们自己会学着一点点去做,独立完成每一个实训项目。从开始的面板接线到编程再到最后的操作,熟悉掌握每个课题的控制过程及它的编程和操作过程,通过实训与理论相结合,这样对这门课的学习才能事半功倍。
在此实习中充分了解plc操作程序,学会了plc的基本编程方法,对plc的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中,提高了我们的工程素质,在没有做实践设计以前,我们对知道的撑握都是思想上的,对一些细节不加重视,当我们把自己想出来的程序与到plc中的时候,问题出现了,不是不能运行,就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题,我们对plc 的理解得到加强,看到了实践与理论的差距。 实训增强了对plc的感性认识,从中进一步了解、巩固与深化已经学过的'理论知识了解运作方式,将我们所学到的专业知识和具体实践相结合,以提高我们的专业综合素质和能力,当然也为了让我们对进入企业做好铺垫,,增强我们对所学专业的认识,提高学习专业知识的兴趣,切身体会到工作中不同当事人面临的具体工作与他们之间的互动关系,对针对这些操作每天都有不同的心得体会,而且发现了不同的问题,使我们在实习中充分发挥主观能动性,真正理解并吸收课堂中所学到的知识,为将来走上工作岗位打下良好基础 。今天我们有机会在实训课上接处plc,将有关的知识紧密的结合了起来,这让我们深刻明白学习是一个环环相扣的环节,以便即将迈入社会的我们能够更好的适应以后的学习和工作。
不管是哪一门课的实训对我们的动手能力都是一种很好的锻炼,只有通过自己亲自动手,无论最后的结果如何都是一种收获,这种收获光从课堂从课本是得不到的,古语有云:“绝知此事要躬行”,就是这个道理,实践出真知,但理论与实践真的有很大的距离。其实学习的根本是学以致用,但就是这简单的四个字,要真正做到很有难度。真正能够做出实物来才是真学会了,而我现在对plc的理解还仅仅停留在皮毛阶段,仅是它的一些简单应用,深入了解有待对这门课的进一步学习与深究。实训多多少少对课堂老师所讲,课本所写的理论知识点有了更深刻形象的理解和认识。课程设计诚然是一门专业课,给我很多专业知识以及专业技能上的提升,同时又是一门讲道课,一门辩思课,给了我许多道,给了我很多思,给了我莫大的空间。同时,设计让我感触很深,使我对抽象的理论有了具体的认识。总之,实训时间虽短但收获颇丰。篇二:plc实训总结
plc实训总结
为期两周的实训就这样结束了,这两周让我收获了不少。本次实训主要有两个项目:自动送料装车控制系统的设计和应用plc实现机床液压及主轴控制的设计,安装与调试。当然其中还学习了画图等一些与自己专业关联的知识。
我们组分工比较明确,夏刚主要负责编程,李家祺主要负责画图,杨尔刚主要负责做报告,我主要是做ppt。总的来说我们组比较好的完成了既定任务。每个人都很好的完成了自己的任务,还都不时去帮助组员弄清楚一些问题。
实训让我了解了plc梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解,也让我更加了解了关于plc设计原理。有很多设计理念来源于实际,从中找出最适合的设计方法。本次实训脱离不了集体的力量,遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做实训项目的过程中要不停的讨论问题,这样,我们组员可以尽可能的统一思想,这样就不会使在做的过程中没有方向,并且这样也是为了方便最后设计和在一起。讨论不仅是一些思想的问题,还可以深入的讨论一些技术上的问题,这样可以使自己的处理问题要快一些,少走弯路。多改变自己设计的方法,在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法,这样可以方便自己解决问题
总之,这次实训对我真的很有好处,给我弥补了很多我欠缺的知识,像电动机的星、三角的连接方式。在今后的学习过程中,要更加努力的学习自己的专业知识,多多与同学和老师交流,相信不久的将来可以有点成绩。
学 院:电气信息工程学院
专 业:电气工程及其自动化
班 级:电气09-3
姓 名:田振
学 号:200926010316
目录
一、 实习名称-------------------------------------------------------------2 二、 实习目的-------------------------------------------------------------2 三、 控制要求-------------------------------------------------------------2 四、 机械手应用----------------------------------------------------------3 五、 设计部分-------------------------------------------------------------4
1、PLC控制接线图--------------------------------------------4
2、顺序功能图---------------------------------------------------5
3、梯形图---------------------------------------------------------6
4p系统运行与调试--------------------------------------------12
六p 参考文献------------------------------------------------------------14
七、 实习心得------------------------------------------------------------14
一、 实习名称:机械手PLC 控制
二、 实习目的:
1.学会西门子S7-200PLC的使用;
2.掌握顺序功能图的编程设计方法;
3.掌握STEP7-MicroWIN的使用方法;
4.掌握PLC工程设计方法;
三、 控制要求
系统在电气设计上,电机主要采用步进电机和直流电机,分别控制水平
移动、垂直移动及送货台的动作。传感器采用对射式、反射式传感器以及微动开关,用于完成货物的检测和限位保护。系统在机构设计上采用滚珠丝杠、滑杠和普通丝杠作为主要传动机构。
机械手的工作方式有四种。
1、单周期方式:机械手在原位压左限位开关和上限位开关。按一次操作按钮机械手开始下降,下降到左工位压动下限开关后自停,接着机械手夹紧工件开始上升,上升到原位压动上限开关后自停,接着机械手开始右行直到压到右限位开关后自停,接着机械手下降,下降到右工位压到下限开关(两个工位用一个上限开关)后自停,接着机械手放松原件后开始上升直到压到上限位开关后自停接着机械手开始左行直到压到左限位开关后自停。至此一个周期结束,要再按一次操作按钮才会开始下一个周期的运行。
2、连续方式:启动后机械手反复运行上述周期的动作过程。
3、单步方式:每按一次操作按钮,机械手完成一个工步。
4、手动方式:按下按钮则机械手完成一个动作,松开按钮机械手则停止。 机械手操作流程图
四、机械手应用
机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。它能模仿人手臂的某些动作功能,可按固定顺序在空间抓、放、搬运物体等,动作灵活多样,广泛应用在工业生产和其他领域内。近年来,随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用,机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术,它更加促进了机械手的发展,使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。
机械手虽然目前还不如人手那样灵活,但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的'力量比人手大的特点,并能代替人类在危险与有毒性环境中工作,极大地提高了生产效率与工作精度,保障人身安全,改善劳动环境等,因此,机械手已受到许多部门的重视,并越来越广泛地得到了应用,例如:
(1)机床加工工件的装卸,特别是在自动化车床、组合机床上使用较为普遍。
(2)在装配作业中应用广泛,在电子行业中它可以用来装配印制电路板,在机械 行业中它可以用来组装零部件。
(3)可在劳动条件差,单调重复易子疲劳的工作环境工作,以代替人的劳动。
(4)可在危险场合下工作,如军工品的装卸、危险品及有害物的搬运等。
(5)宇宙及海洋的开发。
(6)军事工程及生物医学方面的研究和试验。
五、设计部分
1、PLC控制接线图
引言 可编程逻辑控制器(programmable logic controllerplc),它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.学习plc对于机械工程的学生来说,是一门必修课,因此,plc的实训是踏入工作前一次很有意义的学习!
1可编程控制器的定义:
可编程控制器(plc)是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算的电子系统。它采用可编程的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。目前的计算机集散控制系统dcs(distributed control system)中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展,可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分,将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。
对于plc的定义,其补充说明如下。
以微处理技术为基础,应用于以控制开关量为主,或包括控制过程参量在内的逻辑控制、机电运动控制或过程控制等工业控制领域的新型工业控制装置。
可编程控制器是采用微电子技术来完成各种控制功能的'自动化设备,按照预先输入的程序控制现场的执行机构,并按照一定规律进行动作。其主要功能体现在以下几方面:
1.顺序逻辑控制
顺序逻辑控制在plc应用领域中应用最广泛,可以取代继电器控制系统,实现逻辑控制和顺序控制。它既可以用于单机控制或多机控制,又可用于自动化生产线的控制。plc根据操作按钮、限位开关及
4其他现场给出的指令信号和传感器信号,控制机械运动部件进行相应的操作。
2.运动控制
在机械加工行业,plc与计算机数控集成在一起,用以完成机床的运动控制。很多plc制造厂家已提供了拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模板。在多数情况下,plc将描述目标位置的数据送给模板,模板移动一轴或数轴到目标位置。当每个轴移动时,位置控制模板将保持适当的速度和加速度,以确保运动平滑。目前已用于控制无心磨削、冲压、复杂零件分段冲裁、滚削、磨削等应用中。
3.定时控制
plc为用户提供了一定数量的定时器,并设置了定时器指令。一般每个定时器可实现0.1~999.9s或0.01~99.99s的定时控制,也可按一定方式进行定时时间的扩展。定时精度高,定时设定方便、灵活。同时plc还提供了高精度的时钟脉冲,可用于准确地实时控制。
4.计数控制
plc提供了多种计数器,如普通计数器、可逆计数器、高速计数器等,可以用来完成不同用途的计数控制。当计数器的当前计数值等于计数器的设定值,或在某一数值范围时,发出控制命令。计数器的计数值可以在运行中被读出,也可以在运行中进行修改。
5.步进控制
plc为用户提供了一定数量的移位寄存器,并完成步进控制功能。
学 院 电气与控制工程学院专 业 自 动 化 学生姓名 学 号指导教师
20xx 年 7 月 3 日
一、实习目的
(1)培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识和基本技能进行分析和解决实际问题的能力。
(2)是学生受到PLC系统开发的综合训练,达到能够进行PLC系统设计和实施。
(3)是同学掌握工业流水线中材料分拣控制的工作原理。
(4)了解实现自动化供水的控制原理,及PLC和变频器综合控的设计思路。
(5)训练用基本指令和功能指令根据控制要求编写控制梯形图。
(6)了解PLC在二维空间上的应用。
二、实习内容
1.六类设备的介绍:
1.恒压供水实训装置: ○
设备介绍:本装置系统是对现场恒压供水系统的模拟,控制核心单元PLC根据压力设定信号与现场压力的反馈信号经过PLC的`分析和计算,将控制信号送到PLC的输出端口,通过开关量驱动切换继电气组,以此完成电机的启停、变频与工频的切换,使供水系统的工作压力恒定,进而达到恒压供水的目的。恒压供水结合PLC控制技术、变频控制技术、电机泵组控制技术的新型机电一体化供水装置。
2.双轴位置控制装置: ○
设备介绍:双轴位置控制实训装置利用PLC或其
控制器实现对其控制,利用设备控制面板上模式旋钮来选择手动或自动的运行方式,同时可设定多种附加条件来进行试验,该设备由机械运动、电气控制电路、气动控制电路与铝型材板四部分组成。机械运动部分主要有X轴、Y轴的滚珠丝杠机构及z轴的升降与工件抓取机构所组成;其电气部分主要由小型断路器、开关电源、继电器、直流电机、控制盒及接线端子等器件所组成;气动部分主要由过滤减压阀、真空发生器、电磁阀组、标准气缸、真空吸盘、节流阀及气管等组成。
3.颜色分拣实训装置: ○
设备介绍:该实训装置主要由机械、电气、气动和实训桌四大部分组成。其机械部分有供料单元、传输带和检测单元、丝杆驱动与吸盘单元(机械手)和圆形托盘与滑道单元等组成;电气部分主要有PLC、开关电源、继电器、直流减速电机、传感器、按钮及开关等组成;气动部分由减压阀与空气过滤器、电磁阀、真空发生器、推料气缸、吸盘升降气缸等组成;实训桌由铝型材加工而成,美观、坚固、重量轻。通过学习可以掌握PLC控制的基本方法,利用设备控制面板上的模式旋钮来选择是自动还是手动的运行方式,同时可以设置多种附加条件来进行试验。
4.二自由度控制装置:○
设备介绍:本装置在PLC控制下,由交流伺服电机驱动、运动执行机构选用了滚珠丝杠副,并以 滚直线导轨 副导向支承,具有轻松灵活、运动平稳、精度高、摩擦系数小,结构紧凑等 伏点。具有精密定位功能和平面复杂轨迹运行功能。主要特点:真实工业级控制对
象适用数控系统、PLC、运动控制卡等多种控制方式;可实现高精度的位置及轨迹控制;适合实际训练的开放性结构。
5.多层电梯实训装置:
设备介绍:多层电梯实训装置是将 PLC 、变频调速、传感器应用、位置控制、复杂的开关量控制、时序逻辑控制有机结合成一体的教学装置。装置仿真实际电梯结构,采用联体设计方式,将左、右二部电梯安装在同一个底座上,井道中间位置安装各楼层的外部呼叫按钮和 轿箱 状态显示装置。每部电梯都有独立的电气控制系统、变频驱动系统和轿厢门安全控制系统,程序冗余设计。在电梯底座上安装有三部电梯,每部电梯六层,电气控制部分为三套,其中外呼系统,内呼系统各一套,具备三座电梯六层的全部功能。系统组成 :1. 在电梯底座上安装有三部电梯,每部电梯六层,电气控制部分为三套,其中外呼系统,内呼系统各一套,具备三座电梯六层的全部功能,是一种典型的群控电梯。 2. 系统的电气部分由永磁低速同步电动机,透明电梯教学模型西门子或三菱或欧姆龙的可编程控制器主机、变频器、欧姆龙旋转编码器、语音到站钟等组成。3. 每套系统的机械部分有框架、导轨、轿厢、配重及安装不锈钢内部呼叫按钮的呼叫盒组成。4. 提供实现现代化电梯控制各种功能的检测信号、控制执行机构和显示器件。检测信号分为外呼信号、内选信号、平层信号、位置检测信号、轿厢门开闭位置信号、轿厢门 防夹 保护信号、上、下极限位保护信号等。电梯轿厢可上下运行,轿厢门具有开关和限位等保护功能。显示实现每个楼层的当前轿厢所处的楼层位置、运行方向、外呼 / 内选信号的回应。 5.仿真教学电梯的主拖动由变频器驱动同步电机实现,能够仿真实际电梯的运行速度。带有检测电梯位置的编码器能精确检测出轿厢位置,从而控制电梯的加速、减速过程。 6. 检修、消防站,在电梯出现故障 / 测试电梯运行时,可在检修站操作电梯,控制电梯的运行方向,在安全时刻打开电梯门。消防:模拟练习在出现火灾等情况下,电梯的运行情况。6.PLC系统实训装置:
设备介绍:S7-200 CN 系列PLC 适用于各行各业,各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200 CN 系列的强大功能使其无论在独立运行中,或相连成网络皆能实现复杂控制功能。S7-200 CN 系列PLC 可提供4个不同的基本型号的8种CPU 供使用。CPU 222 CN: 本机集成8 输入/6 输出共14个数字量I/O 点。可连接2个扩展模块,最大扩展至78路 数字量I/O 点或10 路模拟量I/O 点。6K字节程序和数据存储空间。4个独立的30kHz 高速计数器,2 路独立的20kHz 高速脉冲输出,具有PID 控制器。1个RS485 通讯/编程口,具有PPI 通讯协议、MPI 通讯协议和自由方式通讯能力。是具有扩展能力的、适应性更广泛的全功能控制器。CPU 224 CN:本机集成14 输入/10 输出共24个数字量I/O 点。可连接7个扩展模块,最大扩展至168路 数字量I/O 点或35 路模拟量I/O 点。16K 字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz 高速计数器,2 路独立的20kHz 高速脉冲输出,具有PID 控制器。1个RS485 通讯/编程口,具有PPI
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