机电综合课程设计(4方向)

1、机电综合课程设计机电综合课程设计陈白宁陈白宁 段智敏段智敏2014.12交流伺服驱动器（手册第交流伺服驱动器（手册第12页）页）伺服启动伺服启动伺服准备好伺服准备好脉冲、方向脉冲、方向编码器反馈编码器反馈交流变频器（手册交流变频器（手册2-27页）页）多速开关多速开关正反转正反转模拟输入模拟输入交流电源交流电源交流电机交流电机变频器多速开关控制变频器多速开关控制通过通过PLC控制控制KA1-KA6的的继电器线圈继电器线圈步进电机驱动器（手册第步进电机驱动器（手册第2页）页）接接+5V接信号接信号PLC公共公共端接端接5V电电源的地源的地最大数字量最大数字量32000输出送到输出送到AQW0接变

2、频接变频器的模器的模拟公共拟公共端端AC接变频接变频器的器的A2接变频接变频器的器的A1两者两者任选任选其一其一PLC的的CPU模块和模块和AD、DA模块模块选择可以参照选择可以参照PLC选型手册选型手册第第2932页页编程可以参照编程可以参照机电传动控制基机电传动控制基础础教材的教材的9.6节相关内容或者节相关内容或者S7-200手册手册 9.6.5数据处理指令数据处理指令(1) 比较指令比较指令 T33ENI0.0TONPT10msT33Q0.0T33Q0.1=I40100IB0=BVB100IB0=BVB100IB0=BVB100IB0BVB100MW0=IVW10MW0=IVW10MW

3、0=IVW10MW0IVW10MD0=DVD10MD0=DVD10MD0=DVD10MD0DVD10MD0=RVD10MD0=RVD10MD0=RVD10MD0RVD10（2）数据传送指令）数据传送指令 MOV_WENI0.0ENOINOUTMW100VW20MOV_BENENOINOUTMOV_WENENOINOUTMOV_DWENENOINOUTMOV_RENENOINOUT9.6.6数据运算指令数据运算指令ADD_IENENOIN1OUTIN2SUB_DIENENOIN1OUTIN2MUL_DIENENOIN1OUTIN2DIV_IENENOIN1OUTIN29.6.7中断程序与中断指令

4、中断程序与中断指令（1）中断程序创建）中断程序创建: 右键右键插入插入-中断程序中断程序 （2）中断事件）中断事件: 通信中断通信中断 通信口通信口0：中断号：中断号8、9、23通信口通信口1：中断号：中断号24、25、26PTO0脉冲输出完成：中断号脉冲输出完成：中断号19PTO1脉冲输出完成：中断号脉冲输出完成：中断号20外部中断外部中断（I0.0-I0.3）：）：上升沿中断，中断号上升沿中断，中断号0、2、4、6下降沿中断，中断号下降沿中断，中断号1、3、5、7高速计数中断高速计数中断（HSC0-HSC5）：）：当前值当前值=设定值设定值 中断中断输入方向改变输入方向改变 中断中断外部复

5、位外部复位 中断中断高速脉冲高速脉冲 输出中断输出中断（2）中断事件）中断事件: 定时中断定时中断 定时中断定时中断0：中断号：中断号10定时中断定时中断1：中断号：中断号11定时器中断定时器中断T32：中断号：中断号21定时器中断定时器中断T96：中断号：中断号22ATCHENENOINTEVNTINT:中断程序名中断程序名EVNT:中断号中断号启动中断启动中断DTCHENENOEVNT断开中断断开中断ENIDISIRETI允许中断允许中断禁止中断禁止中断中断有中断有条件返回条件返回编码器编码器高速计数器与高速脉冲输出高速计数器与高速脉冲输出1、高速计数、高速计数单相脉冲模式：单相脉冲模式：

6、A相脉冲输入相脉冲输入当前值当前值 1 2 3 4 5 6单相脉冲单相脉冲+方向：方向：A相脉冲输入相脉冲输入当前值当前值 10 9 10 11 12 13B相方向输入相方向输入双向脉冲模式：双向脉冲模式：A相脉冲输入相脉冲输入当前值当前值 1 2 3 4 3 2B相脉冲输入相脉冲输入 正交正交4X模式：模式：A相脉冲：相脉冲：B相脉冲：相脉冲：012349210方向改变时产生中断方向改变时产生中断PV=CV时产生中断时产生中断PV=CV时产生中断时产生中断初始写入当前值初始写入当前值0、预置值、预置值5、加计数、允许计数、加计数、允许计数5678910876543HDEFENENOHSCHS

7、CENENONMODEHDEF:用于定义高数计数器用于定义高数计数器HSC：高数计数器号：高数计数器号MODE：工作模式：工作模式一般在首次扫描时定义一般在首次扫描时定义HSC：用于启动某一编号：用于启动某一编号的高数计数器的高数计数器HSC0HSC1HSC2HSC3HSC4SM37.0 -SM37.2SM37.3SM37.4SM37.5SM37.6SM37.7HSC5SM47.0SM47.1SM47.2SM47.3SM47.4SM47.5SM47.6SM47.7SM57.0SM57.1SM57.2SM57.3SM57.4SM57.5SM57.6SM57.7SM137.3SM137.4SM13

8、7.5SM137.6SM137.7SM147.0 -SM147.2SM147.3SM147.4SM147.5SM147.6SM147.7SM157.3SM157.4SM157.5SM157.6SM157.70=复位高有效复位高有效;1=低有效低有效0=启动高有效启动高有效;1=低有效低有效0=4倍频模式倍频模式;1=1倍频倍频0=减计数减计数;1=加计数加计数0=不更新方向不更新方向;1=更新更新0=不更新预置值不更新预置值;1=更新更新0=不更新当前值不更新当前值;1=更新更新0=禁止计数禁止计数;1=允许计数允许计数高速计数器的控制字高速计数器的控制字HSC0HSC1HSC2HSC3HSC

9、4SMD38SMD42HSC5SMD48SMD52SMD58SMD62SMD148SMD152要装入的值要装入的值高速计数器的控制字高速计数器的控制字新的当前值新的当前值新的预置值新的预置值SMD138SMD142SMD158SMD162也可以用下面指令读出当前值也可以用下面指令读出当前值MOV_DWENENONHC1SM0.0OUTVD400主程序主程序高速计数器高速计数器0的当前值存的当前值存放地址清放地址清0模式模式6：见：见P260的表的表9.25控制字含义见控制字含义见P261的表的表9.28高数计数器初始化子程序高数计数器初始化子程序2、高速脉冲输出高速脉冲输出PTO:生成指定脉冲

10、数目的方波（占空比生成指定脉冲数目的方波（占空比50%）脉冲序列）脉冲序列周期范围：周期范围：10-65535s或或2-65535ms脉冲范围：脉冲范围：1-4294967295指定脉冲输出完成可以产生中断指定脉冲输出完成可以产生中断使用使用Q0.0，控制字写入，控制字写入SMB67，使用，使用Q0.1，控制字写入，控制字写入SMB771、使、使Q0.1，2、多段管线，周、多段管线，周期为期为ms3、共、共12段包络曲段包络曲线线4、指定起始字节、指定起始字节地址为地址为VB1003、中断事件、中断事件20，为为PTO1脉冲输出脉冲输出完成中断完成中断高速脉冲输出高速脉冲输出初始化初始化计算包

11、络曲线各段的起始周期（计算包络曲线各段的起始周期（VW）、周期增量）、周期增量（VW）、脉冲数（）、脉冲数（VD），分别填入对应的地址单），分别填入对应的地址单元元中断子程序中断子程序从首地址开始的偏移量从首地址开始的偏移量包络段数包络段数描述描述013591113. 1 2 . .初始周期（初始周期（2-65535个基准时间单位）个基准时间单位）每个脉冲的周期增量每个脉冲的周期增量-32768-32767个基准时间单位个基准时间单位脉冲数脉冲数1-4294967295段数（段数（1-255）PTO/PWM的控制字的控制字初始周期（初始周期（2-65535个基准时间单位）个基准时间单位）每个脉

12、冲的周期增量每个脉冲的周期增量-32768-32767个基准时间单位个基准时间单位脉冲数脉冲数1-4294967295 . .V存储器地址存储器地址数据数据VB500VW501VW503VD505VW509VW511VD513500（1段初始周期）段初始周期）-2（1段周期增量）段周期增量）200（1段脉冲数）段脉冲数）3（段数）（段数）多段多段PTO包络表包络表100（2段初始周期）段初始周期）0（2段周期增量）段周期增量）3400（2段脉冲数）段脉冲数）VW517VW519VD521100（3段初始周期）段初始周期）1（3段周期增量）段周期增量）400（3段脉冲数）段脉冲数）2004004

13、000题目题目1：交流伺服电机驱动的刀库换刀控制设计：交流伺服电机驱动的刀库换刀控制设计一个圆形刀库如图所示。在刀库架上一个圆形刀库如图所示。在刀库架上装有装有8种刀具，分别放在种刀具，分别放在0#到到7#位置。位置。每个刀具位置有一个感应铁，在刀库每个刀具位置有一个感应铁，在刀库下方为换刀位，换刀位有一个原位检下方为换刀位，换刀位有一个原位检测传感器。每个刀位有一个指示灯，测传感器。每个刀位有一个指示灯，分别为分别为HL0-HL7。有。有8个选刀按钮个选刀按钮SB0-SB7。刀库电机为。刀库电机为交流伺服电机交流伺服电机。控制要求：当按下某个选刀按钮时，控制要求：当按下某个选刀按钮时，对应刀

14、位指示灯亮，通过计算，确定对应刀位指示灯亮，通过计算，确定电机行走位移，按照最近路径正转或电机行走位移，按照最近路径正转或者反转，直至所选刀位转至换刀位，者反转，直至所选刀位转至换刀位，停下。电机运行过程加速停下。电机运行过程加速-匀速匀速-减速减速-低速运行低速运行-到换刀位停下。假设已知到换刀位停下。假设已知加速度、匀速、低速的速度以及相邻加速度、匀速、低速的速度以及相邻2个刀位的距离。个刀位的距离。题目题目2：步进电机驱动的刀库换刀控制设计：步进电机驱动的刀库换刀控制设计一个圆形刀库如图所示。在刀库架上一个圆形刀库如图所示。在刀库架上装有装有8种刀具，分别放在种刀具，分别放在0#到到7#

15、位置。位置。每个刀具位置有一个感应铁，在刀库每个刀具位置有一个感应铁，在刀库下方为换刀位，换刀位有一个原位检下方为换刀位，换刀位有一个原位检测传感器。每个刀位有一个指示灯，测传感器。每个刀位有一个指示灯，分别为分别为HL0-HL7。有。有8个选刀按钮个选刀按钮SB0-SB7。刀库电机为。刀库电机为步进电机步进电机。控制要求：当按下某个选刀按钮时，控制要求：当按下某个选刀按钮时，对应刀位指示灯亮，通过计算，确定对应刀位指示灯亮，通过计算，确定电机行走位移，按照最近路径正转或电机行走位移，按照最近路径正转或者反转，直至所选刀位转至换刀位，者反转，直至所选刀位转至换刀位，停下。电机运行过程加速停下。

16、电机运行过程加速-匀速匀速-减速减速-低速运行低速运行-到换刀位停下。假设已知到换刀位停下。假设已知加速度、匀速、低速的速度以及相邻加速度、匀速、低速的速度以及相邻2个刀位的距离。个刀位的距离。题目题目3：交流电机与变频器（模拟量）驱动的：交流电机与变频器（模拟量）驱动的刀库换刀控制设计刀库换刀控制设计一个圆形刀库如图所示。在刀库架上一个圆形刀库如图所示。在刀库架上装有装有8种刀具，分别放在种刀具，分别放在0#到到7#位置。位置。每个刀具位置有一个感应铁，在刀库每个刀具位置有一个感应铁，在刀库下方为换刀位，换刀位有一个原位检下方为换刀位，换刀位有一个原位检测传感器。每个刀位有一个指示灯，测传感

17、器。每个刀位有一个指示灯，分别为分别为HL0-HL7。有。有8个选刀按钮个选刀按钮SB0-SB7。刀库电机为可以变频调速刀库电机为可以变频调速的交流电机，变频器通过模拟量控制的交流电机，变频器通过模拟量控制。控制要求：当按下某个选刀按钮时，控制要求：当按下某个选刀按钮时，对应刀位指示灯亮，通过计算，确定对应刀位指示灯亮，通过计算，确定电机行走位移，按照最近路径正转或电机行走位移，按照最近路径正转或者反转，直至所选刀位转至换刀位，者反转，直至所选刀位转至换刀位，停下。电机运行过程加速停下。电机运行过程加速-匀速匀速-减速减速-低速运行低速运行-到换刀位停下。假设已知到换刀位停下。假设已知加速度、

18、匀速、低速的速度以及相邻加速度、匀速、低速的速度以及相邻2个刀位的距离。个刀位的距离。题目题目4：交流电机与变频器（多速开关）驱动的：交流电机与变频器（多速开关）驱动的刀库换刀控制设计刀库换刀控制设计一个圆形刀库如图所示。在刀库架上一个圆形刀库如图所示。在刀库架上装有装有8种刀具，分别放在种刀具，分别放在0#到到7#位置。位置。每个刀具位置有一个感应铁，在刀库每个刀具位置有一个感应铁，在刀库下方为换刀位，换刀位有一个原位检下方为换刀位，换刀位有一个原位检测传感器。每个刀位有一个指示灯，测传感器。每个刀位有一个指示灯，分别为分别为HL0-HL7。有。有8个选刀按钮个选刀按钮SB0-SB7。刀库电

19、机为可以变频调速刀库电机为可以变频调速的交流电机，变频器通过的交流电机，变频器通过2个多速开个多速开关控制。关控制。控制要求：当按下某个选刀按钮时，控制要求：当按下某个选刀按钮时，对应刀位指示灯亮，通过计算，确定对应刀位指示灯亮，通过计算，确定电机行走位移，按照最近路径正转或电机行走位移，按照最近路径正转或者反转，直至所选刀位转至换刀位，者反转，直至所选刀位转至换刀位，停下。电机运行过程加速停下。电机运行过程加速-匀速匀速-减速减速-低速运行低速运行-到换刀位停下。假设已知到换刀位停下。假设已知加速度、匀速、低速的速度以及相邻加速度、匀速、低速的速度以及相邻2个刀位的距离。个刀位的距离。题目题

20、目5：基于交流伺服电机的仓储机器人搬运控制设计：基于交流伺服电机的仓储机器人搬运控制设计有有8层储物架可以取放工件，前面有搬运机器人，机器人可以实现层储物架可以取放工件，前面有搬运机器人，机器人可以实现上升、下降、手臂伸出、手臂缩回、手臂微抬、手臂微降等动作。上升、下降、手臂伸出、手臂缩回、手臂微抬、手臂微降等动作。机器人的升降电机为交流伺服电机机器人的升降电机为交流伺服电机，可以把储物架的某层工件取，可以把储物架的某层工件取出，也可以将工件放到储物架的指定层。通过出，也可以将工件放到储物架的指定层。通过4位拨码开关位拨码开关（8421）选择要存取的层数，通过存、取两个按钮决定动作顺序。）选择

21、要存取的层数，通过存、取两个按钮决定动作顺序。例如拨码开关选择例如拨码开关选择0100，按动取货按钮，则机器人上升到，按动取货按钮，则机器人上升到4层，层，手臂伸出，手臂微抬，手臂缩回，手臂微降，手臂下降到原位。手臂伸出，手臂微抬，手臂缩回，手臂微降，手臂下降到原位。应该能够根据选择的层数计算出升降的距离，然后电动机在运行应该能够根据选择的层数计算出升降的距离，然后电动机在运行过程中按照过程中按照“加速加速-匀速匀速-减速停减速停”运动。自己设定机器人的初始运动。自己设定机器人的初始位置。假设已知加速度、匀速的速度以及相邻位置。假设已知加速度、匀速的速度以及相邻2层的距离。层的距离。题目题目6

22、：基于步进电机的仓储机器人搬运控制设计：基于步进电机的仓储机器人搬运控制设计有有8层储物架可以取放工件，前面有搬运机器人，机器人可以实现层储物架可以取放工件，前面有搬运机器人，机器人可以实现上升、下降、手臂伸出、手臂缩回、手臂微抬、手臂微降等动作。上升、下降、手臂伸出、手臂缩回、手臂微抬、手臂微降等动作。机器人的升降电机为步进电机机器人的升降电机为步进电机，可以把储物架的某层工件取出，可以把储物架的某层工件取出，也可以将工件放到储物架的指定层。通过也可以将工件放到储物架的指定层。通过4位拨码开关（位拨码开关（8421）选择要存取的层数，通过存、取两个按钮决定动作顺序。例如拨选择要存取的层数，通

23、过存、取两个按钮决定动作顺序。例如拨码开关选择码开关选择0100，按动取货按钮，则机器人上升到，按动取货按钮，则机器人上升到4层，手臂伸层，手臂伸出，手臂微抬，手臂缩回，手臂微降，手臂下降到原位。应该能出，手臂微抬，手臂缩回，手臂微降，手臂下降到原位。应该能够根据选择的层数计算出升降的距离，然后电动机在运行过程中够根据选择的层数计算出升降的距离，然后电动机在运行过程中按照按照“加速加速-匀速匀速-减速停减速停”运动。自己设定机器人的初始位置。运动。自己设定机器人的初始位置。假设已知加速度、匀速的速度以及相邻假设已知加速度、匀速的速度以及相邻2层的距离。层的距离。题目题目7：基于交流电机变频调速

24、（模拟量）的：基于交流电机变频调速（模拟量）的仓储机器人搬运控制设计仓储机器人搬运控制设计有有8层储物架可以取放工件，前面有搬运机器人，机器人可以实现层储物架可以取放工件，前面有搬运机器人，机器人可以实现上升、下降、手臂伸出、手臂缩回、手臂微抬、手臂微降等动作。上升、下降、手臂伸出、手臂缩回、手臂微抬、手臂微降等动作。机器人的升降电机为可以变频调速交流电机，配有编码器机器人的升降电机为可以变频调速交流电机，配有编码器，可以，可以把储物架的某层工件取出，也可以将工件放到储物架的指定层。把储物架的某层工件取出，也可以将工件放到储物架的指定层。通过通过4位拨码开关（位拨码开关（8421）选择要存取的

25、层数，通过存、取两个）选择要存取的层数，通过存、取两个按钮决定动作顺序。例如拨码开关选择按钮决定动作顺序。例如拨码开关选择0100，按动取货按钮，则，按动取货按钮，则机器人上升到机器人上升到4层，手臂伸出，手臂微抬，手臂缩回，手臂微降，层，手臂伸出，手臂微抬，手臂缩回，手臂微降，手臂下降到原位。应该能够根据选择的层数计算出升降的距离，手臂下降到原位。应该能够根据选择的层数计算出升降的距离，然后电动机在运行过程中按照然后电动机在运行过程中按照“加速加速-匀速匀速-减速停减速停”运动。自己运动。自己设定机器人的初始位置。假设已知加速度、匀速的速度以及相邻设定机器人的初始位置。假设已知加速度、匀速的

26、速度以及相邻2层的距离。层的距离。题目题目8：基于交流电机变频调速（多速开关）的：基于交流电机变频调速（多速开关）的仓储机器人搬运控制设计仓储机器人搬运控制设计有有8层储物架可以取放工件，前面有搬运机器人，机器人可以实现层储物架可以取放工件，前面有搬运机器人，机器人可以实现上升、下降、手臂伸出、手臂缩回、手臂微抬、手臂微降等动作。上升、下降、手臂伸出、手臂缩回、手臂微抬、手臂微降等动作。机器人的升降电机为可以变频调速交流电机，配有编码器机器人的升降电机为可以变频调速交流电机，配有编码器，可以，可以把储物架的某层工件取出，也可以将工件放到储物架的指定层。把储物架的某层工件取出，也可以将工件放到储

27、物架的指定层。通过通过4位拨码开关（位拨码开关（8421）选择要存取的层数，通过存、取两个）选择要存取的层数，通过存、取两个按钮决定动作顺序。例如拨码开关选择按钮决定动作顺序。例如拨码开关选择0100，按动取货按钮，则，按动取货按钮，则机器人上升到机器人上升到4层，手臂伸出，手臂微抬，手臂缩回，手臂微降，层，手臂伸出，手臂微抬，手臂缩回，手臂微降，手臂下降到原位。应该能够根据选择的层数计算出升降的距离，手臂下降到原位。应该能够根据选择的层数计算出升降的距离，然后电动机在运行过程中按照然后电动机在运行过程中按照“加速加速-匀速匀速-减速停减速停”运动。自己运动。自己设定机器人的初始位置。假设已知

28、加速度、匀速的速度以及相邻设定机器人的初始位置。假设已知加速度、匀速的速度以及相邻2层的距离。层的距离。题目题目9：基于交流电机变频调速（多速开关）的：基于交流电机变频调速（多速开关）的数控车床进给系统数控车床进给系统PLC控制设计控制设计数控车床进给电机为交流电机，可以通过数控车床进给电机为交流电机，可以通过2位多速开关进行变频调位多速开关进行变频调速速，速度曲线为加速，速度曲线为加速-匀速匀速-减速，可以正反转。假设已知加速度、减速，可以正反转。假设已知加速度、匀速的速度以及运行的距离。匀速的速度以及运行的距离。题目题目10：基于交流电机变频调速（模拟量）的：基于交流电机变频调速（模拟量）

29、的数控车床进给系统数控车床进给系统PLC控制设计控制设计数控车床进给电机为交流电机，可以通过模拟量进行变频调速数控车床进给电机为交流电机，可以通过模拟量进行变频调速，速度曲线为加速速度曲线为加速-匀速匀速-减速，可以正反转。假设已知加速度、匀减速，可以正反转。假设已知加速度、匀速的速度以及运行的距离。速的速度以及运行的距离。题目题目11：基于步进电机的数控车床进给系统：基于步进电机的数控车床进给系统PLC控制设计控制设计数控车床进给电机为步进电机数控车床进给电机为步进电机，速度曲线为加速，速度曲线为加速-匀速匀速-减速，可减速，可以正反转。假设已知加速度、匀速的速度以及运行的距离。以正反转。假

30、设已知加速度、匀速的速度以及运行的距离。题目题目12：基于交流伺服电机的数控车床进给系统：基于交流伺服电机的数控车床进给系统PLC控制设计控制设计数控车床进给电机为交流伺服电机数控车床进给电机为交流伺服电机，速度曲线为加速，速度曲线为加速-匀速匀速-减速，减速，可以正反转。假设已知加速度、匀速的速度以及运行的距离。可以正反转。假设已知加速度、匀速的速度以及运行的距离。题目题目13：基于交流伺服电机的送料车呼叫系统：基于交流伺服电机的送料车呼叫系统PLC控制设计控制设计送料车由交流伺服电机驱动送料车由交流伺服电机驱动，可以正反转，送料车运行轨道上有，可以正反转，送料车运行轨道上有5个检测开关等间

31、距排布，每个开关位置对应一个呼叫按钮。当某个检测开关等间距排布，每个开关位置对应一个呼叫按钮。当某个呼叫按钮按下时，小车应该能够自动计算出到呼叫位置的距离个呼叫按钮按下时，小车应该能够自动计算出到呼叫位置的距离和方向，并运行到呼叫位置停下，运行过程按照和方向，并运行到呼叫位置停下，运行过程按照“加速加速-匀速匀速-减减速速-停停”的速度曲线运行。假设已知加速度、匀速的速度以及相邻的速度曲线运行。假设已知加速度、匀速的速度以及相邻2个检测开关的距离。个检测开关的距离。题目题目14：基于步进电机的送料车呼叫系统：基于步进电机的送料车呼叫系统PLC控制设计控制设计送料车由步进电机驱动送料车由步进电机

32、驱动，可以正反转，送料车运行轨道上有，可以正反转，送料车运行轨道上有5个检个检测开关等间距排布，每个开关位置对应一个呼叫按钮。当某个呼测开关等间距排布，每个开关位置对应一个呼叫按钮。当某个呼叫按钮按下时，小车应该能够自动计算出到呼叫位置的距离和方叫按钮按下时，小车应该能够自动计算出到呼叫位置的距离和方向，并运行到呼叫位置停下，运行过程按照向，并运行到呼叫位置停下，运行过程按照“加速加速-匀速匀速-减速减速-停停”的速度曲线运行。假设已知加速度、匀速的速度以及相邻的速度曲线运行。假设已知加速度、匀速的速度以及相邻2个检测个检测开关的距离。开关的距离。题目题目15：基于交流变频调速（模拟量）的：基于交流变频调速（模拟量）的送料