機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)

1、廣東韶關(guān)廣播電視大學(xué)機(jī)械制造與自動化（專科）省管課程機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)綜合技術(shù)應(yīng)用 PLC技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)成績： 班 級：10春機(jī)械制造與自動化QQ :姓 名:深水漁所屬電大： 輔導(dǎo)老師：PLC在三相異步電動機(jī)位置與自動循環(huán)控制電路中的應(yīng)用關(guān)于PLC的概述可編程序控制器（PLC）作為現(xiàn)代化的自動控制裝置已普遍應(yīng)用 于工業(yè)企業(yè)的各個領(lǐng)域，是生產(chǎn)過程自動化必不可少的智能控制設(shè) 備。掌握PLC的組成原理及編程方法，熟悉 PLC的應(yīng)用技巧，是每 一位機(jī)電類專業(yè)技術(shù)人員必須具備的基本能力之一?？删幊炭刂破鳎≒LC）,它采用可以編制程序的存儲器，用來在其 內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等

2、操作的 指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械 或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng) 形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計。簡單說就是應(yīng)用在控制系統(tǒng)中的專用的 計算機(jī)”，根據(jù)控制邏輯編寫控制程序裝入 PLC，PLC可以替代過去老式的繼電器邏輯控制電路，性能穩(wěn)定可 靠，修改邏輯關(guān)系方便，已經(jīng)在控制系統(tǒng)中廣泛使用。西門子的S7_PLC本實(shí)訓(xùn)就針對三相異步電動機(jī)的位置與自動循環(huán)控制電路中的 控制，采用西門子S7 300PLC來代替繼電器控制，西門子公司的 最新PLC產(chǎn)品有SIMATIC S7、M7和C7等幾大系列。S7系列是傳統(tǒng) 意義的PLC產(chǎn)品：

3、S7-200是針對低性能要求的小型PLCS7-300是針對低性能要求的模塊式中小型 PLC最多可以擴(kuò)展32 個模塊；S7-400是用于中高級性能要求的大型 PLC可以擴(kuò)展300多個模 塊。S7-300/400 可以組成MPI （多點(diǎn)接口）、PROFIBU網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)以 太網(wǎng)等。本實(shí)訓(xùn)我們采用的是西門子S7_300PLC點(diǎn)數(shù)不多，不需要擴(kuò)展，本機(jī)單元的點(diǎn)數(shù)足夠我們的系統(tǒng)使用了。S7 300PLC采用STEP7編程軟件。該編程軟件為用戶開發(fā)、編輯和監(jiān)控自己的應(yīng)用程序提供了良好的編程環(huán)境。簡單、易學(xué)，能 夠解決復(fù)雜的自動化任務(wù)。適用于所有 SIMATIC S7-300 PLC機(jī)型軟件編程。支持STL、

4、LAD、FBD三種編程語言，可以在三者之間隨時切換。 具有密碼保護(hù)功能。 提供軟件工具可以調(diào)試和測試 程序。實(shí)訓(xùn)內(nèi)容在生產(chǎn)過程中，有時需控制一些生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動部件的行程和位置，或允許某些運(yùn)動部件只能在指定工作范圍內(nèi)自動循環(huán)往返。例如在搖臂鉆床、機(jī)場行李輸送設(shè)備、自動倉庫、橋式起重機(jī)、流水線皮 帶及各種自動或半自動控制設(shè)備設(shè)計中，經(jīng)常遇到機(jī)械運(yùn)動部件需進(jìn)行位置與自動循環(huán)控制的要求。1.位置控制線路圖1所示為位置控制線路原理圖，圖1是小行車運(yùn)行示意圖，圖2所示是傳統(tǒng)繼電器一接觸器位置控制線路原理圖。從圖1中可以看 出，行車的前后安裝了擋鐵 1和擋鐵2,工作臺的兩端點(diǎn)分別安裝 了行程開關(guān)SQ1和SQ2

5、。通常將行程開關(guān)的常閉觸點(diǎn)分別串接在正 轉(zhuǎn)控制和反轉(zhuǎn)控制電路中，當(dāng)行車在運(yùn)行過程中碰撞行程開關(guān)時， 控 制行車停止運(yùn)行，達(dá)到位置控制的目的。(iij向 v '捋詼把諛2閣i 1)圖2傳統(tǒng)繼電器一接觸器位置控制線路原理圖合上電源空氣開關(guān) Q1,按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕 SB2，KM1線圈得電，KM1常開輔助觸點(diǎn)閉合，形成自鎖；KM1常閉輔助觸點(diǎn)斷開，實(shí)現(xiàn)對反轉(zhuǎn)接觸器 KM2的互鎖;KM1主觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)啟動， 行車向前運(yùn)行，同時另一組 KM1常開輔助觸點(diǎn)閉合H1正轉(zhuǎn)指示燈 點(diǎn)亮。當(dāng)行車向前運(yùn)行到限定位置時，擋鐵1碰撞行程開關(guān)SQI，SQ1常閉觸點(diǎn)斷開，切斷 KM1線圈電源。KM1線圈失電，觸點(diǎn)

6、 釋放，電動機(jī)停止向前運(yùn)行正轉(zhuǎn)指示燈 H1也熄滅，此時再按下正轉(zhuǎn) 啟動按鈕SB2,由于SQ1觸點(diǎn)斷開，KM1線圈仍然不會得電，從 而保證行車不會超過 SQ1所在的位置。當(dāng)按下反轉(zhuǎn)啟動按鈕 SB3, KM2線圈得電，KM2常開輔 助觸點(diǎn)閉合，形成自鎖；KM2常閉輔助觸點(diǎn)斷開，實(shí)現(xiàn)對反轉(zhuǎn)接觸器 KM1的互鎖；KM2主觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)啟動，行車向前運(yùn)行，同時 另一組KM2常開輔助觸點(diǎn)閉合H2反指示燈點(diǎn)亮。當(dāng)行車向后運(yùn)行 到限定位置時，擋鐵 2碰撞行程開關(guān)SQ2， SQ2常閉觸點(diǎn)斷開， 切斷KM2線圈電源。KM2線圈失電，觸點(diǎn)釋放，電動機(jī)停止向后 運(yùn)行反轉(zhuǎn)指示燈H2也熄滅，此時再按下反轉(zhuǎn)啟動按鈕 SB

7、3，由于 SQ2觸點(diǎn)斷開，KM2線圈仍然不會得電，從而保證行車不會超過 SQ2所在的位置。當(dāng)按下SB1停止按鈕時所有元件停止工作，此時再按下反轉(zhuǎn)啟動 按鈕SB2或者正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB3時，元件都是無法工作的，由于SB1 觸點(diǎn)串聯(lián)整個電路的上端，SB2 SB1 KM1 KM2 H1 H2這些元器件都 無法形成控制回路，從而保證任何時候停止按鈕都是安全有效。采用S7-300系列PLC實(shí)現(xiàn)位置控制，需要 5個輸入點(diǎn)和4 個輸出點(diǎn)，其輸入/輸出分配表如表1所示.表1 采用PLC實(shí)現(xiàn)位置控制的輸入/輸出分配表輸入輸出功能朮件FIX地址曲能兀件FLClfi 址停止按忸T.10.0止向押制接耙艦KM1妁_0止

8、荊皐功按和SB：10.1反向捽制按融器KM200 1廈向啟動按切SB310.2止向運(yùn)布抬才燈H1Q0. 2止向和程位性揑制SQ110.3H1Q0.3反向行程位胃揑制SQ210.1PLC組態(tài)圖2所示圖3使用PLC實(shí)現(xiàn)位置控制的I/O接線圖1時宜&根塊-EX2VISIEMENS x廿-Hr采用PLC實(shí)現(xiàn)位置控制的梯形圖(LAD)及指令語句表(STL)如表2所示。表2 采用PLC實(shí)現(xiàn)位置控制的語句表及梯形圖0E1 : Main Pragrain Siveep (CycledCoiunent：! TLtle：Coiwnent：OBI : "Main Pho肛am Sweep (Cyc

9、le)AI0,0=L2Q.QAL20.0A(0I0.10Q0.0)AI0.3ANQ0.1二Q0.0=Q0.2AL20.0A(I0.2OQ0.1)A1Q-4AlfQ0.0=Q0.1=Q0.310.0QO.O4)_I00.2)IQ0.12)_IQ0.3J)_I10.110. 3Q0.1H II I1/1-QO.O10.2：10.4QO.O4 II IIA-Q0.1網(wǎng)絡(luò)1為正向運(yùn)行控制，按下正向啟動按鈕SB2時，10.1常開觸點(diǎn)閉合，QO.O Q0.2輸出線圈有效，控制KM1主觸點(diǎn)閉合，行 車正向前進(jìn)，此時再按下反轉(zhuǎn)啟動按鈕 SB3,由于程序和硬件接線都 帶有電氣互鎖，KM2線圈仍然不會得電，只有當(dāng)

10、行車行進(jìn)中碰到正 向限位開關(guān)SQ1時，10.3常開觸點(diǎn)斷開，Q0.0 Q0.2輸出線圈無效， KM1主觸點(diǎn)斷開，從而使行車停止前進(jìn)。反向運(yùn)行控制，按下反向啟動按鈕SB3時，10.2常開觸點(diǎn)閉 合，Q0.1 Q0.3輸出線圈有效，控制 KM2主觸點(diǎn)閉合，行車反向 后退，此時再按下反轉(zhuǎn)啟動按鈕 SB2，由于程序和硬件接線都帶有 電氣互鎖，KM1線圈仍然不會得電，只有當(dāng)行車行進(jìn)中碰到反向 限位開關(guān)SQ2時，10.4常開觸點(diǎn)斷開，Q0.1 Q0.3輸出線圈無效， KM2主觸點(diǎn)斷開，從而使行車停止后退。行車在行進(jìn)過程中，按下停止按鈕SB1時，10.0常開觸點(diǎn)斷開，從而控制行車運(yùn)行停止。當(dāng)按下 SB1停止

11、按鈕時所有元件停止 工作，此時再按下反轉(zhuǎn)啟動按鈕 SB2或者正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB3時，元 件都是無法工作的，由于SB1觸點(diǎn)在PLC硬件接線圖可以看出串聯(lián) 整個PLC輸入端，斷開SB1觸點(diǎn)等于所有輸入信號都無法輸入到 PLC，同樣SB1對應(yīng)的I0.0常開觸點(diǎn)斷開PLC程序都是無輸出的， 從而保證任何時候停止按鈕都是安全有效。2.自動循環(huán)控制線路在某些生產(chǎn)過程中，要求生產(chǎn)機(jī)械在一定行程內(nèi)能夠自動往返 運(yùn)行，以便對工件連續(xù)加工，提高生產(chǎn)效率。行車的自動往返通常是 利用行程開關(guān)來控制自動往復(fù)運(yùn)動的相對位置， 再控制電動機(jī)的正反orVi9攔性丄扌當(dāng)鐵2轉(zhuǎn)，圖4是小行車運(yùn)行示意圖圖5傳統(tǒng)繼電器一接觸器自動循環(huán)

12、控制線路原理圖為使電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)與行車的向前或向后運(yùn)動相配合， 在控制線路中設(shè)置了 SQ1, SQ2、SQ3和SQ4這4個行程開關(guān)，并將它們安裝在工作臺的相應(yīng)位置。SQ1和SQ2用來自動切換電動機(jī)的正U.4K1-mi _測-5E3E- -FJCjo oI?>1/O反轉(zhuǎn)，以控制行車向前或向后運(yùn)行，因此將 SQ2稱為反向轉(zhuǎn)正向行 程開關(guān)，SQ1稱為正向轉(zhuǎn)反向行程開關(guān)。為防止工作臺越過限定位 置，在工作臺的兩端還安裝 SQ3和SQ4，因此SQ3稱為正向限位 開關(guān)，SQ4稱為反向限位開關(guān)。行車的擋鐵1只能碰撞SQ1, SQ3; 擋鐵2只能碰撞SQ2、SQ4。合上電源開關(guān) Q1,按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕

13、SB2, KM1線圈得電，KM1常開輔助觸點(diǎn)閉合，形成自鎖；KM1常閉輔助觸點(diǎn)斷開，對 KM2進(jìn)行互鎖；KM1主觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)啟動，行車向前運(yùn)行。當(dāng) 行車向前運(yùn)行到限定位置時，擋鐵1碰撞行程開關(guān)SQ1，SQ1常閉 觸點(diǎn)斷開，切斷KM1線圈電源，使KMl線圈失電，觸點(diǎn)釋放，電 動機(jī)停止向前運(yùn)行，同時SQl的常開觸點(diǎn)閉合，使KM2線圈得電。KM2線圈得電，KM2常閉輔助觸點(diǎn)斷開，實(shí)現(xiàn)對KM1的互鎖;KM2 主觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)啟動，行車向后運(yùn)行。當(dāng)行車向后運(yùn)行到限定位 置時，擋鐵2碰撞行程開關(guān)SQ2, SQ2常閉觸點(diǎn)斷開，切斷 KM2 線圈電源，使KM2線圈失電，觸點(diǎn)釋放，電動機(jī)停止向前運(yùn)行，同

14、時SQ2的常開觸點(diǎn)閉合，使 KMl線圈得電，電動機(jī)再次得電，行 車又改為向前運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了自動循環(huán)往返轉(zhuǎn)控制。注：SB2和SB3按鈕之間也是電氣進(jìn)行互鎖的。電動機(jī)運(yùn)行過程中，按下停止按鈕SB1時，行車將停止運(yùn)行，此時再按下反轉(zhuǎn)啟動按鈕 SB2或者正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB3時，元件都是無法工作的，由于 SB1觸點(diǎn)串聯(lián)整個電路的上端，SB2 SB1 KM1 KM2SQ1 SQ2 SQ3 SQ4這些元器件都無法形成控制回路，從而保證任何時 候停止按鈕都是安全有效。若SQ1 （或SQ2）失靈，行車向前（或向后） 碰撞SQ3 （或SQ4）時，強(qiáng)行停止行車運(yùn)行。啟動行車時，如果行車 己在工作臺的最前端或者最后端應(yīng)按

15、下 SB3或者SB2進(jìn)行啟動。采用PLC實(shí)現(xiàn)自動循環(huán)控制，需要 7個輸入點(diǎn)和2個輸出 點(diǎn)，其輸入/輸出分配表如表3所示。表3 采用PLC實(shí)現(xiàn)自動循環(huán)控制的輸入/輸出分配表輸入輸出功噸元件PLC地丄功能元件PLC地址停止齣SB110,0正向控釧接竝器EM100, 0正向啟弓嵌揺SB210.1反向控制接輕器KM200 1反向啟叨按城SB310.2反向轉(zhuǎn)正向片慳SQ110.3正韶轉(zhuǎn)辰向行程SQ2TO.正向尿隹SQ310.5反向曲SQ410.6使用PLC實(shí)現(xiàn)自動循環(huán)控制時，由于需要 7個輸入端子，因此選用S7-300系列入門型PLC 一 CPU 312，組態(tài)如圖6所示。圖7 使用PLC實(shí)現(xiàn)自動循環(huán)控制

16、的I/O硬件接線圖-LDV11 pQ " D Q Q- a i j Q- W s-Q- V> a O-10-P*.J1 d-KM1VI-KM1-KM2采用PLC實(shí)現(xiàn)自動循環(huán)控制的梯形圖(STL)如表4所示(LAD)及指令語句表Connen:：*sbi*勺礦0了"torT I1 I_Hl/l11l/l()I如”I I11_旬曠0廠0廠"刃徹IT'HT_11_Hl/l11l/l1 I-I I"KU*I I叨1血010 J04EN1QCU泳ICU麗11X3弼1().5FJLgL刃4IX SSjnbol infonaLt i on：-停id舶-正向

17、啟M-正問轉(zhuǎn)反町峯-正向控制接融器-反向制溜-反向轉(zhuǎn)正向i亍程-正向限位反向控制接觸器-反向限位DB1 : "Hairi Fioeiax Sweep (Cycle-)Cjiuiert：etworl 1淚動循環(huán)牒CzuuiLBr-tlAL2D.0AL20.00加“00)擁'sqrA抽=AL20.0Al0*5B3"0*5Q1*0)AUO乜©AAJT='HIT104-1 Z- fl- o 1 o.oo.o.a I I _I- Q- ow"10.110-4QO.O-正勺啟動ft鈕-正旬轉(zhuǎn)反向彳亍程正勺控制接念器10.2-反勺啟訓(xùn)魏！110.3反旬轉(zhuǎn)正向彳亍程QO,C-鈿控制接鱷10,210.310.5QO.： qao-反句啟刪-反®轉(zhuǎn)正向行忌-