电气控制课程设计指导书

《电气控制课程设计》指导书

长春光华学院 电气信息学院 编著：王金莉

一、 设计题目

电气控制课程设计

二、 设计目的

1. 掌握PLC控制的基本原理、步进电机及驱动、直流电机、传感器等器件的原理及使用。

2. 掌握位置控制技术、气动技术。

3. 掌握气动方面的减压器、滤清、气压指示,掌握与各类气源之间的接线 4. 掌握机械传动原理及应用。 5. 理解PLC的脉冲输出控制。 6. 了解工业现场控制技术。

7. 掌握位置控制技术。

8. 掌握机械传动原理及应用。 9. 熟悉PLC的I/O连接。

10. 通过对工程实例的模拟，熟练地掌握PLC的编程和程序调试方法。

三、 设计内容

题目一：机械手控制系统的模拟

1. 概述

机械手实物教学模型的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、气缸、气夹等机械部件组成；电气方面有步进电机、步进电机驱动器、传感器、开关电源、电磁阀等电子器件组成；可编程控制器可采用目前市面上比较流行的各类PLC，如西门子、三菱或欧姆龙等。该模型是涵盖了PLC技术，位置控制技术、气动技术有机结合成一体的教学仪器。 2. 设计原理 （1）．步进电机

采用二相八拍混合式步进电机，主要特点：体积小，具有较高的起动和运行频率，有定位转矩等优点。本模型中采用串联型接法，其电气图如下图所示：

1

（2）．步进电机驱动器

步进电机驱动器主要有电源输入部分、信号输入部分、输出部分等。驱动器参数如下列图表所示： ①电气规格 说明 最小值 典型值 最大值 单位 供电电压 18 24 40 V 均值输出电流 0.21 1 1.50 A 逻辑输入电流 6 15 30 mA 步进脉冲响应频— — 100 kHz 脉冲低电平时间 5 — 1 μs ②电流设定 电流值 SW1 SW2 SW3 0.21A OFF ON ON 0.42A ON OFF ON 0.63A OFF OFF ON 0.84A ON ON OFF 1.05A 0FF ON OFF 1.26A ON OFF OFF 1.50A OFF OFF OFF ③细分设定 细分倍数 步数/圈（1.8Ｏ整步） SW4 SW5 SW6 1 200 ON ON ON 2 400 OFF ON ON 4 800 ON OFF ON 8 1600 OFF OFF ON 16 3200 ON ON OFF 32 6400 OFF ON OFF 64 12800 OFF ON OFF 由外部确定 动态改细分/禁止工作 OFF OFF OFF ④接线信号描述 信 号 功 能 PUL 脉冲信号：上升沿有效，每当脉冲由低变高时电机走一步 DIR 方向信号：用于改变电机转向，TTL平驱动 OPTO 光耦驱动电源 ENA 使能信号：禁止或允许驱动器工作，低电平禁止 GND 直流电源地 +V 直流电源正极，典型值+24V A+ 电机A相 A- 电机A相 B+ 电机B相 B- 电机B相 2

⑤PLC控制器与步进电机驱动器连接的工作原理如图所示：

驱动器电源由面板上电源模块提供，注意正负极性，驱动器信号端采用+24V供电，需加1.5K限流电阻（见图中1.5K电阻）。驱动器输入端为低电平有效，在使用不同厂家的PLC产品配套此模型使用时，要选择相应的输出方式，或者加入合适的电平转换板进行电平转换。

（3）．传感器：

①接近开关：接近开关有三根连接线（棕、兰、黑）棕色接电源的正极、蓝色接电源的负极、黑色为输出信号，当与档块接近时输出电平为低电平，否则为高电平。与PLC之间的接线图如下，当传感器动作时，输出端对地接通。PLC内部光耦与传感器电源构成回路，PLC信号输入有效。

②行程开关：当档块碰到开关时，常开点闭合。 （4）. PLC：

本装置需采用晶体管输出型可编程控制器，可同时输出两路脉冲到步进电机驱动器，控制步进电机运行。

具体如何输出脉冲和如何接线请参考具体型号的PLC手册。

3