機床電氣PLC控制實驗裝置《機床電氣控制與可編程序控制器》
機床電氣與PLC控制教學實驗裝置的開發(fā)研究針對《機床電氣控制與可編程序控制器》課程教學的需要,上海碩博科技設備有限公司開發(fā)研究出適合本科教學需要的綜合實驗裝置,機床電氣與PLC控制教學實驗裝置將工程實踐與教學緊密結合,為培養(yǎng)學生工程實踐能力、科技創(chuàng)新能力提供了良好的條件。
機床電氣;可編程控制器;實驗裝置
1 .引言：20世紀20年代出現的將接觸器、各種繼電器、定時器、其它電器及觸頭按一定邏輯關系連接的繼電接觸器控制系統,它結構簡單、價格便宜、便于掌握等特點在工業(yè)控制中廣泛運用。
1.2隨著現代工業(yè)的迅猛發(fā)展,生產控制的柔性化需要,傳統的繼電接觸器控制系統已經不能滿足生產需要。
3.4同時計算機技術的迅猛發(fā)展也為新的工業(yè)控制方法奠定了基礎
5.6可編程序控制器（PLC）將計算機的功能完善、通用性、靈活性好的優(yōu)點與繼電接觸器控制系統的結構簡單、價格便宜、便于掌握等特點有機結合,在現代工業(yè)控制中得到廣泛應用。
7.8 機床電氣與PLC控制教學實驗裝置將機械、電氣、計算機技術、自
動化技術等學科熔為一體,結合工程實踐,綜合性和應用性較強,又以開放性和設計性實驗為主,改變了
原有的單一實驗單一設備或單一課程單一實驗裝置的模式,適應以電氣控制與PLC為主的多門課程教學和實驗的需要,提高學生的工程實踐能力,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。機床電氣與PLC控制教學實驗裝置一方面模擬機床電氣控制系
統的繼電器-接觸器硬接線邏輯,提供多種控制對象或模型,克服了 傳統實驗裝置功能單一,只能針對固定實驗內容的缺陷。另一方面引入計算機控制技術,培養(yǎng)學生應用計算機的能力。
2. 機床電氣與PLC控制教學實驗裝置原理、結構與設計實例為了體現綜合性和開放性,實驗裝置的設計需要以機床電氣控制系統原型為基礎,具有很好的自由度和適應性,體現模塊化設計的思想,保證系統很好的擴展性和延伸性。
2.1 機床電氣與PLC控制教學實驗裝置原理分析首先建立實驗臺的控制系統的理論模型。
一個完整的控制系統由系統輸入、邏輯控制、系統輸出、比較元件、測量元件所組成,其控制部分又分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種,一個反饋控制系統的基本組成。一般機械設備的電氣控制系統原理并不復雜,是由輸入設備、執(zhí)行機構和邏輯控制三部分所組成的控制系統,也可以依據被控生產機械或生產設備運行情況實現反饋控制。輸入設備用于系統的信號采集,接收從開關、按鈕、
繼電器觸點、傳感器等輸入的現場控制信號,邏輯控制部分實現電路控制或通過PLC對輸入信號進行計算處理,轉換之后的控制信號用于控制執(zhí)行機構,驅動接觸器、
電磁閥和指示元件 等負載�？刂撇糠譃閮深�:一類為傳統的以繼電器、
接觸器為主的電氣控制系統,其控制邏輯完全由硬件構成;另一類為基于可編程控制器PLC的電氣控制系統,其控制邏輯由編程軟件來實現。機床電氣控制系統的原理，因此機床電氣與 PLC
控制教學實驗裝置的設計思想是:以繼電器-接觸器為主的硬接線邏輯和以 PLC 為核心的軟件編程完成系統的控制功能。機床電氣與PLC控制教學實驗裝置的輸入由按鈕、選擇開關等開關量實現,實驗裝置的輸出由各種執(zhí)行部件組成,提供各種控制對象用于實現各種不同的控制要求。
2.2 機床電氣與PLC控制教學實驗裝置結構組成根據機床電氣控制系統的基本原理,實驗裝置的系統結構由控制電路（各種低壓電器所組成）、控制面板（指示燈與控制按鈕）、可編程控制器
PLC、計算機、各種控制對象（電機、機床動力頭等）組成。機床電氣控制系統分為兩大模塊:
以接觸器-繼電器為主的電氣控制通過選擇接觸器、繼電器、熱繼電器等各種電氣元件,經過布線、接線與調試,完成傳統的硬接線邏
輯電路,實現不同的控制要求,如電機起動、正反轉、制動等控制功能、機床執(zhí)行部件的工作循環(huán)等�；赑LC的電氣控制用于PLC的應用程序設計,通過計算機編程完成應用程序的設計,并傳送到
PLC上實現設備控制。機床電氣與PLC控制教學實驗裝置的系統結構。（具體的接線過程細節(jié)略）至此,我們搭建了機床電氣與PLC
控制教學實驗裝置的基本結構原型,由于系統是開放的和可擴展的,因此可以根據需要增加電氣元件、執(zhí)行部件和其他功能模塊。
2.3 機床電氣與PLC控制教學實驗裝置的設計實例與應用 “機床電氣與PLC控制教學實驗裝置”
由電路接線面板、控制面板、執(zhí)行元件工作臺、PLC、計算機及相關軟件所組成。 可編程控制器PLC選用歐姆龍 （OMRON）公司生產的
SYSMAC CP1H 系列,40 點開關量輸入輸出,具有 模擬量輸入輸出功能。CP1H配備了標準 USB
端口和2個串行通信接口(RS-232C 和 RS-485),可以實現網絡通訊,將多臺實驗臺聯成網絡,實現工業(yè)網絡控制。
PLC與上位計算機使用 USB
端口通信。電路接線面板用于學生的電氣控制電路的設計與實際接線操作,提高學生的動手能力。執(zhí)行元件工作臺提供各種執(zhí)行元件,如三相異步電機、步進電機、伺服電機等各種電機和機床動力滑臺。機床電氣與
PLC 控制實驗臺的應用過程分為接觸器-繼電器的硬接線控制和基于PLC的軟件控制。
3. 機床電氣與 PLC 控制實驗裝置的特點
3.1 實踐性強
此實驗裝置是針對機床電氣與PLC課程的實驗教學而設計,而且與工程應用密切相關,因此具有很強的實踐性。機床電氣與PLC控制實驗平臺采用真實的電氣元件或實際模型,直觀性很強。
如機械動力滑臺,模擬機床動力滑臺運轉,快進、工進、快退等整個工件加工過程,學生從中可以很清楚地看到理論與實際的具體結合,因此具有更強的實踐性。學生通過對各類電器及電氣元件的認識、接線和組裝,從而可以熟悉并掌握各類機械設備和自動化裝置的常用結構和工作原理.另外,學生在這些模型的組裝和調試中,需要進行大量的實際操作,從而提高了
自身的動手能力和解決實際問題的能力。如電機控制,首先要熟悉電機控制原理圖,繪制電路圖和接線圖,然后完成主電路和控制電路的連接,再通電試車、
調試,最后觀察電機的運轉情況。 此外,通過計算機的軟件編程完成PLC應用程序的設計可以全面提高解決實際問題的能力。
3.2 開放性好
和機械類專業(yè)其他課程實驗相比,以此為平臺的電氣控制實驗內容涉及面很廣,具有開放性和綜合性的特征。在執(zhí)行件中可以提供多種電機、多種控制對象模型供選擇,如以機械手為執(zhí)行件,可以完成用機械手移動工件控制要求的實驗課題;提供電梯模型,可以實現電梯模擬控制。由此看出實驗平臺可根據不同實驗要求,增加相應的功能,具有很好的開放性。充分體現機電一體化,多學科領域交叉的思想,通過實驗使學生掌握機械、電子、自動化、計算機等相關知識,全面提高學生的綜合素質。
3.3 創(chuàng)新性強
課程實驗內容緊密結合生產實踐,因此學生進行實驗不僅僅是對已學的理論知識的驗證和理解,而是把課程知識充分應用到工程應用中去。學生可以自由選題,自主設計,提高創(chuàng)新能力。此實驗裝置的不僅可以完成課程實驗,同時讓學生掌握PLC及電氣控制系統的設計思想和方法,以便應用到工程實踐中去。
4 .結束語 總之,機床電氣與PLC控制教學實驗裝置將機械、電氣、計算機
技術、自動化技術等學科熔為一體,綜合性和應用性較強。機床電氣與PLC控制實驗裝置將機電控制實踐引入教學實踐,培養(yǎng)學生的工程實踐能力,充分發(fā)揮學生的主觀能動性,給學生一個自主發(fā)揮的創(chuàng)新平臺,為創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提供了
良好的條件。
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SBOGJDX--A機電、電氣實驗室設備(可編程序控制器PLC)、SBOGJDX-A/B機電、電氣實驗室設備(可編程序控制器PLC) |
