2025年7月15日
《機床電氣控制與可編程序控制器》機床電氣與PLC控制教學(xué)實(shí)驗裝置
機床電氣PLC控制實(shí)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(xué)實(shí)驗裝置的開(kāi)發(fā)研究針對《機床電氣控制與可編程序控制器》課程教學(xué)的需要,上海碩博科技設備有限公司開(kāi)發(fā)研究出適合本科教學(xué)需要的綜合實(shí)驗裝置,機床電氣與PLC控制教學(xué)實(shí)驗裝置將工程實(shí)踐與教學(xué)緊密結合,為培養學(xué)生工程實(shí)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(shí)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(shí)器、其它電器及觸頭按一定邏輯關(guān)系連接的繼電接觸器控制系統,它結構簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、便于掌握等特點(diǎn)在工業(yè)控制中廣泛運用。
1.2隨著(zhù)現代工業(yè)的迅猛發(fā)展,生產(chǎn)控制的柔性化需要,傳統的繼電接觸器控制系統已經(jīng)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。
3.4同時(shí)計算機技術(shù)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(diǎn)與繼電接觸器控制系統的結構簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、便于掌握等特點(diǎn)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(xué)實(shí)驗裝置將機械、電氣、計算機技術(shù)、自
動(dòng)化技術(shù)等學(xué)科熔為一體,結合工程實(shí)踐,綜合性和應用性較強,又以開(kāi)放性和設計性實(shí)驗為主,改變了
原有的單一實(shí)驗單一設備或單一課程單一實(shí)驗裝置的模式,適應以電氣控制與PLC為主的多門(mén)課程教學(xué)和實(shí)驗的需要,提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力,培養學(xué)生的創(chuàng )新意識。機床電氣與PLC控制教學(xué)實(shí)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(xiàn)邏輯,提供多種控制對象或模型,克服了 傳統實(shí)驗裝置功能單一,只能針對固定實(shí)驗內容的缺陷。另一方面引入計算機控制技術(shù),培養學(xué)生應用計算機的能力。
2. 機床電氣與PLC控制教學(xué)實(shí)驗裝置原理、結構與設計實(shí)例為了體現綜合性和開(kāi)放性,實(shí)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(xué)實(shí)驗裝置原理分析首先建立實(shí)驗臺的控制系統的理論模型。
一個(gè)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(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種,一個(gè)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(chǎn)機械或生產(chǎn)設備運行情況實(shí)現反饋控制。輸入設備用于系統的信號采集,接收從開(kāi)關(guān)、按鈕、
繼電器觸點(diǎn)、傳感器等輸入的現場(chǎng)控制信號,邏輯控制部分實(shí)現電路控制或通過(guò)PLC對輸入信號進(jìn)行計算處理,轉換之后的控制信號用于控制執行機構,驅動(dòng)接觸器、
電磁閥和指示元件 等負載�？刂撇糠譃閮深�(lèi):一類(lèi)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(lèi)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(lái)實(shí)現。機床電氣控制系統的原理，因此機床電氣與 PLC
控制教學(xué)實(shí)驗裝置的設計思想是:以繼電器-接觸器為主的硬接線(xiàn)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(xué)實(shí)驗裝置的輸入由按鈕、選擇開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)量實(shí)現,實(shí)驗裝置的輸出由各種執行部件組成,提供各種控制對象用于實(shí)現各種不同的控制要求。
2.2 機床電氣與PLC控制教學(xué)實(shí)驗裝置結構組成根據機床電氣控制系統的基本原理,實(shí)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(dòng)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(guò)選擇接觸器、繼電器、熱繼電器等各種電氣元件,經(jīng)過(guò)布線(xiàn)、接線(xiàn)與調試,完成傳統的硬接線(xiàn)邏
輯電路,實(shí)現不同的控制要求,如電機起動(dòng)、正反轉、制動(dòng)等控制功能、機床執行部件的工作循環(huán)等�；赑LC的電氣控制用于PLC的應用程序設計,通過(guò)計算機編程完成應用程序的設計,并傳送到
PLC上實(shí)現設備控制。機床電氣與PLC控制教學(xué)實(shí)驗裝置的系統結構。（具體的接線(xiàn)過(guò)程細節略）至此,我們搭建了機床電氣與PLC
控制教學(xué)實(shí)驗裝置的基本結構原型,由于系統是開(kāi)放的和可擴展的,因此可以根據需要增加電氣元件、執行部件和其他功能模塊。
2.3 機床電氣與PLC控制教學(xué)實(shí)驗裝置的設計實(shí)例與應用 “機床電氣與PLC控制教學(xué)實(shí)驗裝置”
由電路接線(xiàn)面板、控制面板、執行元件工作臺、PLC、計算機及相關(guān)軟件所組成。 可編程控制器PLC選用歐姆龍 （OMRON）公司生產(chǎn)的
SYSMAC CP1H 系列,40 點(diǎn)開(kāi)關(guān)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(gè)串行通信接口(RS-232C 和 RS-485),可以實(shí)現網(wǎng)絡(luò )通訊,將多臺實(shí)驗臺聯(lián)成網(wǎng)絡(luò ),實(shí)現工業(yè)網(wǎng)絡(luò )控制。
PLC與上位計算機使用 USB
端口通信。電路接線(xiàn)面板用于學(xué)生的電氣控制電路的設計與實(shí)際接線(xiàn)操作,提高學(xué)生的動(dòng)手能力。執行元件工作臺提供各種執行元件,如三相異步電機、步進(jìn)電機、伺服電機等各種電機和機床動(dòng)力滑臺。機床電氣與
PLC 控制實(shí)驗臺的應用過(guò)程分為接觸器-繼電器的硬接線(xiàn)控制和基于PLC的軟件控制。
3. 機床電氣與 PLC 控制實(shí)驗裝置的特點(diǎn)
3.1 實(shí)踐性強
此實(shí)驗裝置是針對機床電氣與PLC課程的實(shí)驗教學(xué)而設計,而且與工程應用密切相關(guān),因此具有很強的實(shí)踐性。機床電氣與PLC控制實(shí)驗平臺采用真實(shí)的電氣元件或實(shí)際模型,直觀(guān)性很強。
如機械動(dòng)力滑臺,模擬機床動(dòng)力滑臺運轉,快進(jìn)、工進(jìn)、快退等整個(gè)工件加工過(guò)程,學(xué)生從中可以很清楚地看到理論與實(shí)際的具體結合,因此具有更強的實(shí)踐性。學(xué)生通過(guò)對各類(lèi)電器及電氣元件的認識、接線(xiàn)和組裝,從而可以熟悉并掌握各類(lèi)機械設備和自動(dòng)化裝置的常用結構和工作原理.另外,學(xué)生在這些模型的組裝和調試中,需要進(jìn)行大量的實(shí)際操作,從而提高了
自身的動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)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(xiàn)圖,然后完成主電路和控制電路的連接,再通電試車(chē)、
調試,最后觀(guān)察電機的運轉情況。 此外,通過(guò)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(shí)際問(wèn)題的能力。
3.2 開(kāi)放性好
和機械類(lèi)專(zhuān)業(yè)其他課程實(shí)驗相比,以此為平臺的電氣控制實(shí)驗內容涉及面很廣,具有開(kāi)放性和綜合性的特征。在執行件中可以提供多種電機、多種控制對象模型供選擇,如以機械手為執行件,可以完成用機械手移動(dòng)工件控制要求的實(shí)驗課題;提供電梯模型,可以實(shí)現電梯模擬控制。由此看出實(shí)驗平臺可根據不同實(shí)驗要求,增加相應的功能,具有很好的開(kāi)放性。充分體現機電一體化,多學(xué)科領(lǐng)域交叉的思想,通過(guò)實(shí)驗使學(xué)生掌握機械、電子、自動(dòng)化、計算機等相關(guān)知識,全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
3.3 創(chuàng )新性強
課程實(shí)驗內容緊密結合生產(chǎn)實(shí)踐,因此學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗不僅僅是對已學(xué)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(xué)生可以自由選題,自主設計,提高創(chuàng )新能力。此實(shí)驗裝置的不僅可以完成課程實(shí)驗,同時(shí)讓學(xué)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(shí)踐中去。
4 .結束語(yǔ) 總之,機床電氣與PLC控制教學(xué)實(shí)驗裝置將機械、電氣、計算機
技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等學(xué)科熔為一體,綜合性和應用性較強。機床電氣與PLC控制實(shí)驗裝置將機電控制實(shí)踐引入教學(xué)實(shí)踐,培養學(xué)生的工程實(shí)踐能力,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性,給學(xué)生一個(gè)自主發(fā)揮的創(chuàng )新平臺,為創(chuàng )新型人才的培養提供了
良好的條件。
