基于PLC的挖掘机电气控制系统设计

基于PLC的挖掘机电气控制系统设计
基于PLC的挖掘机电气控制系统设计

分类号密级:

江苏大学

毕业论文

题目:基于PLC的挖掘机电气控制系

统设计

姓名高婷

学号

系别机电系

专业电气工程及自动化

指导教师张晴

论文提交日期 2012 年 9 月

江苏大学毕业论文

PLC在挖掘机控制中的应用

摘要

随着我国经济的高速发展,大规模土木工程建设越来越多,这就需要大量的土石方施工机械为其服务,而挖掘机作为土石方施工机械的一种, 显得越来越重要。本系统就是通过PLC实现挖掘机实物教学模型控制。

本文在介绍挖掘机的工作原理的基础上,采用PLC对下位机进行控制,包括硬件和软件的设计,实现了挖掘机的自动和手动控制,使挖掘机能够完成预先设计好的动作,提高工作效率,节约成本,把人从枯燥的工作中解放出来。在此设计的基础上,本文采用了组态王6.52对挖掘机控制系统进行上位端设计,使操作人员对挖掘机进行远程监控,远离危险区域,避免在危险区域中施工造成不必要的人员伤亡。最后本系统采取了相应的抗干扰措施,提高了系统的工作稳定性,使挖掘机达到了较为理想的控制效果。

关键词:挖掘机;组态王;PLC

江苏大学毕业论文

Abstract

With the rapid developmant of china economic,more and more large-scale civil engineering construction, requires a large amount of earth and stone for construction machinery.And excavators and construction machinery as a kind of earth is becoming increasingly important.The system is to achieve excavator kind of teaching model control by PLC. Based on the principle of the work on excavators, on the basis of a PLC which including hardware and software design for the next crew to control, the excavator achieves the automatic and manual control so that the excavators complete pre-designed actions to improve Efficiency,and to cost savings.The human will liberated from the boring work.In this design on the basis of this paper,the Kingview 6.52 pair of excavators top-control system was designed to enable operators of excavators to remot monitoring,to stay away from dangerous areas,and to avoid the dangerous region in the construction of unnecessary staff Casualties.Finally this system to take the corresponding anti-jamming measures to improve the stability of the system work so that the excavator will control the effects more perfectly than before. Keywords: excavator;kingview;PLC

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目录

1 绪论 (1)

1.1课题的背景 (1)

1.1.1 挖掘机的发展及应用1

1.1.2 挖掘机的现状及动向1

1.1.3 挖掘机的分类 2

1.1.4 PLC的发展及应用 2

1.2课题的目的和意义 (4)

1.3课题研究的主要内容 (4)

2 挖掘机控制系统的硬件设计 (5)

2.1系统的工作原理 (5)

2.2硬件设计的理论基础 (5)

2.2.1 PLC的工作原理 5

2.2.2 直流电机的工作原理7

2.3PLC的选型 (8)

2.4系统的资源分配 (9)

2.5系统的外部接线图 (10)

2.6硬件的抗干扰措施 (11)

3 挖掘机控制系统的软件设计 (13)

3.1PLC编程语言的概述 (13)

3.2挖掘机控制系统程序的设计 (14)

3.2.1自动控制的设计1 4

3.2.2 手动控制的设计 2 3

3.3 软件的抗干扰措施 2 5

4 人机界面的设计 (27)

4.1组态软件的介绍 (27)

4.2挖掘机监控系统的创建过程 (28)

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4.2.1 挖掘机监控系统设备的连接28

4.2.2 挖掘机监控系统数据变量的设计 29

4.2.3 图形画面的制作及动画连接3 2

4.2.4 挖掘机监控系统的脚本程序3 6 5.挖掘机监控系统的常见故障排除 (36)

5.1监控显示器故障排除

5.1.1监控器显示器不显示的故障排除

6 挖掘机控制系统的调试 (40)

6.1硬件和软件的调试 (40)

6.2组态监控软件和下位机的调试 (40)

结论 (42)

致谢 (1)

参考文献...................................... 错误!未定义书签。

1 绪论

1.1 课题的背景

1.1.1 挖掘机的发展及应用

挖掘机是用来开挖土壤的施工机械,主要用于工程建设,如:公路、桥梁、建筑、养殖池、地下工程、抢险开挖等等,挖掘机主要特点是力气大,效率高,能完成人力所不能完成的工程,提高工作效率。一般工程队,建筑业,抢险部门,甚至私人(开挖养殖迟、道路、开垦)都需要挖掘机。据统计,工程施工中百分六十的土方工程是由挖掘机来完成的。此外,挖掘机在更换工作装置后还可以进行起重,打桩,夯土,拔桩,浇筑,安装,破碎,拆除,粉碎等多种作业。

第一台挖掘机问世至今已有130多年的历史,最初挖掘机是手动的,期间经历了由蒸汽驱动,电力驱动和内燃机驱动,应用机电一体化技术的全自动液压挖掘机等多种驱动方式的逐步发展过程。由于液压技术的应用,20世纪40年代有了在拖拉机上配装液压反铲的悬挂式挖掘机,液压技术在挖掘机上得到应用。20世纪50年代初期和中期相继研制出今天人们常见的拖式全回转液压挖掘机和履带式全液压挖掘机。初期试制的液压挖掘机是采用飞机和机床的液压技术,缺少适用于挖掘机各种工况的液压元件,制造质量不够稳定,配套件也不齐全。从20世纪60年代起,液压挖掘机进入推广和蓬勃发展阶段,各国挖掘机制造厂和品种增加很快,产量猛增。1968-1970年间,液压挖掘机产量已占挖掘机总产量的83%,目前已接近100%。

1.1.2 挖掘机的现状及动向

工业发达国家的挖掘机生产较早,法国、德国、美国、俄罗斯、日本是斗容量3.5-40m3单斗液压挖掘机的主要生产国,从20世纪80年代开始生产特大型挖掘机。从20世纪后期开始,国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展。⑴开发多品种、多功能、高质量及高效率的挖掘机。⑵迅速发展全液压挖掘机,不断改进和革新控制方式,使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操纵和电气控制、无线电遥控、电子计算机综合程序控制。在危险地区或水下作业采用无线电操纵,利用电子计算机控制接收器和激光导向相结

合,实现了挖掘机作业操纵的完全自动化。⑶重视采用新技术、新工艺、新结构,加快标准化、系列化、通用化发展速度。⑷更新设计理论,提高可靠性,延长使用寿命。⑸加强对驾驶员的劳动保护,改善驾驶员的劳动条件。⑹进一步改进液压系统。中、小型液压挖掘机的液压系统有向变量系统转变的明显趋势。⑺迅速拓展电子化、自动化技术在挖掘机上的应用。

1.1.3 挖掘机的分类

常见的挖掘机按驱动方式有内燃机驱动挖掘机和电力驱动挖掘机两种。其中电动挖掘机主要应用在高原缺氧与地下矿井和其它一些易燃易爆的场所。按照行走方式的不同,挖掘机可分为履带式挖掘机和轮式挖掘机。按照传动方式的不同,挖掘机可分为液压挖掘机和机械挖掘机。机械挖掘机主要用在一些大型矿山上。按照用途来分,挖掘机又可以分为通用挖掘机,矿用挖掘机,船用挖掘机,特种挖掘机等不同的类别。

1.1.4 PLC的发展及应用

可编程序控制器是以微处理器为基础,综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。可编程序控制器在我国的发展与应用已有30多年的历史,现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域,成为提高传统工业装备水平和技术能力的重要设备和强大支柱。随着全球一体化经济的发展,努力发展可编程序控制器在我国的大规模应用,形成具有自主知识产权的可编程序控制器技术,应该是广大技术人员努力的方向。

可编程序控制器问世于20世纪60年代,当时的可编程序控制器功能都很简单,只有逻辑、定时、计数等功能;硬件方面用于可编程序控制器的集成电路还没有投入大规模工业化生产,CPU以分立元件组成;存储器为磁心存储器,存储容量有限;用户指令一般只有二三十条,还没有成型的编程语言;机型单一,没有形成系列。一台可编程序控制器最多只能替代200~300个继电器组成的控制系统,在体积方面,与现在的可编程序控制器相比,可以说是庞然大物。

进入70年代,随着中小规模集成电路的工业化生产,可编程序控制器技术得到了较大的发展。可编程序控制器功能除逻辑运算外,增加了数值运算、计算机接口、模拟量控制等;软件开发有自诊断程序,程序存储开始使用EPROM;可靠性进一步提

高,初步形成系列,结构上开始有模块式和整体式的区分,整机功能从专用向通用过渡。

70年代后期和80年代初期,微处理器技术日趋成熟,单片微处理器、半导体存储器进入工业化生产,大规模集成电路开始普遍应用。可编程序控制器开始向多处理器发展,使可编程序控制器的功能和处理速度大为增强,并具有通信和远程I/O能力,增加了多种特殊功能,如浮点运算、三角函数、查表、列表等,自诊断和容错技术也迅速发展。

80年代后期到90年代中期,随着计算机和网络技术的普及应用,超大规模集成电路、门阵列以及专用集成电路的迅速发展,可编程序控制器的CPU已发展为由16位或32位微处理器构成,处理速度得到很大提高,高速计数、中断、PID、运动控制等功能引入了可编程序控制器。使得可编程序控制器能够满足工业生产过程的各个领域,可编程序控制器已完全取代了传统的逻辑控制装置,模拟量仪表控制装置和以小型机为核心的DDC(直接数字控制)控制装置。由于联网能力增强,既可和上位计算机联网,也可以下挂FLEX I/O或远程I/O,从而组成分布式控制系统(DCS)已无困难。梯型图语言和语句表语言完全成熟,基本上标准化,SFC(顺序功能图)语言逐步普及,专用的编程器已被个人计算机和相应编程软件所替代,人机界面装置日趋完善,已能进行对整个工厂的监控、管理,并发展了冗余技术,大大加强了可靠性。

进入21世纪,可编程序控制器仍保持旺盛的发展势头,并不断扩大其应用领域,如为用户配置柔性制造系统(FMS)和计算机集成制造系统(CIMS)。目前可编程序控制器主要向两个方向扩展:一是综合化控制系统,它已经突破了原有的可编程序控制器的概念,将工厂生产过程控制与信息管理系统密切结合起来,甚至向上为MES和ERP系统准备了技术基础,这种发展趋势会使得举步为艰的ERP系统有了坚实的技术基础,从而会带来工业控制的一场变革,实现真正意义上的电子信息化工厂;二是微型可编程序控制器异军突起,体积如手掌大小,功能可覆盖单体设备及整个车间的控制功能,并具备联网功能,这种微型化的可编程序控制器使得控制系统可将触角延伸到工厂的各个角落。随着世界经济一体化进程的加快,在技术发展的同时,发达国家更加注重了对可编程序控制器的知识产权的保护,国际大型可编程序控制器制造商纷纷加入了可编程序控制器的国际标准化组织,他们利用许多技术标准建立了符合他们

经济利益的技术保护壁垒。

1.2 课题的目的和意义

随着我国经济的高速发展,在辽阔的土地上正在进行着大规模的经济建设,土木工程建设越来越多,这就需要大量的土石方施工机械为其服务,而挖掘机是最重要的一类土石方施工机械,所以挖掘机的重要性越来越明显。目前,主要是通过操作人员来实现对挖掘机的控制,因此要考虑到工作环境的安全性,可靠性与工作持续性,如果能够自动的控制挖掘机的工作过程,不仅节省大量的人力、物力,而且还会带来可观的经济效益,本系统就是通过PLC实现挖掘机实物教学模型控制。通过控制器实现对挖掘机的自动和手动控制,通过手动控制可以使操作人员对挖掘机进行远程控制,使操作人员远离危险区域,避免在危险区域中施工造成不必要的人员伤亡。通过自动控制可以使挖掘机不知疲倦的重复完成预先设计好的动作,提高工作效率,节约成本,把人从枯燥的工作中解放出来。

1.3 课题研究的主要内容

本系统主要是采用PLC实现挖掘机的模拟控制,研究的主要内容如下:

⑴在收集相关资料,学习了相关理论知识的基础上,对挖掘机控制系统进行总体设计。

⑵通过对PLC选型、资源分配以及硬件电路的连接实现挖掘机控制系统硬件的设计。

⑶通过对系统进行程序的设计、分析、调试、修改,最终编制出相应的梯形图程序。

⑷利用组态王对挖掘机控制系统上位端进行实时监控。

⑸最后软硬件进行联调,模拟运行,并实现组态与下位机的通信。

2 挖掘机控制系统的硬件设计

2.1 系统的工作原理

本系统主要是通过PLC实现挖掘机实物教学模型控制,通过控制四个直流电机的正反转来实现挖掘机的基本动作。本系统能手动完成八个基本的机械动作,分别是前进、后退、左拐、右拐、左转、右转、下挖、上扬,并通过这八个基本动作组合出一套完整的自动挖掘过程动作,从而模拟出现实工业现场环境中挖掘机挖掘的整个过程。

2.2 硬件设计的理论基础

2.2.1 PLC的工作原理

可编程序控制器主要由中央处理单元(CPU)、存储器(RAM/ROM)、输入/输出部件(I/O单元)、电源和编程器几大部分。可编程序控制器控制系统示意图如图 2.1所示。

按钮

电源电源

图3-1

PLC控制系统示意图

图2.1 PLC控制系统示意图

可编程序控制器有两种基本的工作状态,即运行(RUN)状态和停止(STOP)状态。在运行状态,可编程序控制器通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使可编程序控制器的输出及时的响应随时可能变化的输入信号,用户程序不是只执行一次,而是反复不断地重复执行,直至可编程序控制器停机或切换到STOP工作

状态。除了执行用户程序之外,在每次循环过程中,可编程序控制器还要完成内部处理、通信处理等工作,一次循环可分为5个阶段如图2.2所示。

图2.2 扫描过程

可编程序控制器的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。由于计算机执行指令的速度极高,从外部输入—输出关系来看,处理过程似乎是同时完成的。在内部处理阶段,可编程序控制器检查CPU模块内部的硬件是否正常,将监控定时器复位,以及完成一些其它的内部工作。

在通信服务阶段,可编程序控制器与其它的带微处理器的智能装置通信,响应编程器键入的命令,更新编程器的显示内容。当可编程序控制器处于停止(STOP)状态时,只执行以上的操作。可编程序控制器处于运行(RUN)状态时,还要执行另外三个阶段的操作。

在可编程序控制器的存储器中,设置了一片区域用来存放输入信号和输出信号的状态,它们分别称为输入映像寄存器和输出映像寄存器。可编程序控制器梯形图中别的编程元件对应的映像存储器统称为元件映像寄存器。

在输入处理阶段,可编程序控制器把所有外部输入电路的接通/断开(ON/OFF)状态读入输入映像寄存器。外接的输入触点电路接通时,对应的输入映像寄存器为“1”状态,梯形图中对应的输入继电器的常开触点接通,常闭触点断开。外接的输入触点电路断开时,对应的输入映像寄存器为“0”状态,梯形图中对应的输入继电器的常开触点断开,常闭触点接通。

在程序执行阶段,外部输入信号的变化不影响输入映像寄存器的状态,输入信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的输入处理阶段被读入。

可编程序控制器的用户程序有若干条指令组成,指令在存储器中按序号顺序排列。在没有跳转指令时,CPU从第一条指令开始,逐条顺序地执行用户程序,直到用户程序结束。在执行指令时,从输入映像寄存器或别的元件映像寄存器中将有关编程元件的“0”/“1”状态读出来,并根据指令的要求执行相应的逻辑运算,运算结果写入到对应的元件映像寄存器中,因此,各编程元件的映像寄存器(输入映像寄存器除外)的内容随着程序的执行而变化。

在输出处理阶段,CPU将输出映像寄存器的“0”/“1”状态传送输出锁存器。梯形图中输出继电器的线圈“通电”时,对应的输出映像寄存器为“1”状态。信号经输出模块隔离和功率放大后,继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈通电,其常开触点闭合,使外部负载通电工作。若梯形图中输出继电器的线圈“断电”,对应的输出映像寄存器为“0”态,在输出处理阶段后,继电器输出模块中对应的硬件继电器的线圈断电,其常开触点断开,外部负载断电,停止工作。

2.2.2 直流电机的工作原理

今天的挖掘机占绝大部分的是全液压全回转挖掘机。液压挖掘机主要由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制等部分组成。液压系统由液压泵、控制阀、液压缸、液压马达、管路、油箱等组成。电气控制系统包括监控盘、发动机控制系统、泵控制系统、各类传感器、电磁阀等。挖掘机主要由发动机和液压泵等组成的,发动机提供动力,通过分配器将液压油分配到各条臂和行走中。

本系统主要内容是通过PLC控制挖掘机模型,该模型的动力系统是小型直流电机。

直流电机是电机的主要类型之一。一台直流电机即可作为发电机使用,也可作为电动机使用,由于其具有良好的调速性能,在许多调速性能要求较高的场合,仍得到广泛使用。直流电机的工作原理如图2.3所示。

图2.3 直流电机的工作原理图

直流电机由定子和转子两部分组成,其间有一定的气隙。其构造的主要特点是具有一个带换向器的电枢。直流电机的定子由机座、主磁极、换向磁极、前后端盖和刷架等部件组成。其中主磁极是产生直流电机气隙磁场的主要部件,由永磁体或带有直流励磁绕组的叠片铁心构成。直流电机的转子则由电枢、换向器(又称整流子)和转轴等部件构成。其中电枢由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。电枢铁心由硅钢片叠成,在其外圆处均匀分布着齿槽,电枢绕组则嵌置于这些槽中。换向器是一种机械整流部件。由换向片叠成圆筒形后,以金属夹件或塑料成型为一个整体。各换向片间互相绝缘。换向器质量对运行可靠性有很大影响。

当原动机驱动电枢绕组在主磁极N、S之间旋转时,电枢绕组上感生出电动势,经电刷、换向器装置整流为直流后,引向外部负载(或电网),对外供电,此时电机作直流发电机运行。如用外部直流电源,经电刷换向器装置将直流电流引向电枢绕组,则此电流与主磁极N、S产生的磁场互相作用,产生转矩,驱动转子与连接于其上的机械负载工作,此时电机作直流电动机运行。

选2.3 PLC的型

S7-200系列是一类可编程逻辑控制器(Micro PLC)。这一系列产品可以满足多种多样的自动化控制需要,S7-200 Micro PLC具有紧凑的设计、良好的扩展能力、低廉的价格以及强大的指令,使得S7-200近乎完美地满足小规模的控制要求。紧凑的结构、低廉的成本以及功能强大的指令集使得S7-200 PLC成为各种小型控制任务理想的解决方案。S7-200产品的多样化以及基于Windows的编程工具,能够更加灵活

地完成自动化任务。S7-200的用户程序包括了位逻辑、计数器、定时器、复杂数学运算以及其它模块通讯等指令内容,从而使它能够监视输入状态,改变输出状态以达到控制目的。紧凑的结构、灵活的配置和强大的指令集使S7-200成为本系统的理想解决方案。

S7-200出色表现在极高的可靠性,极丰富的指令集,易于掌握,便捷的操作,丰富的内置集成功能,实时特性,强劲的通讯能力,丰富的扩展模块和自由端口模式通信功能,最大可以扩展到248点数字量I/O或35路模拟量I/O,最多有30多KB程序和数据存储空间。

S7-200有5种CPU模块分别是:221、222、224、224XP、226,根据系统的需要所以选用CPU224的主机模块。CPU224是具有较强控制功能的控制器,14入/10出数字量,6个高速计数器,6路30kHz单相高速计数器,4路20kHz双相高速计数器。

2.4系统的资源分配

根据系统的需要,输入点10个分别是I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、I0.5、I0.6、I0.7、I1.0、I1.1,输出点8个分别是Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7 。I/O分配如表2.1和2.2所示。

表2.1 输入地址分配表

表2.2 输出地址分配表

2.5 系统的外部接线图

通过控制盒连接S7-200,然后操作控制盒来控制挖掘机,如图2.4所示。

图2.4 外部接线图

2.6 硬件的抗干扰措施

随着工业设备自动化控制技术的发展,可编程序控制器(PLC)在工业设备控制中的应用越来越广泛。PLC控制系统的可靠性直接影响到企业的安全生产和经济运行,系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。自动化系统所使用的各种类型PLC中,有的是集中安装在控制室,有的是安装在生产现场和各电机设备上,它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高PLC控制系统可靠性,一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力,另一方面要求应用部门在工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视,多方配合才能完善解决问题,有效地增强系统的抗干扰性能。

⑴屏蔽:对电源变压器、中央处理器、编程器等主要部件,采用导电、导磁性良好的材料进行屏蔽处理,以防止外界干扰信号的影响。

⑵滤波:对供电系统计输入线路采用多种形式的滤波处理,以消除和抑制高频干

扰信号,也削弱了模块间的相互影响。

⑶电源调整与保护:电源波动造成电压畸变或毛刺,将对PLC及I/O模块产生不良影响。对微处理器核心部件所需要的+5V电源采用多级滤波处理,并用集成电压调整器进行调整,以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。尽量使电源线平行走线,电源线对地呈低阻抗,以减少电源噪声干扰。其屏蔽层接地方式不同,对干扰抑制效果不一样,一般次级线圈不能接地。输入、输出线应用双绞线且屏蔽层应可靠接地,以抑制共摸干扰。

⑷隔离:在微处理器与I/O电路之间,采用光电隔离措施,有效地把他们隔离开来,以防外部的干扰信号及地线环路中产生的噪声电信号通过公共地线进入PLC本机,从而影响其正常工作。

3 挖掘机控制系统的软件设计

3.1 PLC编程语言的概述

⑴ PLC编程语言的种类

PLC编程语言的种类主要包括三种:梯形图、语句表和功能块图。

梯形图:梯形图是通过连线把PLC指令的梯形图符号连接在一起的连通图,用以表达所使用的PLC指令及其前后顺序,它与电气原理图很相似。它的连线有两种:一为母线,另一为内部横竖线。内部横竖线把一个个梯形图符号指令连成一个指令组,这个指令组一般总是从装载(LD)指令开始,必要时再继以若干个输入指令(含LD指令),以建立逻辑条件。最后为输出类指令,实现输出控制,或为数据控制、流程控制、通讯处理、监控工作等指令,以进行相应的工作。母线是用来连接指令组的。梯形图编程,因为它直观易懂。

语句表:S7系列PLC将指令表称为语句表。PLC的指令是一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式,由指令组成的程序叫做指令表程序或语句表程序。语句表比较适合熟悉PLC和逻辑程序设计的经验丰富的程序员使用。

功能块图:这是一种类似于数字逻辑门电路的编程语言,有数字电路基础的人很容易掌握。该编程语言用类似与门、或门的方框来表示逻辑运算关系,方框的左侧为逻辑运算的输入变量,右侧为输出变量,输入、输出端的小圆圈表示“非”运算,方框被“导线”连接在一起,信号自左向右流动。

⑵ PLC编程语言的特点

①简化的程序结构

PLC的程序结构通常很简单,典型的为块式结构,不同块完成不同的功能,使程序的调试者对整个程序的控制功能和控制顺序有清晰的概念。

②简化应用软件生成过程

使用汇编语言和高级语言编写程序,要完成编辑、编译和连接三个过程,而使用编程语言,只需要编辑一个过程,其余由系统软件自动完成,整个编辑过程都在人机

对话下进行的,不要求用户有高深的软件设计能力。

③图形式指令结构

程序由图形方式表达,指令由不同的图形符号组成,易于理解和记忆。系统的软件开发者已把工业控制中所需的独立运算功能编制成象征性图形,用户根据自己的需要把这些图形进行组合,并填入适当的参数。在逻辑运算部分,几乎所有的厂家都采用类似于继电器控制电路的梯形图,很容易接受。如西门子公司还采用控制系统流程图来表示,它沿用二进制逻辑元件图形符号来表达控制关系,很直观易懂。较复杂的算术运算、定时计数等,一般也参照梯形图或逻辑元件图给予表示,虽然象征性不如逻辑运算部分,但也很受用户欢迎。

④明确的变量常数

图形符相当于操作码,规定了运算功能,操作数由用户填人,如:K400,T120等。PLC中的变量和常数以及其取值范围有明确规定,由产品型号决定,可查阅产品目录手册。

⑤强化的调试手段

无论是汇编程序,还是高级语言程序调试,都是令编辑人员头疼的事,而PLC 的程序调试提供了完备的条件,使用编程器,利用PLC和编程器上的按键、显示和内部编辑、调试、监控等,并在软件支持下,使诊断和调试操作都很简单。

3.2 挖掘机控制系统程序的设计

本系统自动控制部分设计了一套完整的机械动作,这一套完整的动作由八个基本的机械动作组成:前进、后退、左拐、右拐、左转、右转、下挖、上扬。本系统分为两个部分:第一部分为自动控制;第二部分为手动控制。

3.2.1自动控制的设计

本系统自动动作依次为:挖掘机前进,右拐前进,左转,下挖,右转,后退,左拐前进,右转,上扬,左转,后退,右拐,后退,最终回到起始位置,如图3.2所示。

图3.1 挖掘机自动控制图程序设计及分析:

挖掘机的工作原理

挖掘机的工作原理 液压挖掘机主要由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制等部分组成。液压系统由液压泵、控制阀、液压缸、液压马达、管路、油箱等组成。电气控制系统包括监控盘、发动机控制系统、泵控制系统、各类传感器、电磁阀等。 液压挖掘机一般由工作装置、回转装置和行走装置三大部分组成。根据其构造和用途可以区分为:履带式、轮胎式、步履式、全液压、半液压、全回转、非全回转、通用型、专用型、铰接式、伸缩臂式等多种类型。 工作装置是直接完成挖掘任务的装置。它由动臂、斗杆、铲斗等三部分铰接而成。动臂起落、斗杆伸缩和铲斗转动都用往复式双作用液压缸控制。为了适应各种不同施工作业的需要,液压挖掘机可以配装多种工作装置,如挖掘、起重、装载、平整、夹钳、推土、冲击锤等多种作业机具。 回转与行走装置是液压挖掘机的机体,转台上部设有动力装置和传动系统。发动机是液压挖掘机的动力源,大多采用柴油要在方便的场地,也可改用电动机。

液压传动系统通过液压泵将发动机的动力传递给液压马达、液压缸等执行元件,推动工作装置动作,从而完成各种作业。 挖掘机液压系统是怎么工作的? 挖掘机有三个部分的液压缸分别是动臂,斗杆,铲斗。有三个液压马达,左右行走和一个回转。这些都由换向阀控制供油。油液从液压泵出来经换向阀分配到以上各执行元件。挖掘机的换向阀大多是液控的就是用一股压力较小的油推动换向阀的阀芯。一般中型挖掘机用的是三联泵,两个大泵提供工作所需要的压力。一个小齿轮泵给控制油路供油。控制油通过手柄下边的控制阀调节主油路换向阀阀芯的位置从而实现动臂斗杆和铲斗油缸的伸缩。以及液压马达的转与停以及转动方向。主油路设溢流阀,压力超过限定值就会打开,油液直接回油箱。所以系统压力始终保持在一定范围内。同样道理在各油缸的支路也设溢流阀,实现二次调定压力。不光是挖掘机,任何液压系统工作原理都是油箱中油液-泵-控制元件-执行元件-油箱。 液控比例阀换向阀的作用和液控比例阀换向阀串联的先导阀是什么作用 传统换向阀的进出油口控制通过一根阀芯来进行,两油口听开口对应关系早在阀芯设计加工时已确定,在使用过程中不可能修改,从而使得通过两油口的流量或压力不能进行独立控制,互不影响。

PLC在挖掘机电气控制系统中的应用

图1PLC 接线图 1引言 挖掘机是一种广泛使用的大型工程机械,工作时,先启动蜂鸣器,让工作人员离开生产现场;再起动冷却泵电机,对液压电机和钻头电机进行冷却;待冷却泵稳定工作后,起动液压泵电机,再起动钻头电机开始工作.停机顺序与起动顺序正好相反.以前大部分挖掘机采用传统的继电器2接触器控制系统.这种系统的主要缺点是接线复杂、 维修困难,控制触点易烧坏,以及可靠性和抗干扰性较差.可编程逻辑控制器(PLC )作为新一代的工业控制装置,由于其具有体积小、 安装方便、编程简单、易于使用和修改等特点而获得广泛应用.用PLC 改造挖掘机电气控制系统,取得较理想的效果.2基于PLC 的挖掘机电气控制系统设计 2.1 主电路设计与控制要求 钻头电机功率较大,采用Y-△起动方式由KM 4、 KM 5、KM 6控制:冷却泵电机和液压泵电机功率较小,直接起动即可,分别由KM 2、KM 3控制.接触器KM O 作急停用:当系统出现紧急情况时,断开KM O ,即断开三台电机的电源,同时接触器KM l 控制蜂鸣器HAl 的鸣叫.FRl ~FR3为热继电器,用于对电机进行过载保护:FR4为采用温度传感器,用于准确测量钻头电机的工作温度,当温度超过设定值时,控制HAl 进行声光报警. 根据工艺要求,PLC 控制系统首先必须保证三台电机按指定的顺序起动和停止:其次,系统必须有自动和手动两种工作方式.正常工作时各电机连续自动运转,系统调试与维修时采用手动工作方式.此外,系统还应设置互锁、短路和过载保护.当液压泵电机和冷却泵电机中有一台过载时,系统必须停止工作:钻头电机过载时,只停止其本身的工作,不影响其他电机的工作.当钻头电机超过设定温度时,必须停止运行.系统还应设有急停开关以及必要的抗干扰措施,以确保挖掘机安全可靠地工作. 2.2PLC 控制系统设计 2.2.1 硬件设计 根据上述控制要求,系统实际输入点数为12点,输出点数为8点:考虑到今后扩展和维护的需要,选用三菱公司FX2N 一32M R 可编程控制器.FX2N 系列PLC 编程软元件一览表见日本三菱公司FX 系列编程手册.PLC 的硬件连接线如图1所示,图中SA 为手动/自动 Vol.25No.10 Oct.2009 第25卷第10期2009年10月赤峰学院学报(自然科学版)Journal of Chifeng University (Natural Science Edition )PLC 在挖掘机电气控制系统中的应用 李增军 (通辽市技工学校,内蒙古 通辽028021) 摘要:挖掘机是一种广泛使用的大型工程机械,它主要由电气控制系统、液压系统、冷却系统、钻臂、行走机构、扒杂运输机构等组成.挖掘机主要工作的部件是钻头、冷却系统和液压系统,因此控制它们的电气控制系统便成为了问题的关键.挖掘机的电气控制系统主要控制钻头电机、 冷却泵电机、液压泵电机按事先设定的顺序起停,按设定的时间运转,同时当系统温度超过设定值时产生报警.针对挖掘机的工作特点,提出了一种用FX2N系列PLC改进其电气控制系统的方法.分析了电气系统的控制要求,给出了系统的硬件、软件设计方法. 关键词:挖掘机;电气控制;硬件设计:系统程序中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1673-260X (2009)10-0122-02 输入设备端口号输出设备端口号手动/自动SA XO 急停控制YO 急停SBl Xl 蜂鸣器控制Y1蜂鸣器控制SB2X2冷却泵电机控制Y2冷却泵启动SB3X3 液压泵电机控制 Y3 冷却泵停止SB4X4钻头电机控制Y4液压泵启动SB5X5钻头电机启动 Y6 液压泵停止SB6X6钻头电机三角运行Y5钻头启动SB7X7闪烁报警 Y7 钻头停止SB8钻头过载FR1 X10X11 122--

机床电气控制及PLC习题及答案

一、填空题 1、低压电器通常指工作在额定交流电压1200V以下或直流电压1500V以下电路中的电器,一般按基本用途分为低压配电电器和低压控制电器两类。 2、三相异步电动机常用制动方法有反接制动、能耗制动以及电磁机械制动。 3、改变三相异步电动机的旋转方向原理是改变三相电源相序。 4、指出如下符号代表哪种电气元器件: FU SQ KM KA KT 熔断器、行程开关、接触器、继电器、时间继电器。 KV KI FR KS SB QS 电压继电器、电流继电器、热继电器、速度继电器、按钮、刀开关 5、电气控制系统中常用的保护环节有:连锁控制、短路保护、过载保护、零电压和欠电压及弱磁保护。 6、直流电机的调速方法有改变电枢回路电阻、改变电枢端电压、改变磁通三种。

电延时 通电延时线圈断开延时线圈延时闭合常开触头常闭触头闭合的常开触头 8、选择接触器时应从其工作条件出发,控制交流负载应选用_交流接触器__控制直流负载则选用______直流接触器____。 9、接触器具有低压释放的保护性能,适用于频繁操作,远距离控制强电电路。 10、接触器选用时,其主触点的额定工作电压应____大于__或_ 等于____负载电路的电压,主触点的额定工作电流应_等于____或__稍大于___负载电路的电流,吸引线圈的额定电压应与控制回路__电压相等___。 11、试举出两种不频繁地手动接通和分断电路的开关电器:热继电器______、__熔断器_________。 12、试举出两种主令电器:___控制按钮_____、____行程开关__。 13、当电路正常工作时,熔断器熔体允许长期通过1.2倍的额定电流而不熔断。当电路发生__严重过载______或____短路____时,熔体熔断切断电路。 14、当接触器线圈得电时,使接触器__动合触点___闭合、___动断触点____断开。 15、热继电器是利用电流的_____热效应_____及热元件热膨胀原理工作的保护电器。它在电路中主要用作电动机的长期过载保护、断相保护、电流不平行运行及其他电气设备发热状态的控制______________。 16、接触器按其主触头通过电流的种类,可分为__直流接触器和__交流接触器。 17、速度继电器常与接触器配合,实现电动机反接制动。 18、电气控制系统图包括:_电气控制电路图(电气原理图)_、电气设备安装图_、_电气设备接线图_三种图。 19、机床中最常见的降压起动方法有Y-降压启动、定子串电阻降压启动。 20、笼型三相异步电动机全压起动控制线路中,短路保护利用熔断器;长期过载保护利用热继电器;欠压、失压保护利用接触器。 21、电磁机构由吸引线圈、铁芯和衔铁组成。 22、各种低压断路器在结构上都有主触头、灭弧装置、自由脱扣器和操作机构等部分组成。

电气控制与PLC(设计题)

《电器控制与PLC技术》习题集 设计题 1. 画出三相异步电动机即可点动又可连续运行的电气控制线路 2. 画出三相异步电动机三地控制(即三地均可起动、停止)的电气控制线路

3.为两台异步电动机设计主电路和控制电路,其要求如下: ⑴两台电动机互不影响地独立操作启动与停止; ⑵能同时控制两台电动机的停止; ⑶当其中任一台电动机发生过载时,两台电动机均停止 4.试将以上第3题的控制线路的功能改由PLC控制,画出PLC的I/O端子接线图,并写出梯形图程序

5. 试设计一小车运行的继电接触器控制线路,小车由三相异步电动机拖动,其动作程序如下: ⑴小车由原位开始前进,到终点后自动停止; ⑵在终点停留一段时间后自动返回原位停止; ⑶在前进或后退途中任意位置都能停止或启动

6. 试将以上第5题的控制线路的功能改由PLC控制,画出PLC的I/O端子接线图,并写出 梯形图程序

7. 试设计一台异步电动机的控制电路要求: 1)能实现启、停的两地控制; 2)能实现点动调整; 3)能实现单方向的行程保护; 4)要有短路和过载保护 8. 试设计一个工作台前进——退回的控制线路工作台由电动机M拖动,行程开关SQ1、SQ2分别装在工作台的原位和终点要求: 1)能自动实现前进—后退—停止到原位; 2)工作台前进到达终点后停一下再后退; 3)工作台在前进中可以立即后退到原位;

4)有终端保护 9. 有两台三相异步电动机M1和M2,要求: 1) M1启动后,M2才能启动; 2) M1停止后,M2延时30秒后才能停止; 3) M2能点动调整 试作出PLC输入输出分配接线图,并编写梯形图控制程序

挖掘机力士乐液压系统分析解读

挖掘机力士乐液压系统分析 [主要内容] 介绍了力士乐闭中心负载敏感压力补偿挖掘机液压系统组成及其工作原理、特性。重点分析了多路阀 液压系统、液压泵控制系统、各主要液压作用元件液压回路及多路阀先导操纵系统等。 目前液压挖掘机有两种油路: 开中心直通回油六通阀系统和闭中心负载敏感压力补偿系统, 我国国产液压挖掘机大多采用“开中心”系统, 而国外著名的挖掘机厂家基本上都采用“闭中心”系统。闭中心具有明显的优点, 但价格较贵。国内厂家对开中心系统比较熟悉, 而对闭中心系统不太了解,因此有必要来介绍一下闭中心系统, 本文重点分析力士乐闭中心负载敏感压力补偿(LUDV) 挖掘机油路。 LUDV意为与负载无关的分配阀。 LUDV系统 力士乐挖掘机液压系统可以看作由以下4 部分组成: ①多路阀液压系统(主油路) ; ②液压泵控制液压系统(包括与发动机综合控制) ; ③各液压作用元件液压子系统, 包括动臂、斗杆、铲斗、回转和行走液压系统, 还包括附属装置液压系统; ④多路阀操纵和控制液压系统。

1 多路阀液压系统 多路阀液压系统是液压挖掘机的主油路, 它确定了液压泵如何向各液压作用元件的供油方式, 决定了液压挖掘机的工作特性。力士乐采用的闭中位负载敏感压力补偿多路阀液压系统的工作原理见图1 (因换向阀不影响原理分析, 故未画出) 。 图1 挖掘机力士乐主油路简图 挖掘机力士乐主油路由工装油路和回转油路二个负载敏感压力补偿系统组成。 1.1 工装油路 工作装置和行走油路(除回转外) 简称工装油路,用阀后补偿分流比负载敏感压力补偿(LUDV)系统, 具有抗饱和功能。在每个操纵阀阀杆节流口后, 设压力补偿阀, 然后通过方向阀向各液压作用元件供油。LUDV 多路阀原理符号见图2 。

电气PLC控制系统设计任务书

电控及PLC课程设计 任务书 电气工程及其自动化专业 盐城工学院电气工程学院

课程设计总体要求安排 一.教学目的与任务 电气控制与PLC是一门实践性要求较高的课程,学生除了在课堂内理解掌握本课程相关的理论知识外,必须通过一定实验室环境内的课题训练,实际动手设计和调试应用程序,进一步加深和强化课程理论知识应用。 课程设计要求根据电气控制设备的工艺要求,运用所学过的电气控制的基本控制环节、典型控制线路及PLC的基础知识,以及电气控制系统设计的基本方法、步骤,查找有关资料,设计电气控制线路,选择电器元件,整理设计资料。在此过程中培养从事设计工作的整体观念,通过较为完整的工程实践基本训练,为全面提高学生的综合素质及增强工作适应能力打下一定的基础。 鉴于本课程设计的重要性,要求每一位参加设计的同学必须做到态度端正积极,发挥自己的主动性,在课程设计过程中严谨认真的独立完成自己的课题设计,不得出现抄袭他人设计的现象,一经发现,该生课程设计成绩以不及格论处。 二.主要内容 1)PLC的认识与使用: PLC的外观、电源、输入/输出端口、COM端、通信接口、外部负载、负载电源、扩展单元、模块、编程器; 2)基本操作练习: 启动、停止、编程与程序传送、电源与输入/输出端口接线; 3)编程与仿真软件的学习与使用; 4)应用程序的设计与调试运行及演示。 三.基本要求 本课程设计共设10个应用设计题,每个学生选作1题,独立完成。 在课程设计中,学生是主体,应充分发挥他们的主动性和创造性。教师的主导作用是引导其掌握完成设计内容的方法。 为保证顺利完成设计任务还应做到以下几点: 1)在接受设计任务后,应根据设计要求和应完成的设计内容进度计划,确定各阶段应完成的工作量,妥善安排时间。 2)在方案确定过程中应主动提出问题,以取得指导数师的帮助,同时要广泛讨论,依据充分。在具体设计过程中要多思考,尤其是主要参数,要经过计算论证。

挖掘机电气控制系统

挖掘机电气控制系统 本篇将以SY2XXC5挖掘机为例讲述挖掘机的电气系统基本原理、基本构造、操作说明、故障分析。 一、概述 机电一体化是液压挖掘机的主要发展方向,其最终目的是机器人化,实现全自动运转,这是挖掘机技术的又一次飞跃。作为项目机械主导产品的液压挖掘机,在近几十年的研究和发展中,已逐渐完善,其工作装置、主要结构件和液压系统已基本定型。人们对液压挖掘机的研究,逐步向机电液控制系统方向转移。控制方式不断变革,使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、电气操纵、液压伺服操纵、无线电遥控、电液比例操纵和计算机直接控制。所以,对挖掘机机电一体化的研究,主要是集中在液压挖掘机的控制系统上。 液压挖掘机电气控制系统主要是对发动机、液压泵、多路换向阀和执行元件<液压缸、液压马达)的一些温度、压力、速度、开关量的检测并将有关检测数据输入给挖掘机的专用控制器EC-7,EC-7控制器综合各种测量值、设定值和操作信号发出相关控制信息,对发动机、液压泵、液压控制阀和整机进行控制。 <一)电气控制系统具有以下功能: 1:控制功能:负责对发动机、液压泵、液压控制阀和整机的复合控制。 2:检测和保护功能:通过一系列的传感器、油压开关、蜂鸣器、熔断器和触摸屏等对挖机的发动机、液压系统、气压系统和工作状态进行检测和保护。 3:照明功能:主要有司机室厢灯、工作装置作业灯及检修灯。 4:其它功能:主要有刮雨器、喷水器、空调器和收放音机等。 <三)系统组成及原理 SY2XXC5挖掘机电气系统由电源部分、启动部分、照明部分、电气操纵机构、空气调节装置、音响设备、节能控制及故障诊断报警系统等组成。 2.1 电源部分 系统电源为直流24V电压供电、负极搭铁方式;采用2节12V 120AH蓄电池串联作发动机启动电源,由带内置硅整流和电压调节装置的交流发电机充电,以维持蓄电池电量和稳定系统电压;蓄电池输出端装设电源继电器,由钥匙开关控制,以增加电源系统的安全性。 1)蓄电池:采用12V 120AH免维护型蓄电池,2组串联。

挖掘机节能液压控制系统分析与应用解读

挖掘机节能液压控制系统分析与应用? 李艳杰 1,2于安才 2姜继海 2 (1. 沈阳理工大学机械工程学院沈阳 110159; 2. 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨 150001 摘要 :深入分析了现代液压挖掘机中三种主流的节能液压系统——负流量控制、正流量控制和负载敏感系统的基本工作原理, 重点分析了它们在不同系列挖掘机中的应用;介绍了两种新型挖掘机液压系统的基本原理;分析表明三种典型挖掘节能液压系统都具有一定的节能效果,但工作原理各有不同;新型的挖掘机液压系统虽然还在研发阶段,但具有更好的节能效果及应 用前景。 关键词:液压挖掘机负流量控制正流量控制负载敏感系统 中图分类号 TU621 Analyses and Application of Energy-Saving Hydraulic Control System of Excavator LI Yan-jie1,2YU an-cai2JIANG Ji-hai2 (1. School of Mechanical Engineering, Shenyang Ligong University, Shenyang 110159; 2. School of Mechatronics Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001 Abstract : Negative flow control, positive flow control and load sensing are the general energy-saving hydraulic systems of modern hydraulic excavator. The basic principles of the three typical hydraulic control systems were analyzed deeply. Their application in different kind of excavators is mainly analyzed. The principles of two new

《机床电气与PLC控制》试题及答案

电气控制及PLC 期末试卷(A 卷) (闭卷考试) 一、 填空题(每空格1分,共20分) 1、电气控制系统中常用的保护环节有:短路保护、 过载保护、 过电流保护 、 零电压和欠电压 等。 2、直流电机的调速方法有 改变电枢回路电阻 、改变电枢端电压 、 改变磁二、判断题(每小题2分,共10分.正确的打"√",错误的打"×") 1. 电气原理图中控制电路就是从电源到电动机绕组的大电流通过的路径。 (×) 2. 电气安装接线图与原理图不同,接线图中同一电器的不同部分须画在一起。 (√) 3. 电动机的速度控制为调速,而由于外加负载变动引起的速度变化则不是。 (√) 4. 直流电机的弱磁调速属于恒转矩调速。 (×) 5. PLC 是以CPU 为核心的电子控制系统,实质上是一种工业控制用的专用计算 机。 (√) 三、简答题(共5小题,共45分) 1. 简述PLC 的硬件组成及工作原理。(10分) :1.一般由基本单元、扩展单元组成。PLC 的基本单元主要包括:CPU 、存 储器、输入/输出模块、电源模块、I/O 扩展接口、外设I/O 接以及编程器等部分组成。(5分) 的工作原理: (1)PLC 采用的是周期性循环扫描的工作方式。(2分) (2)PLC 的工作过程分为:输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。 (3分) S 的调速方法(8分) :1.转子串电阻调速(2分) 调压调速(2分) 串级调速 (2分) 电磁转差离合器调速 (2分)

3.分别列举机床电气控制系统中自锁控制与互锁控制的电路。(10分)解答:自锁控制(5分)互锁控制(5分) 4.根据语句表画出对应的梯形图。(7分) 0 LD X0 5 LDI X4 1 AND X1 6 AND X5 2 LD X2 7 ORB 3 AND X3 8 OUT Y6 4 ORB 解答: 5.运用FX2N系列PLC的堆栈指令将题所示梯形图转换为语句指令程序,并加以必要的注释。(10分) 题图梯形图的语句指令程序为: 0 LD X2 6 OUT Y3 1 MPS //X4进栈7 MRD //读出X4 2 AND X5 8 OUT Y4 3 OUT Y2 9 MPP //出栈 4 MRD //读出X4 10 AND X7 5 AND X 6 11 OUT Y5 四、设计题(共25分) 设计三相异步电动机正、反转控制线路。要求如下:(1)电路具有正、反转互锁功能; (2)从正转→反转,或从反转→正转时,可直接转换; (3)具有短路、长期过载保护。 设计要求: (1)设计并绘出采用继电—接触器控制的电动机主电路和控制电路; (2)设计并绘出采用FX2N系列PLC控制的安装接线图; (3)绘出PLC梯形图; (4)编写PLC指令程序。

机床电气控制与PLC试卷及答案

《机床电气控制与PLC》试卷(A卷) 考试时间:90分钟闭卷任课老师: 班级:学号:姓名:成绩: 一、填空题(每空1分、共26分) 1、电气控制技术的拖动方式可以分为:、。 2、通常低压是指交流。 3、低压控制电器常用的具体灭弧方法 有、、。 4、热继电器主要参数有、、、 及。 5、笼型异步电动机的电气制动方法有:、。 6、可编程控制器主要由、、、组 成。 7、PLC的输入电路大都相同,通常有三种类型。分别 为、、 。 8、PLC工作时,全过程扫描一次所需的时间称为。 9、PLC工作过程分为、、、、 。 二、选择题(每题2分、共20分) 1、速度继电器的动作转速一般不低于()。 A、0r/m B、120r/m C、1000r/m D、

3600r/m 2、( )的作用是将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大的继电器。 A、中间继电器 B、交流继电器 C、热继电器 D、时间继电器 3、绕线转子异步电动机一般采用()。 A、电阻分级起动 B、星形-三角形减压起动 C、串电阻减压起动 D、自耦变压器减压起动。 4、PLC的输出有三种形式:继电器输出,晶体管输出,晶闸管输出。请问只 能带直流负载是哪种输出形式。() A、继电器输出 B、晶体管输出 C、晶闸管输出 D、其它 5、在电气控制回路中,启动按键在多地控制中是()联结。 A、串联 B、并联 C、既可串联又可并联 D、其它 6、在电气控制回路中,停止按键在多地控制中是()联结。 A、串联 B、并联 C、既可串联又可并联 D、其它 7、熔断器具有()保护。 A、短路 B、过载 C、欠压 D、过电流 8、热继电器具有()保护。 A、短路 B、过载 C、欠压 D、过电流 9、交流继电器具有()保护。

PLC电梯控制系统的设计

河南工业职业技术学院 毕业设计 题目 PLC电梯控制系统的设计系院电气工程系 专业 班级 学生姓名 学号 指导教师

前言 随着电子技术的发展,当前数字电器系统的设计正朝着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展。推动该潮流发展的引擎就是日趋进步和完善的PLC设计技术。目前数字系统的设计可以直接面向用户需求,根据系统的行为和功能的要求,自上而下的完成相应的描述、综合、优化、仿真与验证,直接生成器件。上述设计过程除了系统行为和功能描述以外,其余所有的设计几乎都可以用计算机来自动完成,也就说做到了电器设计自动化这样做可以大大的缩短系统的设计周期,以适应当今品种多、批量小的电子市场的需求。 电器设计自动化的关键技术之一是要求用形式化的方法来描述数字系统的硬件电路,即要用所谓的硬件语言来描述硬件电路。所谓硬件描述语言及相关的仿真、综合等技术的研究是当今电器设计自动化领域的一个重要课题。 PLC的设计和开发,已经有多种类型和款式。传统的PLC各有特点,它们适合在现场做手工测量,要完成远程测量并要对测量数据做进一步分析处理,传统PLC是无法完成的。然而基于PC 通信的PLC,既可以完成测量数据的传递,又可借助PC,做测量数据的处理。所以这种类型的PLC无论在功能和实际应用上,都具有传统PLC无法比拟的特点,这使得它的开发和应用具有良好的前景。

目录 1.前言 2.电梯控制基本概念 3.电梯控制的组成 4.电梯控制的移动 5.电梯PLC系统的模拟组态 6.货运电梯重量超载的控制 7.总结 8.参考文献

2. PLC电梯控制的基本概念 电梯控制系统可分为电力拖动系统和电气控制系统两个主要部分。电力拖动系统主要包括电梯垂直方向主拖动电路和轿箱开关电路。二者均采用易于控制的直流电动机作为拖动动力源。主拖动电路采用PWM调试方式,达到了无级调速的目的。而开关门电路上电机仅需一种速度进行运动。电气控制系统则由众多呼叫按钮、传感器、控制用继电器、指示灯、LED七段数码管和控制部分的核心器件(PLD)等组成。PLC集信号采集、信号输出及逻辑控制于一体,与电梯电力拖动系统一起实现了电梯控制的所有功能。 电梯控制系统原理框图如图1所示,主要由轿箱内指令电路、门厅呼叫电路、主拖动电机电路、开关门电路、档层显示电路、按钮记忆灯电路、楼层检测与平层检测传感器及PLC电路等组成的。 电梯控制系统的硬件结构如图2所示。包括按钮编码输入电路、楼层传感器检测电路、发光二极管记忆灯电路、PWM控制直流电机无线调速电路、轿箱开关电路、楼层显示电路及一些其他辅助电路等。为减少PLC输入输出点数,采用编码的方式将31个呼叫及指层按钮编码五位二进制码输入PLC PLC系统的其它设备 1 编程设备:编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件,用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC 所控制的系统的工作状况,但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器,目前一般由计算机(运行编程软件)充当编程器。 2 人机界面:最简单的人机界面是指示灯和按钮,目前液晶屏(或触摸屏)式的一体式操作员终端应用越来越广泛,由计算机(运行组态软件)充当人机界面非常普及。 3 输入输出设备:用于永久性地存储用户数据,如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器,输入模拟量的电位器,打印机等。

数控机床电气控制及PLC技术课程设计-任务书

设计总体要求: 1、PLC的型号选择 2、设计PLC 的I/O接线图 3、完成主电路设计以及相应电器元件的选择 4、完成梯形图的设计 5、提交设计说明书 题目1数控钻床主轴进给控制系统PLC设计 控制要求: 卧式数控钻床采用G83指令完成钻深孔加工,动作如图,钻头初始位置在原点(光电开关SQ1处),按下启动按钮SB1,钻头进给至光电开关SQ2处后返回原点,然后再进给至光电开关SQ3处返回原点,以此类推,最后返回原点停止,主轴进给动作结束。

题目2 CA6140卧式车床的PLC改造 控制要求:CA6140卧式车床的电气控制原理图如下,应用S7-200PLC完成CA6140卧式车床的电气改造。

题目3 C650卧式车床的PLC改造 控制要求:C650卧式车床的电气控制原理图如下,应用S7-200PLC完成C650卧式车床的电气改造。 题目4 抢答器控制 控制要求: 1.系统初始上电后,主控人员在总控制台上点击“开始”按键后,允许各队人员开始抢答,即各队抢答按键有效; 2.抢答过程中,1~4队中的任何一队抢先按下各自的抢答按键(S1、S2、S3、S4)后,该队指示灯(L1、L 2、L 3、L 4)点亮,LED数码显示系统显示当前的队号,并且其他队的人员继续抢答无效; 3.主控人员对抢答状态确认后,点击“复位”按键,系统又继续允许各队人员开始抢答;直至又有一队抢先按下各自的抢答按键;

题目5 十字路口交通灯控制控制要求:

题目5自动售货机控制 控制要求: 课题6 自动售货机 在上图中,按M1、M2、M3按钮,模拟投入货币,Y0显示投入的货币的数量,按动“QS”和“CF”按钮分别代表购买“汽水”和“咖啡”。出口处的“E”和“F”表示“汽水”和“咖啡”已经取出。购买后Y0显示剩余的货币,按下“ZL”找零按键: 1.按下“M1”、“M2”、“M3”三个开关,模拟投入1元、2元、3元的货币,投入的货币可以累加起来,通过Y0的数码管显示出当前投入的货币总数。 2.售货机内的二种饮料有相对应价格,当投入的货币大于等于其售价时,对应的汽水指示灯C、咖啡指示灯D点亮,表示可以购买。 3.当可以购买时,按下相应的“汽水按钮”或“咖啡按钮”,同时与之对应的

基于PLC的铣床电气控制系统设计

摘要 PLC是一种通用的自动控制装置其主要是以计算机技术为技术核心,它具有很强的抗干扰能力,高可靠性,直观而简单的编程,适应性强,完善的功能,接口功能强等一系列优点。因此在各行各业中得到了广泛的应用。铣床的传动装置主要是以各种电动机为动力其重要的是实现生产过程自动化的技术装置。在电气系统中是主干部分,也在国民经济中占到主导的低位得到广泛的应用。在我国早起的大多数铣床都是采用传统的继电器控制,而其接触器触点受机械运动的影响,触点的寿命会受到很大的影响,故障率也很高,可靠性远不及PLC控制。为此,提出了用PLC来对我们铣床进行电气控制,铣床我们主要是对我们工业应用中广泛的X62W万能的铣床进行控制,系统的介绍利用PLC对这种铣床进行控制的方法和方案。其中主要进行功能的分析,原理图的设计,梯形图的设计与编写进行调试,提高铣床的性能,提升经济效益及产品质量。 关键词:X62W铣床;电气控制;PLC;梯形图 目录 第一章绪论 0 1.1课题研究的目的和意义 0 1.2自动铣床的发展及现状 0 1.3 铣床简单介绍 (1) 1.3.1 铣床的选型 (1) 1.3.2 X62W万能铣床的特点 (2) 第二章可编程序控制器(PLC)简介 (2) 2.1 PLC工作原理 (2) 2.2 PLC的编程语言--梯形图 (2) 2.3 可编程序控制器PLC的优点 (3) 2.4 PLC选型标准 (3) 第三章 X62W万能铣床的硬件设计 (4) 3.1 X62W万能铣床电力拖动的特点及控制要求 (4) 3.2 X62W万能铣床元件选型 (4) 3.3 X62W万能铣床的主要结构及运动形式 (5)

机床电气控制与PLC课程题库

《机床电气控制与PLC》课程题库 第1部分机床电气控制部分 1、写出按钮、行程开关、熔断器、接触器、低压断路器、时间继电器、热继电 器等常用电器的电气符号(包括图形符号和文字符号)。 2、继电器和接触器的区别? 3、QS、FU、KM、KT、SQ、SB分别是什么电器元件的文字符号? 4、如何决定笼型异步电动机是否可采用直接起动法? 5、笼型异步电动机减压起动方法有哪几种? 6、笼型异步电动机是如何改变转动方向? 7、什么是能耗制动?什么是反接制动?它们各有什么特点及适用什么样的场 合? 8、什么是互锁(联锁)?什么是自锁,试举例说明各自的作用。 9、长动与点动的区别是什么? 10、什么是多地点控制?什么是多条件控制? 11、动合触点串联或并联,在电路中起什么样的控制作用?动断触点串联或并联 起什么控制作用? 12、本章中图2-12行程开关控制的正反转电路,若在现场调试试车时,将电动 机的接线相序接错,将会造成什么样的后果?为什么? 13、下图中的一些电路是否有错误?工作时现象是怎样的?如有错误,应如何改 正?

14、设计一个控制电路,要求第一台电动机起动10秒以后,第二台电动机 自动起动,运行5秒以后,第一台电动机停止转动,同时第三台电动机起动,在运转15秒以后,电动机全部停止。 15、设计一控制电路,控制一台电动机要求:(1)可正反转;(2)可正向点动, 两处起停控制;(3)可反接制动;(4)有短路和过载保护。 16、分析下面电气控制原理图,回答:(1)主电机M1采用什么起动方式;(2) 主电机M1采用制动方式;(3)电动机M3为什么可以不用设过载保护;(4)电流表PA为什么要KT常闭触点端接;(5)触点表对分析电路起什么作用; (6)EL、HL、PE、KS是什么电器元件的文字符合;(7)主电机M1主电路中串联电阻R起什么作用。 17、分析下面电气控制原理图,填空: (1)、_____ __是主轴电动机M2转动方向的选择开关。 (2)、_ __ _、_ _ _按钮用于主轴电动机M2的两地停止控制; (3)、___ _、_ ___按钮用于主轴电动机M2的两地起动控制; (4)、____ 用于主轴电动机M2的变速冲动(点动)控制; (5)、___ _用于冷却泵电机M1的起停控制; (6)、___ _用于上刀制动; (7)、___ _用于主轴电动机M3的变速冲动控制;

皮带运输机PLC电气控制系统设计

皮带运输机电气控制系统设计

任务书 姓名:专业: 设计课题:皮带运输机电气控制系统设计 设计条件及要求: 设计条件:(1)起动:起动时为了避免在前段运输皮带上造成物料堆积,要求逆物料流动方向按一定时间间隔顺序起动。其起动顺序 为: (2)停止:停止时为了使运输皮带上不残留物料,要求顺物料流动方向按一定时间间隔顺序停止。其停止顺序为: (3)紧急停止:紧急情况下无条件地把PD-1、PD-2、YV全部同时停止。 (4)故障停止:运转中,当M1过载时,应使PD-1、PD-2、YV 同时停止。当M2过载时,应使PD-2、YV同时停止;PD—1在PD-2停止后延迟10s后停止。 (5)M1和M2电机功率都是5.5KW。 设计要求: 1、掌握继电接触器控制系统基本分析和设计能力;2、掌握可编程控制器的工作原理及结构特点;3、熟练掌握基本逻辑指令的应用;4、绘制系统的主电路图、继电接触器控制线路图(一张); 5、编写设计说明书(一份)。 设计时间:自20**年**月**日至20**年**月**日 设计指导人(签字):_________________________ 教研室主任(签字):_________________________ 年月日

前言 (4) 一、机床电气控制技术课程设计的目的 (5) 二、设计的内容与步骤 (5) (一)设计的基本原则 (5) (二)设计的内容 (6) 三、系统传动方式的确定 (6) (1)往复运动工作机构传动方式的确定 (7) (2)传动方式的选择应使调速性质与负载特性相适 (8) (3)电动机起动方式的确定 (8) (4)电气系统的保护 (8) 四电气控制方案的确定 (13) (一)电气逻辑控制装置的选择 (13) (二)控制方式的选择 (14) (三)系统动作要求 (15) (四)确定I/O点数及PLC的选型 (16) 设计总结 (25) 感谢信 (26) 参考文献 (27)

挖掘机控制系统.

挖掘机控制系统 沈阳航空航天大学 摘要:进入21世纪,我们的社会每一天都在进步,大规模土木工程建设越来越多,而挖掘机,是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料,并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。本文主要介绍挖掘机的工作原理,用PLC编程实现下位机控制,分别用手动和自动的设计来模拟实现挖掘机的工作状态,使挖掘机能够完成预先设计好的动作。通过PLC程序编写,I/O分配表和对硬件电路的连接,最后利用组态王6.53对挖掘机控制系统进行模拟调试,采用组态软件建立人机监控界面,从而提高工作效率,节约成本,把人从枯燥的工作中解放出来。 关键词:挖掘机;PLC;组态王;手动;自动 1绪论 1.1挖掘机的发展及应用 挖掘机作为施工机械中的中流砥柱多年来为施工单位所依赖,挖掘机马力强劲,功能有着较强的不可替代性。尤其是在科学技术突飞猛进的今天,人们对挖掘机的要求越来越高,不仅对其动力系统的要求在提高,在操作的舒适度、能耗和尾气排放上都比原来要求更高了。还好有一直在进步的科技基础作为支撑,使人们对挖掘机的改造和创新进入了一个新的时代。在世界资源严重匮乏、石油天然气价格猛增的今天,对机械设备的动力来源改造越来越多地被提上课题,人们在努力寻找一种可再生的新型能源替代石油天然气等不可再生而且会造成环境污染的能源,于是我们看到了大街上的出租车公交车的动力都由传统的石油燃料转变为电力和其它可再生能源,这样不仅大大提高了能源利用率而且减轻了环境的负担。挖掘机也不例外,国内已经有很多公司注意到了电动挖掘机的商机,开始努力研究并且批量生产以电力为动力来源的挖掘机,在这篇论文中,我们也将对电动挖掘机进行深入的研究和探索。 1.2 挖掘机的现状

基于PLC的机器人电气控制系统的设计

基于PLC的机器人电气控制系统的设计 摘要:随着电气自动化技术的日益成熟,其已逐步渗透入各行各业,并以机械化、可编程、误差小等优势大大提高了工作效率,促进了相关行业的发展。自20世纪70年代起,相关学者借助着计算机的独特优势研究电气工程技术,使其朝着自动化、智能化的方向发展。如今电气自动控制技术日益完善,改变了相关人员的工作方式,减少资源消耗并提高了工作效率。但随着工业产品及生产设备日新月异,诸多传统电气设备在设计方面存在着不足,我国自动化控制水平一定程度上低于欧美国家,不仅难以满足当今产品的质量需求,更影响了电气设备的正常使用。于是本文根据实际生产情况中对不同运行参数要求存在差异,而选择不同的监控方式并分析其各自存在的优缺点;另外对系统硬件、输入/输出电路进行设计,提出一种妥善的电气自动化设计,并与传统存在的自动控制系统进行对比分析。 关键词:PLC的机器人;电气控制;系统的设计 引言 机器人在专用机床及自动化生产线上应用十分广泛,主要用于搬动或装卸零件的重复动作,以实现生产自动化。本设计中的机器人采用关节式结构,它模拟人手臂的部分动作,按预定的程序、轨迹和要求,实现抓取、搬运和装配,动作由液压驱动,并由电磁阀控制,动作顺序及各动作时间的间隔采用按时间原则控制的电气控制系统。PLC以其可靠性高,抗干扰能力强,编程简单,使用方便可靠等特点,在机械制造业得到了广泛的应用。选用三菱公司的FX2N—32MR可编程序控制器对机器人的电气控制系统进行设计,提高了自动化程度和可靠度,效果良好。 1PLC技术简介 PLC技术是随着微机技术发展而出现的产物,该技术充分利用了微处理器技术的优点,弥补了传统控制技术中的功耗高、可靠性低等缺陷不足。PLC技术由美国科研人员在20世纪60年代提出,技术应用简单,无需进行采用专业的计算机语言进行编程,通过简单的继电器梯形图指令即可实现操作。PLC技术是一种可编程逻辑控制器,将其应用在电气自动化控制系统中,简化了控制程序,降低了自动化控制的能源消耗,提高了自动化控制的灵敏度,经过这些年的发展,PLC技术也越来越成熟,应用的领域也在不断扩大,提高了工业生产中的自动化控制水平,推动了社会经济的发展。 2PLC设计原则 PLC系统作为一个整体的设计,必须要符合有关设计原则,只有这样,才能真正提高设计效率,并有效减少运行错误。也就是说,一个良好的设计效果是很重要的。首先,在实际设计中,必须要尊重安全原则,提升系统可靠性,确保系统的正常运行。其次,在保证系统良好性能的基础上,尊重最低成本原则,提高制造企业的经济效益。 3PLC技术的优势 ①编程方便,操作简单。PLC技术编程采用简单的梯形图、逻辑图等基础编程语言,在程序编译和修改中不需要太过复杂的信息技术知识,为操作人员提供了便利。在程序修改调试中可以随时进行程序增减,容易操控,方便应用。②功能性强,性价比高。随着科技的发展,我国PLC技术也在进一步提高。一台小型的PLC中就可以囊括成百上千个编程元件,麻雀虽小五脏俱全,PLC完全可以实

挖掘机液压系统设计

目录 绪论----------------------------------------3 1.1现代液压技术的发展状况---------------4 1.2液压传动的研究对象-------------------4 1.3液压传动的组成-----------------------4 1.4液压传动的优缺点---------------------5 1.3.1液压传动的主要优点------------------5 1.3.2 液压传动的主要缺点------------------5 1.5液压技术的发展应用-------------------6 1.4.1、液压传动在各类机械中的应用---------6 1.4.2、液压传动技术的发展概况-------------7 第1章挖掘机的液压系统----------------------8 2.1挖掘机的工作循环及对液压系统的要求-----8 2.2 WY—100挖掘机液压系统的工作原理-------9 第3章液压系统的设计-----------------------12 3.1明确设计要求进行工况分析---------------12 3.2确定液压系统的主要参数-----------------13 3.2.1液压缸的载荷组成计算-----------------13 3.2.2液压马达的负载-----------------------15 3.3计算液压缸的主要结构尺寸和液压马达的排 ---------------------------------------15 3.3.1液压缸的设计计算---------------------15 3.3.2液压马达的设计计算-------------------16 3.4液压泵的确定与所需功率的计算-----------17 3.4.1液压泵的确定-------------------------17 3.4.2 选择液压泵的规格--------------------18 3.5阀类元件的选择-------------------------18 3.5.1.选择依据----------------------------18

液压挖掘机控制系统介绍

液压挖掘机控制系统介绍 目前,机电液一体是液压挖掘机的主要发展方向盘,其目的是实现液压挖掘机的全自动化,即人们对液压挖掘机的研究,逐步向机电液控制系统方向转移,使挖掘机由传统的杠杆操纵逐步发展到液压操纵、气压操纵、电气操纵、液压伺服操纵、无线电操纵、电液比例操纵和计算机直接操纵。所以,对挖掘机的机电液一体化的研究,主要集中在液压挖掘机的控制系统上。 液压挖掘机控制系统是对发动机、液压泵、多路换向阀和执行元件(液压缸、液压马达)等所构成的动力系统进行控制的系统。按控制功能,可分为位置控制系统、速度控制系统和力(或压力)控制系统;按控制元件,可分为发动机控制系统、液压泵控制系统、多路换向阀控制系统、执行元件控制系统和整机控制系统。 目前,液压挖掘机控制系统已发展到复合控制系统。 发动机的控制系统 由柴油机的外型特性曲线可知,柴油机是近似的恒扭矩调节,其输出功率的变化表现为转速的变化,但输出扭矩基本不变化。油门开度增加(或减小),柴油机输出功率就增加(或减小),由于输出扭矩基本不变,所以柴油机转速也增加(或减小),即不同的油门开度对应着不同的柴油机转速。由此可见,对柴油机控制的目的是,通过对油门开度的控制来实现柴油机转速的调节。 目前应用在液压挖掘机柴油机上的控制装置有电子功率优化系统、自动怠速装置、电子调速器、电子油门控制系统等。 液压元件控制系统 对液压泵的控制都是通过调节其变量摆角来实现的。根据控制形式的不同,可分为功率控制系统、流量控制系统和组合控制系统等三大类。其中的功率控制系统有恒功率控制、总功率控制、压力切断控制和变功率控制等;流量控制系统有手动流量控制、正流量控制、负

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