機(jī)電控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

1、機(jī)電控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書第一節(jié)、課程設(shè)計(jì)的目的及要求機(jī)電控制技術(shù)課程是高等院校機(jī)械電子工程專業(yè)比修一門專業(yè)基礎(chǔ)課，可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)、單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)是機(jī)電控制技術(shù)的重要組成部分，也是工程技術(shù)人員用以實(shí)現(xiàn)各種控制功能的常規(guī)方法。結(jié)合機(jī)電控制技術(shù)這門課程，開設(shè)本課程設(shè)計(jì)，其目的是加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生通過對(duì)從生產(chǎn)實(shí)踐中精心提煉出來的具有典型意義課題進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試，使得學(xué)生對(duì)如何設(shè)計(jì)和開發(fā)一個(gè)PLC或單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)有一定的感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)可培養(yǎng)和提高學(xué)生解決工程問題的能力，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，從而改變以往學(xué)生遇到面寬一點(diǎn)、復(fù)雜程度大一點(diǎn)的機(jī)電結(jié)合型測(cè)控系統(tǒng)課題，就一籌莫展而不能進(jìn)入角色

2、的局面，并為他們以后的實(shí)際工作打下基礎(chǔ)。通過本課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生能綜合運(yùn)用本課程的基礎(chǔ)知識(shí)，進(jìn)行融匯貫通的獨(dú)立思考，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成指定的設(shè)計(jì)任務(wù)。第二節(jié)、汽車連桿半精鏜專用機(jī)床PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一汽車連桿半精鏜專用機(jī)床PLC控制系統(tǒng)，并用編程器調(diào)試、開發(fā)該系統(tǒng)的硬件和軟件。2、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求汽車連桿半精鏜專用機(jī)床由以下幾個(gè)部分組成：左滑臺(tái)、右滑臺(tái)、左動(dòng)力頭、右動(dòng)力頭、工件定位夾具及液壓站。圖2為機(jī)床的大致輪廓。機(jī)床的左、右滑臺(tái)動(dòng)作及工件的定位夾緊都由液壓提供動(dòng)力。汽車連桿的加工工藝過程要求一面兩銷定位，同時(shí)裝卡兩件，兩件同時(shí)加工。機(jī)床在原始狀態(tài)，兩件人工認(rèn)銷，認(rèn)銷完成

3、后，首先同時(shí)按SB7、SB8啟動(dòng)循環(huán)，然后同時(shí)按SB1、SB2按鈕，將工件夾緊（繼電器YV5、YV7、YV9得電）。夾緊力到后（夾緊壓力繼電器SP0得電），進(jìn)行拔銷（YV11繼電器得電）。拔銷到位后SQ2繼電器得電發(fā)出指示信號(hào)。接著右動(dòng)力頭在右滑臺(tái)帶動(dòng)下快進(jìn)（繼電器YV1得電），同時(shí)右主軸啟動(dòng)（接觸器KM1得電），右滑臺(tái)快進(jìn)一段距離，碰到工件后，液壓系統(tǒng)內(nèi)壓力升高，（右滑臺(tái)壓力繼電器SP1發(fā)出得電信號(hào)后），右滑臺(tái)通過液壓行程調(diào)速自動(dòng)轉(zhuǎn)為工進(jìn)，同時(shí)鏜工件的兩個(gè)大孔和兩個(gè)小孔，鏜完孔到終點(diǎn)，碰到右滑臺(tái)終點(diǎn)行程開關(guān)SQ3時(shí)，右滑臺(tái)后退（繼電器YV2得電）。右滑臺(tái)碰到原位行程開關(guān)SQ4時(shí)，右主軸停止（

4、KM1斷電），同時(shí)左滑臺(tái)帶動(dòng)左動(dòng)力頭快進(jìn)（繼電器YV3帶動(dòng)），與此同時(shí)，左主軸啟動(dòng)（左主軸接觸器KM2得電）。當(dāng)左滑臺(tái)快進(jìn)一段距離碰到加工工件后，液壓系統(tǒng)壓力升高（左滑臺(tái)壓力繼電器SP2得電），左滑臺(tái)通過液壓行程閥自動(dòng)調(diào)整為工進(jìn)，加工左邊的孔，碰到左滑臺(tái)終點(diǎn)行程開關(guān)SQ5后，左滑臺(tái)快退（繼電器YV4得電）。左滑臺(tái)退回原位，碰到行程開關(guān)SQ6后，左主軸停止（KM2斷電），接著進(jìn)行插銷（YV12得電），工件松開（YV6、YV8、YV10得電，YV5、YV7、YV9失電）。至此整個(gè)加工過程完成，機(jī)床回到原始狀態(tài)。卸下工件，又可以進(jìn)行下一次加工。3、 設(shè)計(jì)提示為防止工作過程中,產(chǎn)生誤動(dòng)作,啟動(dòng)循環(huán)需要

5、同時(shí)按下SB7/SB8兩按鈕才有效.同理夾緊工件也需要同時(shí)按下SB1/SB2兩按鈕除以上兩步有人工參與外,其余工步由PLC自動(dòng)完成.整個(gè)動(dòng)作流程為:原位啟動(dòng)夾緊拔銷右快進(jìn)右工進(jìn)右快退左快進(jìn)左工進(jìn)左快退插銷松開.電磁閥動(dòng)作如表2所示:電磁閥YV1YV2YV3YV4YV5YV6YV7YV8YV9YV10YV11YV12SP0SP1SP2夾緊拔銷（）（）（）（）右快進(jìn)（）（）（）右工進(jìn)（）（）（）右快退（）（）（）左快進(jìn)（）（）（）左工進(jìn)（）（）（）（）左快退（）（）（）插銷（）（）（）（）松開為了清楚指示機(jī)床是否處于原位,可另設(shè)一個(gè)原位指示燈.4、 設(shè)計(jì)步驟見教科書第四章第一節(jié)5、課程設(shè)計(jì)完成后應(yīng)

6、提交的材料1、設(shè)計(jì)說明書：它包括對(duì)工藝過程控制要求的分析，PLC輸入、輸出點(diǎn)數(shù)及I/O點(diǎn)數(shù)的分配情況，以及PLC選擇的依據(jù)。2、外部I/O電路接線圖圖和操作面板加工圖3、控制程序4、系統(tǒng)設(shè)備清單（產(chǎn)品型號(hào)、生產(chǎn)廠家及價(jià)格）5、參考文獻(xiàn)6、小組成員分工情況第三節(jié)、自動(dòng)排渣分油機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)任務(wù)分油機(jī)是凈化和加工工業(yè)油料的重要設(shè)備，圖3是日本MITSUBISHI（三菱）SJ700 型自動(dòng)排渣機(jī)分油機(jī)的系統(tǒng)及管路連接示意圖。該產(chǎn)品的控制系統(tǒng)中原配有電機(jī)啟動(dòng)箱和分油自動(dòng)控制箱各一只。電機(jī)啟動(dòng)箱僅用于啟動(dòng)分油機(jī)電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)分離筒高速旋轉(zhuǎn)。分油自動(dòng)控制箱仿照手動(dòng)分油順序操作過程，按預(yù)先定好的設(shè)

7、計(jì)順序，自動(dòng)控制高、低壓水管進(jìn)水，控制進(jìn)油閥、沖洗水和水封水閥的開閉，從而自動(dòng)地完成分油機(jī)分油、排渣、再分油等一系列操作。傳統(tǒng)途徑是采用凸輪時(shí)順控制器或接觸器實(shí)現(xiàn)上述控制。本設(shè)計(jì)的任務(wù)是采用小型PLC取代原系統(tǒng)中的自動(dòng)控制箱的功能。2、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求要求設(shè)計(jì)的PLC 控制系統(tǒng)應(yīng)具有如下主要功能：l 當(dāng)分油機(jī)電機(jī)取代后，按下分油機(jī)自動(dòng)控制箱面板上的“自動(dòng)開始”按鈕，控制系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行方式?？刂品钟蜋C(jī)按順序進(jìn)行下述各步動(dòng)作：首先打開低壓水閥V2，送入低壓水，把活動(dòng)低盤托起，使排渣孔關(guān)閉。經(jīng)過5秒鐘的動(dòng)作間隔時(shí)間后，打開沖洗水和水封水閥V3，向分離筒送沖洗水，把筒中剩余油排出，送沖洗水時(shí)間為25

8、秒鐘。下一步動(dòng)作是打開高壓水閥V1，送高壓水，克服低壓水對(duì)活動(dòng)低盤的上托力，把活動(dòng)底盤壓下，露出排渣孔，靠離心力把渣排出。15秒的排渣周期結(jié)束后，經(jīng)過間隔時(shí)間，活動(dòng)底盤復(fù)位，排渣孔關(guān)閉，可進(jìn)入送水封水階段，再打開閥V3，建立水封。然后再經(jīng)過間隔時(shí)間，可打開供油閥V4，向分離筒供油，進(jìn)行離心分油。經(jīng)過120分鐘的分油后，關(guān)閉供油閥，回到?jīng)_洗、排渣階段，進(jìn)行排渣。然后再進(jìn)行分油，如此不斷循環(huán)。l 在自動(dòng)運(yùn)行方式分油過程中，如按下“排渣實(shí)驗(yàn)”按鈕，可立即中止分油階段，提前進(jìn)行一次送沖洗水、排渣操作，然后繼續(xù)正常的順序循環(huán)。l 在運(yùn)行過程中，如按下“自動(dòng)停車”按鈕或分油機(jī)系統(tǒng)發(fā)生跑油、分離筒閉合不良，

9、工作水箱低水位等任一故障，系統(tǒng)將進(jìn)入自動(dòng)停車或故障運(yùn)行方式。在這種運(yùn)行方式，系統(tǒng)中止分油排渣再分油的循環(huán)過程，僅立即自動(dòng)進(jìn)行一次沖洗排渣操作，然后發(fā)出命令自動(dòng)停止分油機(jī)電機(jī)，停止系統(tǒng)的工作。l 報(bào)警功能，系統(tǒng)中發(fā)生跑油、閉合不良、工作水箱低水位等任一故障后，將給出蜂鳴聲響和對(duì)應(yīng)故障指示燈的閃爍報(bào)警信號(hào)。在故障消除后，要按“報(bào)警復(fù)位”按鈕，才可熄滅故障指示燈的報(bào)警燈光。3、設(shè)計(jì)提示本系統(tǒng)采用日本三菱公司的FX2可編程控制器作為控制單元，占用輸入通道8個(gè)，輸出通道10個(gè)。系統(tǒng)中輸入、輸出通道與外部設(shè)備對(duì)應(yīng)連接情況如表3所示：輸入通道相連的外部設(shè)備功能說明000觸點(diǎn)88X電機(jī)啟動(dòng)箱中接觸器88X的常

10、開觸點(diǎn)，電機(jī)接通時(shí)閉合001自動(dòng)開始按鈕常開按鈕002自動(dòng)停車按鈕常開按鈕005報(bào)警復(fù)位按鈕常開按鈕006報(bào)警應(yīng)答按鈕常開按鈕007排渣實(shí)驗(yàn)按鈕常開按鈕011跑油傳感器WFR觸點(diǎn)常開，當(dāng)發(fā)生跑油故障時(shí)閉合013分離筒閉合不良傳感器SD常開觸點(diǎn)當(dāng)閉合不良故障時(shí)閉合015工作水箱低水位傳感器RYI觸點(diǎn)常開觸點(diǎn)，發(fā)生低水位時(shí)閉合輸出通道020高壓水電磁閥V1021低壓水電磁閥V2022沖洗水和水封水閥V3023供油電磁閥V4025自動(dòng)停分油電機(jī)繼電器線圈×見注1026“跑油”故障指示燈紅色027報(bào)警蜂鳴器030“閉合不良”指示燈紅色031“低水位”指示燈紅色032“自動(dòng)運(yùn)行”指示燈綠色順序

11、各步序號(hào)01234567各步開始事件見程序第7行，順控器復(fù)位信號(hào)(160=1)程序中自動(dòng)運(yùn)行置位(032=1)和自動(dòng)運(yùn)行方式(032=1)和條件時(shí)間間隔時(shí)間結(jié)束T600=1沖洗水時(shí)間結(jié)束T601=1排渣時(shí)間結(jié)束T602=1間隔時(shí)間結(jié)束T603=1水封水時(shí)間結(jié)束T604=1間隔時(shí)間結(jié)束T605=1分油時(shí)間結(jié)束C607=1高壓水閥V1(020)低壓水閥V2(021)沖洗水和水封水閥V3(022)供油閥V4(023)順序各步名稱間隔沖洗排渣間隔水封間隔分油循環(huán)復(fù)位注1自動(dòng)停車?yán)^電器是在原系統(tǒng)分油機(jī)電機(jī)啟動(dòng)箱中為和PLC輸出相配合增設(shè)的中間繼電器。該繼電器的常閉觸點(diǎn)串在分油機(jī)電機(jī)通電接觸器控制回路中，

12、線圈得電時(shí)，常閉觸點(diǎn)打開，使分油機(jī)電機(jī)停轉(zhuǎn)。4、 設(shè)計(jì)步驟見教科書第四章第一節(jié)5、課程設(shè)計(jì)完成后應(yīng)提交的材料1、設(shè)計(jì)說明書：它包括對(duì)工藝過程控制要求的分析，PLC輸入、輸出點(diǎn)數(shù)及I/O點(diǎn)數(shù)的分配情況，以及PLC選擇的依據(jù)。2、外部I/O電路接線圖和操作面板加工圖3、控制程序4、系統(tǒng)設(shè)備清單（產(chǎn)品型號(hào)、生產(chǎn)廠家及價(jià)格）5、參考文獻(xiàn)6、小組成員分工情況第四節(jié)、溫度巡回檢測(cè)儀1、設(shè)計(jì)任務(wù)本設(shè)計(jì)要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)以8031單片機(jī)為核心的8路溫度的溫度巡回檢測(cè)儀，并用AEDK51T仿真器調(diào)試、開發(fā)該系統(tǒng)的硬件和軟件。2、設(shè)計(jì)要求溫度巡回檢測(cè)儀的具體設(shè)計(jì)要求如下：l 系統(tǒng)開機(jī)未按任何鍵時(shí)，LED顯示實(shí)時(shí)時(shí)鐘

13、（時(shí)、分、秒）；l 系統(tǒng)能與各種熱電阻、熱電偶相配用；l 8點(diǎn)溫度通道，可由用戶根據(jù)需要選擇其中的幾個(gè)通道進(jìn)行檢測(cè)；l 要求每點(diǎn)溫度采樣8次，經(jīng)算術(shù)平均濾波后，送到LED顯示，溫度顯示格式為：通道號(hào) 溫度值。3、設(shè)計(jì)提示用8031單片機(jī)組成溫度巡回檢測(cè)儀應(yīng)有以下幾個(gè)部分：l 由于此系統(tǒng)可根據(jù)用戶需要對(duì)18點(diǎn)的溫度進(jìn)行檢測(cè)，故系統(tǒng)必須配備簡易鍵盤和顯示器，以便用戶輸入需要檢測(cè)溫度的通道號(hào)，并顯示被測(cè)溫度值。l 由于該系統(tǒng)接收的信號(hào)是溫度傳感器的輸出信號(hào)，而這些信號(hào)通常不是05V的信號(hào)，因此信號(hào)首先經(jīng)過前置放大器放大，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后才可由單片機(jī)對(duì)數(shù)字量信號(hào)進(jìn)行處理，最終由LED顯示溫度值。系統(tǒng)的

14、硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示：圖44、 設(shè)計(jì)步驟見教科書第六章第三節(jié)5、課程設(shè)計(jì)完成后應(yīng)提交的材料1、設(shè)計(jì)說明書：具體內(nèi)容包括課題的背景、設(shè)計(jì)方案的分析與確定、硬件的設(shè)計(jì)、軟件功能的設(shè)計(jì)、結(jié)論。2、系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)電路圖3、系統(tǒng)應(yīng)用程序4、系統(tǒng)設(shè)備清單（產(chǎn)品型號(hào)、生產(chǎn)廠家及價(jià)格）5、參考文獻(xiàn)6、小組成員分工情況第五節(jié)、人工環(huán)境實(shí)驗(yàn)箱單片機(jī)控制系統(tǒng)1、設(shè)計(jì)任務(wù)人工環(huán)境實(shí)驗(yàn)箱是一個(gè)考驗(yàn)、老化機(jī)電產(chǎn)品的裝置，其功能示意框圖如下圖所示。工作過程劃分兩部分。首先按實(shí)驗(yàn)要求分別從鍵盤向系統(tǒng)輸入各段溫度給定值和輸入濕度的給定值，然后控制系統(tǒng)工作，若系統(tǒng)實(shí)測(cè)溫度T1小于規(guī)定值則控制系統(tǒng)打開加熱器升溫，反之則打開冷凍機(jī)降溫。

15、當(dāng)實(shí)驗(yàn)箱實(shí)測(cè)濕度小于規(guī)定值，則打開霧化器，噴入水加濕，反之則打開冷凍機(jī)。如此循環(huán)，直至產(chǎn)品測(cè)試時(shí)間到為止。本設(shè)計(jì)要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)以8031單片機(jī)為核心的人工環(huán)境實(shí)驗(yàn)箱控制系統(tǒng)，并用AEDK51T仿真器調(diào)試、開發(fā)該系統(tǒng)的硬件和軟件。2、設(shè)計(jì)要求人工環(huán)境實(shí)驗(yàn)箱控制系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)要求如下：l 系統(tǒng)開機(jī)時(shí)，LED顯示三組數(shù)據(jù)：（1）顯示提示符1，顯示實(shí)時(shí)時(shí)鐘（時(shí)、分、秒）；（2）顯示提示符2，顯示規(guī)定溫度值（2位）和實(shí)測(cè)溫度值（2位）；（3）顯示提示符3，顯示規(guī)定濕度百分比（2位）和實(shí)測(cè)濕度百分比（2位）；以上三組數(shù)據(jù)可由顯示鍵切換，選擇其中一組數(shù)據(jù)顯示。l 系統(tǒng)能與各種熱電阻相配用；l 要求每點(diǎn)溫度

16、、濕度采樣16次，經(jīng)算術(shù)平均濾波后，送到LED顯示。3、設(shè)計(jì)提示由于此系統(tǒng)要輸入溫度、濕度的給定值，并顯示溫度值和濕度值，故系統(tǒng)必須配備簡易鍵盤和顯示器。l 由于該系統(tǒng)接收的信號(hào)是溫度、濕度傳感器的輸出信號(hào)，而這些信號(hào)通常不是05V的信號(hào)，因此信號(hào)首先經(jīng)過前置放大器放大，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后才可由單片機(jī)對(duì)數(shù)字量信號(hào)進(jìn)行處理，最終由LED顯示。l 單片機(jī)與各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間應(yīng)有功率放大、驅(qū)動(dòng)電路，以驅(qū)動(dòng)冷凍機(jī)、加熱器、霧化器。4、設(shè)計(jì)步驟見教材第六章第三節(jié)5、課程設(shè)計(jì)完成后應(yīng)提交的材料1、設(shè)計(jì)說明書：具體內(nèi)容包括課題的背景、設(shè)計(jì)方案的分析與確定、硬件的設(shè)計(jì)、軟件功能的設(shè)計(jì)、結(jié)論。2、外部I/O電路接線圖圖和操作面板加工圖3、控制程序4、系統(tǒng)設(shè)備清單（產(chǎn)品型號(hào)、生產(chǎn)廠家及價(jià)格）5、參考文獻(xiàn)6、小組成員分工情況第六節(jié)、激光水平儀控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)任務(wù)激光水平儀是用于建筑及大型設(shè)備準(zhǔn)確定位的測(cè)量儀器，本設(shè)計(jì)要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)以單片機(jī)為核心的激光水平儀控制系統(tǒng)，并開發(fā)該系統(tǒng)的硬件和軟件。2、設(shè)計(jì)要求激光水平儀的具體設(shè)計(jì)要求如下：l 激光水平儀的測(cè)量精度小于0.10C；l 激光水平儀可紅外遙控；l 激光水平儀內(nèi)部含充電電路。3、