机电一体化综合实训

1、广东韶关广播电视大学机械制造与自动化（专科）省管课程机电一体化综合实训综合技术应用 PLC技术应用实训成绩： 班 级：10春机械制造与自动化QQ :姓 名:深水渔所属电大： 辅导老师：PLC在三相异步电动机位置与自动循环控制电路中的应用关于PLC的概述可编程序控制器（PLC）作为现代化的自动控制装置已普遍应用 于工业企业的各个领域，是生产过程自动化必不可少的智能控制设 备。掌握PLC的组成原理及编程方法，熟悉 PLC的应用技巧，是每 一位机电类专业技术人员必须具备的基本能力之一。可编程控制器（PLC）,它采用可以编制程序的存储器，用来在其 内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等

2、操作的 指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械 或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统 形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。简单说就是应用在控制系统中的专用的 计算机”，根据控制逻辑编写控制程序装入 PLC，PLC可以替代过去老式的继电器逻辑控制电路，性能稳定可 靠，修改逻辑关系方便，已经在控制系统中广泛使用。西门子的S7_PLC本实训就针对三相异步电动机的位置与自动循环控制电路中的 控制，采用西门子S7 300PLC来代替继电器控制，西门子公司的 最新PLC产品有SIMATIC S7、M7和C7等几大系列。S7系列是传统 意义的PLC产品：

3、S7-200是针对低性能要求的小型PLCS7-300是针对低性能要求的模块式中小型 PLC最多可以扩展32 个模块；S7-400是用于中高级性能要求的大型 PLC可以扩展300多个模 块。S7-300/400 可以组成MPI （多点接口）、PROFIBU网络和工业以 太网等。本实训我们采用的是西门子S7_300PLC点数不多，不需要扩展，本机单元的点数足够我们的系统使用了。S7 300PLC采用STEP7编程软件。该编程软件为用户开发、编辑和监控自己的应用程序提供了良好的编程环境。简单、易学，能 够解决复杂的自动化任务。适用于所有 SIMATIC S7-300 PLC机型软件编程。支持STL、

4、LAD、FBD三种编程语言，可以在三者之间随时切换。 具有密码保护功能。 提供软件工具可以调试和测试 程序。实训内容在生产过程中，有时需控制一些生产机械运动部件的行程和位置，或允许某些运动部件只能在指定工作范围内自动循环往返。例如在摇臂钻床、机场行李输送设备、自动仓库、桥式起重机、流水线皮 带及各种自动或半自动控制设备设计中，经常遇到机械运动部件需进行位置与自动循环控制的要求。1.位置控制线路图1所示为位置控制线路原理图，图1是小行车运行示意图，图2所示是传统继电器一接触器位置控制线路原理图。从图1中可以看 出，行车的前后安装了挡铁 1和挡铁2,工作台的两端点分别安装 了行程开关SQ1和SQ2

5、。通常将行程开关的常闭触点分别串接在正 转控制和反转控制电路中，当行车在运行过程中碰撞行程开关时， 控 制行车停止运行，达到位置控制的目的。(iij向 v '捋诙把谀2阁i 1)图2传统继电器一接触器位置控制线路原理图合上电源空气开关 Q1,按下正转启动按钮 SB2，KM1线圈得电，KM1常开辅助触点闭合，形成自锁；KM1常闭辅助触点断开，实现对反转接触器 KM2的互锁;KM1主触点闭合，电动机启动， 行车向前运行，同时另一组 KM1常开辅助触点闭合H1正转指示灯 点亮。当行车向前运行到限定位置时，挡铁1碰撞行程开关SQI，SQ1常闭触点断开，切断 KM1线圈电源。KM1线圈失电，触点

6、 释放，电动机停止向前运行正转指示灯 H1也熄灭，此时再按下正转 启动按钮SB2,由于SQ1触点断开，KM1线圈仍然不会得电，从 而保证行车不会超过 SQ1所在的位置。当按下反转启动按钮 SB3, KM2线圈得电，KM2常开辅 助触点闭合，形成自锁；KM2常闭辅助触点断开，实现对反转接触器 KM1的互锁；KM2主触点闭合，电动机启动，行车向前运行，同时 另一组KM2常开辅助触点闭合H2反指示灯点亮。当行车向后运行 到限定位置时，挡铁 2碰撞行程开关SQ2， SQ2常闭触点断开， 切断KM2线圈电源。KM2线圈失电，触点释放，电动机停止向后 运行反转指示灯H2也熄灭，此时再按下反转启动按钮 SB

7、3，由于 SQ2触点断开，KM2线圈仍然不会得电，从而保证行车不会超过 SQ2所在的位置。当按下SB1停止按钮时所有元件停止工作，此时再按下反转启动 按钮SB2或者正转启动按钮SB3时，元件都是无法工作的，由于SB1 触点串联整个电路的上端，SB2 SB1 KM1 KM2 H1 H2这些元器件都 无法形成控制回路，从而保证任何时候停止按钮都是安全有效。采用S7-300系列PLC实现位置控制，需要 5个输入点和4 个输出点，其输入/输出分配表如表1所示.表1 采用PLC实现位置控制的输入/输出分配表输入输出功能朮件FIX地址曲能兀件FLClfi 址停止按忸T.10.0止向押制接耙艦KM1妁_0止

8、荊皐功按和SB：10.1反向捽制按融器KM200 1厦向启动按切SB310.2止向运布抬才灯H1Q0. 2止向和程位性揑制SQ110.3H1Q0.3反向行程位胃揑制SQ210.1PLC组态图2所示图3使用PLC实现位置控制的I/O接线图1时宜&根块-EX2VISIEMENS x廿-Hr采用PLC实现位置控制的梯形图(LAD)及指令语句表(STL)如表2所示。表2 采用PLC实现位置控制的语句表及梯形图0E1 : Main Pragrain Siveep (CycledCoiunent：! TLtle：Coiwnent：OBI : "Main Pho肛am Sweep (Cyc

9、le)AI0,0=L2Q.QAL20.0A(0I0.10Q0.0)AI0.3ANQ0.1二Q0.0=Q0.2AL20.0A(I0.2OQ0.1)A1Q-4AlfQ0.0=Q0.1=Q0.310.0QO.O4)_I00.2)IQ0.12)_IQ0.3J)_I10.110. 3Q0.1H II I1/1-QO.O10.2：10.4QO.O4 II IIA-Q0.1网络1为正向运行控制，按下正向启动按钮SB2时，10.1常开触点闭合，QO.O Q0.2输出线圈有效，控制KM1主触点闭合，行 车正向前进，此时再按下反转启动按钮 SB3,由于程序和硬件接线都 带有电气互锁，KM2线圈仍然不会得电，只有当

10、行车行进中碰到正 向限位开关SQ1时，10.3常开触点断开，Q0.0 Q0.2输出线圈无效， KM1主触点断开，从而使行车停止前进。反向运行控制，按下反向启动按钮SB3时，10.2常开触点闭 合，Q0.1 Q0.3输出线圈有效，控制 KM2主触点闭合，行车反向 后退，此时再按下反转启动按钮 SB2，由于程序和硬件接线都带有 电气互锁，KM1线圈仍然不会得电，只有当行车行进中碰到反向 限位开关SQ2时，10.4常开触点断开，Q0.1 Q0.3输出线圈无效， KM2主触点断开，从而使行车停止后退。行车在行进过程中，按下停止按钮SB1时，10.0常开触点断开，从而控制行车运行停止。当按下 SB1停止

11、按钮时所有元件停止 工作，此时再按下反转启动按钮 SB2或者正转启动按钮SB3时，元 件都是无法工作的，由于SB1触点在PLC硬件接线图可以看出串联 整个PLC输入端，断开SB1触点等于所有输入信号都无法输入到 PLC，同样SB1对应的I0.0常开触点断开PLC程序都是无输出的， 从而保证任何时候停止按钮都是安全有效。2.自动循环控制线路在某些生产过程中，要求生产机械在一定行程内能够自动往返 运行，以便对工件连续加工，提高生产效率。行车的自动往返通常是 利用行程开关来控制自动往复运动的相对位置， 再控制电动机的正反orVi9拦性丄扌当铁2转，图4是小行车运行示意图图5传统继电器一接触器自动循环

12、控制线路原理图为使电动机的正反转与行车的向前或向后运动相配合， 在控制线路中设置了 SQ1, SQ2、SQ3和SQ4这4个行程开关，并将它们安装在工作台的相应位置。SQ1和SQ2用来自动切换电动机的正U.4K1-mi _测-5E3E- -FJCjo oI?>1/O反转，以控制行车向前或向后运行，因此将 SQ2称为反向转正向行 程开关，SQ1称为正向转反向行程开关。为防止工作台越过限定位 置，在工作台的两端还安装 SQ3和SQ4，因此SQ3称为正向限位 开关，SQ4称为反向限位开关。行车的挡铁1只能碰撞SQ1, SQ3; 挡铁2只能碰撞SQ2、SQ4。合上电源开关 Q1,按下正转启动按钮

13、SB2, KM1线圈得电，KM1常开辅助触点闭合，形成自锁；KM1常闭辅助触点断开，对 KM2进行互锁；KM1主触点闭合，电动机启动，行车向前运行。当 行车向前运行到限定位置时，挡铁1碰撞行程开关SQ1，SQ1常闭 触点断开，切断KM1线圈电源，使KMl线圈失电，触点释放，电 动机停止向前运行，同时SQl的常开触点闭合，使KM2线圈得电。KM2线圈得电，KM2常闭辅助触点断开，实现对KM1的互锁;KM2 主触点闭合，电动机启动，行车向后运行。当行车向后运行到限定位 置时，挡铁2碰撞行程开关SQ2, SQ2常闭触点断开，切断 KM2 线圈电源，使KM2线圈失电，触点释放，电动机停止向前运行，同

14、时SQ2的常开触点闭合，使 KMl线圈得电，电动机再次得电，行 车又改为向前运行，实现了自动循环往返转控制。注：SB2和SB3按钮之间也是电气进行互锁的。电动机运行过程中，按下停止按钮SB1时，行车将停止运行，此时再按下反转启动按钮 SB2或者正转启动按钮SB3时，元件都是无法工作的，由于 SB1触点串联整个电路的上端，SB2 SB1 KM1 KM2SQ1 SQ2 SQ3 SQ4这些元器件都无法形成控制回路，从而保证任何时 候停止按钮都是安全有效。若SQ1 （或SQ2）失灵，行车向前（或向后） 碰撞SQ3 （或SQ4）时，强行停止行车运行。启动行车时，如果行车 己在工作台的最前端或者最后端应按

15、下 SB3或者SB2进行启动。采用PLC实现自动循环控制，需要 7个输入点和2个输出 点，其输入/输出分配表如表3所示。表3 采用PLC实现自动循环控制的输入/输出分配表输入输出功吨元件PLC地丄功能元件PLC地址停止齣SB110,0正向控钏接竝器EM100, 0正向启弓嵌揺SB210.1反向控制接輕器KM200 1反向启叨按城SB310.2反向转正向片悭SQ110.3正韶转辰向行程SQ2TO.正向尿隹SQ310.5反向曲SQ410.6使用PLC实现自动循环控制时，由于需要 7个输入端子，因此选用S7-300系列入门型PLC 一 CPU 312，组态如图6所示。图7 使用PLC实现自动循环控制

16、的I/O硬件接线图-LDV11 pQ " D Q Q- a i j Q- W s-Q- V> a O-10-P*.J1 d-KM1VI-KM1-KM2采用PLC实现自动循环控制的梯形图(STL)如表4所示(LAD)及指令语句表Connen:：*sbi*勺矿0了"torT I1 I_Hl/l11l/l()I如”I I11_旬旷0厂0厂"刃彻IT'HT_11_Hl/l11l/l1 I-I I"KU*I I叨1血010 J04EN1QCU泳ICU丽11X3弼1().5FJLgL刃4IX SSjnbol infonaLt i on：-停id舶-正向

17、启M-正问转反町峯-正向控制接融器-反向制溜-反向转正向i亍程-正向限位反向控制接触器-反向限位DB1 : "Hairi Fioeiax Sweep (Cycle-)Cjiuiert：etworl 1泪动循环牒CzuuiLBr-tlAL2D.0AL20.00加“00)拥'sqrA抽=AL20.0Al0*5B3"0*5Q1*0)AUO乜©AAJT='HIT104-1 Z- fl- o 1 o.oo.o.a I I _I- Q- ow"10.110-4QO.O-正勺启动ft钮-正旬转反向彳亍程正勺控制接念器10.2-反勺启训魏！110.3反旬转正向彳亍程QO,C-鈿控制接鱷10,210.310.5QO.： qao-反句启删-反®转正向行忌-