机电系统设计及微机控制
spContent=工程小子：你想知道生产机械设备、生产线、车间甚至整个工厂是如何实现自动化的吗？如何通过控制电机驱动生产机械来增加产品数量、提高产品质量、降低成本？如果您想了解这一点，请加入我们的《机电传动控制》课程团队。您距离成为机电工程师仅一步之遥！《机电传动控制》是机械设计、制造及其自动化专业的专业基础课。研究和解决生产机械电气传动控制相关问题，介绍常用的控制电路和控制电路设计，以及可编程控制器的原理和编程。使学生获得基本的电气控制系统电路分析能力，具备初步的电气控制系统设计及实际调试、系统维护、故障判断等实践能力。
spContent=工程小子：你想知道生产机械设备、生产线、车间甚至整个工厂是如何实现自动化的吗？ 如何通过控制电机驱动生产机械来增加产品数量、提高产品质量、降低成本？ PLC到底有什么魔力？ 如果您想了解这一点，请加入我们的《机电传动控制》课程团队。 您距离成为机电工程师仅一步之遥！
—— 课程团队
课程大纲
《机电传动控制》是机械设计、制造及其自动化专业的专业基础课。 研究和解决生产机械电气传动控制相关问题，介绍常用的控制电路和控制电路设计，以及可编程控制器的原理和编程。 《机电传动控制》课程是电气技术、自动控制技术和可编程控制器技术的有机结合。 这是一门实践性很强的课程。
机电传动控制可概括为继电器接触控制和可编程控制器（PLC）控制应用技术两部分。 继电器接触控制突出其控制原理和逻辑控制思想； PLC应用技术以典型型号三菱FX2N为主线，突出PLC程序设计和应用技术的实践。
通过介绍常用控制电器、基本控制电路、典型控制系统电路分析、现代PC可编程控制器控制技术、电气控制系统设计基础等，为后续课程和未来电气工程技术奠定必要的理论基础。工作。 使学生获得基本的电气控制系统电路分析能力，具备初步的电气控制系统设计及实际调试、系统维护、故障判断等实践能力。
主要知识模块：
1 概述
2、机电传动系统驱动电机
3、机电控制系统中的传感器技术
4、继电器触点控制系统设计
五、可编程控制器原理
教学目标
1）熟悉常用电机的结构和工作原理； 2）了解机电传动控制动力学基础知识； 3）掌握常用低压电器的类型、基本结构和功能； 4）熟悉电气控制系统图法的种类和规定的图纸； 5）掌握三相异步电动机的基本电路控制原理和电路结构； 6）熟悉三菱FX2N系列PLC的基本组成和工作原理； 以及FX2N系列PLC的基本指令。
等级要求
本课程采用线上线下混合式教学。 课程总成绩由线上和线下过程评估结果、实验结果和试卷评估结果相结合，分别占20%、30%和50%。
1.完成在线单元测试，占课程总成绩的5%；
2.完成线上单元作业，占课程总成绩的5%；
3.参与在线交流和讨论，占课程总成绩的5%；
4、完成线下课后作业，占课程总成绩的5%；
5、完成线下实验及实验报告，占课程总成绩的30%；
6.完成线下期末考试，占课程总成绩的50%。
线下成绩评估请参阅本课程教学大纲，线上成绩评估请参阅线上评分标准。
课程大纲
初步知识
高等数学、大学物理、电气电子学、单片机原理
参考
（一）马如红。 机电传动控制。 北京：高等教育出版社[M]，2015（2）范国伟． 电气控制与PLC应用技术[M]． 北京：人民邮电出版社，2013．（3）赵永成等。 机电传动控制。 北京：中国计量出版社[M]，2003（4）张哈根． 机电传动控制。 北京：高等教育出版社[M]，2001（5）于汉奇． 电气控制与可编程控制器应用技术。 南京：东南大学出版社[M]，2003（6）方成元． 工厂电气控制技术。 北京：机械工业出版社[M]，2006
常见问题
问：如何学习课程以及如何获取课程讲义（PPT）。
答：以在线自主学习为主（包括在线视频讲座、讲义下载、在线讨论和问答），以课程讨论为辅。 本课程讲义（PPT）的获取方式包括： （1）各部分课程视频下方提供本部分讲义下载链接； （2）将本课程对应的教材PPT转换为SWF格式（flash动画方式）并打包上传。 下载后最好在电脑上解压，然后用浏览器或者专用软件观看。
主要的。 焦点7-。 学习参考。 专业的。 重点。 学习参考。 扬州大学水利与能源动力工程学院本科课程设计课程：电气控制与可编程控制器课程设计专业：建筑电气与智能化班级：建筑电力1102班学号：111705205姓名：葛佳欣指导老师：李新兵，姜步军 完成日期：2014年6月27日。研究参考。 目录 \o "1-3" \h \u 30487 1 任务书 - 2 - 24052 1.1 设计方案 - 2 - 6316 1.2 设计目的及要求 - 2 - 20489 1.3 原始数据 - 2 - 4886 1.4 项目要求 - 2 - 28531 1.5 附表 - 3 - 1789 1.6 主要参考书 - 3 - 8945 2 项目分析及方案选择 - 4 - 11790 2.1 设计方案初步分析 - 4 - 7098 2.2 实施方案选择 - 4 - 25057 3 具体设计 - 5 - 27991 3.1 硬件系统设计 - 5 - 20195 3.2 软件系统设计 - 6 - 1385 4 仿真运行结果及存在问题 - 8 - 23436 4.1 实验台上仿真运行 - 8 - 2675 4.1.1 接线 - 8 - 20089 4.1 .2 运行结果 - 8 - 8739 4.2 存在的问题或需要改进的地方 - 8 - 21023 5 总结与经验 - 9 - 25262 6 参考文献 - 10 -1 任务说明 1.1 设计主题 本课程的设计主题是“自动门控制系统”设计”。
1.2 设计目的和要求 1、熟悉电气控制系统的一般设计原则、设计内容和设计程序。 2、掌握电气设计图的基本规范，熟练掌握PLC编程的方法和步骤。 3.学会收集、分析和使用电气设计相关的信息和数据。 4、培养独立工作能力、工程设计能力和综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。 1.3原始数据及控制需求概述： 1、感应自动门常用于商店、银行等入口处，当有人进出时可以自动开关门。 2. 当有人接近时，门应自动打开。 3、门打开后，应一直保持打开状态，直至门的通道内无人为止。 4、如果门的通道内无人，门必须在短时间内自动关闭。 5、设置功能选择控制开关：①三种状态：常开、常闭、自动； ②只进、只出。 6、门发生故障时，蜂鸣器发出报警信号。 7、应符合国家标准及相应的设计规范。 1.4 课题要求 1、设计原则：国家现行相关电气设计规范及主管部门规定等。 2、设计范围：控制系统主电路及控制电路设计、程序设计、施工图设计。 3、设计成果：课程设计报告（设计说明书和计算书等）、主电路图、控制电路图、流程图、I/O端子接线图、梯形图和程序。 （所有结果均需打印稿件） 1.5 进度安排 本课程设计时间为1周，进度安排如下：设计准备、熟悉相关电气设计规范、熟悉项目设计要求和内容。
（1天）分析控制要求、主电路及控制电路方案设计。 （1天）画出控制流程图和I/O端子接线图。 （1天）梯形图设计、编程及程序说明。 （1天）整理计算书和图纸，撰写课程设计报告。 （1天） 1.6 主要参考书 1．《电器及可编程控制器应用技术》邓泽明等；2． 2、王昭仪主编的《可编程控制器教程》； 3.《工厂常用电气设备手册》（第2版））第1、2卷中国电力出版社； 4、《可编程控制器教程原理、应用与网络》徐世旭主编。 2 课题分析与方案选择 2.1 设计方案初步分析 本课程设计是设计一个能够实现自动门开启和关闭的自动控制系统。 当门内或门外有人时，系统必须根据当前门控状态（常开、常闭、自动、单向门进出控制等）采取适当合理的动作。 同时，当门出现故障时，系统自动发出故障报警。 模拟测试中，在输入量方面，采用两个常开按钮代替红外传感器来监测门内或门外是否有人。 其中一个状态开关用于表示常开和自动两种状态，另外两个状态开关用于表示门是否可以进入。 /出（如果均不允许进/出，则为常闭；如果不是常开，如果均允许进/出，则为自动）。 最后用状态开关来模拟故障信号； 在输出数量上，用两个输出通道驱动控制门开关电机正反转的两个接触器的线圈，另一个输出通道驱动故障报警信号。
门必须在下列条件下打开：①常开； ② 门内有人，允许外出； ③ 门外有人，允许进入。 有下列情形之一的，必须关门：①不准任何人进出； ② 该开门时却没有开门。 从开门到关门应设置可刷新的断电时间，保证开门后人员能充分通行。 2.2 选择实施计划。 目前了解到的可行的控制方案有传统的继电器触点控制、单片机或微处理器控制、PLC可编程控制器控制等。 这三种方法各有其优点和缺点。 下面我们来比较一下。 传统的继电器控制原理简单明了，适合在控制系统简单的场合使用。 但在这种情况下，继电器控制很难与红外传感器、故障传感器配合。 同时，断电延时时间继电器的计时精度不高，无法“不断刷新”。 另外，当元件较多时，传统的继电器控制接线复杂、容易出错，控制可靠性不高。 而且继电器控制无法实现计算机通信，不利于智能建筑综合控制系统的建立。 因此不应选择这种方法。 单片机或微处理器目前成本较低，更容易与传感器配合、与计算机通信。 但它们必须与各种外围芯片（RAM、ROM等）配合才能正常工作，整个系统结构复杂。 而且运行时的控制精度受外部晶振影响较大，易受各类电磁干扰，可靠性较低。 同时，输入电平兼容性和输出驱动方面的设计非常复杂，编程也很复杂。 因此不宜采用这种方法。
PLC可编程控制器虽然价格较高，但很容易与各种传感器配合，与计算机通讯。 编程简单，可靠稳定，各种器件集于一体。 控制实现直观、清晰，便于程序调试时发现错误和遗漏，方便修改。 因此，本次课程设计就是采用这种方法来实现的。 3 具体设计 3.1 硬件系统设计 自动门的开启和关闭由小型笼型三相异步电机实现，其主电路采用电机正反转电路，如图所示。 图3-1 主电路控制回路由PLC可编程控制器实现，其I/O接口图如下。 图3-2 控制电路（PLC I/O 口图） 注：本图为实际情况下的I/O 口图。 仿真实验中，故障传感器用一个状态开关模拟，两个红外传感器用两个A按钮代替模拟； 输出侧换成小LED等，采用直流电源，不装限位开关。 3.2 软件系统设计 软件系统的设计是基于控制系统内部各动作的逻辑关系。 系统的逻辑关系如下。 1. 在下列情况下开门： ① 处于常开状态； ② 门内有人，允许外出； ③ 门外有人，允许进入。 2、下列情况必须关闭门： ① 不准任何人进出； ② 该开门时却没有开门。 3、从开门到关门应设置可刷新断电时间，保证开门后人员能充分通行。 4、及时收集故障信号并报警。 PLC 在每个扫描周期的流程如下： 图3-3 程序流程图 编写的程序梯形图如下。
图3-4 程序梯形图对应的指令助记符语句如下。 图 3-5 指令语句 4 仿真运行结果及存在问题 4.1 实验台仿真运行 4.1.1 接线状态开关 SA0 代表输入信号可输入/不可输入的输入通道 00.00； 状态开关SA1代表信号可输出/不可输出。 连接至输入通道00.01； 状态开关SA2代表常开/自动信号，接输入通道00.02； 状态开关SA3代表故障信号，接输入通道00.03； 按钮SB0代表内部占用信号，连接输入通道00.04； 按钮SB1代表外部占用信号，连接输入通道00.05。 输出通道10.00接指示灯L1代表开门线圈，输出通道10.01接指示灯L2代表关门线圈，输出通道10.02接指示灯L3代表故障指示。 4.1.2 运算结果 1、SA2 接通（常开）时，L1 亮（开门）。 此时，如果翻转其他开关，输出不会改变。 2、断开SA2（自动），L1熄灭，2秒后L2亮（关门）。 3、该状态下，当SA0和SA1连通时（可以进入或退出），只要按下SB0或SB1，L1就会点亮； 最后一次SB0或SB1释放后2s，L2会亮。 4、如果只连接SA0和SA1其中之一，则只有按下相应按钮后才会出现上述反应。 5、如果SA0和SA1都不接通，相当于常闭，不响应内部或外部人员的需求。 6、SA3接通后，L3灯亮（故障报警）。
4.2 存在的问题或需要改进的地方 1、由于条件限制，仅在实验台上进行了模拟实验，没有做出完整的系统。 例如，实际上并没有使用红外传感器进行监控，而是使用了按钮。 2、开关门的限位开关信号不输入到PLC，而是在外围接线设计时简单连接。 虽然这并不影响自动门的正常控制和使用，但如果在整个智能建筑控制系统中考虑，这个信号是应该被采集的。 3、按钮和状态开关过多，操作有点繁琐，需要优化。 4、若扩大电机容量，需增加星三角启动部分。 5 总结与体会 我们已经经历了一个学期的电气控制和可编程控制器的学习，但只有平常抽象的理论教学和一些设计作业。 另外，实习的机会也不多。 课程设计与理论课程和实验有很大不同。 这是一个综合性很强的课程环节，也是我们必须经历的一个学习阶段。 在课程设计中，我们在学习理论知识的同时，也会加深对这门课程的理解。 在这门课程的设计中，我们可以将它与其他一些课程结合起来，巩固一些软件的使用。 通过相互结合、相互渗透，我们可以获得我们需要的数据和结论，使我们掌握更多的知识。 在这门电气控制与可编程控制器课程的设计过程中，我参考了很多资料，发现目前为止所学到的只是很小的一部分，设计上有一定的难度。 就我设计的题目而言，我通常只介绍书中的一些原理和参数值。 如何设计一个完整的架构，需要我们对现有和过去的知识有一个大致的了解。
通过课程设计和实习学习工作，我接触到了很多新的知识，比如相关软件的扩展，这也让我对这门课程有了更深入的了解，培养了我们求真务实的态度。 本次课程设计也是一个逻辑培养的过程。 从头开始编译每个程序是不可能的。 你总是先编出一个粗略的框架，然后不断完善其内容的逻辑关系，不断纠正其中的逻辑错误，最后得到预期的结果。 最重要的是，这门课程教会了我“做什么”比“怎么做”困难得多。 你所做的一切从一开始就必须有目标和明确的方向，才有意义。 6 参考文献 [1] 马晓军主编． 建筑电气控制技术。 第二版，2013 年 6 月。北京。 机械工业出版社 [2] 李新兵，王永华，舒常宝，姜步军． 电气控制与可编程控制器实验指导书.扬州大学水利与能源动力工程学院
