中南大学2017《机械电子学》.docx

中南大学2017机械电子学题目设计一个如图所示的自动进给平台，具体要求如下：1. 采用交流异步电动机驱动平台的进给。2. 平台的进给方向为水平方向，平台的最大行程为30cm,平台运动到左右两端后自动反向。3. 采用工控机作为控制器。4. 给出传感器和主要元器件的具体选型及其技术指标。5. 给出系统工作原理图，硬件接线图，程序流程图和控制程序，撰写相应的设计报告。总体方案根据题目要求总体方案设计如下，选择两个传感器位置分布如图i所示图1总体方案示意图根据题意要求，设计了一套自动进给平台，其系统具体工作原理如下:（1）本自动进给平台是通过电机传动，由PLC自动控制动作的装置。（2）平台两端有行程开关，前进到限定位置后，自动退到原位，当到达回位限位时，自动前进，循环往复，自动运行。（3）当需要停止时，按图3中SB3时，即可停止自动运行。传感器的选择及主要元器件的选型:表1传感器的选择及主要元器件的选型名称型号或规格数量交流接触器CJ10-20按钮LA10-3H行程开关（传感器）ME-8108继电器JZC33F热继电器FRTR-5-N/3 6-12A熔断器FU1熔断器FU2三相异步电动机RT18-10RT18-2Y112M-4-22KW八设计步骤1 .控制案例当接触到左传感器，给电机正转信号，电动机正转运行；给反转信号，电动机反转运行；给停止信 号，无论电动机正转还是反转，都要停止运行。即电动机的控制能实现正反停。另外，为了保护电机， 还设置了过载保护。2.1/0信号分配输入/输出信号分配如表2所示。表2输入输出信号分配表输入（I）输出（O）元件功能信号地址元件功能信号地址按钮SB1电机正转X0电动机正转Y0按钮SB2电机反转X1电动机反转Y1按钮SB3电机停止X3FR1过载保护X23可编程控制器的硬件接线图如图3LI L2L3No o o 9QFE-FU.1-220VKM1 2 LL BSX- 3 r_L ES Ldo山正转按钮过载保护 反转»停止按钮图3电动机正反转控制的PLC外部接线图4程序流程图经过分析，流程图如下:正转触发行# .开关X0闭合泛转触发开美XI闭过载X2. f1按钮X3闭图3电动机F反转控制流程图正传率电器Y0闭会正转继电器 Y1闭合5梯形图及指令见图4X0XI X3X2 Y1Y0#LD XO 9 ANIXO OR YO10ANIX3ANIXI11ANIX2ANIX312 ANIY0ANIX213OUTY1ANI Y114ENDOUTYQLEi XIR Y1图4 PLC控制的电动机正反转梯形图及指令表解题分析：(1)电动机正反转的主电路中，交流接触器KM和KM2的主触点不能同时闭合，并且必须保证，一个接触器的主触点断开以后，另一个接触器的主触点才能闭合。2）为了做到上面一点，梯形图中输出继电器Yo、Y1的线圈就不能同时带电，这样在梯形图中就要加程序互锁。即在输出 丫 o线圈的一路中，加元件丫 i的常闭触点；在输出丫 1线 圈的一路中，加元件丫 o的常闭触点。当丫 o的线圈带电时，丫 i的线圈因丫 o的常闭触点断开而 不能 得电；同样的道理，当丫 i的线圈带电时，丫 o的线圈因丫 i的常闭触点断开而不能得电。（3）为了保证电动机能从正转直接切换到反转，梯形图中必须加类似按钮机械互锁的程序互锁。即在输出丫 o线圈的一路中，加反转控制信号的常闭触点；在输出丫 i线圈的一路中，加正 转控制信号X。的常闭触点。这样能做到电动机正反转的直接切换。当电动机加正转控制信号时，输入继电器X。的常开触点闭合，常闭触点断开。常闭触点断开反转输出丫的线圈，交流接触器KM2的线圈失电，电动机停止反转，同时丫 i的常闭触点闭合，正转输出继电器丫。的线圈带电，交流接触器KMj的线圈得电，电动机正转。当电动机加反转控制信号时，输入继电器Xi的常开触点闭合，常闭触点断开。常闭触点断开正转输出丫。的线圈，交流接触器KMj的线圈失电，电动机停止正转，同时丫。的常闭触点闭合，反转输出继电器丫 i的线圈带电，交流接触器KM2的线圈得电，电动机正转。（4）在PLC的输出回路中，KMj的线圈和KM2的线圈之间必须加电气互锁。主要是避免当 交流接触器主触点熔焊在一起而不能断开时，造成主回路短路情况的出现。（5）电动机的过载保护一定要加在PLC控制电路的输入回路中，当电动机出现过载时，热继电器的常开触点闭合，过载信号通过输入继电器X加入进PLC，断开程序的运行，使输出继电器丫。、丫同时失电，交流接触器KM. KM2的线圈断电，电动机停止运行。