簡介:16可靠性的主要數(shù)量特征,161失效密度函數(shù)及累積失效分布函數(shù)162可靠性特征量163失效率曲線164常見失效分布165可靠性特征量的估計,162可靠性特征量,1不可修復產品不能修復或是雖能修復但不值得修復的產品,如小容量交流接觸器,小型中間繼電器,整流二極管等;2可修復產品可以修復的產品,如低壓斷路器,高壓斷路器等。,1不可修復產品,可靠度R(T)產品在規(guī)定的條件下,在規(guī)定的時間內,完成規(guī)定功能的概率。(就是說,產品的壽命規(guī)定時間T的取值概率)。,1不可修復產品,累積失效概率F(T)是指產品在規(guī)定的條件下,在規(guī)定的時間內喪失規(guī)定功能的概率。(就是說,壽命規(guī)定時間T的概率)。,1不可修復產品,失效率Λ(T)又稱瞬時失效率,系產品在工作到T時刻后單位時間內發(fā)生失效的概率。設N個產品從T0開始工作,到T瞬間的失效數(shù)為M(T),而工作到TΔT瞬間的失效數(shù)為M(TΔT),則失效率Λ(T)可用下式計算,1不可修復產品,失效率Λ(T)產品失效率的基準單位菲特(FAILUREUNIT)(表示符號為FIT)1菲特1?109H11?106KH1電子元器件的失效率分成七個等級亞五級Y1?105H1??3?105H1五級W01?105H1??1?105H1六級L01?106H1??1?106H1七級Q01?107H1??1?107H1八級B01?108H1??1?108H1九級J01?109H1??1?109H1十級S01?1010H1??1?1010H1,1不可修復產品,平均壽命MTTF(MEANTIMETOFAILURE)指一批產品壽命的平均值??傮w研究對象的全體,是具有單一屬性的某一項參數(shù)。子樣隨機抽取N個產品進行觀察,得到N個觀察值X1,X2,,XN,這樣一組表示試驗樣品特性觀測值稱為一個子樣(或樣本)。由子樣的壽命來估計總體的壽命,1不可修復產品,壽命標準偏差(離差)用來說明該批數(shù)據(jù)的集中或分散程度。描述壽命子樣的分散性。壽命方差壽命子樣的標準偏差總體壽命的標準偏差,1不可修復產品,可靠壽命TR對應某一可靠度的壽命。中位壽命T05對應R05的壽命。特征壽命T1/E對應R1/E的壽命。,,可靠性特征量之間的關系,可靠性特征量之間的關系,,習題,有5000只晶體管,工作到1000H時累積失效50只,工作到1200H時測得晶體管累積失效為61只,試求該產品在T1000H時的失效率。若已知某產品的失效率為常數(shù),即?T?025?104H1,可靠度函數(shù)RTE?T,試求可靠度R99時的相應可靠壽命,并求產品的中位壽命和特征壽命。,2可修復產品,可靠度RK(T)產品在規(guī)定的條件下,在(0,T)區(qū)間內不發(fā)生故障的概率。不可靠度FK(T)產品在規(guī)定的條件下,在(0,T)區(qū)間內首次故障的概率??捎寐蔄(T)產品在規(guī)定的條件下,在時刻T正常工作的概率。若把產品工作到時刻T未發(fā)生故障稱作事件B,產品工作到時刻T雖曾發(fā)生過故障,但已修復稱作事件C,顯然,產品在時刻T正常工作這一事件為事件B和C的和事件,由于事件B和C互不相容,則有ATPBPCRKTPC,2可修復產品,故障率ΛK(T)指已工作到時刻T的產品,在該時刻后的單位時間內發(fā)生故障的概率。平均壽命MTBF(MEANTIMEBETWEENFAILURE)即平均無故障工作時間,它是指兩次故障間工作時間的平均值。維修度M(Τ)指產品在起始時刻處于故障的條件下,在(0,Τ)區(qū)間內修復的概率。修復率Μ(Τ)指修理時間已達到Τ的產品,在該時間后的單位時間內完成修復的概率。,2可修復產品,平均修復時間MTTR(MEANTIMETOREPAIR)指每次故障后所需修復時間的平均值。可用系數(shù)AFAF(可用時間)/(可用時間不可用時間),可靠性的主要數(shù)量特征,161失效密度函數(shù)及累積失效分布函數(shù)162可靠性特征量163失效率曲線164常見失效分布165可靠性特征量的估計,163失效率曲線,電子元器件以及由許多單元組成的設備機械產品,16可靠性的主要數(shù)量特征,161失效密度函數(shù)及累積失效分布函數(shù)162可靠性特征量163失效率曲線164常見失效分布165可靠性特征量的估計,164常見失效分布,1641常見的失效分布類型1642失效分布類型的確定方法,1641常見的失效分布類型,1指數(shù)分布2威布爾分布3正態(tài)分布4對數(shù)正態(tài)分布,1指數(shù)分布(EXPONENTIALDISTRIBUTION),單參數(shù)指數(shù)分布,單參數(shù)指數(shù)分布的特點失效率函數(shù)等于常數(shù)Λ(若已知是產品的失效率為一常數(shù),則產品壽命必然服從指數(shù)分布);平均壽命等于壽命標準離差,它們與失效率互為倒數(shù)。,1指數(shù)分布(EXPONENTIALDISTRIBUTION),雙參數(shù)指數(shù)分布,雙參數(shù)指數(shù)分布的特點FT、FT、RT曲線向右平移了一個距離Ν,因此,Ν稱為位置參數(shù)或起始參數(shù);失效率函數(shù)在T??時等于常數(shù)Λ,而在T?時等于0;平均壽命Θ1/ΛΝ;壽命標準離差與失效率仍互為倒數(shù)。,2威布爾分布(WEIBULLDISTRIBUTION),威布爾分布的表達式M形狀參數(shù),T0尺度參數(shù),?位置參數(shù)。,M、T0、?的意義M決定了曲線的形狀位置參數(shù)?影響F(T)的位置,決定分布的起始點尺度參數(shù)T0決定了F(T)曲線的高度與寬度,2威布爾分布(WEIBULLDISTRIBUTION),M決定了曲線的形狀,2威布爾分布(WEIBULLDISTRIBUTION),位置參數(shù)?影響F(T)的位置,決定分布的起始點,尺度參數(shù)T0決定了F(T)曲線的高度與寬度真尺度參數(shù),2威布爾分布(WEIBULLDISTRIBUTION),由失效密度函數(shù)F(T)、累積失效分布函數(shù)F(T)求其他可靠性特征量平均壽命Μ,2威布爾分布(WEIBULLDISTRIBUTION),標準離差?(總體的標準離差用?表示,子樣的標準離差用S表示),2威布爾分布(WEIBULLDISTRIBUTION),威布爾分布的特點當尺度參數(shù)T01/??,形狀參數(shù)M1時,為雙參數(shù)指數(shù)分布當尺度參數(shù)T01/??,形狀參數(shù)M1,位置參數(shù)?0時,為單參數(shù)指數(shù)分布當形狀參數(shù)M34時,威布爾分布的失效密度函數(shù)曲線和正態(tài)分布的失效密度函數(shù)曲線在平均壽命和壽命標準離差相等的條件下大致相同,,3正態(tài)分布(NORMALDISTRIBUTION),隨機變量X的密度函數(shù)滿足,?X?則稱X服從參數(shù)為Μ和?的正態(tài)分布,記為,Μ位置參數(shù);?尺度參數(shù)。,3正態(tài)分布(NORMALDISTRIBUTION),位置參數(shù)Μ等于正態(tài)分布的均值;尺度參數(shù)?等于正態(tài)分布的標準離差(可通過證明得到)位置參數(shù)Μ只影響密度曲線位置,尺度參數(shù)?則只影響密度曲線的形狀,3正態(tài)分布(NORMALDISTRIBUTION),標準正態(tài)分布位置參數(shù)Μ0,尺度參數(shù)?1時,記作N(0,1),其失效密度函數(shù)及累積失效分布函數(shù),3正態(tài)分布(NORMALDISTRIBUTION),一般正態(tài)分布壽命X在區(qū)間A,B上的取值概率的求解方法,習題,已知X,求X在區(qū)間(Μ3?,Μ3?)內取值的概率PΜ3??X?Μ3?。,3正態(tài)分布(NORMALDISTRIBUTION),下側分位數(shù)KP稱作標準正態(tài)分布的下側分位數(shù),TP稱作N?,?2分布的下側分位數(shù)。,KP,3正態(tài)分布(NORMALDISTRIBUTION),利用分位數(shù)求正態(tài)分布時的各可靠性特征量工作到給定時刻TGD時的可靠度RTGD工作到給定時刻TGD時的失效率ΛTGDΛTGDFTGD/RTGD可靠壽命TRFTR1RTRФ1R中位壽命T05Ф10505,T05Μ,習題,某產品壽命服從正態(tài)分布N?,?2,其平均壽命為4?106次,壽命標準離差為106次,求該產品工作到5?106次時的可靠度R5?106次及失效率?5?106次以及可靠水平R09時的可靠壽命T09。,4對數(shù)正態(tài)分布(LOGNORMALDISTRIBUTION),若X是一個隨機變量,且隨機變量YLNX服從正態(tài)分布NA,B2,我們把它叫做對數(shù)正態(tài)分布,習題,某種彈簧在恒定應力條件下的疲勞壽命服從對數(shù)正態(tài)分布,并已知其參數(shù)A13962,B01046,使用規(guī)定彈簧在承受106次循環(huán)載荷之后更換,問在更換之前其失效概率以及預保證有99的可靠度時應在多少次循環(huán)載荷之前更換,精品課件,精品課件,,,
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簡介:第10章可編程控制器綜合應用實踐,教學提示本章中的綜合應用實踐項目是常見的典型控制課題,通過學習可較全面地掌握PLC控制系統(tǒng)的設計方法、編程思路和接線原理等。培養(yǎng)學生的工程應用能力。項目包括十字路口交通燈控制、數(shù)碼顯示控制、自動送料裝車系統(tǒng)、液體自動混合、步進電機控制、四層電梯控制等。在這些項目中盡量使用功能指令來簡化編程,從而學習功能指令的應用。教學過程中注重學生的思維引導,鼓勵學生用不同的指令、不同的編程方法來實現(xiàn)相同的控制功能。,教學目標通過對本章內容的學習與動手實踐,掌握典型控制項目的PLC系統(tǒng)設計、各種控制功能的程序實現(xiàn),學會常用功能指令的使用,培訓學生的綜合應用能力。,,101十字路口交通信號燈控制,103自動送料裝車系統(tǒng)的控制,104液體自動混合控制裝置,102數(shù)碼顯示控制,105電鍍生產線控制,107四層電梯控制,108機械手自動控制及組態(tài)設計,106步進電機控制,101十字路口交通信號燈控制,1課題設計要求某十字路口,南北向和東西向分別有綠、黃、紅各二組信號燈。開關合上后,東西綠燈亮4秒后閃2次(05秒亮,05秒滅)→黃燈亮2秒滅→南北接著綠燈亮4秒后閃2次(05秒亮,05秒滅)→黃燈亮2秒;如此循環(huán)。當東西綠燈亮、綠燈閃、黃燈亮時,對應南北紅燈亮。而當南北綠燈亮、綠燈閃、黃燈亮時,對應東西紅燈亮。,2實踐硬件支持1PLC應用綜合實驗實訓考核臺;2十字路口交通燈實驗單元模塊、按鈕開關模塊;3各種連接導線。3課題原理與提示1步進指令及狀態(tài)編程。2指定周期方波信號的產生。3信號的跨狀態(tài)輸出。,,A模擬圖,B信號波形圖,圖101十字路口交通燈控制,4課題實施過程1I/O分配,2控制程序編寫,3接線與調試,PLC,X20,圖103十字路口交通燈控制接線圖,5思考與提升為了滿足當某個方面車流量大時,能延長這個方向上的綠燈時間,以增加這個方向上的流量。在原控制要求的基礎上,增加暫停按鈕,可以停留在東西向綠燈狀態(tài)或南北向綠燈狀態(tài)。使對應狀態(tài)時間延長,再次按下暫停按鈕,紅綠燈恢復設定時間自動運行。,102數(shù)碼顯示控制,1課題設計要求開關SB12閉合時,數(shù)碼管就循環(huán)顯示09,每個數(shù)字顯示1秒。SB12斷開時,無顯示或顯示0。2實踐硬件支持1鐵塔之光/LED數(shù)碼管顯示實驗單元模塊、按鈕開關模塊;2PLC應用綜合實驗實訓考核臺;3各種連接導線。,3課題原理與提示1數(shù)碼管的ABCDEFG七段對應Y0Y6,計數(shù)器循環(huán)計數(shù)。2用數(shù)據(jù)寄存器存放變化的數(shù)字,用INC(加1)指令使數(shù)字不斷遞增,用CMP(比較)指令實現(xiàn)數(shù)據(jù)的循環(huán)。3也可以用功能指令直接七段譯碼。,4課題實施過程1I/O分配,2控制程序編寫,圖104數(shù)碼顯示控制梯形圖,用數(shù)據(jù)寄存器D0存放變化的數(shù)字09。由特殊功能繼電器M8013產生秒脈沖,采用加1指令使D0中的數(shù)據(jù)不斷遞增,每過一秒加1。當D0中的數(shù)據(jù)遞增為10時,D0中再次賦值為0。程序中M8002對程序初始化,把K0(十制數(shù)0)放入數(shù)據(jù)寄存器D0中。當比較指令(CMP)的比較結果為等于時(D010),M111,則,D0中賦值0。當SB12斷開時,D00,INCD0指令不工作。數(shù)碼管上顯示0。,3接線與調試,COM,COM,圖105數(shù)碼顯示控制接線圖,5思考與提升1當SB12開關閉合時,數(shù)碼管就循環(huán)顯示0A,每個數(shù)字顯示05秒;當SB12開關斷開時,數(shù)碼管上顯示“H”。2數(shù)碼管就循環(huán)顯示90,每個數(shù)字顯示08秒。,103自動送料裝車系統(tǒng)的控制,1課題設計要求⑴初始狀態(tài),紅燈L2滅,綠燈L1亮,表示允許汽車進來裝料。料斗K2,電機M1、M2、M3皆為OFF。當汽車到來時(用S2開關接通表示),L2亮,L1滅,M3運行,電機M2在M3接通2秒后運行,電機M1在M2啟動2秒后運行,延時2秒后,料斗K2打開出料。當汽車裝滿后,(用S2斷開表示),料斗K2關閉,電機M1延時2秒后停止,M2在M1停2秒后停止,M3在M2停2秒后停止。L1亮,L2滅,表示汽車可以開走。,⑵S1是料斗中料位檢測開關,其閉合表示料滿,K2可以打開,S1分斷時,表示料斗內未滿,K1打開,K2不打開。,自動送料裝車系統(tǒng)模擬圖,圖106自動送料裝車系統(tǒng)模擬圖,2實踐硬件支持1自動送料裝車系統(tǒng)實驗單元模塊、按鈕開關模塊;2PLC應用綜合實驗實訓考核臺;3各種連接導線。3課題原理與提示1用M8002特殊功能繼電器進行初始化。2可以用兩個狀態(tài)分別表示“汽車到”、“汽車裝滿”來進行分狀態(tài)編程。,4課題實施過程1I/O分配,2控制程序編寫自動送料裝車系統(tǒng)控制程序如圖107所示。M8002對程序進行初始化,綠燈亮,紅燈滅,其余輸出均OFF。裝料的汽車到,S2閉合,X11,X1上升沿使綠燈滅、紅燈亮;電機M3得電運行,同時定時器T0開始計時,當定時的2秒時間到,起動M2;再過2秒(由T1定時),M1起動;再過2秒(由T2定時),如果料斗滿(X01),則SETY001打開K2放料。,當汽車裝滿(X1由1變?yōu)?),則關閉K2RSTY001,同時T3開始計時;當T3計時時間到,電機M1停止RSTY002;再過2秒(T4定時),M2停止;再過2秒(T5定時),M3停止,紅燈滅、綠燈亮。當料斗不滿,S1無信號(X00),料斗打開K1進料(Y01);料斗滿(X01),Y00停止進料。,圖107自動送料裝車系統(tǒng)控制梯形圖,3接線與調試,COM,COM,圖108自動送料裝車系統(tǒng)控制接線圖,5思考與提升1根據(jù)上述控制要求,如何增加車輛計數(shù)功能2采用步進狀態(tài)編程來實現(xiàn)本課題設計要求。,104液體自動混合控制裝置,1課題設計要求1任務㈠液體自動混合控制1在液體混合罐上有三個電磁閥和一個攪拌電動機。Y1、Y2電磁閥控制不同液體注入,Y4控制液體排出。電動機M用于攪拌混合液體。要求如下⑴初始狀態(tài)時容器空,Y1、Y2、Y4電磁閥和攪拌系統(tǒng)均為OFF,液面?zhèn)鞲衅鱈1、L2、L3均為OFF。,⑵按下SB1按鈕,Y1為ON,開始注入液體A,液面升到L2時(此時L2、L3為ON),Y1OFF,停止注入,打開液體B電磁閥(Y2ON),注入液體B,液面升至L1ON,關閉B閥門(Y2OFF)。開啟攪拌機M,攪拌混合6秒后停止。然后,排放混合液體,Y4ON,當液面降至L3,再經過3秒容器即可放空,使Y4OFF。由此完一個混合攪拌周期,隨后將周期性自動循環(huán)。⑶當按下SB2(停止)開關后,操作完畢后,停止操作,回到初始狀態(tài)。,2任務㈡液體自動混合控制2在液體混合罐上有三個電磁閥和一個攪拌電動機。Y1、Y2電磁閥控制不同液體注入,Y4控制液體排出。電動機M用于攪拌混合液體。加熱器H用于給液體加熱。要求如下⑴初始狀態(tài)時容器空,Y1、Y2、Y4電磁閥和攪拌系統(tǒng)均為OFF,液面?zhèn)鞲衅鱈1、L2、L3均為OFF。,⑵按下SB1(啟動)按鈕,Y2為ON,開始注入液體B,液面升到L2時(此時L2、L3為ON),Y2OFF,停止注入,打開液體A電磁閥(Y1ON),注入液體A,液面升至L1ON,關閉A閥門(Y1OFF)。開啟攪拌機M,攪拌混合5秒后停止。加熱器H開始工作。⑶當液體溫度達到指定的溫度時,溫度傳感器TON,加熱器停止工作HOFF。然后,排放混合液體,Y4ON,當液面降至L3,再經過3秒容器即可放空,使Y4OFF。由此完一個混合攪拌加熱周期,隨后自動停止。,圖109液體自動混合控制裝置模擬圖,2實踐硬件支持1多種液體自動混合實驗單元模塊、按鈕開關模塊;2PLC應用綜合實驗實訓考核臺;3各種連接導線。3課題原理與提示1液面?zhèn)鞲衅骶鶠橛兴畷r有信號輸出,無水時無信號輸出。2自動信號產生電路只適用任務㈠。3當混液過程一開始,必須完成完整的混合過程后才能停止。,4課題實施過程1I/O分配,2控制程序編寫任務㈠控制程序如圖1010A所示。輔助繼電器M0作為起停控制用,當按了開始按鈕,M0得電,按了停止按鈕,M0失電。液體混合工作過程如下1當按動開始按鈕,打開電磁閥Y1(Y11),并自鎖,注入液體A;2當液面達到L2(X21),電磁閥Y1關閉(Y10),打開電磁閥Y2,注入液體B,為了防止在排放液體時也會打開Y2,在Y2輸出前串聯(lián)Y4的常閉觸點,保證排放液體時不會注入液體B;3當液體升高至L1(X11),關閉電磁閥Y2,同時,攪拌電動機開始工作(Y51)、T0開始計時;,4T0設定的6秒時間到,攪拌電動機停止工作,同時打開排液電磁閥Y4,開始排放混合液體;5當液面下降到L3以下(X30),這時定時器T1開始計時,3秒后排空混合液體,關閉Y4,同時自動進入下一個混液過程(程序中第6步,T1的常開觸點與X0的常開觸點并聯(lián)來實現(xiàn))。當按了停止按鈕,M0失電斷開,如果Y1沒有在輸出,則這當前混液過程結束時,自動停止。如果Y1已經在注入液體A,則表示已經開始了一個混液過程,Y1不能馬上停止注入,所以在M0常開觸點上并聯(lián)Y1,加以鎖住。保證一個完整的混液過程結束后才停止。,任務㈡控制程序如圖1010B所示。控制任務要求增加液體的加熱,要求按一下開始,執(zhí)行一次混液過程,然后自動停止。,A任務㈠程序B任務㈡程序圖1010液體自動混合控制裝置梯形圖,3接線與調試,COM,COM,圖1011液體自動混合控制裝置接線圖,5思考與提升當在混液過程中,如果當打開了相應電磁閥10秒后液面仍未達到相應的傳感器,則關閉電磁閥并報警。,105電鍍生產線控制,1課題設計要求在電鍍生產線左側,工人將零件裝入行車的吊籃并發(fā)出自動啟動信號,行車提升吊籃并自動前進。按工藝要求在需要停留的槽位停止,并自動下降。在停留一段時間后自動上升,如此完成工藝規(guī)定的每一道工序直至生產線末端,行車便自動返回原始位置,并由工人裝卸零件。,電鍍生產線控制模擬圖,圖1012電鍍生產線控制模擬圖,工作流程如下1返回原位表示設備處于初始狀態(tài),吊鉤在下限位置,行車在左限位置。自動工作過程啟動→吊鉤上升→上限行程開關閉合→右行至1號槽→XK1行程開關閉合→吊鉤下降進入1號槽內→下限行程開關閉合→電鍍延時1→吊鉤上升→上限行程開關閉合→右行至2號槽→XK2行程開關閉合→吊鉤下降進入2號槽內→下限行程開關閉合→電鍍延時2→吊鉤上升→上限行程開關閉合→右行至3號槽→XK3行程開關閉合→吊鉤下降進入3號槽內→下限行程開關閉合→電鍍延時3→吊鉤上升→上限行程開關閉合→左行至左限位→吊鉤下降至下限位(即原位)。,2連續(xù)工作當?shù)蹉^回到原點后,延時一段時間(裝卸零件),自動上升右行。按照工作流程要求不停地循環(huán)。當按動“停止”按鈕,設備并不立即停車,而是完成整個工作周期后返回原點,再停車。3單周期操作設備始于原位,按下啟動按鈕,設備工作一個周期,然后停于原位。要重復第二個工作周期,必須再按一下啟動按鈕。當按動“停止”按鈕,設備立即停車,按動“啟動”按鈕后,設備繼續(xù)運行。4步進操作每按下啟動按鈕、設備只向前運行一步。,2實踐硬件支持1電鍍生產線實驗單元模塊、按鈕開關模塊;2PLC應用綜合實驗實訓考核臺;3各種連接導線。3課題原理與提示順序控制類課題,用步進狀態(tài)編程。,4課題實施過程1I/O分配,2控制程序編寫,,圖1013電鍍生產線控制梯形圖,程序中所用軟元件說明,3接線與調試,圖1014電鍍生產線控制接線圖,操作過程1按下“原點”開關,使設備處于初始位置,即零件位于左下方,此時原點指示燈亮。2按下“連續(xù)工作”開關,再按“啟動”按鈕,使設備連續(xù)工作,觀察設備的工作過程。按停止按鈕,觀察設備如何停止。3按下“單周期”開關,選擇單周期工作方式,按“啟動”按鈕,設備工作一個周期后,應停于原位,在設備工作過程中按“停止”按鈕,觀察設備是否立即停止,再按下“啟動”按鈕,設備是否繼續(xù)工作。4按下“單步”開關,選擇單步工作方式,每按一下啟動按鈕、設備只工作一步。,5思考與提升1試分析返回原位的操作、程序執(zhí)行過程。2試分析單周期操作的程序執(zhí)行過程。,106步進電機控制,步進電機作為執(zhí)行元件,是機電一體化的關鍵產品之一,廣泛應用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機技術的發(fā)展,步進電機的需求量與日俱增,在各個國民經濟領域都有應用。步進電機分三種永磁式(PM),反應式(VR)和混合式(HB)。永磁式步進一般為兩相,轉矩和體積較小,步進角一般為75度或15度。反應式步進一般為三相,可實現(xiàn)大轉矩輸出,步進角一般為15度,但噪聲和振動都很大?;旌鲜讲竭M是指混合了永磁式和反應式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相兩相步進角一般為18度而五相步進角一般為072度。這種步進電機的應用最為廣泛。,步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。當步進驅動器接收到一個脈沖信號,它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(稱為“步距角”),它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量,從而達到準確定位的目的;同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度,從而達到調速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機,利用其沒有積累誤差(精度為100)的特點,廣泛應用于各種開環(huán)控制。本課題實驗采用小型四相永磁式步進電機。,1課題設計要求步進電機的控制方式是采用四相雙四拍的控制方式,每步旋轉15度,每周走24步。電機正轉時的供電時序是AB→BC→CD→DA→AB如此循環(huán);電機反轉時的供電時序是DA→CD→BC→AB→DA如此循環(huán)。,2實踐硬件支持1步進電機實驗單元模塊、按鈕開關模塊;2PLC應用綜合實驗實訓考核臺;3各種連接導線。,3課題原理與提示步進電機單元設有一些開關,其功能如下1起動/停止開關控制步進電機連續(xù)運轉和單步運轉的啟動或停止。2正轉/反轉開關控制步進電機正轉或反轉。3速度開關控制步進電機連續(xù)運轉,其中速度Ⅰ的速度為625轉/分(脈沖周期為40MS)。速度Ⅱ的速度為156轉/分(脈沖周期為160MS)。速度Ⅲ的速度為893轉/分(脈沖周期為280MS)。速度Ⅳ的速度為625轉/分(脈沖周期為400MS)。4單步運轉,當四個速度開關全部彈起(斷開)時,按一下單步按鈕,電機運行一步。,4課題實施過程1I/O分配,2控制程序編寫步進電機控制程序如圖1015所示。S0S3對應于步進電梯的四拍。T200、T201聯(lián)合產生周期為40MS的脈沖信號,即速度I所需要的步進脈沖;T202、T203聯(lián)合產生周期為160MS的脈沖信號,即速度Ⅱ所需要的步進脈沖;T204、T205聯(lián)合產生周期為280MS的脈沖信號,即速度Ⅲ所需要的步進脈沖;T206、T207聯(lián)合產生周期為400MS的脈沖信號,即速度Ⅳ所需要的步進脈沖。,M8002初始化脈沖,允許狀態(tài)轉移RSTM8040。當停止時,X61,S0S3被復位,Y10Y13輸出復位。當起動時(X60),每來一個步進脈沖,通過左移位指令SFTLPM0M1K3K1使M3M2M1M0四位輸出,在0001→0010→0100→1000四種組合循環(huán)。對應S0S3,以實現(xiàn)四拍不同的輸出組合。在每一個狀態(tài),X0決定不同的相得電,實現(xiàn)正轉還是反轉。單步運轉時,四個速度開關都斷開,定時器T200T207不計時,不產生步進脈沖給左移位指令。這時,按一下單步按鈕,X5接通一下,S0S3中的活動狀態(tài)向下轉移一個,電機運行一步。,,,圖1015步進電機控制梯形圖,3接線與調試,圖1016步進電機控制接線圖,按下列步驟進行實驗操作1將正轉/反轉開關設置為正轉。2分別選定速度I、速度Ⅱ、速度Ⅲ和速度Ⅳ,然后將啟動/停止開關置為“啟動”,觀察電進電動機如何運行。按停止按鈕,使電機停轉。3將正轉/反轉開關,設置為“反轉”,重復2的操作。選定速度Ⅰ檔,進入手動單步方式,啟動/停止開關設置為啟動時,每按一下單步按鈕,電機進一步。啟動/停止開關設置為“停止”,使步進電機退出工作狀態(tài)。嘗試正反轉。,5思考與提升1如何改變步進電機的轉速2如果采用200MS的脈沖,則轉速是多少3編寫一個使步進電機正轉35圈,反轉3圈的循環(huán)程序。,107四層電梯控制,1課題設計要求四層電梯運行符合以下原則1接收并登記電梯在樓層以外的所有指令信號、呼梯信號,給予登記并輸出登記信號。,2根據(jù)最早登記的信號,自動判斷電梯是上行還是下行,這種邏輯判斷稱為電梯的定向。電梯的定向根據(jù)首先登記信號的性質可分為兩種。一種是指令定向,指令定向是把指令指出的目的地與當前電梯位置比較得出“上行”或“下行”結論。例如,電梯在二樓,指令為一樓則向下行;指令為四樓則向上行。第二種是呼梯定向,呼梯定向是根據(jù)呼梯信號的來源位置與當前電梯位置比較,得出“上行”或“下行”結論。例如,電梯在二樓,三樓乘客要向下,則按AX3,此時電梯的運行應該是向上到三樓接該乘客,所以電梯應向上。,3電梯接收到多個信號時,采用首個信號定向,同向信號先執(zhí)行,一個方向任務全部執(zhí)行完后再換向。例如,電梯在三樓,依次輸入二樓指令信號、四樓指令信號、一樓指令信號。如用信號排隊方式,則電梯下行至二樓→上行至四樓→下行至一樓。而用同向先執(zhí)行方式,則為電梯下行至二樓→下行至一樓→上行至四樓。顯然,第二種方式往返路程短,因而效率高。4具有同向截車功能。例如,電梯在一樓,指令為四樓則上行,上行中三樓有呼梯信號,如果該呼梯信號為呼梯向(K5),則當電梯到達三樓時停站順路載客;如果呼梯信號為呼梯向下(K4),則不能停站,而是先到四樓后再返回到三樓停站。,5一個方向的任務執(zhí)行完要換向時,依據(jù)最遠站換向原則。例如,電梯在一樓根據(jù)二樓指令向上,此時三樓、四樓分別有呼梯向下信號。電梯到達二樓停站,下客后繼續(xù)向上。如果到三樓停站換向,則四樓的要求不能兼顧,如果到四樓停站換向,則到三樓可順向截車。,,圖1017四層電梯模擬圖,2實踐硬件支持1四層電梯控制實驗單元模塊;2PLC應用綜合實驗實訓考核臺;3各種連接導線。,3課題原理與提示1電梯輸入信號及其意義1位置信號。位置信號由安裝于電梯??课恢玫?個傳感器XK1~XK4產生。平時為OFF,當電梯運行到該位置時ON。2指令信號。指令信號有4個,分別由“一~四”(K7~K10)4個指令按鈕產生。按某按鈕,表示電梯內乘客欲往相應樓層。3呼梯信號。呼梯信號有6個,分別由K1~K6個呼梯梯按鈕產生。按呼梯按鈕,表示電梯外乘客欲乘電梯。例如,按K3則表示三樓乘客欲往上,按K4則表示二樓乘客欲往下。,2電梯輸出信號及其意義1運行方向及顯示信號。向上、向下運行信號兩個,控制電梯的上升及下降;運行方向顯示信號兩個,由兩個箭頭指示燈組成,顯示電梯運行方向。2指令登記信號。指令登記信號有4個,分別由L11~L14個指示燈組成,表示相應的指令信號已被接受(登記)。指令執(zhí)行完后,信號消失(消號)。例如,電梯在二樓,按“三”表示電梯內乘客欲往三樓,則L13亮表示該要求已被接受。電梯向上運行到三樓???,此時L12滅。,3呼梯登記信號。呼梯登記信號有6個,分別由L1~L6個指示燈組成,其意義與上述指令登記信號相類似。4開門、關門信號。指示開門與關門動作。5樓層數(shù)顯信號。該信號表示電梯目前所在的樓層位置。由七段數(shù)碼顯示構成,LEDA~LEDG分別代表各段筆劃。,,4課題實施過程1I/O分配,2控制程序編寫電梯的PLC控制程序比較復雜,層數(shù)越多越復雜。程序設計通常可以分成幾個環(huán)節(jié)進行,然后將這些環(huán)節(jié)組合在一起,形成完整的梯形圖。,1呼叫登記與解除環(huán)節(jié)四層電梯控制呼叫登記與解除程序如圖1018所示。M501~M504表示電梯轎廂在哪一層,M501得電表示在1層。當在有內呼時,對應的內呼指示得電并自鎖。有1層內呼時,登記信號Y4得電并自鎖,當電梯到1層時(M501得電),則解除內呼登記信號。2層外呼向上時,登記信號Y11得電并自鎖。當轎廂下行經過2層時,2層外呼向上不響應,所以不解除Y11。,圖1018四層電梯呼叫登記與解除,2轎廂當前位置信號的產生與消除電梯轎廂當前位置由圖1019程序決定。當轎廂與1層平層時,1層平層信號X0得電,這時沒有2、3、4層平層信號。M501得電并自鎖。當轎廂與其他樓層平層時,M501失電。M501~M504輔助繼電器具有斷電保持。轎廂的當前位置信息在PLC斷電后,再次得電不會丟失。,圖1019四層電梯轎廂當前位置的編程,3上升/下降決策環(huán)節(jié)上升/下降決策控制程序如圖1020所示。M525或M527得電,則表示電梯將上升。M526或M528得電表示電梯將下降。①電梯上升分為內呼要求和外呼要求內呼要求轎廂不在4層,有4層內呼;轎廂不在3、4層,有3層內呼;轎廂不在2、3、4層(在1層),有2層內呼。外呼要求轎廂不在4層,有4層外呼向下;轎廂不在3、4層,有3層外呼(向上、向下);轎廂不在2、3、4層(在1層),有2層外呼(向上、向下)。,②電梯下降分為內呼要求和外呼要求內呼要求轎廂不在1層,有1層內呼;轎廂不在1、2層,有2層內呼;轎廂不在1、2、3層(在4層),有3層內呼。外呼要求轎廂不在1層,有1層外呼向上;轎廂不在1、2層,有2層外呼(向上、向下);轎廂不在1、2、3層(在4層),有3層外呼(向上、向下)。上升時不能下降,下降時不能上升。哪一方向先響應,則執(zhí)行完這一方向上的所有呼叫后,再響應相反方向的呼叫。,圖1020四層電梯上/下行決策程序,4停車環(huán)節(jié)四層電梯停車環(huán)節(jié)程序梯形圖如圖1021所示。其中,M511為上升最遠站換向停車;M512為下降最遠站換向停車;M515為上升同向截車停站;M516為下降同向截車停站;M510為內呼到站停車。M100為綜合停車。M511得電停車的條件是有“4層外呼向下”且轎廂“4層平層”;沒有“4層外呼向下”和“內呼4層”、有“3層外呼向下”且轎廂“3層平層”;沒有3層和4層“綜合呼”(內呼和外呼向上、向下)、有“2層外呼向下”且轎廂“2層平層”。,M512得電停車的條件是有“1層外呼向上”且轎廂“1層平層”;沒有“1層外呼向上”和“內呼1層”、有“2層外呼向上”且轎廂“2層平層”;沒有1層和2層“綜合呼”(內呼和外呼向上、向下)、有“3層外呼向上”且轎廂“3層平層”。M515得電停車的條件是上升過程中,有“2層外呼向上”且“2層平層”或“有3層外呼向上”且“3層平層”。M516得電停車的條件是下降過程中,有“3層外呼向下”且“3層平層”或“有2層外呼向下”且“2層平層”。M510得電停車的條件是任一內呼(1~4層)到達相應平層時。,圖1021四層電梯停站程序,5開關門及上下運行控制四層電梯開關門及上下運行控制程序如圖1022所求。當M100得電,表示要停車,這時斷開Y2、Y3(停止上升或下降),且自動開門。M110得到M100的上升沿,觸發(fā)Y16得電并自鎖(開門),同時T0計時3秒,即為開門所用時間。T0計時到如有呼叫則自動關門(Y17得電)。關門時間由T1設定。在開、關門時M200得電,上升(Y2)和下降(Y3)被斷開。,圖1022四層電梯開關門及上下行運行控制,3接線與調試,圖1023四層電梯接線圖,5思考與提升1增加開關前、關門前聲音提示。2在開完門后到關門前增加上、下客延時時間5秒。,108機械手自動控制及組態(tài)設計,1課題設計要求某機械手要求實現(xiàn)向左移動→下降→抓工件→上升→向右移動→放工件→向左移動,如此循環(huán)。,抓、放工件時間都為15秒。,2實踐硬件支持1按鈕開關模塊;2PLC應用綜合實驗實訓考核臺;3各種連接導線。3課題原理與提示1機械手自動控制是一個典型的順序控制類課題,采用步進狀態(tài)編程比較合適。2利用組態(tài)王軟件產生各個方向上的極限開關信號,提供給PLC。3用內存整型變量來控制機械手的運動、夾爪的夾緊與松開等。,4課題實施過程1PLC控制程序,圖1024機械手控制程序梯形圖,2組態(tài)仿真設計與調試1構造數(shù)據(jù)庫根據(jù)機械手控制的輸入/輸出,新建I/O離散變量,這里變量名與輸入/輸出繼電器同名。共建立10個I/O離散變量。另外,建立了6個內存整型變量K1K6,用于控制機械手的動畫效果。,2設計圖形監(jiān)控界面在繪制監(jiān)控界面的環(huán)境下,運用各種作圖工具完成如圖1025所示仿真界面。畫面包括立柱、X方向滑桿、Y方向滑桿、夾爪、四個極限開關、工件和接工件平臺。還有一些顯示信息,機械手的當前位置信息、夾爪狀態(tài)。,圖1025機械手仿真界面,3建立動畫連接對監(jiān)控界面中需要移動的組件設置相應的
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