机电传动课程设计指导书

1、机电传动控制课程设计指导书陈白宁 编写沈阳理工大学机械工程学院2014.9目 录1 概述2 设计步骤和方法3 设计说明书内容要求及时间安排4 机电传动控制课程设计题目及控制要求5 设计说明书参考目录1 概述1.1目的 本课程设计的教学目标是使学生掌握机电传动控制系统的基本原理、plc控制电路的设计方法以及继电器接触器控制电路的plc改造方法。1.2 基本要求 1、掌握机电传动控制系统中plc控制的基本原理、顺序控制设计方法2、具备一定的设计能力和调试能力。2 设计步骤和方法2.1 任务分析及方案确定 根据控制要求进行如下工作： 1）任务分析，然后确定主电路，注意考虑设备的保护； 2）确定控制规

2、则； 3）选择plc，包括plc点数、类型及扩展模块的类型，注意操作方式及控制电路的保护； 4）plc输入输出点的确定及分配等。2.2 电路图的确定 1）画出主电路原理图； 2）画出plc原理或接线图。 3）画出顺序功能图。2.3 控制软件的设计及调试 根据控制规则进行如下工作： 1）画出顺序功能图； 2）设计plc控制梯形图；3）程序调试说明。3 设计说明书内容要求及时间安排3.1设计说明书内容及书写格式要求 1）设计题目； 2）控制要求； 3）任务分析、方案确定。包括plc输入和输出点的确定。plc的选择，控制规则，操作方式及设计思想等； 4）画出主电路原理图（可选）； 5）画出plc端子

3、分配图； 6）画出顺序功能图（可选）； 7）设计plc控制梯形图并模拟调试； 3.2时间安排1）理解题目要求，查阅资料，确定设计方案 1天2）plc梯形图设计与调试 4天3）说明书撰写 1天4）答辩 1天4 机电传动控制课程设计题目及控制要求第一组 题目：卷烟厂风力送丝设备控制系统设计n 工作过程及要求：n 1.启动后，风机工作，给烟丝管道送风n 2.当落料器内料低于下落料器时，启动回风电磁阀打开风门，将烟丝吸进落料器；当落料器内料高于上落料器时，回风电磁阀关闭风门。n 3.若两个落料器同时需要进料时，则按时间分配轮流装料。n 4.当料仓烟丝低于料仓下光电开关时，翻板门电磁阀动作进料；当料仓烟

4、丝高于料仓上光电开关时，翻板门电磁阀关闭。n 5.下班关机前，将所有落料器的烟丝全部放入各个料仓。 n 6.按照任务书的要求，完成控制设计。送丝设备工作示意图第二组 题目：加热炉自动送料控制系统设计机械系统包括自动台车、机械臂起吊装置、冷却槽和夹紧装置四部分。控制动作主要包括：台车的前进/后退、机械臂的上升/下降、夹钳的夹紧/松开、冷却槽的前进/后退。示意图如图所示。动作控制要求：送料系统示意图按照任务书的要求，完成控制设计。第三组 题目：污水处理控制系统设计系统有三套子系统。每个子系统组成如图所示。1滤水时，打开进水阀和出水阀，污水流经磁滤器中通电的电磁铁，则污水中的氧化铁杂质会附在磁铁上，

5、从水箱流出净化水，实现滤水；2一段时间后，断开电磁铁，关闭进水阀和出水阀，打开排污阀和空气压缩阀，压缩空气将水箱的水打入磁滤器内，冲洗磁铁，污水由排污管流入污水池，进行二次处理，实现反洗。3三套子系统同时工作。4按照任务书的要求，完成控制设计。净化示意图和滤水工艺流程如下图所示。污水净化示意图滤水工艺流程第四组 题目：示教机械手控制系统设计动作要求：1单循环为：1）从原点开始下降；2）吸工件，延时1秒；3）上升；4）右转；5）下降；6）放下工件，延时1秒；7）上升；8）左转，回原点。2要求有四种工作方式：手动、单步、单周期、连续。3连续时，循环5次结束，声光间断报警5秒。第五组 题目：超声波清

6、洗机控制系统设计该系统可以进行清洗、漂洗还有超声，有进水阀、进液阀、排水阀，排液阀，水泵电动机和液泵电动机，容腔内包含两个液位传感器，上限位和下限位；清洗液冲洗时，液泵工作，进液阀、排液阀同时打开。清水冲洗时，水泵工作，进水阀、排水阀同时打开。按照任务书的要求，完成控制设计。超声波清洗机工艺流程图第六组 题目：半精镗专用机床控制系统设计机械系统包括：左滑台、右滑台、左动力头、右动力头、拔插定位销油缸。动作要求如图所示：半精镗专用机床控制流程按照任务书的要求，完成控制设计。第七组 题目：四工位卧式镗铣组合机床控制系统设计该机床有四个工位，三个动力头。第一工位是装卸工位，第二到第四工位的三个动力头

7、可以同时对相应工位夹具上的工件进行加工。工作台每次转位90度，转过360度完成一个工件的所有加工。机床的动作包括：工作台的抬起、回转、落下夹紧；夹具的夹紧、松开；三个滑台各自的向前切削、向后退回。流程图如图所示。机床总控流程图按照任务书的要求，完成控制设计。第八组 题目：内燃机部件定位清洗机控制系统清洗机主要由步进式液压输送机构、清洗泵及清洗液过滤循环系统、水位控制装置、油水分离装置、排屑装置、集中润滑系统、异常显示和事故报警系统等组成。自动运行循环流程图如图所示。清洗机流程图按照任务书的要求，完成控制设计。第九组 题目：冲压机控制系统设计控制过程如下：1）按下启动键后，把工件放在传送带1上，

8、启动传送带1将工件送到工位1；2）打开进料机械手吸盘控制阀，使吸盘吸住工件；3）进料机械手伸出将工件送入冲压机加工台的工位2，断开吸盘并退回；4）冲压模具下降，冲压完工件后上升；5）出料机械手进入冲压机加工台；6）出料机械手吸盘吸住工件；7）将工件放到工位3，松开出料吸盘，出料机械手退回原位。8）启动传送带2将工件从工位3送走。按照任务书的要求，完成控制设计。第十组 题目：混凝土配料及搅拌系统设计 系统由配料部分和搅拌部分组成。如下图所示。配料部分由石料1、石料2、石粉1、石粉2、沥青的储料仓与称料斗组成。5种材料分别由各自的传感器（脉冲信号）计量放料数量。配比为6：2：6：2：2.控制过程如

9、下：按下启动键后，同时开启石料1、石粉1和沥青的料仓电磁阀。并同时对三种材料计数；当石料1计满后关闭石料1，开启石料2；当石粉1计满后关闭石粉1，开启石粉2；当5种材料都称量完毕，开启石料料斗放入石料至其限位传感器；接着开启石粉料斗放入石粉至其限位传感器；最后开启沥青料斗放入沥青至限位传感器；三个料斗都关闭后，同时开始搅拌1分钟，然后开启搅拌缸阀门漏料至其限位传感器，关闭阀门，重新开始上述配料过程。按照任务书的要求，完成控制设计。 第十一组 题目：大小球分拣系统设计分拣系统示意图和流程图如图所示。分拣系统示意图分拣系统流程图按照任务书的要求，完成控制设计。第十二组 题目：配料车控制系统程序设计

10、控制要求：1配料车完成“从配料罐出发，到a处取m车料，再到b处取n车料，送回配料罐进行配料混合”的工作循环。配料车由三相交流异步电机驱动。2按照任务书的要求，完成控制设计。工艺流程图：配料车工作示意图第十三组 题目：喷泉控制系统程序设计（一）控制要求：1）喷泉控制要求为“a、d同时喷6秒，并左右摆动a、c同时喷7秒并旋转b、d同时喷10秒并旋转a、c、b同时喷5秒并摆动-2秒后再循环” 2）每个喷头工作时，都连带红、绿、黄、蓝四个彩灯间隔0.1s循环发光。3）喷泉可以实现手动、单周期、连续三种操作方式。4）当选择连续时，要求循环20次后终止循环，发出声光间断报警，按停止按钮终止报警。按照任务书

11、的要求，完成控制设计。第十四组 题目：钻床主轴进给控制系统程序设计控制要求：钻头从初始位置开始向右进行钻深孔工作，钻孔过程中，钻头向右钻一段距离后返回初始位置，然后再向右钻一段距离后再返回初始位置，如此反复，完成钻深孔工作过程。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sq2光电开关处后返回原点，然后再进给至sq3光电开关处后返回原点，依此类推，最后返回原点停止，至此完成钻床主轴进给控制系统全过程。工艺流程图： 钻床主轴工作示意图按照任务书的要求，完成控制设计。第十五组 题目：喷泉控制系统程序设计（二）控制要求：1）喷泉控制要求为“a、b、e同时旋转并喷水10秒a、

12、d、c同时摆动并喷15秒b、d、e同时旋转并喷20秒a、c、b同时摆动并喷9秒-2秒后再循环” 2）每个喷头工作时，都连带红、绿、黄、蓝四个彩灯间隔0.1s循环发光。3）喷泉可以实现手动、单周期、连续三种操作方式。4）当选择连续时，要求循环20次后终止循环，发出声光间断报警，按停止按钮终止报警。按照任务书的要求，完成控制设计。第十六组 题目：布料车程序设计控制要求：布料车的工作行程按照“进二退一”的方式往返行驶于八个光电开关之间。布料车由三相交流异步电机驱动。按照任务书的要求，完成控制设计。工艺流程图：布料车工作示意图第十七组 题目：喷泉控制系统程序设计（三）控制要求：1）喷泉控制要求为“a、

13、b、d同时旋转并喷水12秒b、d、c同时摆动并喷14秒a、d、e同时旋转并喷10秒a、c、d同时摆动并喷7秒-2秒后再循环” 2）每个喷头工作时，都连带红、绿、黄、蓝四个彩灯间隔0.1s循环发光。3）喷泉可以实现手动、单周期、连续三种操作方式。4）当选择连续时，要求循环20次后终止循环，发出声光间断报警，按停止按钮终止报警。按照任务书的要求，完成控制设计。第十八组 题目：显像管搬运机械手控制设计搬运机械手包括：摆动缸、燕尾缸、下臂缸、吸盘升降缸、钳口合龙缸、吸盘、回转电机。每个汽缸的双向动作都有限位检测开关。控制流程如下图所示。其中“摆动到清洗机”动作执行，除了图中的前提条件外，还有“清洗机到

14、位”的附加条件。按照任务书的要求，完成控制设计。显像管搬运机械手工作循环流程图第十九组 题目：液体灌装机控制灌装机的动作有以下4种：1） 液体容器的传送动作。它是由传送器在纵向和横向两个汽缸的带动下，实现左行、右行、前行、后行。2） 液体容器的升降动作。它由升降汽缸带动，上升到位，顶开阀头，实现灌装，灌满后，容器下降，离开阀头，回原位。3） 电磁阀输出。电磁阀为二位三通电磁阀。接通输出，则接通油泵和容器；断开则使油泵和容器断开，油泵和油箱接通，完成油箱吸油的动作。4） 供油与吸油动作。当上面的电磁阀接通时，油泵和容器接通，供油汽缸前进实现供油；电磁阀断开后，油泵和油箱接通，供油汽缸后退，实现吸

15、油；所有汽缸的双向动作都有到位检测开关。按照任务书的要求，完成控制设计。液体灌装机控制流程图第二十组 题目：全自动洗衣机的控制设计水位选择：高、中、低三档，另有三个水位检测传感器。注水状态：进水阀打开，水位至所选择水位。洗涤状态：洗涤电磁离合器接通，电动机正转30秒，停3秒，反转30秒，停3秒，循环5次。漂洗状态：进水阀打开，同时完成洗涤过程，循环3次。排水状态：排水阀打开，水位至排空水位检测传感器。脱水状态：脱水电磁离合器接通，电动机正转。程序选择：正常洗涤、脱水正常洗涤过程：选择水位，启动，注水-洗涤-排水-脱水150秒-（注水-漂洗-排水-脱水120秒）3次-脱水90秒，蜂鸣器间断报警1

16、0秒。脱水过程：启动，脱水210秒可以自行增加其他的功能程序。按照任务书的要求，完成控制设计。第二十一组 题目：广告彩灯的控制设计控制一组八个彩色广告灯，如图所示。彩色广告灯动作示意图控制要求：启动时，要求8个彩色广告灯从右到左逐个点亮，全部点亮10秒时，再从左到右逐个熄灭；全部熄灭2秒后，再从左到右逐个点亮；全部点亮10秒时，再从右到左逐个熄灭；全部熄灭2秒后，再从左到右逐个点亮；全部点亮10秒时，再从左到右逐个熄灭；全部熄灭2秒后，再从右到左逐个点亮；全部点亮10秒时，再从右到左逐个熄灭。全部熄灭2秒后，再重复上述过程。第二十二组 题目：车道人行道十字路口交通灯控制设计 车道人行道十字路口

17、交通灯时序图如图所示。控制要求:1) 在十字路口，要求东西方向和南北方向各通行60s；2) 在东西方向通行时，南北方向的红灯亮60s，而东西方向的直行绿灯和人行道绿灯亮24s，再闪3秒（间隔0.5s）后，人行道红灯亮。车道黄灯亮3s、然后左行绿灯亮24s、再闪3秒（间隔0.5s）后黄灯亮3s。3) 在南北方向通行时，东西方向的红灯亮60s，而东西方向的直行绿灯和人行道绿灯亮24s，再闪3秒（间隔0.5s）后，人行道红灯亮。车道黄灯亮3s、然后左行绿灯亮24s、再闪3秒（间隔0.5s）后黄灯亮3s。4) 按照上述要求反复循环。5) 夜间所有黄灯闪烁。车道人行道十字路口交通灯时序图第二十三组 题目

18、：自动加工机床换刀控制设计一个圆形刀库如图所示。在刀库架上装有8种刀具，分别放在0#到7#位置。每个刀具位置有一个接近开关，分别为sq0到sq7，在刀库下方为换刀位，有一个换刀机械手，同时配有感应铁，用于感应各个刀位传感器信号。每个刀位有一个指示灯，分别为hl0-hl7。有8个选刀按钮sb0-sb7。有正转和反转两个启动按钮。控制要求：当按下某个选刀按钮时，对应刀位指示灯亮，此时可以按照最近路径按下正转或者反转按钮，刀库旋转，直至所选刀位转至换刀位，停下，换刀机械手伸出、夹紧、刀夹松开，换刀机械手拔刀、转位、插入主轴、主轴夹紧刀具、机械手松开、缩回、回转。完成一次换刀任务。刀库换刀示意图第二十

19、四组 题目：电镀自动生产线控制设计 如图所示，在电镀生产线原位，将待加工零件装入吊篮，装好后吊篮上升到上限位，左行，按照预先设定的槽位顺序，依次实现下降-电镀延时-上升的操作，当最后一个槽位电镀完成，右行到原位停止，吊篮下降到下限位，卸下工件，进入下一个循环。采用拨码开关进行槽位的设定，开关闭合，表示此槽位需要停下进行电镀；开关断开，则不必停下。要求：1） 对于不同的电镀件，具有槽位选择的功能。可以按照工艺要求，设定槽位拨码开关的状态，并按照槽位拨码开关的状态完成上述过程；2） 图中的sq6、sq7为两端的超行程保护；3） 行走电机采用能耗制动，制动时间为2s，升降电机采用电磁抱闸自动；4）

20、用信号灯显示吊篮所在槽位及其上下限位置；5） 原位装卸时间为10s；6） 可以实现手动、单步、单周期、连续。电镀自动生产线示意图第二十五组 题目：同步传送举升装置控制设计由于加工设备处于不同高度位置，因此传输线的高度需要由同步举升装置进行举升和降落，保证传送物料到达工位高度。举升装置各段之间需要联动协调，使得举升过程高度变化一致。图示为同步传送举升装置实例模型，输送线共分为五段，其中中间三段安装举升装置，两端为二层输送线，示意为不同高度。该模型传输线采用双层五段七个传输线，由七台交流异步电动机拖动。三个举升机构分别由液压缸控制。控制要求：1） 有四种传输方式：左高-右高；左高-右低；左低-右高

21、；左低-右低。通过拨码开关选择。2） 每段传输线都有物料检测传感器，当物料进入某一段传输线时，启动下一段传输线电机，同时停止前一段传输线电机。3） 每个举升装置都有上下限位检测。4） 传输电机停止采用能耗制动。 物料 传输举升 缓冲线 传输举升线 缓冲线同步传送举升装置示意图第二十六组 题目：c650车床电气系统的plc改造设计 读懂下图（机电传动控制教材174页），保留主电路，将控制电路的功能用plc实现。plc要通过控制继电器，再控制对应的接触器。第二十七组 题目：z3040摇臂钻床电气系统的plc改造设计 读懂下图（机电传动控制教材176页），保留主电路，将控制电路的功能用plc实现。p

22、lc要通过控制继电器，再控制对应的接触器，时间继电器的功能用plc中定时器取代。第二十八组 题目：x52k立式升降台铣床电气系统的plc改造设计 读懂下图（机电传动控制教材179页），保留主电路，将控制电路的功能用plc实现。plc要通过控制继电器，再控制对应的接触器。第二十九组 题目：立体停车库的控制设计有一个小型立体停车库，共4层（2-5），每层4个停车位。包括大门（开启、关闭）、旋转台（旋转180度、回转到原位）、载车台（上升、下降、左转、右转、伸出、缩回、车轮固定、车轮松开）、楼层传感器、车位传感器、大门开启和关闭传感器、存车按钮。存车工作过程：有车驶入（传感器）-判断空余车位，若有，

23、则大门开启-车进入旋转台驻车-驾驶员办完手续离开，大门关闭-旋转台旋转180度、同时载车台下降到底层-载车台伸出-车轮固定-载车台缩回-上升-每上升一层，判断是否有空车位，若有，则旋转找车位，若没有，继续上升一层-找到车位（存储车位号），载车台伸出-松开车轮-缩回-转回到原位待命。取车工作过程（选作）：输入车位号-载车台上升或下降到相应层-旋转找到车位-载车台伸出-车轮松开-载车台缩回-旋转台下降到底层-旋转到原位。第三十组 题目：自动喷泉的plc控制设计有16个喷头，4个开关。学生自己拟定喷头的平面布局，分别设计4种喷泉花样。要求：1） 设计喷头的平面布局2） 分别设计4种喷泉花样，并分别给

24、出时序图3） 具有单周期和连续功能4） 按停止按钮，完成当前循环后停。第三十一组 题目：自动药片装瓶机控制设计 药片自动装瓶机示意图如图所示。可以通过开关s1-s3选择装瓶的药片数量（3、5、7），并分别由3个指示灯显示。当选定数量后，按启动按钮，电机带动传送带运动，当延时5秒（或由传感器检测药瓶到达），传送带停止，电磁阀y打开，药片进入瓶中，并由传感器b1计数，计满后，电磁阀关闭，传送带启动。当改变装瓶数量时，只有在当前的瓶装满后，下一个瓶开始改变。按停止按钮，当前瓶装满后停止。 药片自动装瓶机示意图第三十二组 题目：五相十拍步进电机控制设计五相十拍步进电机有五个绕组a、b、c、d、e。正转

25、时绕组通电顺序：abc-bc-bcd-cd-cde-de-dea-ea-eab-ab反转时绕组通电顺序：ab-eab-ea-dea-de-cde-cd-bcd-bc-abc速度选择开关可以选择三种速度低速：每隔0.5秒改变一次通电状态中速：每隔0.1秒改变一次通电状态高速：每隔0.03秒改变一次通电状态方向选择开关可以选择正反两个方向。第三十三组 题目：五台电机协调控制设计现有五台电机，按照下列顺序工作。电机工作时序表m1电机ononononm2电机ononononm3电机ononononononm4电机ononononononm5电机onononon 0s 10s 20s 30s 40s 5

26、0s 60s 70s 80s按照时序表要求完成控制设计。第三十四组 题目：化学反应装置的控制设计如图是一个化学反应装置，它由4个容器组成，容器之间用泵和管道连接。每个容器装有上限位和下限位两个传感器。化学反应装置示意图工作过程：泵p1和泵p2同时开启，分别把1号和2号池灌满（到其上限位）后关闭，然后2号容器加热，当温度达到60度时，温度传感器发信号，加热器关闭，p3和p4泵同时打开，分别将1号和2号池的溶液送到3号反应池，当液位到达上限位后，p3、p4关闭，3号池中的搅拌器工作，60秒后p5泵启动，将混合液抽入4号成品池中，当4号池满或者3号池空，则p5关闭，p6泵启动，排出新产品溶液，直到4

27、号池空，完成一个循环。第三十五组 题目：仓储机器人搬运控制设计 有a、b两个3层储物架存放工件，每层储物架都有一个检测传感器，两个储物架中间有搬运机器人，机器人可以实现上升、下降、正转180度、反转180度、手臂伸出、手臂缩回、手臂微抬、手臂微降等动作。机器人可以把a储物架的某层工件取出，放到b储物架的某层，也可以把b储物架的某层工件取出，放到a储物架的某层，例如a1-b3或者b2-a3，可以通过一个选择开关选择方向，即a-b或者b-a，通过4位拨码开关选择状态，即1-1、1-2、1-3、2-1、2-2、2-3、3-1、3-2、3-3，根据方向选择和状态选择，决定机器人的动作过程。选择好后，按

28、启动按钮，机器人开始工作。自己设定机器人的初始位置。第三十六组 题目：自动洗车生产线控制设计 启动后，由传送电机通过链条带动汽车缓慢前进，到达sq1时，4个喷水罚打开，两侧的刷子同时伸出并旋转，车头的刷子下降到下限位，然后旋转，并通过压力传感器的两个阀值保证刷子始终紧贴车体，随前后玻璃的形状上升或下降，当车体到达sq2时，传送电机反转，车体缓慢后退，同时水阀关闭，两个洗涤液阀门打开，当退回到sq1时，洗涤液阀门关闭，水阀打开，同时电机正转，车体缓慢前进，当再次到达sq2时，水阀关闭，左、右、前三个吹风机打开，前面的吹风机先下降到下限位，然后通过测距传感器的两个阀值，保持前风机与车体的固定距离，

29、实现上升、不动、下降，当车体到达sq3时，风机关闭，前风机上升到上限位，同时蜂鸣器和指示灯间断报警，传送电机停止。第三十七组 题目：机械手臂搬运加工控制设计机械手臂搬运加工生产线示意图如图所示。工作台1和工作台2为加工工位，传送带a送入工件，传送带b送出工件。工作过程：传送带a启动，将工件送到位后停止，机械手臂取工件、右转到工作台1、放下工件，同时传送带a启动，送入下一个工件，当工作台1加工完成后，机械手臂取工件、右转到工作台2、放下工件、左转到传送带1、取工件、右转到工作台1、放下工件、右转到工作台2等待，当工作台2加工完成、机械手臂取工件、右转到传送带b放下工件、传送带b启动，同时机械手臂

30、左转到工作台1等待，如此循环。取工件包括下降、夹紧、上升；放下工件包括下降、松开、上升。机械手臂搬运加工生产线示意图第三十八组 题目：物业供水系统控制设计某物业供水系统有4台水泵，3个水压检测开关k1、k2、k3，当水压过低时k1接通，当水压正常时，k2接通，当水压过高时，k3接通。控制要求：1） 自动工作时，当k3接通，说明用水量少，水压过高，此时延时30秒断开一台水泵（用时最长的）；当k2接通，说明用水量正常，水压正常，保持当前状态；当k1接通，说明用水量多，水压过低，此时延时30秒接通一台水泵（闲置时间最长的）；工作时，要求处于工作状态的水泵最少1台，最多4台。2） 各个水泵工作时，要求对应的工作指示灯亮3） 手动工作时，要求各台水泵可以独立控制4） 每台水泵都有过载保护，每台水泵启动时，均采用降压启动。第三十九组 题目：水位控制设计利用变频器控制水泵的交流电机，变频器的三个开关量输入组合（001-111），可以提供7组固定频率（0hz、10hz、15hz、20hz、30hz、40hz、50hz）。水位检测如图所示。4个水位检测传感器，有水时有信号，无水时无信号。开关1、开关2两个传感器的目的是将水位分成三种状态，-水位偏高，-水位适中，-水位偏低。控制要求：1） 上限位：当水位在上限位及以上时，变频器三个开关量