1、 电气专业核心课程综合电气专业核心课程综合 课程设计报告课程设计报告 题 目： 运动小车 PLC 控制系统设计 院 （系） ： 机电与自动化学院 专业班级： 电气工程及其自动化 0902 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2012 年 06 月 18 日至 2012 年 07 月 06 日 电气专业核心课程综合课程设计任务书 一、设计题目一、设计题目 HJD-4 实验教学装置实验教学装置 PLC 控制系统设计控制系统设计 二、设计主要内容二、设计主要内容 1.1.控制要求控制要求 控制系统主要由上位机 PC 机、 PLC、 变频器及异步电动机组成。 可编程控制器(PLC) 负责处理各种信号的逻
2、辑关系，从而向变频器发出起、停等信号，同时变频器也将工作 状态信号送给 PLC，形成双向联络关系,它是系统的核心。变频器实现电机的调速。在上 机机上，按下启动按钮，可选择工频/变频控制， 能实现自动控制和手动控制（自动转 换频段/手动输入频段） ，并可实现调速。 在系统满足操作要求外，对于控制界面力求界面简洁美观，控制动作不会相互影响， 状态显示清楚明了，便于用户操作控制。 2.2.主要内容主要内容 （1）设计一个由组态软件实现上位机控制，PLC 为下位机的 HJD-4 实验教学装置 主轴 PLC 控制系统。 （2）根据控制要求，查阅相关技术资料，拟定课题实施方案，进行电气控制系统硬 件电路设
3、计，包括主电路、控制电路及 PLC 硬件配置电路。 （3）HJD-4 实验教学装置主轴控制系统的软件设计，包括控制程序、控制界面及动 画设计。 （4）利用实验室设备完成硬件接线及运行调试。 三、原始资料三、原始资料 2 2. . HJD-4 实验教学装置实验教学装置 加工中心HJD-4是机电一体化实验教学系统。它由个人计算机（PC或上位机） 、电气 控制实验柜和微加工中心组成。其中PC机和电气控制实验柜是系统的主体，微加工中心 为控制对象。 （1）个人计算机 个人计算机是整个控制系统的上位机，他和 PLC 构成两级控制系统，完成两大功能： 通过 RS-232C 串行通讯线与 HJD-4 型控制
4、系统中的 PLC 串行通信板连接， 形成两 级控制系统，实现对 PLC 的监控及两级控制； 通过 SC-09 编程电缆与 PLC 连接，实现 PLC 的编程、程序的输入输出、监控等。 （2）控制系统 HJD-4 型的控制系统的核心是 PLC，还包括继电器接触器控制系统、PLC、位置 控制模块（1PG 和 20GM） 、交流伺服控制系统、步进电机控制系统、交流变频调速系统、 控制面板和面板接线端子等。 PLC 作为数控功能的控制核心，它采用三菱 FX2N-80MT 型号。通过变频器（松下） 对三相异步电动机进行变频调速，从而控制主轴的速度及主轴的运动方向。通过步进驱 动器驱动步进电机对 X 轴、
5、Z 轴、C 轴的控制，FX2N-20GM 完成对 X 轴、Z 轴的单轴定位 控制以及两轴联动控制。通过伺服驱动器和交流伺服电机实现对 Y 轴的半闭环控制。 微加工中心由主轴、四轴（X、Y、Z、C）工作台和刀库、机械手组成。 2 2. .力控组态软件力控组态软件 组态软件指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一 级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用 户开发界面和简捷的使用方法，其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监 控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和 I/O 设备，与高可靠的工控计 算机和网络系统结合，可向
6、控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，进行系统集成。 3 3. .系统的通信系统的通信 监控组态软件与 PLC 的通信如图 2 所示。 图 2 监控组态软件与 PLC 的通信关系 动作界面 数据库 I/O Server 适配器 PLC 获得现场数据 RS-232 RS-422/RS-485 组态软件 3 3. .实验室提供设备实验室提供设备 （1）HJD-4 实验教学装置； （2）PLC 控制模块； （3）PC 机； （4）PLC 编程电缆； （5）RS-232 通信模块； （6）RS-232 通信电缆； （7）力控 3.6 组态软件； （8）松下变频器。 四、要求的设计成果四、要求的设计成果 （1）根据控制要求进行电气控制系统硬件电路设计。 （2）完成 PLC、监控界面软件设计。 （3）利用实验室设备进行运行调试。 （4）编写电气专业核心课程综合课程设计报告，课程设计报告内容包括： 设计方案、课程设计过程和设计思想、方法、原理。
