机电设备控制系统设计

机电设备控制系统设计
机电设备控制系统设计

【题】什么是机电设备,它有什么主要

特点?

机电设备:是指融合了机械、电子、电

器、检测、控制和计算机等技术的

设备。

※完整机械设备的基本结构成分?

机电设备的发展趋势(6化方向):

高性能化、智能化、网络化、

微型化、系统化、轻量化。

主要由:

机械系统、

电气系统、

液/气压系统

3大部分组成。

1.机械系统

机体+ 动力源+ 传动机构

+ 润滑系统+ (执行机构)

※机体的主要作用是什么?

※机电设备中有哪些常用传动方式?

2.电气控制系统

电气控制系统是以计算机为核心的

测控系统,其主要组成结构有:

电动机+ 传感器+ 可编程序控制器(PLC) + (计算机控制器)

工程机械的电气设备数量和种类很多,但是按其用途通常可以分成以下几个部分:

1.电源部分:包括蓄电池、发电机等

2.起动部分:包括起动机、起动电路等

3.用电设备:包括仪表电路、照明电路和其他用电及辅助用电设备

4.控制部分:包括开关、继电器和其他电子控制装置

5.配电设备:包括熔断器装置、整车线路等。

工程机械的电气设备的使用特点:

1.低压:工程机械电器系统的额定电压通常为12V和24V。

2.直流:工程机械发动机是靠电力起动机起动的,它是直流串励式电动机,必须由蓄电池供电,而蓄电池充电也必须是直流电,所以工程机械电器系统为直流系统。

3.单线制:所有用电设备均为并联,即从电源到用电设备只用一根导线(火线)连接,而用工程机械车身、发动机等金属体作为另一根公共导线,俗称“搭铁”。

工程机械电源系统的组成:

蓄电池、发电机及调节器、相关线路等组成。

蓄电池与发电机并联,作用如下:

1、起动发动机时,给起动机供电;汽油机还给点火系供电;

2、发电机不工作或者输出电压低时,向用电设备供电;

3、发电机短时超载可以协助发电机向用电设备供电;

4、蓄电池储电不足时,将发电机的电量存储起来;

5、具有电容器的作用,能吸收瞬时高压电,保护电路电子元件不被损坏。

为什么负极板比正极板多一片?

注意:因为正极板化学反应剧烈,所以在单格电池中,负极板总比正极板多一片。使每一片正极板都处于两片负极板之间,保持其放电均匀,防止变形。

铅蓄电池的型号分为三部分:

如型号6-QA-60代表额定电压12V、额定容量60A·h的起动型干荷电铅蓄电池

1、6-QAW-100

2、6-QA-105G

1、表示由6个单格蓄电池串联组成,额定电压为12v,额定容量为100A.h的起动用干荷电免维护蓄电池。

2、表示由6个单格蓄电池串联组成,额定电压为12v,额定容量为105A.h的起动用干荷电高起动率蓄电池。

通常蓄电池的充电方法有:

定电流充电、定电压充电和脉冲快速充电三种。

(1)定流充电

在充电过程中,充电电流恒定不变(通过调整电压,保证电流不变)的方法。

可以将不同电压等级的蓄电池串在一起充电,充电电流的选择应按容量最小的选择。

优点:充电电流可任意选择,有益于延长蓄电池寿命,可用于初充电和去硫化充电。

缺点:是充电时间长,且需要经常调整充电电流。

(2)定压充电

在充电过程中,充电电压恒定不变的方法。

可将电压相同的蓄电池并联一起充电。

优点:充电速度快,充电时间短,充电电流IC会随着电动势E的上升,而逐渐减小到零,使充电自动停止,不必人工调整和照管。

缺点:充电电流大小不能调整,所以不能保证蓄电池彻底充足电,也不能用于初充电和去硫化充电。只能用于补充充电。

(3)脉冲快速充电法

以脉冲大电流充电来实现快速充电的方法。

优点:

1.充电效率高。新蓄电池不超过5h,旧的补充充电仅需要半小时左右。

2.可以增加蓄电池的容量。

3.具有显著的去硫化作用。

机电控制系统课程设计

JIANG SU UNIVERSITY 机电系统综合课程设计 ——模块化生产教学系统的PLC控制系统设计 学院:机械学院 班级:机械 (卓越14002) 姓名:张文飞 学号: 3140301171 指导教师:毛卫平 2017年 6月

目录 一: MPS系统的第4站PLC控制设计 (3) 1.1第四站组成及结构 (3) 1.2 气动回路图 (3) 1.3 PLC的I/O分配表,I/O接线图(1、3、6站电气线路图) (4) 1.4 顺序流程图&梯形图 (5) 1.5 触摸屏控制画面及说明,控制、信息软元件地址表 (10) 1.6 组态王控制画面及说明 (13) 二: MPS系统的两站联网PLC控制设计 (14) 2.1 PLC和PLC之间联网通信的顺序流程图(两站)&从站梯形图 (14) 2.2 通讯软元件地址表 (14) 三:调试过程中遇到的问题及解决方法 (18) 四:设计的收获和体会 (19) 五:参考文献 (20)

一:MPS系统的第4站PLC控制设计 1.1第四站组成及结构: 由吸盘机械手、上下摆臂部件、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、多种类型电磁阀及气缸组成,主要完成选择要安装工件的料仓,将工件从料仓中推出,将工件安装到位。 1.吸盘机械手臂机构:机械手臂、皮带传动结构真空吸嘴组成。由上下摆臂装置带动其旋转完成吸取小工件到放小工件完成组装流程的过程。 2.上下摆臂结构:由摆臂缸(直线缸)摆臂机械装置组成。将气缸直线运动转化为手臂旋转运动。带动手臂完成组装流程。 3.仓料换位机构:由机构端头换仓缸带动仓位装置实现换位(蓝、黑工件切换)。 4.推料机构:由推料缸与机械部件载料平台组成。在手臂离开时将工件推出完成上料。 5.真空发生器:当手臂在工件上方时,真空发生器通气吸盘吸气。 5.I/O接口板:将桌面上的输入与输出信号通过电缆C1与PLC的I/O相连。 6.控制面板:完成设备启动上电等操作。(具体在按钮上有标签说明)。

计算机控制系统设计性实验

计算机控制系统设计性实验报告 学生姓名:学号: 学院:自动化工程学院 班级: 题目:

设计性实验撰写说明 正文:正文内容层次序号为: 1、1.1、1.1.1 2、2.1、2.1.1……。 1、选题背景:说明本课题应解决的主要问题及应达到的技术要求;简述本设计的指导思想。 2、方案论证(设计理念):说明设计原理(理念)并进行方案选择,阐明为什么要选择这个设计方案以及所采用方案的特点。 3、过程论述:对设计工作的详细表述。要求层次分明、表达确切。 4、结果分析:对研究过程中所获得的主要的数据、现象进行定性或定量分析,得出结论和推论。 5、结论或总结:对整个研究工作进行归纳和综合。 6、设计心得体会。 课程设计说明书(报告)要求文字通顺,语言流畅,无错别字,用A4纸打印并右侧装订。

《计算机控制系统》设计性实验 一、通过设计性实验达到培养学生实际动手能力方法及步骤: 对系统设计方法可以从“拿到题目”到“进行分析”再到“确定解决方案”最后到“具体系统的设计的实现”的整个过程进行全方位的启发。让学生掌握对不同的控制系统设计方法和基本思想,从工程角度对待设计题目,尽量做到全面认识理解工程实际与实验室环境的区别,逐步引入工程思想,提高学生设计技巧和解决实际问题的能力。 1、了解和掌握被控制对象的特性; 2、选择合理的传感器(量程、精度等); 3、计算机控制系统及接口的设计(存储器、键盘、显示); 4、制定先进的、合理的控制算法; 5、结合控制系统的硬件系统对软件进行设计; 6、画出系统硬件、软件框图; 7、系统调试。 二、具体完成成品要求: 1、对传感器、A/D、D/A、中央处理器、显示、键盘、存储器的选型大小等; 2、实现系统硬件原理图用Protel或Proteus、MATLAB软件(框图)仿真设计; 3、达到课题要求的各项功能指标; 4、系统设计文字说明书; 5、按照学号循环向下作以下7个题目。 三、系统控制框图: 控制系统硬件框图

机电控制系统课程设计

J I A N G S U U N I V E R S I T Y 机电系统综合课程设计 ——模块化生产教学系统的PLC控制系统设计 学院:机械学院 班级:机械 (卓越14002) 姓名:张文飞 学号: 指导教师:毛卫平 2017年 6月 目录 一: MPS系统的第4站PLC控制设计 (3) 1.1第四站组成及结构 (3) 1.2 气动回路图 (3) 1.3 PLC的I/O分配表,I/O接线图(1、3、6站电气线路图) (4) 1.4 顺序流程图&梯形图 (5) 1.5 触摸屏控制画面及说明,控制、信息软元件地址表 (10) 1.6 组态王控制画面及说明 (13) 二: MPS系统的两站联网PLC控制设计 (14) 2.1 PLC和PLC之间联网通信的顺序流程图(两站)&从站梯形图 (14) 2.2 通讯软元件地址表 (14) 三:调试过程中遇到的问题及解决方法 (18) 四:设计的收获和体会 (19)

五:参考文献 (20) 一:MPS系统的第4站PLC控制设计 1.1第四站组成及结构: 由吸盘机械手、上下摆臂部件、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、多种类型电磁阀及气缸组成,主要完成选择要安装工件的料仓,将工件从料仓中推出,将工件安装到位。 1.吸盘机械手臂机构:机械手臂、皮带传动结构真空吸嘴组成。由上下摆臂装置带动其旋转完成吸取小工件到放小工件完成组装流程的过程。 2.上下摆臂结构:由摆臂缸(直线缸)摆臂机械装置组成。将气缸直线运动转化为手臂旋转运动。带动手臂完成组装流程。 3.仓料换位机构:由机构端头换仓缸带动仓位装置实现换位(蓝、黑工件切换)。 4.推料机构:由推料缸与机械部件载料平台组成。在手臂离开时将工件推出完成上料。 5.真空发生器:当手臂在工件上方时,真空发生器通气吸盘吸气。 5.I/O接口板:将桌面上的输入与输出信号通过电缆C1与PLC的I/O相连。 6.控制面板:完成设备启动上电等操作。(具体在按钮上有标签说明)。 1.2气动回路图

嵌入式智能家居控制系统软件设计

本科生毕业设计(论文)开题报告 论文题目:嵌入式智能家居控制系统 软件设计 学院:电气工程学院 专业班级:自动化1204 学生姓名:刘芳春 学号: 120302433 导师姓名:王通 开题时间:2016年 3 月 18 日

1.课题背景及意义 1.1课题研究背景、目的及意义 目前,几乎所有家庭都有使用各种电器设备,电视、电灯、空调、冰箱等。然而,就当前情况来说,这些设备总是被看成单个的、独立的个体使用,而极少出现一个专门的系统来管理它们、或是将它们糅合为一个具有一定“智慧”的设备集合体。这不仅使得设备使用者不得不在控制和管理这些设备上消耗大量时间和精力,而且容易造成设备使用效率不高,浪费宝贵的能源,这不符合节能环保的国家政策方针。 基于这个事实,智能家居的概念应运而生。智能家居又被人们称智能住宅[1],在国外也叫做Smart Home。智能家居是以个人住所为单位,以控制技术、通信技术计算机技术为基础,以提升人们的日常家居生活为目的的家居控制和管理系统[2]。 由于智能家居是一个最近才得到快速发展的行业,当前有许多地方并未得到充分的研究,也有许多研究成果并未能转化成为实际产品。探寻其本质因素有两个。其一,大多数已有的智能家居产品是针对高消费人群设计和开发的,而没有顾及到占人口绝大多数的低端消费人群。因此,其市场本身就不会太大。其二,许多开发出来的产品在性能上并不完全让消费者满意。当前已有的产品中的大多数,或是存在功能单调、或是存在使用不方便等各种缺乏吸引力的不足之处。 为了改善这一现状,软件部分设计就成了必不可少的工作,软件部分以软件开发平台为核心,向上提供应用编程接口,向下屏蔽具体硬件特性的板级支持包。嵌入式系统中,软件和硬件紧密配合,协调工作,共同完成系统预定的功能。嵌入式软件是应用程序和操作系统两种软件的一体化程序。对于嵌入式软件而言,系统软件和应用软件的界限并不明显,原因在于嵌入式环境下应用系统的配置差别较大,所需操作系统裁剪配置不同,I/O 操作没有标准化,驱动程序通常需要自行设计[3,4]。 嵌入式实时操作系统在目前的嵌入式系统中应用越来越广泛,尤其在功能复杂、系统庞大的应用中[5]。它与实时应用软件相结合成为有机的整体起着核心作用,由它来管理和协调各项工作,为应用软件提供良好的运行软件环境和开发环境。μC/OS-II 是一个完整的,可移植、固化、裁剪的占先式实时多任务内核。它通过了美国联邦航空管理局商用航行器的认可,符合航空无线电技术委员会对用于航空设备方面所使用的软件性能提出的DO-178B标准认可。目前已有数百个商业应用的μC/OS,该操作系统的稳定性和可靠性得到了充分的肯定[6,7]。该操作系统在智能家居领域中的应用也越来越广泛。因此对于嵌入式智能家居操作系统的研究也越来越有必要。

摇臂钻床电气控制系统课程设计

PLC课程设计 设计题目: 摇臂钻床电气控制系统课程设计

一摇臂钻床简单介绍 钻床是一种专门进行孔加工的机床,主要用于钻孔,扩孔,铰孔和攻丝等。钻床得主要类型有台式钻床,立式钻床,卧式钻床,深孔钻床和多轴钻床等。摇臂钻床是立式钻床中的一种,具有操作方便灵活,应用范围广的特点,特别适用于单件或批量生产中带有多孔大型零件的孔加工,是一般机械加工车间常见的机床。 图1 摇臂钻床示意图 1—内外立柱;2—主轴箱;3—摇臂;4—主轴;5—工作台;6—底座;SB1—主电动机停止按钮;SB2—主电动机启动按钮;SB3—摇臂上升按钮;SB4—摇臂下降按钮;SB5—松开按钮;SB6—夹紧按钮 二电气控制要求 (1) 主要控制电器为四台电机:主电动机、摇臂升降电动机、液压泵电动机、冷却泵电机。 (2)主电动机和液压泵电机采用热继电器进行过载保护,摇臂升降电动机、冷却泵电机均为短时工作,不设过载保护。

(3)摇臂的升降,主轴箱、立柱的夹紧放松都要求拖动摇臂升降电动机、液压泵电动机能够正反转。 (4)摇臂的升降控制:按下摇臂上升起动按钮,液压泵电动机起动供给压力油,经分配阀体进入摇臂的松开油腔,推动活塞使摇臂松开。同时摇臂升降电动机旋转使摇臂上升。如果摇臂没有松开,摇臂升降电动机不能转动,必须保证了只有摇臂的可靠松开后方可使摇臂上升或下降,可使用限位开关控制。 当摇臂上升到所需要的位置时,松开摇臂上升起动按钮,升降电动机断电,摇臂停止上升。当持续1~3s后,液压泵电动机反转,使压力油经分配阀进入的夹紧液压腔,摇臂夹紧,同时液压泵电动机停止,完成了摇臂的松开—上升—夹紧动作。 (5)摇臂升降电动机的正转与反转不能同时进行,否则将造成电源两相间的短路。 (6)因为摇臂的上升或下降是短时的调整工作,所以应采用点动方式。 (7)摇臂的上升或下降要设立极限位置保护。 (8)立柱和主轴箱的松开与夹紧控制:主轴箱与立柱的松开及夹紧控制可以单独进行,也可以同时进行。由开关SA2和按钮SB5(或SB6)进行控制。SA2有三个位置:在中间位置(零位)时为松开及夹紧控制同时进行,扳到左边位置时为立柱的夹紧或放松,扳到右边位置时为主轴箱的夹紧或放松。SB5是主轴箱和立柱的松开按钮,SB6为主轴箱和立柱的夹紧按钮。 (9)主轴箱的松开和夹紧为的动作过程:首先将组合开关SA2扳向右侧。当要主轴箱松开时,按下按钮SB5,经1~3s后,液压泵电动机正转使压力油经分配阀进入主轴箱液压缸,推动活塞使主轴箱放松。主轴箱和立柱松开指示灯HL2亮。当要主轴箱夹紧时,按下按钮SB6,经1~3s后,液压泵电动机反转,压力油经分配阀进入主轴箱液压缸,推动活塞使主轴箱夹紧。同时指示灯HL3亮,HL2灭,指示主轴箱与立柱夹紧。 (10)当将SA2扳到左侧时,立柱松开或夹紧。SA2在中间位置按下SB5或SB6时,主轴箱和主柱同时进行夹紧或放松。其他动作过程和主轴箱松开和夹紧完全相同,不再重复。 (11)机床要有照明设施

电气综合控制系统课程设计

成都理工大学工程技术学院电气综合控制系统课程设计 院系:自动化工程系 专业:建筑电气与智能化 班级:2013建电1班 学号: 姓名: 同组成员: 指导老师:

完成时间:2015年12月25日

目录 概述 (1) 一、PLC的分类及特点 (1) 二、PLC的结构与工作原理 (1) 三、S7-200 PLC的硬件组成及指令系统 (2) 四、常用低压电器介绍 (3) 第一部分 (6) 课题一电动机带延时正反转控制实操模拟 (6) 课题二天塔之光控制模拟 (10) 课题三机械手控制模拟 (15) 第二部分 (20) 课题一电动机点动控制 (20) 课题二电动机自锁控制 (22) 课题三两台电动机顺序起、停控制 (24) 课题四三台电动机顺序起动控制 (26) 总结 (28)

概 述 一、PLC 的分类及特点 可编程控制器简称PLC (Programmable Logic Controller ),在1987年国际电工委员会(International Electrical Committee )颁布的PLC 标准草案中对PLC 做了如下定义:PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能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。PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。 PLC 的分类:按产地分,可分为日系、欧美、韩台、大陆等;按点数分,可分为大型机、中型机及小型机等;按结构分,可分为整体式和模块式;按功能分,可分为低档、中档、高档三类。 PLC 的特点:1.可靠性高,抗干扰能力强2.配套齐全,功能完善,适用性强3.易学易用,深受工程技术人员欢迎3.系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造4.体积小,重量轻,能耗低 二、PLC 的结构与工作原理 PLC 的结构:PLC 的类型繁多,功能和指令系统也不尽相同,但结构与工作原理则大同小异,通常由主机、输入/输出接口、电源、编程器扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。其组成框图如图1所示。 图1 整体式PLC 的组成框图 PLC 的工作原理:PLC 是采用“顺序扫描,不断循环”的方式进行工作的。即在PLC 运行时,CPU 根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序,按指令步序号(或地址号)作周期性循环扫描,如无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序,直至程序结束。然后重新返回第一条指令,开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中,还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。 接触器电磁阀指示灯电源 电源 限位开关选择开关按钮

数字PID控制系统设计(I)

扬州大学能源与动力工程学院课程设计报告 题目:数字PID控制系统设计(I) 课程:计算机控制技术课程设计 专业:电气工程及其自动化 班级: 姓名: 学号:

第一部分 任 务 书

《计算机控制技术》课程设计任务书 一、课题名称 数字PID 控制系统设计(I ) 二、课程设计目的 课程设计是课程教学中的一项重要内容,是达到教学目标的重要环节,是综合性较强的实践教学环节,它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。 《计算机控制技术》是一门理论性、实用性和实践性都很强的课程,课程设计环节应占有更加重要的地位。计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程,它需要控制理论、程序设计、硬件电路设计等方面的知识融合。通过课程设计,加深对学生控制算法设计的认识,学会控制算法的实际应用,使学生从整体上了解计算机控制系统的实际组成,掌握计算机控制系统的整体设计方法和设计步骤,编程调试,为从事计算机控制系统的理论设计和系统的调试工作打下基础。 三、课程设计内容 设计以89C51单片机和ADC 、DAC 等电路、由运放电路实现的被控对象构成的计算机单闭环反馈控制系统。 1. 硬件电路设计:89C51最小系统加上模入电路(用ADC0809等)和模出电路(用TLC7528和运放等);由运放实现的被控对象。 2. 控制算法:增量型的PID 控制。 3. 控制算法仿真:在simulink 中建立系统仿真图,编写S-function, 对算法进行仿真。 四、课程设计要求 1. 模入电路能接受双极性电压输入(-5V~+5V ),模出电路能输出双极性电压(-5V~+5V )。 2. 模入电路用两个通道分别采集被控对象的输出和给定信号。 3. 每个同学选择不同的被控对象: 4 4(), ()(0.21) (0.81) G s G s s s s s = = ++ 5 5 (), ()(0.81)(0.31) (0.81)(0.21) G s G s s s s s = = ++++ 5 10 (), ()(1)(0.81) (1)(0.41) G s G s s s s s == ++++ 8 8 (), ()(0.81)(0.41) (0.41)(0.51) G s G s s s s s s s == ++++ 4. PID 参数整定,根据情况可用扩充临界比例度法,扩充响应曲线法等。

机电综合课程设计

江苏省农村试验区自学考试毕业论文 机电综合课程设计 机电综合课程设计 摘要:本设计是完成一两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统的设计; 完成交流电机启停的电气控制系统设计。其硬件部分共包括键盘操作、单片 机控制、输入电路、控制电路、显示电路等五个主要组成部分。设计的总体 思路是准确安全的对工作台和电机进行控制。 位置信号和按键信息通过传输线传送给单片机和键盘接口芯片,数据经过处理,将按键信息串行方式传送给单片机,单片机通过相应的程序, 向控制回路发送控制信号,进而控制工作台的动作,实现对硬件设备的控制。 关键词:键盘操作,单片机控制,数码管显示。 一.前言 机电一体化是以机械技术和电子技术为主题,多门技术学科相互渗透、相互结合的

产物,是正在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科。机电一体化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。 本设计中提到的微机数控机床是利用单板或单片微机对机床运动轨迹进行数控及对机床辅助功能动作进行程序控制的一种自动化机械加工设备。采用微机数控机床进行机械加工的最大优点是能够有效地提高中、小批零件的加工生产率,保证加工质量。此外,由于微型计算机具有价格低、体积小、性能可靠和使用灵活等特点,微机数控机床的一次性投资比全功能数控机床节省得多,且又便于一般工人掌握操作和维修。因此将专用机床设计成微机数控机床已成为机床设计的发展方向之一。本设计中用到的步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件,具有快速起动和停止的特点。其驱动速度和指令脉冲能严格同步,具有较高的重复定位精度,并能实现正反转和平滑速度调节。它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响,因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。 本设计完成了如下要求: (1)单片机控制系统电路原理图的设计 (2)控制系统电路印制版的绘制 (3)利用单片机编程实现两坐标系统的手动、自动和回位等运动 (4)实现两坐标工作台极限移动的保护及显示、报警 (5)设计交流电机的点动、正反转控制和星-三角形启动的电气控制原理图 (6)电气控制电路有相应的保护电路(过载、过压、欠压等) (7)熟悉机电系统常用元器件(PLC、交流电机、直流电机、步进电机) 此次“机电一体化课程设计”主要简单设计出数控机床系统,其实离实际真正工业用数控机床还有很大的距离。设计两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统和交流电机启停的电器控制系统,单元模块包括:单片机控制电路,键盘接口电路,键盘电路,显示电路,输入电路,控制电路,PC接口电路等。由于时间仓促和自己知识水平有限,在设计中难免会有些许瑕疵,恳请老师指正。

机电一体化系统综合课程设计说明书

机电一体化系统课程设计 X-Y数控工作台设计说明书 学校名称:湖北文理学院 班级学号:2013279129 学生姓名:张亮 班级:机电1321 2015年11月

一、总体方案设计 1.1 设计任务 设计一个数控X-Y工作台及其控制系统。该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工,重复定位精度为±0.01mm,定位精度为0.025mm。 设计参数如下:负载重量G=150N;台面尺寸C×B×H=145mm ×160mm×12mm;底座外形尺寸C1×B1×H1=210mm×220mm×140mm;最大长度L=388mm;工作台加工范围X=55mm,Y=50mm;工作台最大快移速度为1m/min。 1.2 总体方案确定 (1)系统的运动方式及伺服系统 由于工件在移动的过程中没有进行切削,故应用点位控制系统。定位方式采用增量坐标控制。为了简化结构,降低成本,采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。 (2)计算机系统 本设计采用了及MCS-51系列兼容的AT89S51单片机控制系统。它的主要特点是集成度高,可靠性好,功能强,速度快,有较高的性价比。 控制系统由微机部分、键盘、LED、I/O接口、光电偶合电路、步进电机、电磁铁功率放大器电路等组成。系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现。LED显示数控工作台的状态。

(3)X-Y工作台的传动方式 为保证一定的传动精度和平稳性,又要求结构紧凑,所以选用丝杠螺母传动副。为提高传动刚度和消除间隙,采用预加负荷的结构。 由于工作台的运动载荷不大,因此采用有预加载荷的双V形滚珠导轨。采用滚珠导轨可减少两个相对运动面的动、静摩擦系数之差,从而提高运动平稳性,减小振动。 考虑电机步距角和丝杆导程只能按标准选取,为达到分辨率的要求,需采用齿轮降速传动。 图1-1 系统总体框图

第四章 机电控制系统的总体设计

第四章机电控制系统的总体设计 本章教学要点和要求 1、掌握机电控制系统的设计方法 2、掌握机电控制系统的总体设计内容 3、掌握机电控制系统的总体设计步骤 第一节机电控制系统总体设计的概念 一、总体设计的概念 机电控制工程是一门涉及光、机、电、液等综合技术的一项系统工程。机电控制系统设计是按照机电控制的思想、方法进行的机电控制产品设计,它需要综合应用各项共性关键技术才能完成。 随着大规模集成电路的出现,机电控制产品得到了迅速普及和发展,从家用电器到生产没备,从办公自动化设备到军事装备机与电紧密结合的程度都在迅速增强形成了一个纵深而广阔的市场。市场竞争规律要求产品不仅具有高性能.而且要有低价格这就给产品设计人员提出了越来越高的要求。另一方面,种类繁多、性能各异的集成电路、传感器和新材料等,给机电控制系统设计人员提供了众多的可选方案,使设计工作具有更大的灵活性。如何充分利用这些条件,应用机电控制技术开发出满足市场需求的机电控制产品,是机电控制总体设计的重要任务。 系统的总体设计概念: 机电控制系统的总体设计是应用系统总体技术,从整体目标出发,综合分析产品的功能要求和机电控制系统各组成模块的特性,选择最合理的模块组合方案,实现机电控制系统整体优化。 第二节机电控制工程总体设计的类型和方法 一机电控制工程总体设计的类型 机电控制产品设计一般可分为三种类型,即开发性设计、适应性设计和变异性设计。 开发性设计:是在没有参照产品的情况下进行的设计,仅仅是根据抽象的设计原理和要求,设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品。例:最初的录像机、摄像机、电视机等的设计就属于开发性设计。开发性设计要求设计者具备敏锐的市场洞察力、丰富的想象力和广泛而扎实的基础理论知识。 例:料位器就是开发性设计 适应性设计:在总的方案原理基本保持不变的情况下,对现有产品进行局部更新,或用微电子技术代替原有的机械结构或成为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计,以使产品的性能和质量增加某些附加值。例:电子式照相机采用电子快门代替手动调

数字控制系统设计 实验报告

自动控制原理实验报告 题目:数字控制系统设计 专业班级:电气工程及其自动化02 学号: 学生姓名: 指导教师: 学院名称:电气信息学院 完成日期: 2012年 5月20日 1.熟悉本实验涉及的部分MATLAB 函数 函数c2d 调用示例 某离散系统如图5.4 所示,利用函数c2d 获取其z 传递函数的程序段及运行结果如图5.5 所示。

图5.4 某离散系统 图5.5 例1 系统z 传递函数的获取及相关程序 函数step、impulse、lsim等可用于离散系统的仿真,其调用方法分别见图5.6、图5.7 和图5.8。 图5.6 函数step 的调用

图 5.7 函数impulse 的调用 图5.8 函数lsim 的调用 2.数字闭环系统的单位阶跃响应 利用本实验所附程序lab5_1.m,求取图5.4 所示系统的单位阶跃响应,并分析改变采样周期的后果。 程序段如下: num=[1]; den=[1 1 0]; sysc=tf(num,den); sysd=c2d(sysc,1,'zoh'); sys=feedback(sysd,[1]); T=[0:1:20]; step(sys,T) 实验结果如下 当T=1时,

当T=2时, 当T=3时,

改变采样周期了,系统的稳定性降低,采样输出不能真实反映实际输出。3.数字控制系统的根轨迹及其参数设计 图5.9 所示数字控制系统中,() () ()() 0.36780.7189 10.3680 z G z z z + = -- , () () 0.3678 0.2400 K z D z z - = + ,其中,参数K待定。试利用本实验所附程序lab5_2.m 选取使该系统稳定的K 值。 图 5.9 某数字控制系统 程序段为 num=[0.3678 0.2644]; den=[1 -0.76 -0.24]; sys=tf(num,den); x=[-1:0.1:1];y=sqrt(1-x.^2); rlocus(sys);grid,hold on plot(x,y,'--',x,-y,'--') 结果如下

机电控制技术课程设计

《机电控制技术》课程设计指导书 第一节、课程设计的目的及要求 《机电控制技术》课程是高等院校机械电子工程专业比修一门专业基础课,可编程序控制器应用技术、单片机应用技术是机电控制技术的重要组成部分,也是工程技术人员用以实现各种控制功能的常规方法。结合《机电控制技术》这门课程,开设本课程设计,其目的是加强实践环节,让学生通过对从生产实践中精心提炼出来的具有典型意义课题进行系统设计、编程、调试,使得学生对如何设计和开发一个PLC或单片机应用系统有一定的感性认识,同时可培养和提高学生解决工程问题的能力,启发学生的创造性思维,从而改变以往学生遇到面宽一点、复杂程度大一点的机电结合型测控系统课题,就一筹莫展而不能进入角色的局面,并为他们以后的实际工作打下基础。通过本课程设计,要求学生能综合运用本课程的基础知识,进行融汇贯通的独立思考,在规定的时间内完成指定的设计任务。 第二节、汽车连杆半精镗专用机床PLC控制系统的设计 1、设计任务 设计一汽车连杆半精镗专用机床PLC控制系统,并用编程器调试、开发该系统的硬件和软件。 2、控制系统设计要求 汽车连杆半精镗专用机床由以下几个部分组成:左滑台、右滑台、左动力头、右动力头、工件定位夹具及液压站。图2为机床的大致轮廓。机床的左、右滑台动作及工件的定位夹紧都由液压提供动力。 左动力头 右 动 力 头定位夹具 左滑台右滑台 图2 机床轮廓 M 汽车连杆的加工工艺过程要求一面两销定位,同时装卡两件,两件同时加工。机床在原始状态,两件人工认销,认销完成后,首先同时按SB7、SB8启动循环,然后同时按SB1、SB2按钮,将工件夹紧(继电器YV5、YV7、YV9得电)。夹紧力到后(夹紧压力继电器SP0得电),进行拔销(YV11继电器得电)。拔销到位后SQ2继电器得电发出指示信号。接着右动力头在右滑台带动下快进(继电器YV1得电),同时右主轴启动(接触器KM1得电),右滑台快进一段距离,碰到工件后,液压系统内压力升高,(右滑台压力继电器SP1发出得电信号后),右滑台通过液压行程调速自动转为工进,同时镗工件的两个大孔和两个小孔,镗完孔到终点,碰到右滑台终点行程开关SQ3时,右滑台后退(继电器YV2得电)。右滑台碰到原位行程开关SQ4时,右主轴停止(KM1断电),同时左滑台带动左动力头快进(继电器YV3带动),与此同时,左主轴启动(左主轴接触器KM2得电)。当左滑台快进一段距离碰到加工工件后,液压系统压力升高(左滑台压力继电器SP2得电),左滑台通过液压行程阀自动调整为工进,加工左边的孔,碰到左滑台终点行程开关SQ5后,左滑台快退(继电器YV4得电)。左滑台退回原位,

X-Y数控工作台毕业论文(机电一体化系统综合课程设计).docx

一、总体方案设计 1.1 设计任务 设计一个数控X-Y 工作台及其控制系统。该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑 料、铝合金零件的二维曲线加工,重复定位精度为±0.01mm ,定位精度为0.025mm。 设计参数如下:负载重量 G=150N ;台面尺寸 C×B × H= 145mm × 160mm× 12mm ;底座外形尺寸 C1 × B1 × H1 = 210mm × 220mm × 140mm ;最大长度 L=388mm ;工作台加工范围 X=55mm , Y=50mm ;工作台最大快移速度为 1m/min 。 1.2 总体方案确定 (1)系统的运动方式与伺服系统 由于工件在移动的过程中没有进行切削,故应用点位控制系统。定位方式采用增量坐标控 制。为了简化结构,降低成本,采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y 工作台。 ( 2)计算机系统 本设计采用了与MCS-51 系列兼容的AT89S51 单片机控制系统。它的主要特点是集成度高,可靠性好,功能强,速度快,有较高的性价比。 控制系统由微机部分、键盘、LED 、I/O 接口、光电偶合电路、步进电机、电磁铁功率放大 器电路等组成。系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现。LED 显示数控工作台的状态。 (3)X-Y 工作台的传动方式 为保证一定的传动精度和平稳性,又要求结构紧凑,所以选用丝杠螺母传动副。为提高传 动刚度和消除间隙,采用预加负荷的结构。 由于工作台的运动载荷不大,因此采用有预加载荷的双 V 形滚珠导轨。采用滚珠导轨可减少两个 相对运动面的动、静摩擦系数之差,从而提高运动平稳性,减小振动。 考虑电机步距角和丝杆导程只能按标准选取,为达到分辨率的要求,需采用齿轮降速传动。 图 1-1系统总体框图

《机电一体化系统课程设计》

课程设计 X-Y数控工作台机电系统设计 教学单位: 机电工程学院 专业: 机械设计制造及其自动化 班级: 13机电b 学号: 姓名: 指导教师: 何伟 完成时间: 2017年1月10日 电子科技大学学院机电工程学院

课程(产品)设计任务书

目录 1. 总体方案设计 (1) 1.1. 设计目的 (1) 1.2. 设计任务 (1) 1.3. 总体方案的确定 (2) 2. 机械传动部件的计算与选型 (4) 2.1. 导轨上移动部件的重量估算 (4) 3. 总结 (16) 4. 附录 (18) 4.1. 机械装配图 (18) (注意:目录容宋体小四)

1.总体方案设计 1.1.设计目的 机电一体化系统课程设计是一个重要的实践性教学环节。要求学生综合运用所学过的机械、电子、计算机和自动控制等方面的知识,独立进行一次机电结合的设计训练,主要目的是: 1.学习机电一体化系统总体设计方案拟定、分析与比较的方法。 2.通过对机械系统的设计,掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算方法与选用原则。如齿轮/同步带减速装置、蜗杆副、滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨副等。 3.通过对尽给伺服系统的设计,掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式,学会选用典型的位移/速度传感器;如交流、步进伺服进给系统,增量式旋转编码器,直线光栅等。 4.通过对控制系统的设计,掌握一些典型硬件电路的设计方法和控制软件的设计思路;如控制系统选用原则,CPU选择、存储器扩展、I/O接口扩展、A/D与D/A配置、键盘与显示电路设计等,以及控制系统的管理软件、伺服电动机的控制软件等。 5.培养学生独立分析问题和解决问题的能力,学习并初步树立“系统设计”的思想。 6.锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。 1.2.设计任务 设计任务和参数。 题目:X-Y数控工作台机电系统设计

基于MATLAB的控制系统设计软件开发

中北大学 毕业设计开题报告 学生姓名:王小龙学号:07050541X14学院、系:信息与通信工程学院 专业:自动化 设计题目:基于MATLAB的控制系统设计软件开发 指导教师:林都 2011年4月2日

毕业设计开题报告

类专业技术基础课程,在教学与研究过程中,常需要对控制系统用MATLAB进行仿究, MATLAB虽功能强大,对这方面的分析都有相应命令,但命令繁多,分析起来过于零散的性质有个整体的掌握,况且像MATLAB这么大的软件学起来也较困难。为能够更快更好掌握控制系统的性质,把多而散的命令整合起来,开发了控制系统CAI应用软件。使用此软件时用户只需输入系统参数,然后点击相关按钮,就可以快速得到所求相应的结果。二.相关理论知识 控制工程基础是以讲述古典控制为主的机械类专业技术基础课程,在教学与研究过程中,常需要对控制系统用MATLAB进行仿真分析与研究,MATLAB虽功能强大,对这 方面的分析都有相应命令,但命令繁多,分析起来过于零散,难于对系统的性质有个整体的掌握,况且像MATLAB这么大的软件学起来也较困难.为能够更快更好掌握控制系统的性质,把多而散的命令整合起来,开发了控制系统CAI应用软件.使用此软件时用户只需输入系统参数,然后点击相关按钮,就可以快速得到所求相应的结果。 要将控制系统CAI应用软件结构图中的内容在用户界面里表现出来,就必须有参数输入、结果输出、图形仿真输出等,且这些都能进行对比分析,因此要求有个友好、操作简单、可读性强、易修改的图形用户界面,选择MATLAB中具有可视化编程能力的图形界面GUI,将它提供的工具与编程经验结合起来,完成软件界面的创建.。 图1控制系统CAI应用软件结构图

机电系统综合设计报告

摘要 随着工业自动化的普及和发展,控制器的需求量逐年增大,搬运机械手的应用也逐渐普及,主要在汽车,电子,机械加工、食品、医药等领域的生产流水线或货物装卸调运, 可以更好地节约能源和提高运输设备或产品的效率,以降低其他搬运方式的限制和不足,满足现代经济发展的要求,本课题就是模拟实际现场的机构而设计制作的。 本课题运用STEP7软件进行对西门子S7-300进行编程硬件组态,完成对机械气爪的控制。运用子程序调用、程序循环、初始地点赋值等方法,实现定点取货后在指定地点存放,存放货物完毕后能够控制其自动完成码四层货任务,过程中可以控制其运行速度,运行点等。 关键词:西门子;PLC编程;机械气爪;自动码货

Abstract With the popularization and development of industrial automation, controls the d emand increases every year, handling robot applications are becoming more common, mainly in the automotive, electronics, machining, food, medicine and other fields of production lines or cargo transported, can be more Good energy conservation and imp rove the efficiency of transport equipment or products, other transport modes to reduc e restrictions and inadequate to meet the requirements of modern economic developm ent, this project is to simulate the actual scene of institutions designed and manufactur ed. This topic using STEP7 software programming and configurate of Siemens S7-300 hardware, complete control of the mechanical air https://www.360docs.net/doc/8a4210943.html,ing the subroutine calls, program loop, the initial location methods of assignment, load goods at fixed point than unload them at specific place. After storing we can control it to finish stacking up the goods in four layers. The process can control the running speed, operating point, etc. Keywords:Siemens;PLC programming ;Mechanical air claw;Automatically pack

机电控制系统课程设计

JIANGSUUNIVERSITY 机电系统综合课程设计 ——模块化生产教学系统的PLC控制系统设计 学院:机械学院 班级:机械(卓越14002) 姓名:张文飞 学号: 指导教师:毛卫平 2017年6月 目录 一:MPS系统的第4站PLC控制设计 (3) 1.1第四站组成及结构 (3) 1.2气动回路图 (3) 1.3PLC的I/O分配表,I/O接线图(1、3、6站电气线路图) (4) 1.4顺序流程图&梯形图 (5) 1.5触摸屏控制画面及说明,控制、信息软元件地址表 (10) 1.6组态王控制画面及说明 (13) 二:MPS系统的两站联网PLC控制设计 (14) 2.1PLC和PLC之间联网通信的顺序流程图(两站)&从站梯形图 (14) 2.2通讯软元件地址表 (14) 三:调试过程中遇到的问题及解决方法 (18) 四:设计的收获和体会 (19) 五:参考文献 (20)

一:MPS系统的第4站PLC控制设计 1.1第四站组成及结构: 由吸盘机械手、上下摆臂部件、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、多种类型电磁阀及气缸组成,主要完成选择要安装工件的料仓,将工件从料仓中推出,将工件安装到位。 1.吸盘机械手臂机构:机械手臂、皮带传动结构真空吸嘴组成。由上下摆臂装置带动其旋转完成吸取小工件到放小工件完成组装流程的过程。 2.上下摆臂结构:由摆臂缸(直线缸)摆臂机械装置组成。将气缸直线运动转化为手臂旋转运动。带动手臂完成组装流程。 3.仓料换位机构:由机构端头换仓缸带动仓位装置实现换位(蓝、黑工件切换)。 4.推料机构:由推料缸与机械部件载料平台组成。在手臂离开时将工件推出完成上料。 5.真空发生器:当手臂在工件上方时,真空发生器通气吸盘吸气。 5.I/O接口板:将桌面上的输入与输出信号通过电缆C1与PLC的I/O相连。 6.控制面板:完成设备启动上电等操作。(具体在按钮上有标签说明)。 1.2气动回路图

空调自动控制系统软件设计及调试(精)

空调自动控制系统软件设计及调试 尹海蛟 空调的硬件电路只是起到支持作用。因为作为自动化控制的大部分功能,只能采取软件程序来实现,而且软件程序的优点是显而易见的。它既经济又灵活方便,而且易于模块化和标准化。同时,软件程序所占用的空间和时间相对来说比硬件电路的开销要小得多。同时,与硬件不同,软件有不致磨损、复制容易、易于更新或改造等特点,但由于它所要处理的问题往往远较硬件复杂,因而软件的设计、开发、调试及维护往往要花费巨大的经历及时间。但相比之下,这些代价所取得的功能远优于仅依靠硬件电路所实现的功能。 1.空调自动控制系统软件程序设计思想 在硬件电路设计好以后,软件设计则是最重要的一个设计部分,由于空调自动控制的大部分智能化功能都是软件来完成,这样就使得硬件电路设计的简化和成本低可以得到实现。然而,8051单片机采用的是与其物理地址联系非常紧密地汇编语言来进行编程的。我们知道汇编语言相对于高级语言而言,它的速度是比较快的,而且它的指令代码也非常简单,但前提是编程人员要对8051单片机内部硬件电路非常熟悉。这对编程人员的要求是比较高的。 在进行软件编程时,我们仍然要采用结构化模块方式编程,从而可以把一些非常大的程序逐步分解为几个小程序,这对于编程人员非常重要的。对于本课题而言,由于它最终要设计成样机形式。因此,我们就得对整机进行监控,这个监控程序中应包括各种芯片的初始化程序、自诊断程序及许多中断子程序等事实上,在对空调器上电后,它应在单片机的控制下自动转入监控程序的执行。我们在编制时把监控程序作为本机的主程序来进行工作。任何故障都会从监控程序的执行中得到响应,而且任何故障给予的响应方式和代码不同,因此这很方便的可以查找到该故障部位。显然,这只对硬件电路的故障有效。对于软件程序的执行故障,我们目前只能通过软件程序的调试安装及仿真来判别它是否正常运行。因为单片机毕竟不是微机或上位机。它所能容纳的程序能力也是有限的。当然,我们可以采用各种技术进行优化,这样就可以最大限度的直至软件程序的出错运行。各种子程序模块都挂接在该主程序上。编制它时,我们尽可能充分利用8051单片机的软件资源及内部寄存器资源,这样可以提高其运行速度。 硬件和软件式空调温度控制的核心设计方面,本课题把研究重点特别投向软件设计,毕竟自动控制功能大部分都要靠软件程序来完成。在本课题设计过程中,软件调试要花大量时间来调试运行,而硬件电路我们只需简单调试。因此可见硬件设计和软件设计有很大区别,而且在总体调试中还要对其进行调整。这都是本课题所研究的内容。我们从总体上把握了空调自动控制系统的设计思路,初步了解到该研究项目主要的研究工作内容和其采用的优点。倘若要具体进行各个细节

江苏大学机电系统综合课程设计第六组(最新)

机电系统综合课程设计——MPS模块化生产教学系统的控制系统设计 第六站:分类站 学院:机械工程学院 班级:机械1003 学号:3100301071 姓名:梁伟

目录 第一章MPS系统的第六站PLC控制设计 (2) 1.1电气线路图和气动回路图 (3) 1.2PLC的I/O分配表及I/O接线图 (4) 1.3顺序功能图及程序清单 (7) 1.4触摸屏控制画面及说明,控制信息软元件地址表 (8) 1.5组态王控制画面及说明 (10) 第二章MPS系统的安装搬运站与分类站联网PLC控制设计 (12) 2.1PLC和PLC之间联网通信的功能框图及程序清单 (12) 2.2通讯软元件地指表 (15) 第三章调试过程中遇到的问题及解决方法 (16) 第四章设计的收获和体会 (17) 第五章附录 (18)

第一章MPS 系统的第六站PLC 控制设计 模块化生产培训系统(MPS )由六套各自独立而又紧密相连的工作站组成。这六站分别为:上料检测站(第1站)、搬运站(第2站)、加工站(第3站)、安装站(第4站)、安装搬运站(第5站)和分类存储站(第6站)。每站各有一套PLC 控制系统独立控制,使系统可以分成六个完全独立的工作单元。在基本单元模块培训完成后,又可以将相邻的两站、三站直至六站连在一起,学习复杂系统的控制、编程、装配和调试技术。 图1.11模块化生产培训系统(MPS ) 分类站要完成的顺序动作为:首先上电、复位(两个步进电机回原点)、开始,两个步进电机回转至接受工件工位等待工件,读信息,两个步进电机按给定脉冲数和方向电平回转,到位后,推料缸推出工件至料仓,推料缸退回,两个步进电机回接受工件工位,重新开始。 料仓共有16个仓位,各列Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别放不同品种的组件,如下图: Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 原点

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