科研实践报告

1、 科研实践报告 学院： 电气与光电工程学院 专业： 电气工程及其自动化 班级： 13 电二 姓名： 李明 学号： 13021212 目录引言1第1章21.1 设计任务21.1.1 指示灯21.1.2 滚动显示21.1.3 模拟步进电机控制21.2 设计目的31.3 设计意义3第2章 设计方案42.1 指示灯42.1.1 I/O分配表42.1.2 PLC外部接线图42.1.3 指令语句42.2 滚动显示52.2.1 I/O分配表52.2.2 PLC外部接线图52.2.3 指令语句52.3模拟步进电机控制62.3.1 I/O分配表62.3.2 PLC外部接线图62.3.3 指令语句7第3章 实物制

2、作103.1实物材料103.2实物照片11第4章 调试结果124.1 指示灯124.2 滚动显示124.3模拟步进电机控制12第5章 小结13参考文献14附录15附录115附录215附录316引言 在设计当中，我们要将学到的知识综合运用，还要在设计过程中不断查阅资料，学习新的知识和新的方法，并且运用到设计中，这样为我们以后的工作打下更好的基础。本课程设计是电器与PLC中电气控制与PLC的教学进行的实践环节，培养学生应用所学知识和设计方法、结合实际的设计任务进行电气控制系统设计的能力，并使我们学生在实物制作能力和PLC控制系统的编程和调试能力方面得到锻炼。本次设计包括指示灯、滚动灯显、模拟五相步

3、进电机控制。例如其中的模拟五相步进电机控制实验，步进电机是一种控制精度极高的电机, 在工业上有着广泛的应用。步进电动机具有快速起停、精确步进和定位等特点，所以常用作工业过程控制及仪器仪表的控制元件。基于PLC控制的步进电动机具有设计简单，实现方便，参数设计置灵活等优点。矩角特性是步进电机运行时一个很重要的参数，矩角特性好，步进电机启动转矩就大，运行不易失步。改善矩角特性一般通过增加步进电机的运行拍数来实现。本文主要是介绍采用可编程控制器(PLC) 对指示灯、滚动灯显、模拟五相步进电机进行控制的设计原理及方法进行分析。本文详细的介绍了用PLC实现实验要求的原理及硬件和软件设计方法。其内容主要包括

4、设计方案、输入输出列表、外部接线图、实物照片和元器件一览表。第1章 1.1 设计任务1.1.1 指示灯某机器设备的状态指示灯为红黄绿三节。当设备闲置时，黄灯以较慢的速度闪烁，红灯与绿灯灭；当设备处于正常运行时，绿灯常亮，红灯与黄灯灭；当设备发生故障时，红灯快速闪烁，同时发出蜂鸣声。设备的运行状态以三个输入开关量来表征，分别为：启动，停止，报警，由输入开关模拟设备处于闲置、正常和故障。所有开关均为触发按钮，当报警发生时，必须停止运行；以三个输出开关量来控制三色灯的运行，红灯本身带有蜂鸣器。如图1-1：图1-1 指示灯1.1.2 滚动显示有7个并排成一列的灯，要求用PLC控制其从17依次点亮（当2

5、亮时，1并不熄灭），当7亮起之后，再从17依次熄灭，如此不断循环的亮与灭，间隔时间1s，要求有启、停控制。1.1.3 模拟步进电机控制1五相步进电动机的控制要求 ：五相步进电动机有五个绕组: A、B、C、D、E；正转顺序: ABCBCBCDCDCDEDEDEAEAEABAB；     反转顺序: ABCBCBCDCDCDEDEDEAEAEABAB 。2用五个开关控制其工作：      1 号开关控制其运行 ( 启&#

6、160;/ 停 )； 2 号开关控制其低速运行 (转过一个步距角需 1 秒)；      3 号开关控制其中速运行 (转过一个步距角需 0.1 秒)；     4 号开关控制其高速运行 (转过一个步距角需 0.03 秒)；     5 号开关控制其转向 ( ON

7、0;为正转，OFF 为反转 )。3.模拟要求 上述三组实验做在一块不大于33x33cm的绝缘板上，用LED灯代替各相，每组实验可以独立运行。要求布置合理，硬线连接，接线规范标准。1.2 设计目的通过实践熟悉PLC及常用低压电气元件的结构特点，掌握其选型原则；了解常见电气控制电路设计的标准和原则，学习使用常用电气类工具。学习PLC常用指令、输入输出信号与PLC的连接等，掌握PLC程序的编写与调试方法。学习简单工程的工作流程与组织管理，培养我们的工程素养。这将对我们以后从事有关的工作有所帮助。1.3 设计意义本文主要是介绍采用可编程控制器(PLC) 对指示灯、滚动灯显、模拟五相

8、步进电机进行控制的设计原理及方法进行分析。本文详细的介绍了用PLC实现实验要求的原理及硬件和软件设计方法。其内容主要包括设计方案、输入输出列表、外部接线图、实物照片和元器件一览表。在设计当中，我们要将学到的知识综合运用，还要在设计过程中不断查阅资料，学习新的知识和新的方法，并且运用到设计中，这样为我们以后的工作打下更好的基础。我们需要通过学会运用工程标准规范自己的设计，应用它们完成PLC的选型，元器件的选择，实物的布置及调试过程。熟悉相关设计规范、手册、标准等以及工程实践中常用的方法，具有实践性、综合性强的显著特点。在设计中我们还用用到许多现代化手段，使用GX软件，Word软件及CAD软件等。

9、在提高绘图能力的基础上，并在制作实物正确表达设计意图，实现设计功能，我们要不断运用学习的知识，把实际和理论结合起来，检查和提高我们对基础理论和专业知识的认识理解，掌握程度及综合运用的实践能力，这正此次设计的意义所在。第2章 设计方案2.1 指示灯2.1.1 I/O分配表表2-1 I/O分配表逻辑元件作用电气元件X0设备故障SB1X1设备正常SB2X2设备闲置SB3Y0红灯RHY1黄灯YHY2绿灯GH2.1.2 PLC外部接线图 图2-1 指示灯PLC外部接线图2.1.3 指令语句19LD   M8013ANI  Y2ANI  M1OUT   Y1LD&#

10、160; X0OR  Y2ANI   X1ANI  M1ANI  Y0OUT  Y2LD  M8012AND  M1ANI  Y2ANI  Y1OUT  Y0LD  X2OR  M1ANI  X1OUT  M1 2.2 滚动显示2.2.1 I/O分配表表2-2 I/O分配表逻辑元件作用电气元件X0打开SB1X1关闭SB2Y0灯1H1Y1灯2H2Y2灯3H3Y3灯4H4Y4灯5H5Y5灯6H6Y6灯7H72.2.2 PLC外部接线图 图2-2 滚动显示PLC

11、外部接线图2.2.3 指令语句LD X0OR M1ANI X1OUTM1LD M1ANI T201OUTT200K50LD T200OUTT201K50LDF T200SET M0LDP T201SFTLM0Y0K7K1LD Y6RST M0END2.3模拟步进电机控制2.3.1 I/O分配表表2-3 I/O分配表逻辑元件作用电气元件X0打开/关闭SQ1X1低速运行开关SB2X2中速运行开关SB3X3高速运行开关SB4X4正反转切换SQ2Y0模拟A相绕组H1Y1模拟B相绕组H2Y2模拟C相绕组H3Y3模拟D相绕组H4Y4模拟E相绕组H52.3.2 PLC外部接线图 图2-3 PLC外部接线图2

12、.3.3 指令语句LD X1OR M0ANDX0ANI X2ANI X3OUTM0LDI M1ANI M2MCSLD M0ANI T9OUTT0K5LD T0OUTT1K5LD T1OUTT2K5LD T2OUTT3K5LD T3OUTT4K5LD T4OUTT5K5LD T5OUTT6K5LD T6OUTT7K5LD T7OUTT8K5LD T8OUTT9K5MCRLD X2OR M1ANDX0ANI X1ANI X3OUTM1LDI M0AN IM2MCSLD M1ANI T29OUTT20K1LD T20OUTT21K1LD T21OUTT22K1LD T22OUTT23K1LD T23

13、OUTT24K1LD T24OUTT25K1LD T25OUTT26K1LD T26OUTT27K1LD T27OUTT28K1LD T28OUTT29K1MCRLD X3OR M2ANDX0AN IX1ANI X2OUTM2LDI M0ANI M1MCSLD M2ANI T209OUTT200K3LD T200OUTT201K3LD T201OUTT202K3LD T202OUTT203K3LD T203OUTT204K3LD T204OUTT205K3LD T205OUTT206K3LD T206OUTT207K3LD T207OUTT208K3LD T208OUTT209K3MCRLD

14、M0OR M1OR M2AN IT0ANI T20ANI T200LD T5OR T25OR T205ANI T9AN IT29ANI T209ORBANI X4LD M0OR M1OR M2ANI T3ANI T23ANI T203LD T8OR T28OR T208ANI T9ANI T29ANI T209ORBANDX4ORBOUTY0LD M0OR M1OR M2ANI T2ANI T22ANI T202LD T7OR T27OR T207ANI T9ANI T29AN IT209ORBANI X4LD M0OR M1OR M2AN IT1ANI T21ANI T201LD T6OR

15、T26OR T206ANI T9ANI T29ANI T209ORBANDX4ORBOUTY1LD M0OR M1OR M2ANI T4ANI T24ANI T204ANI X4LD T4OR T24OR T204ANI T9ANI T29ANI T209ANDX4ORBOUTY2LD T1OR T21OR T201ANI T6ANI T26ANI T206ANI X4LD T2OR T22OR T202ANI T7ANI T27ANI T207ANDX4ORBOUTY3LD T3OR T23OR T203ANI T8ANI T28ANI T208ANI X4LD T0OR T20OR T20

16、0ANI T5ANI T25ANI T205ANDX4ORBOUTY4第3章 实物制作3.1实物材料将上述三组实验做在一块不打于33x33cm的绝缘板上，每组实验可以独立运行。要求布置合理，硬线连接，接线规范标准。此次课程设计有三个实验，经济考虑把三个实验整合在一起，一起共用元器件。实验一指示灯实验涉及红黄绿三个led灯、一个和红灯串联焊接的蜂鸣器，三个各自负责灯的起停的按钮；实验二滚动灯显实验中设计七个led灯（不需要区分颜色），两个按钮；实验三步进电机控制实验中需要五个led灯，两个开关三个按钮。综上，需要七个led灯（其中包括5个红色led灯、1个黄色led灯、1个绿色led灯）、排针若

17、干、一个熔断器、1mm的硬线若干米、焊锡若干，如下表所示：准备完材料后，首先先设计好原理图，然后在绝缘板上进行布局，布局时要合理，走线要尽量方便，最好在达到要求的同时外观也美观。在焊接的同时要注意有些元件要区分正负极，元件的串并联等问题，其次焊接时要焊牢固，不能出现虚焊问题。表3-1 元件清单元件名称数量保险丝1个红灯5个绿灯1个黄灯1个蜂鸣器1个按钮开关3个开关2个排针若干线若干焊锡若干3.2实物照片图3-1 实物正面图图3-2 实物反面图第4章 调试结果4.1 指示灯该实验由3个开关和红黄绿灯组成，打开SB3时，红灯快速闪烁，同时发出蜂鸣声（设备处于故障状态）；打开SB2时，绿灯常亮，红灯

18、与黄灯灭（设备处于正常状态）；打开SB1时，黄灯以较慢的速度闪烁，红灯与绿灯灭（设备处于闲置状态）。4.2 滚动显示打开SB1时，第个灯亮；秒后第2个灯亮；以此类推第7个灯亮；然后一秒后第1个灯开始熄灭，1秒后第2个，就这样一直到第7个熄灭；然后重复前面的循环过程，当关断SB2时，灯全部熄灭。4.3模拟步进电机控制该实验由5个开关和5个灯组成，1号开关控制启/停；2号开关低速运行；3号开关中速运行；4号开关高速运行；5号开关正反转切换。灯1为电动机的A相；灯2为电动机的B相；灯3为电动机的C相；灯4为电动机的D相；灯5为电动机的E相。当按下开关SQ1和SB1时，1号，2号和3号灯亮2号和3号灯亮2号，3号和4号灯亮3号和4号灯亮3号，4号和5号灯亮4号和5号灯亮1号，4号和5号灯亮1号和5号灯亮1号，2号和5号灯亮1号和2号灯亮。当再打开SQ2时，灯亮会反过来亮，从1号和2号灯亮1号，2号和5号灯亮1号和5号灯亮1号，4号和5号灯亮4号和5号灯亮3号，4号和5号灯亮3号和4号灯亮2号，3号和4号灯亮2号和3号灯亮1号，2号和3号灯亮。但它的速度是低速。当关闭SQ2和SB1，同时打开SQ1和SB2，灯亮的顺序和低速时是一