郑大 机电一体化技术 答案

郑州大学现代远程教育机电一体化技术课程考核要求说明：本课程考核形式为提交作业，完成后请保存为 WORD 2003 版本格式的文档，登陆学习平台提交，并检查和确认提交成功（能够下载，并且内容无 误即为提交成功）。一 作业要求请任选一题，认真、独立完成。二 作业内容三 作业内容题目一 送料小车运行控制系统设计1. 设计目的：通过对送料小车运行的控制系统设计，使学生们掌握控制系统硬件设计及软件编程方法，具有灵活运用相关知识的能力；2. 设计内容及要求：下图为送料小车运行过程图。当小车处于后端，按下起动按钮，小车向前运行，压下前限位开关后，翻斗门打开；7s 后小车向后运行，到后端，即压下后限位开关后，打开小车底门，完成一次工作循环。小车运行过程图设计要求：能够控制小车的远行，并具有以下几种方式：(1)手动；(2)自动单周期，即小车住复运行一次后停在后端等待下次起动；(3)自动连续，即小车起动后自动往复运行；(4)单步运行，即每步动作都要起动；(5)往复运行 2 次即小车往复运行 2 次后，回到后端停下，等待起动。3. 设计成果：1）相关硬件电路图2）相关程序设计成果： 1）相关硬件电路图：深入了解和分析小车运料控制系统的控制要求，画出工序图。1） 小车在初始位置处，Y420 为 ON，若按下开始按钮 SB，则小车前行，电机正转，2）小车到达当运行至料斗下方时，Y410 为 ON，电机停转，小车停止，打开料斗门，延时 7S；3）7S 时间到，装料完成，翻斗门关闭，小车后退，电机反转；4）返回至 Y420 处，电机停转，小车停止，打开小车底门卸料,5）卸料完毕，一个工作过程结束，1）步开始一个新的工作周期。根据小车的工作过程，画出小车工作工序图，如图：1、确定 I/O 设备 1）小车前行和后退需要一交流电机（电机的选择要根据小车的最大载荷确定），电机正反转控制需要 2 个接触器 KM1、KM2，KM1 控制小车前行，KM2 控制小车后退； 2）为检测小车是否到达原位和料斗下方，需要两个限位开关：Y420 原位，Y410 料斗处； 3）为打开和关闭料斗门和小车底门，需要两个继电器：KA1 料斗门，KA2 小车底门，通过继电器控制直流电机，继电器通电则电机得电，门打开，继电器断电，则电机失电，门依靠弹簧装置关闭； 4）启动按钮：用于工作方式选择的开关 SA； 由以上分析可知：系统需如下I/O 设备：限位开关 2 个：Y420（原位）、Y410（装料位置）；交流接触器 2个：KM1（控制小车前行）、KM2（控制小车后退）；继电器 2 个：KA1（控制料斗门开关）、KA2（控制小车底门开关）；启动按钮 1 个；方式选择开关 SA。 2、分配 I/O 点地址并绘制硬件连接图 1）I/O 地址分配2） PLC 型号选择根据系统对 I/O 点数的要求，选择 PLC 型号：系统需要 10 个输入点，4 个输出点，所以选择 CPU226 即可满足要求，且还有一定的余量，以备系统扩展；因为输出设备既有交流器件又有直流器件，所以选用继电器输出类型。 3）件连线图，如图：3） 绘制顺序功能图并编学梯形图程序小车运行过程分为手动、单周期、连续循环三种工作方式，单周期和连续循环模式采用顺序控制指令，手动操作采用普通逻辑指令，编程时采用跳转指令分别指向不同工作方式，程序结构如图所示。选择手动模式时，10.3 为 1，,10.4、10.5 为 0。10.3 常闭点断开，10.4、10.5 常闭触点均为闭合状态，执行手动程序，跳过自动程序。方式选择开关接通单周期或连续操作方式时，10.3 触点闭合，10.4、10.5 触点断开，使程序跳过手动程序而选择执行自动程序。2）相关程序 PLC 控制软件如下：Network1/送料小车控制系统梯形图/网络注释10.0 启动10.1 停止LD 10.0 OM0.0 AN 10.1=M0.0 Network2/Y430 送料小车前进LDN T38 A M0.0 LD T41 O Y430 O 10.0 ALD TON T38，100=Y430 Network 3/ Y432 送料小车卸料LDN T38 O Y432 ALD=Y432 TON T39,10 Network4/Y420 送料小车后退 LDN T40 A M0.0 LD T39 O Y420 ALD= Y420 TON T40，100 Network5/ Y410 送料小车装料 LDN T41 A M0.0 LD T40 O Y410 ALD= Y410 TON T41，20 题目二 机械手控制系统设计1. 设计目的：通过对机械手的控制系统设计，使学生们掌握控制系统硬件设计及软件编程方法，具有灵活运用相关知识的能力；2. 设计内容及要求：要求根据机械手工作过程，设计出其控制系统3. 设计成果：1）相关硬件电路图2）相关程序设计思路： 1、下图是可编程控制器控制盘面板布置图，其中包括加载选择和自动方式选择，而加载选择包括上/下、左/右、夹/松六个动作；工作方式分为两种，即自动和手动，其中，自动操作又分为步进、单周期、连续操作方式。可编程控制器控制盘面板布置接通 I0.7 是单操作方式。按加载选择开关的位置，用启动/停止按钮选择加载操作，当加载选择开关打到左/右置时，按下启动按钮，机械手右行；若按下停止按钮，机械手左行。用上述操作可使机械手停在原点。接通 I1.0 是步进方式。机械手在原点时，按下启动按钮，向前操作一步；每按启动按钮一次，操作一步。接通 I1.1 是单周期操作方式。机械手在原点时，按启动按钮，自动操作一个周期。 接通 I1.2 是连续操作方式。机械手在原点时，按下启动按钮，连续执行自动周期操作，当按下停止按钮，机械手完成此周期动作后自动回到原点并不再动作。 2、机械手的整体设计 机械手的整体设计包括单操作程序、步进操作程序、自动操作的设计。 1）单操作程序 如下图所示，此操作为单操作方式，即用按钮操作对机械手的每一步运动单独进行控制。指令如下：若选择单操作工作方式，I0.7 断开，接着执行单操作程序。单操作程序可以独立于自动操作程序，可另行设计。 2）步进操作程序 如下图所示，此操作位步进操作图，即每按一次启动按钮，机械手完成一步动作后自动停止。指令如下：在连续操作方式下，可执行自动操作程序。在步进操作程序，按一下启动按钮执行一个动作，并按规定顺序进行。 3）自动操作 如下图所示，此操作位自动操作，即按启动按钮，机械手会自动完成所需完成的动作。在需要自动操作方式时，中间继电器 M1.0 接通。步进工作方式、单操作工作方式和自动操作方式，都用同样的输出继电器。指令如下机械手的动作过程如上图所示。从原点开始，按下启动按钮，下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时接通夹紧电磁阀，机械手夹紧。夹紧后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通右移电磁阀，机械手右移。右移到位时，碰到右限位开关，右移电磁阀断电，右移停止。若此时右工作台上无工件，则光电开关接通，下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时夹紧电磁阀断电，机械手放松。放松后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通左移电磁阀，机械手左移。左移到位时，碰到左限位开关，左移电磁阀断电，左移停止。至此，机械手经过八部动作完成了一个周期的动作 3、机械手的手动单步操作程序 1）机械手左行/右行 如下图所示，I1.3 为常开触点，即左/右档，I0.2 为上线位置，它主要起上限安全连锁保护的作用，而机械手左行/右行两个动作只能当机械手处在上限位置时才能执行。I0.0是启动按钮，而 I0.6 为停止按钮，将加载开关扳到左/右档，按下启动按钮，通过控制右行电磁阀Q0.3，机械手向右行；按下停止按钮，通过控制左行电磁阀 Q0.4，机械手向左行。程序指令如下：2）机械手夹紧/松开 如下图所示，I1.5 为常开触点，即夹/松加载档，将加载选择开关扳到“夹/送”档，按启动按