机电一体化实习指导书

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1、机电一体化实习指导书编实验一S7-200的步进电机控制一、实验目的1、掌握步进电机控制原理2、掌握PLC的接线与安装3、掌握步进电机控制原理4、掌握PLC程序的梯形图编制方法二、实验内容1、控制系统电气原理图与的设计2、PLC实现步进电机控制（手动进给，增量进给，正反转控制，指定距离进给）的程序设计3、控制系统电气控制系统的安装4、PLC程序的下载与调试三、实验设备、仪器与工具1、设备S7200PLC一台、步进电机及其驱动一套、电脑一台（含PLC编程软件）、按钮盒1套2、工具扳手、螺丝刀、万用表四、实验原理

2、S7200PLC通过PTO指令在端口Q0.0或Q0.1发出指定脉冲数目和频率的方波作为步进电机进给脉冲，通过改变脉冲数及脉冲频率实现步进电机的进给控制。可选其它输出端口如Q0.2作为步进电机的方向电平实现步进电机方向控制。S7200的位控过程如下：1、通过工具à位置控制向导生成5个位置控制子程序（详细过程见S7200手册页面273）。2、创建S7200的执行程序，在执行程序中调用位控向导生成的子程序，实现步进电机的控制（子程序的详细说明见S7200手册页面274）。每个子程序的基本功能如下：1）要使能位控模

3、块，请插入一个POSx_CTRL指令。用SM0.0(始终接通)以确保这条指令在每一个循环周期中都得到执行。2）要将电机移动到一个指定位置，使用一条POSx_GOTO指令或一条POSx_RUN指令。POSx_GOTO指令使电机运动到您在程序中输入的指定位置。POSx_RUN指令则使电机按照您在位控向导中所组态的路线运动。3）要使用绝对坐标进行运动，您必须为您的应用建立零位置。使用一条POSx_RSEEK或一条POSx_LDPOS指令建立零位置。1、编译程序并将系统块、数据块和程序块下载到S7200中。电气控制

4、原理图及PLC程序见附录1及附录2。二、思考题：1、步进电机的控制原理是什么？2、如果指定的进给频率较低（如50~200Hz），会发生什么现象？为什么？实验二S7-200的温度控制系统设计一、实验目的1、掌握温度控制系统工作原理2、掌握温度传感器PT100及温度变送器的接线及安装3、掌握PLC读入温度变送器信号的标定4、掌握PID温度控制及其调节的工作原理及过程5、掌握PLC程序的梯形图编制方法6、掌握EM231模拟量输入模块的设置及接线二、实验内容1、控制系统电气原理图的设计2、PLC实现温度控制（开关控

5、制、PWM控制和PID调节及参数整定）的程序设计3、控制系统电气控制系统的安装4、PLC程序的下载与调试三、实验设备、仪器与工具1、设备S7200PLC一套（CPU及EM231模块）、PT100及温度变送器、电脑一台（含PLC编程软件）、按钮盒1套、固态继电器1个、热水壶一个。2、工具扳手、螺丝刀、万用表四、实验原理1、开关控制的工作原理：EM231模块将被控对象的实际温度采集下来与设置温度进行对比，当实际温度小于设置温度时，通过PLC的开关量端口将温度加热的主电路上的固态继电器打开，使热电阻加热；否则将固

6、态继电器关闭，停止加热。从而使得实际温度在设置温度附近波动。其电路原理图及控制程序见附录3和附录4。2、PID控制的工作原理S7200PID调节模块生成可调占空比的PWM波形输出，利用占空比调节主电路上的平均电压，从而实现温度的控制。理论上，PID调节的控制精度及性能要高于开关控制。S7200PID设置过程，详见附件5。思考题：1)如何调整将测量值与实际温度值对应。1)在实验过程中，利用VB程序将温度值采集至上位机中，比较开关控制和PID控制的动态性能和精度。2)利用S7200PID调节控制面板分析PID参

7、数对动态特性的影响，3)小组成员相互比较PID参数整定的结果及控制性能。实验三基于S7-200的同步控制试验台设计（指导老师王胜红）一、实验目的1、熟悉机电一体化系统各个组成部分的功能，包括机械部件、传动机构、驱动执行单元、反馈检测单元、控制单元以及计算机上的人机接口单元等；2、掌握接近开关、旋转编码器等输入接口的工作原理；3、了解三相交流异步电机的调速原理并掌握变频器的使用；4、掌握脉冲信号的PLC高速计数输入方法；5、掌握PLC程序的梯形图编制方法；6、掌握EM232模拟量输出模块的设置及接线；7、掌握

8、随动控制系统的控制算法；8、掌握MCGS监控组态软件的一般流程。二、实验内容1、同步控制试验台电气原理图的设计；2、PLC实现从动轴与主动轴的位置同步控制程序设计；3、控制系统的电气设备安装；4、PLC程序下载与调试；5、MCGS监控组态软件设计以及与PLC通信的联合调试。三、实验设备、仪器与工具1、同步控制试验台（含计算机一台、S7200PLC及EM232模拟量输出模块、接近开关2只、旋转编码器2只、交流异步电