山大《运动控制系统》课件第1章 自动控制系统的构造方法-2步进逻辑公式法

1、1第112讲第一章 自动控制系统的构造方法本讲主要内容： 二、步进逻辑公式法二、步进逻辑公式法 1.规定 逻辑代数等式的左端是运动控制电路的线圈符号； 逻辑代数等式的右端是能使该线圈得电的所有的触点符号. 能使物体产生位移的全部有关输出状态保持不变的一段时间区域称为一个程序步，只要有一个输出状态发生变化就转入下一个程序步。二、步进逻辑公式法2程序步的定义 二、步进逻辑公式法 能使物体产生位移的全部有关输出状态保持不变的一段时间区域称为一个程序步，只要有一个输出状态发生变化就转入下一个程序步。2.程序步定义 当用运行轨迹表示程序步时，对于运行轨迹作如下规定：有箭头表示的(导数连续的)线段说明小车

2、有位移或有程序步；无箭头表示的线段说明小车无位移或无程序步。二、步进逻辑公式法式中，Ki表示第i(程序)步； Ki+1表示第i+1(程序)步； Ki-1表示第i-1(程序)步； ST表示转步信号，通常由位置检测器产生。3.步进逻辑公式 注意:位置检测器分接触式和非接触式两类；非接触式有：光、声、波和磁四类。二、步进逻辑公式法式中，Ki表示第i(程序)步； Ki+1表示第i+1(程序)步； Ki-1表示第i-1(程序)步； ST表示转步信号，通常由位置检测器产生.3.步进逻辑公式 注意:位置检测器分接触式和非接触式两类；非接触式有：光、声、波和磁四类)用常规继电器表示的步进逻辑公式二、步进逻辑公

3、式法式中，Ki表示第i(程序)步； Ki+1表示第i+1(程序)步； Ki-1表示第i-1(程序)步； ST表示转步信号，通常由位置检测器产生.3.步进逻辑公式 注意:位置检测器分接触式和非接触式两类；非接触式有：光、声、波和磁四类)用三菱PLC梯形图表示的步进逻辑公式二、步进逻辑公式法式中，Ki表示第i(程序)步； Ki+1表示第i+1(程序)步； Ki-1表示第i-1(程序)步； ST表示转步信号，通常由位置检测器产生.3.步进逻辑公式 注意:位置检测器分接触式和非接触式两类；非接触式有：光、声、波和磁四类) 用西门子PLC梯形图表示的步进逻辑公式二、步进逻辑公式法上式说明： 对于比较复杂

4、的连续化的生产工艺，每个程序步之间一般存在如下关系： 每个程序步都是由前一步接触或感应转步信号ST产生的，每一步的消失都因后一步的出现而消失。其推导过程如下： 假设K表示中间继电器的线圈或触点，第i程序步用逻辑代数书写的过程为3.步进逻辑公式 二、步进逻辑公式法每一步的产生都是由前一步接触或感应ST所产生产生后应该有一段时间区域保持不变，故应该有自保(自锁) 每一步的消失都是由后一步的出现而消失 步进逻辑公式尽管比较简单，但是许多自动化流水线、工业机器人和机器手的控制电路的形成过程都由此公式而来。3.步进逻辑公式 二、步进逻辑公式法3.步进逻辑公式 124.步进逻辑公式的使用方法 此公式的表示

5、方法简单，不但容易记忆而且使用也方便。其使用方法是：1） 先把运行轨迹分成若干程序步并定义转步信号（位置检测信号）。2） 根据运行轨迹结构写出决定物体运动状态的输出电路的逻辑代数方程组。输出方程定义：假设能决定物体某运动状态或方向的变量是y，那么，输出方程就是由下述方程所组成的方程组： (物体在该运动状态或方向上的程序步) 2022/8/2013134.步进逻辑公式的使用方法 此公式的表示方法简单，不但容易记忆而且使用也方便。其使用方法是：1） 先把运行轨迹分成若干程序步并定义转步信号（位置检测信号）。2） 根据运行轨迹结构写出决定物体运动状态的输出电路的逻辑代数方程组。输出方程定义：假设能决

6、定物体某运动状态或方向的变量是y，那么，输出方程就是由下述方程所组成的方程组： (物体在该运动状态或方向上的程序步) 144.步进逻辑公式的使用方法1） 先把运行轨迹分成若干程序步并定义转步信号（位置检测信号）。2） 根据运行轨迹结构写出决定物体运动状态的输出电路的逻辑代数方程组。输出方程定义：假设能决定物体某运动状态或方向的变量是y，那么，输出方程就是由下述方程所组成的方程组： (物体在该运动状态或方向上的程序步) 3） 套用步进公式写出控制电路的逻辑代数方程组，如果有必要可绘出其运动控制电路原理图 (控制方程组是由步进公式按照某一生产工艺要求所组成的逻辑代数方程组) 。注意： 为所有逻辑或

7、。例1(直线运动应用举例) 已知:电动机带动某小车左右运动，生产工艺要求的运动轨迹如图所示（注意：没有箭头的运行轨迹线段表示物体没有产生位移） 。假设： KM1得电，电动机带动小车向右运动； KM2得电，电动机带动小车向左运动。 试设计满足该运动轨迹的物体运动控制系统（不考虑电动机的惯性和过热问题）。Note:为了突出主要问题，在没有特别声明时，我们都不考虑电动机的惯性和过热问题。例1(直线运动应用举例) 已知:电动机带动某小车左右运动，生产工艺要求的运动轨迹如图所示（注意：没有箭头的运行轨迹线段表示物体没有产生位移） 。假设：KM1得电，电动机带动小车向右运动； KM2得电，电动机带动小车向

8、左运动。 试设计满足该运动轨迹的物体运动控制系统（不考虑电动机的惯性和过热问题）。Note:为了突出主要问题，在没有特别声明时，我们都不考虑电动机的惯性和过热问题。解：1）定义程序步和转步信号： 根据程序步的定义可知此运行轨迹分为K1、K2、K3、K4四步，每步的转步信号我们分别设为ST1、ST2、ST3。 2）写出逻辑代数方程组：根据运动轨迹我们可以直接写出该控制系统的输出方程组（因为KM1得电，小车向右运行。 KM2得电，小车向左运行，所以程序步与KM1和KM2之间的函数为）。解：1）定义程序步和转步信号： 根据程序步的定义可知此运行轨迹可分为K1、K2、K3、K4四步，每步的转步信号我们

9、分别设为ST1、ST2、ST3。 2）写出逻辑代数方程组：根据运动轨迹我们可以直接写出该控制系统的输出方程组（因为KM1得电，小车向右运行。 KM2得电，小车向左运行，所以程序步与KM1和KM2之间的函数为）。 2）写出逻辑代数方程组：根据运动轨迹我们可以直接写出该控制系统的输出方程组（因为KM1得电，小车向右运行。 KM2得电，小车向左运行，所以程序步与KM1和KM2之间的函数为）。3)套用步进公式可得该控制系统的控制方程组2）写出逻辑代数方程组：根据运动轨迹我们可以直接写出该控制系统的输出方程组（因为KM1得电，小车向右运行。 KM2得电，小车向左运行，所以程序步与KM1和KM2之间的函数

10、为）3)套用步进公式可得该控制系统的控制方程组3)套用步进公式可得该控制系统的控制方程组 但是如何起动这组循环呢? 必须增加起动按钮S1来发起这组循环，将控制方程组修改为： 3)套用步进公式可得该控制系统的控制方程组 但是如何“结束”这 组循环呢? 必须增加停 止按钮S2来使系统停止 工作。逻辑代数方程组 再次修改为：3)套用步进公式可得该控制系统的控制方程组4）物体运动控制系统的原理图 根据上述逻辑代数方程组，绘制其运动控制系统原理图的过程如下：1） 先把运行轨迹分成若干程序步并定义转步信号（位置检测信号）。2） 根据运行轨迹结构写出决定物体运动状态的输出电路的逻辑代数方程组（简称输出方程）

11、。输出方程定义：假设能决定物体某运动状态或方向的变量是y，那么，输出方程就是由下述方程所组成的方程组： (物体在该运动状态或方向上的程序步) 注意： 为所有逻辑或。3） 套用步进公式写出控制电路的逻辑代数方程组（简称控制方程），如果有必要可绘出其运动控制电路原理图 (控制方程组是由步进公式按照某一生产工艺要求所组成的逻辑代数方程组) 。 27例1(直线运动应用举例) 已知:电动机带动某小车左右运动，生产工艺要求的运动轨迹如图所示（注意：没有箭头的运行轨迹线段表示物体没有产生位移） 。假设： KM1得电，电动机带动小车向右运动； KM2得电，电动机带动小车向左运动。 试设计满足该运动轨迹的物体运

12、动控制系统（不考虑电动机的惯性和过热问题）。Note:为了突出主要问题，在没有特别声明时，我们都不考虑电动机的惯性和过热问题。例1(直线运动应用举例) 已知:电动机带动某小车左右运动，生产工艺要求的运动轨迹如图所示（注意：没有箭头的运行轨迹线段表示物体没有产生位移） 。假设： KM1得电，电动机带动小车向右运动； KM2得电，电动机带动小车向左运动。 试设计满足该运动轨迹的物体运动控制系统（不考虑电动机的惯性和过热问题）。Note:为了突出主要问题，在没有特别声明时，我们都不考虑电动机的惯性和过热问题。解：1）定义程序步和转步信号： 根据程序步的定义可知此运行轨迹分为K1、K2、K3、K4四步

13、，每步的转步信号我们分别设为ST1、ST2、ST3。 2）写出输出方程组：根据运动轨迹我们可以直接写出该控制系统的输出方程组（因为KM1得电，小车向右运行。 KM2得电，小车向左运行，所以程序步与KM1和KM2之间的函数为）。解：1）定义程序步和转步信号： 根据程序步的定义可知此运行轨迹可分为K1、K2、K3、K4四步，每步的转步信号我们分别设为ST1、ST2、ST3。 2）写出输出方程组：根据运动轨迹我们可以直接写出该控制系统的输出方程组（因为KM1得电，小车向右运行。 KM2得电，小车向左运行，所以程序步与KM1和KM2之间的函数为）。 2）写出逻辑代数方程组：根据运动轨迹我们可以直接写出

14、该控制系统的输出方程组（因为KM1得电，小车向右运行。 KM2得电，小车向左运行，所以程序步与KM1和KM2之间的函数为）。3)套用步进公式可得该控制系统的控制方程组2）写出逻辑代数方程组：根据运动轨迹我们可以直接写出该控制系统的输出方程组（因为KM1得电，小车向右运行。 KM2得电，小车向左运行，所以程序步与KM1和KM2之间的函数为）3)套用步进公式可得该控制系统的控制方程组3)套用步进公式可得该控制系统的控制方程组 但是如何起动这组循环呢? 必须增加起动按钮S1来发起这组循环，将控制方程组修改为： 3)套用步进公式可得该控制系统的控制方程组 但是如何“结束”这 组循环呢? 必须增加停 止

15、按钮S2来使系统停止 工作。逻辑代数方程组 再次修改为：3)套用步进公式可得该控制系统的控制方程组解：输出方程组为控制方程组： 根据上述逻辑代数方程组，绘制其运动控制系统原理图的过程如下：475. 步进逻辑公式实际应用时的注意事项 1)实际应用时需要被控物体动作准确无误，因此，一般都需要对电动机进行调速，如果采用变频器控制电动机的转速其常用控制系统如下图所示(转换过程)。485. 步进逻辑公式实际应用时的注意事项 1)实际应用时需要被控物体动作准确无误，因此，一般都需要对电动机进行调速，如果采用变频器控制电动机的转速其常用控制系统如下图所示(转换过程)。495. 步进逻辑公式实际应用时的注意事

16、项 1)实际应用时需要被控物体动作准确无误，因此，一般都需要对电动机进行调速，如果采用变频器控制电动机的转速其常用控制系统如下图所示(转换过程)。505. 步进逻辑公式实际应用时的注意事项 如果电动机换成直流电动机，那么其主电路的转换过程如下图所示。515. 步进逻辑公式实际应用时的注意事项 如果电动机换成直流电动机，那么其主电路的转换过程如下图所示。525. 步进逻辑公式实际应用时的注意事项1) 实际应用时电动机一般需要进行调速，如果采用变频器控制电动机的转速其常用控制系统如下图所示(转换过程) 。2) 为了施工方便快捷；为了调试修改程序灵活方便；更为了控制系统安全可靠，一般都采用可编程序控

17、制器来实现逻辑代数描述的控制电路。逻辑代数方程组与PLC的梯形图十分接近。用逻辑代数描述控制电路的最大优点是直接用可编程序控制器实现控制系统或者直接嵌入微型计算机系统。所以逻辑代数方程组也是可编程序控制器的控制程序。实际应用时如果用可编程序控制器实现，那么其控制电路如下图所示(转换过程) 。535. 步进逻辑公式实际应用时的注意事项545. 步进逻辑公式实际应用时的注意事项555. 步进逻辑公式实际应用时的注意事项2) 为了施工方便快捷；为了调试修改程序灵活方便；更为了控制系统安全可靠，一般都采用可编程序控制器来实现逻辑代数描述的控制电路。逻辑代数方程组与PLC的梯形图十分接近。用逻辑代数描述

18、控制电路的最大优点是直接用可编程序控制器实现控制系统或者直接嵌入微型计算机系统。所以逻辑代数方程组也是可编程序控制器的控制程序。实际应用时如果用可编程序控制器实现，那么其控制电路如下图所示(转换过程) 。转换特点：原电气控制电路的输入信号和反馈信号成了PLC输入信号；原电气控制电路的输出信号成了PLC输出信号。课堂练习 已知:电动机带动的小车作如下图所示的生产工艺要求的运动轨迹，假设,KM1得电小车向右运行， KM2得电小车向左运行，启动按钮为S1；停止按钮为S2 。试设计满足该运动轨迹的运动控制线路图。课堂练习 已知:电动机带动的小车作如下图所示的生产工艺要求的运动轨迹，假设,KM1得电小车向右运行， KM2得电小车向左运行，启动按钮为S1；停止按钮为S2 。试设计满足该运动轨迹的运动控制线路图。课堂练习 已知:电动机带动的小车作如下图所示的生产工艺要求的运动轨迹，假设,KM1得电小车向右运行， KM2得电小车向左运行，启动按钮为S1；停止按钮为S2 。试设计满足该运动轨迹的运动控制线路图。59探索与发现 1、使用步进逻辑公式所设计的电路