电气与自动化工程学院综合训练评分表综合训练题目 供料搬运组合单元班级 学号 姓名 项 目评分比例平 时 表 现30综合型项目答辩50实 训 报 告20总 成 绩100 指导老师 年 月 日电气与自动化工程学院 电气控制工程综合训练班级 学号 姓名题 目 供料搬运组合单元控制系统 指导教师 起止日期 目 录第1章工业自动化技术综合训练任务书11、训练目的12、训练任务13、训练内容与要求14、训练报告要求25、训练进度安排26、训练考核办法4第2章 组合单元结构和工艺流程52.1组合单元的结构5第3章 组合单元总体控制系统的设计63.1 控制方案的设计6第4章 元器件选型74.1 PLC选型74.2 气缸114.3传感器124.4速度型伺服驱动器12第5章 编写程序流程及控制程序145.1 流程图145.2 符号表165.3 主程序17第6章 程序的调试与结果276.1调试过程27第7章 心得与体会28第9章 参考文献29电气工程综合训练报告第1章工业自动化技术综合训练任务书 题目供料搬运组合单元控制系统1、训练目的该实训是以PLC和变频器控制系统应用和设计为主线，通过对具体控制系统设计总体方案的拟定，控制系统硬件电路的熟悉以及控制程序的编写，使学生综合运用PLC技术、变频技术、传感器技术、低压电气控制技术和组态控制技术等各方面知识，把多门专业课程有机地结合起来，进行一次全面的训练，从而培养学生综合技术能力和综合素质，为后续毕业设计奠定基础。2、训练任务本课题要求设计一个供料搬运组合单元控制系统，具体指标是将圆形工件放入到立式落料仓1和料仓2中,通过程序控制机械手使之可以在两个料仓之间进行来回移动，并可以自由取出料仓1或2当中的工件，抓取到的工件放置到平带传输中，传输线将工件向外输出，工件沿着平带传输线移动,移动中如被气动转向器分流工件,可由移动式机械手抓取重新放回到料仓1/2当中,未分流的工件可沿着传送线移动到下一个与该模块连接的站点。3、训练内容与要求（1）深入了解和分析供料搬动组合模型的工艺过程和控制要求，编制系统控制流程图。（2）根据控制柜和控制对象的硬件接线，绘制输入输出分配表以及I/O端子的接线图，列出元件明细表。（3）根据控制系统的功能要求，以西门子PLC为控制核心，设计物料的自动供料与搬动的控制系统，完成梯形图程序编写。（4）联机调试，使系统程序完善，控制过程正确。
4、训练报告要求1、图纸部分控制系统电路原理图 A3或A4图纸一份。制柜的元件布局图A3或A4图纸一份。控制流程 A3或A4图纸一份。调试流程A3或A4图纸一份。2、说明书部分说明书是实训的整个设计过程的叙述说明，应采用统一的报告纸书写，包括以下内容目录；训练任务书；正文1）组合单元结构、工艺过程；2）控制系统总体方案的分析及控制流程框图；3）硬件选型及硬件电路设计说明；4）PLC控制程序设计说明；5）系统运行调试说明。收获、体会；参考文献。5、训练进度安排教学内容概要学时教学方式讲课实验实践1.认识组合单元1 组合单元的结构组成；2 工艺过程及工作特点；3 元器件在组合单元中的作用；4 组合单元电、机、气、光之间的配合。24讲授实践2.组合单元各组成部分控制、检测、调速基本应用1 传输线的控制与调速；2 气动机械手的控制；3 旋转加工盘的控制；4 工件的定位控制；5 气动式转向器控制；6 龙门式机械手的控制；7 自动上料仓控制；8 分拣传送线的控制；9 三轴移动平台的控制；10 工件夹具的控制；11 传感器的安装与调试；12 电磁阀的运行。24讲授、实践3.PLC、变频器和低压电器元件的选型（1）PLC的选型及I/O点数确定；（2）变频器的选型、配置要点及参数设置；（3）低压电器元件的选择。15讲授、实践4.编写PLC控制流程及控制程序1 控制流程的绘制；2 PLC控制程序的编写。115实践教学内容概要学时教学方式讲课实验实践5.控制系统的调试1 调试流程编写；2 控制线路的检查；3 调试硬件电路；4 调试软件程序。1106.撰写训练报告 根据任务书和指导书要求，撰写电气控制工程综合训练报告。18讲授7.答辩每个学生进行单独答辩，展示效果、回答问题。6讲授、实验合 计8526、训练考核办法考核从综合训练的平时表现、训练报告及答辩三个方面综合评定成绩。学习与训练过程中态度的认真性，专业知识综合应用的能力，画图软件应用的熟练程度，设计方案的正确性或合理性，图文的质量效果，动手能力，专业综合素养，是否具有独立分析解决问题的能力和创新精神等方面。综合训练按满分为100分计，本课程的学生成绩由平时表现、答辩成绩和实训报告成绩三部分组成，其中平时表现占总成绩的30，答辩成绩占总成绩的50，实训报告成绩占20。答辩成绩由演示结果和回答问题两部分成绩构成，平时成绩由考勤、基本实训项目的表现综合评定。第2章 组合单元结构和工艺流程2.1组合单元的结构图1第3章 组合单元总体控制系统的设计3.1 控制方案的设计这次任务主要是供料搬运组合单元的设计，采用伺服电机及步进电机来控制机械臂运动，直流电机控制上料，交流电动机控制机床爪，用传感器来检测物料是否到位，PLC控制电磁阀，再由电磁阀控制气阀，使得机床爪动作。实现直流电机控制的转盘物料处检测到物料，机械臂自动运行到该处取走物料，在进行加工，最后到进行料仓处计数这整个过程。由于阻挡缸2故障不能使用，我们修改了流程图，设计了对应可运行的程序。正常工作时，金属块和非金属块都会进入到传送带1中，吸盘仍然可以区分金属和非金属，将其放入对应的料筒中。第4章 元器件选型4.1 PLC选型4.1.1 S7200简述S7--200系列是一种可编程序逻辑控制器Micro PLC。它能够控制各种设备以满足自动化控制 需求。S7--200的用户程序中包括了位逻辑、计数器、定时器、复杂数学运算以及与其它智能模块通讯等指 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成为各种控制应用的理想解决方案。S7-200提供了3种方式的JI那运动控制 脉究调制PWM 一内置于S7-200,用f速度、位置或占空比控制 脉冲中输出PTO一内置于S7-200,用于速度和位置控制。
EM253位控模块一用于速度和位置控制的附加模块。
S7-200的内置脉冲串输出提供了西个数字输出通道Q0.0和Q0.1 ,该数字输出可以通过位控向导组态为PWM或PT0的输出。
当组态一个输出为PT0操作时,生成一个50占空比脉冲中用于步进电机或伺服电机的速度和位置的开环控制。内置PT0功能仅提供了脉冲串输出。您的应用程序必须通过PLC内置l/0 或扩展模块提供方向和限位控制。
PT0按照给定的脉冲个数和周期输出一申方波占空比50 ,如图1。
PT0可以产生単段脉冲串或者多段脉冲串（使用脉冲包络）。可以指定脉冲数和周期（以微秒或毫秒为增加量）脉冲个数1到4,294,967,295 周期10us（100K）到65535us或者2ms到65536ms。
图6 200系列的PLC的最大脉冲输出频率除CPU224XP以外均为20KHZ。CPU224XP可达100KHZ。如表所示表14.1.2 MAP库的应用 1、MAP库的基本描述 现在，200系列PLC本体PTO提供了应用库MAP SERVQ0.1，分别用于Q0.0和Q0.1的脉冲串输出。如图所示图7 注这两个库可同时应用于同一项目。
各个块的功能块如表所示表2 2、本次实训我们用到了4个功能块 Q0_0_CTRL 功能块如图，功能描述如表图8表3 Q0_0_Home 功能块如图，功能描述如表图9表4 Q0_0_MoveAbsolute 功能块如图，功能描述如表图10表5 Q0_0_Stop 功能块如图，功能描述如表图11表64.2 气缸图12 气缸的运动速度主要由所驱动的工作机构的需要来决定。
要求速度缓慢、平稳时，宜采用气液阻尼缸或采用节流调速。节流调速的方式有水平安装推力载荷推荐用排气节流；垂直安装升举载荷推荐用进气节流；具体回路见基本回路一节。用缓冲气缸可使缸在行程终点不发生冲击现象，通常缓冲气缸在阻力载荷且速度不高时，缓冲效果才明显。如果速度高，行程终端往往会产生冲击。4.3传感器 传感器，英文名称为transducernsor，是一种检测装置，国家标准GB7665-87对其的定义为能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件构成。传感器可完成信息的传输、处理、存储、显示、记录、控制等多重要求，具有微型化、数字化、智能化等多种功能，是实现自动化的第一环。
图134.4速度型伺服驱动器通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制，在有上位控置装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位，但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号，此时的电机轴端的编码器只检测电机转速，位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了，这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差，增加了整个系统的定位精度。伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。变频是伺服控制的一个必须的内部环节，伺服驱动器中同样存在变频（要进行无级调速）。但伺服将电流环速度环或者位置环都闭合进行控制，这是很大的区别。除此外，伺服电机的构造与普通电机是有区别的，要满足快速响应和准确定位。现在市面上流通的交流伺服电机多为永磁同步交流伺服，但这种电机受工艺限制，很难做到很大的功率，十几KW以上的同步伺服价格及其昂贵，这样在现场应用允许的情况下多采用交流异步伺服，这时很多驱动器就是高端变频器，带编码器反馈闭环控制。所谓伺服就是要满足准确、精确、快速定位，只要满足就不存在伺服变频之争。第5章 编写程序流程及控制程序5.1 流程图图145.2 符号表（如表）表75.3 主程序（如下图）第6章 程序的调试与结果6.1调试过程由于阻挡缸2故障不能使用，我们修改了流程图，设计了对应可运行的程序。正常工作时，金属块和非金属块都会进入到传送带1中，但电感电容检测的状态会被记忆，因此吸盘仍然可以区分金属和非金属，将其放入对应的料筒中。程序中的记忆环节（网络8所示）被分为3段，理论上可以将3个物料放入工艺流程的，但实际上只能放入2个。如果放入3个物料，程序很容易出错，吸盘会将物料放入错误的料筒中。按停止按钮时，考虑到正在运行的机械手和吸盘突然停止工作，物料会被甩飞或掉落，因此在程序中，驱动机械手一系列动作的M3.1（网络1、16、17所示）不会马上被复位，伺服电机在M3.0，即吸盘运行标志（网络5、11所示）完成之后才会停止，机械手和吸盘会完成动作后再停止，保证了人员和设备的安全。第7章 心得与体会本次PLC课程设计题目与实际生活联系紧密，使我充分认识到了这门课程的实际意义和现实重要性。通过本次课程设计我掌握了电气控制的原理设计的基本方法，并能达到熟练使用可编程控制器实现简单控制系统的控制要求，尤其是对于顺序控制指令的使用。基本可以熟练地进行系统外围电路设计、接线、编程、调试等工作。我所设计的课题目相对较简单，采用顺序控制设计思路清晰、易于理解。但是我的准备工作做的不全面，在完全掌握设计资料前盲目设计，困扰，浪费很多时间。在编程过程中，总会出现一些低级错误，比例文字不符合规范，编写错误等等，在同学细心检查下得以解决。这让我深切的感受到团队合作的重要性，和自身的一些不足，告诫未来的我对待事业因该更加细心、耐心，不可急于求成，同时遇到困难及时向朋友、老师求助，以便加快工作的进度和效率，认识到自己的不足。总而言之，这次的课程设计加深我对PLC知识的认识，加强了我的动手能力，提高了自身独立思考的能力，更加懂得团队协作的重要性，为以后的学习和工作奠定了一定的基础。在此，十分感谢同学和老师的悉心帮助和指导。第9章 参考文献1廖常初.S7-300/400PLC应用技术M.2版.北京机械工业出版社，20112廖常初.跟我动手学S7-300/400PLCM.北京机械工业出版社，201028