自动小车往复运动控制
自动小车往复运动控制
1.单流程的步进顺控设计法
（1）单流程顺控结构
一个控制过程可以分为若干个阶段，这些阶段称为状态或者步。状态与状态之间由转换条件分隔。当相邻两状态之间的转换条件得到满足时，就实现状态转换。
所谓单流程，是指状态转移只可能有一种顺序。像自动小车的控制过程就只有一种顺序：S0→S20→S21→S22→S23→S0，没有其他可能，所以叫单流程顺控结构。
（2）状态元件
上述的每一个状态或者步用一个状态元件表示，S0为初始步，也称为准备步，表示初始准备是否到位。其它为工作步。
状态元件是构成状态转移图的基本元素，是可编程控制器的软元件之一。FX2N 共有1000个状态元件，其分类、编号、数量及用途如表1所示。
注：①状态的编号必须在指定范围内选择。
②各状态元件的触点，在PLC 内部可自由使用，次数不限。
③在不用步进顺控指令时，状态元件可作为辅助继电器在程序中使用。 ④通过参数设置，可改变一般状态元件和掉电保持状态元件的地址分配。 （3）
状态转移图（SFC ）
的画法
状态转移图（SFC ）也称功能表图。用于描述控制系统的控制过程，具有简单、直观的特点，是设计PLC 顺控程序的一种有力工具。状态转移图中的状态有驱
动动作、指定转移目标和指定转移条件三个要素。其中转移目标和转移条件是必不可少的，而驱动动作则视具体情况而定，也可能没有实际的动作。如图6所示，在初始步S0，没有驱动动作，S20为其转移目标，X0、X1为串联的转移条件；在S20步， Y1为其驱动动作，S21为其转移目标，X2为其转移条件。
步与步之间的有向连线表明流程的方向，其中向下和向右的箭头可以省略。图6中流程方向始终向下，因而省略了箭头。 （4）
状态转换的实现
步与步之间的状态转换需满足两个条件：一是前级步必须是活动步；二是对应的转换条件要成立。满足上述两个条件就可以实现步与步之间的转换。值得注意的是一旦后续步转换成功成为活动步，前级步就要复位成为非活动步。
这样，状态转移图的分析就变得条理十分清楚，无需考虑状态时间的繁杂联锁关系，可以理解为：“只干自己需要干的事，无需考虑其他”。另外，这也方便程序的阅读理解，使程序的试运行、调试、故障检查与排除变得非常容易，这就是步进顺控设计法的优点。
（5）FX系列PLC的步进顺控指令
FX系列PLC的步进指令有两条：步进触点驱动指令STL和步进返回指令RET。
STL：步进触点驱动指令梯形图符号为
1）STL指令有主控含义，即STL指令后面的触点要用LD指令或LDI 指令。
2）STL指令有自动将前级步复位的功能（在状态转换成功的第二个扫描周期将前级步复位）。
步进返回指令梯形图为
一系列STL指令后，在状态转移程序的结尾必须使用RET指令，表示步进顺控功能（主控功能）结束。
（6）步进梯形图和指令语句表编程：
1）先进行驱动动作处理，然后进行状态转移处理，不能颠倒。
2）驱动步进触点用STL指令，驱动动作用OUT指令。若某一动作在连续的几步中都需要被驱动，则用SET/RST指令。
3）单一的转换条件用LD/LDI指令，多个条件用LD/LDI后面接
AND(ANI)/OR(ORI)指令。
4）连续向下的状态转换用SET指令，否则用OUT指令。
5）相邻两步的动作若不能同时被驱动，则需要安排相互制约的联锁环节。
6）步进顺控的结尾必须使用RET指令
2.选择分支结构的步进顺控设计法
（1）选择分支结构
从多个流程顺序中选择执
行某一个流程，称为选择性分
支。图7就是选择性分支的状
态转移图。
1）S20为分支状态
该状态转移图在S20步以后分成了三个分支。
当S2从多个流程顺序中选择执行某一个流程，称为选择性分支。图7就是选择性分支的状态转移图。
2）S20为分支状态
该状态转移图在S20步以后分成了三个分支。
当S20步被激活成为活动步后，若转换条件X0成立就执行左边的程序；
若X10成立就执行中间的程序，若X20成立则执行右边的程序，转换条件X0、X10及X20不能同时为ON。
3）S50为汇合状态，可由S22、S32、S42任一状态驱动。
（2）选择性分支结构的编程
编程原则是先集中处理分支转移情况，然后依顺序进行各分支程序处理
和汇合状态。见图8所示，指令表编
程见表格。
图9 选择分支的指令表编程
基于PLC小车自动往返控制
项目课题： 基于PLC小车自动往返控制 2015年8月
项目一：基于PLC 小车自动往返控制 利用PLC 完成小车自动往返控制线路的安装与调试 1 、 按下正转启动按钮→正转接触器线圈得电吸合→电动机正向连续运转→小车右行；小车右行碰到 SQ1→小车右行停止，延时1s 后小车左行。 2、 按下反转启动按钮→反转接触器线圈得电吸合→电动机反向连续运转→小车左行；小车左行碰到SQ2→小车左行停止，延时1s 后小车右行。 3、 按下停止按钮后，电动机停止运转。 4、 SQ3、SQ4为小车运行的左右行极限位开关。 5、 控制线路具有短路保护、过载保护等完善的保护措施。 6、 各小组发挥团队合作精神，共同设计出PLC 的I/O 分配表，电气原理图、正确选择安装所需要的电器元件、规范完成线路的安装与配线、正确编制出PLC 程序，并下载到PLC 内，完成任务运行调试（空载与带载实验）。
一、电动机继电器控制线路 二、PLC基本知识 一、根据控制要求，首先确定I/O的个数，进行I/O的分配。本案例需要8个输入点，2个输出点，如表2-1所示。 表2-1 PLC的I/O配置 二、根据控制要求分析，设计并绘制PLC系统接线原理图，如下图2-1所示。 1．设计电路原理图时，应具备完善的保护功能，PLC外部硬件也具备互锁电路。 2．PLC继电器输出所驱动的负载额定电压一般不超过220V，或设置外部中间继电器。 3．绘制原理图要完整规范。
图2-1 plc系统接线原理图 三、安装与接线 1．材料准备：根据接线原理图，列出需要的所有材料清单，如表2-2所示。 （1）选择元件时，主要考虑元件的数量、型号及额定参数。 （2）检测元器件的质量好坏。 （3）PLC的选型要合理，在满足要求下尽量减少I/O的点数，以降低硬件的成本。 表2－2 材料清单 序号分类名称型号规格数量备注 1工具电工工具1套 2 器材万用表DT9205A型1块 3可编程序控制器FX3U-32M1台 4计算机自定1台 5编程软件GX Developer 81套 6配电盘500MM×700MM1块重点提示
自动控制元件及线路课后答案
自动控制元件部分课后题答案 第一章直流伺服电动机 1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？ 答：a ：由T em =C m ΦI a 知电磁转矩由每极磁通量和绕组电流大小决定。b ：由T em =T 0+T 2=CmΦIa 控制电流由负载转矩(T 2)和空载转矩(T 0)大小决 定。 1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？ 答：a ：电磁转矩T em =T 0+T 2可见电磁转矩也不变。由T em =C m ΦI a 知控制电流I a 也不变b ：KeKt RaTem Ke Ua n -=知T em 不变可见U a 转速升高理想空载转速变大导致转速n 升高。 1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V ，额定运行时电枢电流Ia=0.4A ，转速n=3600rpm ，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m 。试问该电动机额定负载转矩是多少？ 答：Ea=Ua-IaRa=110-0.4×50=90V Ea=CeΦn,Ce=0.105Cm CmΦ=0.2383600 0.10590n 105.0=?=?Ea T em =T 0+T 2=CmΦIa→T 2=CmΦIa-T 0=0.40.238=0.0952-15×10-3=80.2mN.m 1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 答：磁转矩T em =T 0+T 2可见T 2↓电磁转矩也↓。由T em =C m ΦI a 知控制电流I a ↓Ea=Ua-IaRa 可见I a ↓知Ea↑，由Ea=CeΦn 知Ea↑知n↑ 第二章直流测速发电机 2-4某直流测速发电机，其电枢电压U=50V ，负载电阻R L =3000Ω，电枢电阻Ra=180Ω，转速n=3000rpm ，求该转速下的空载输出电压Uo 和输出电流Ia 。Ea =Ua IaRa Ia=300050=0.0167A Ea=50Ea =50+3000 50×180=53空载Uo =Ea =53第三章步进电动机 3-8某五相反应式步进电动机转子有48个齿，试分析其有哪几种运行方式及对应的步距角，并画出它们的矩角特性曲线族。 答:5相单5拍A→B→C→D→E→A Θb ==?=48 5360NZr 360 1.5°T emA =-T jmax sin(Θe )T emB =-T jmax sin(Θe -52π)T emC =-T jmax sin(Θe -5 4π)
自动往返控制电路教学设计
《电动机自动往返控制电路原理与安装、调试、检修》 教学设计 一、教学内容分析 “电动机自动往返控制电路原理与安装、调试、检修”是机电技术应用专业的主要专业课程。本课程包含四个学习任务，分别为：⑴介绍自动往返控制电路工作原理、⑵自动往返控制电路的安装、⑶自动往返控制电路调试、⑷自动往返控制电路检修 本学习任务的主要内容是：记住自动往返控制电路工作原理；会安装和调试自动往返控制电路；能用电路工作原理来分析电路故障现象；编写故障检修流程；实际检测并排除电路故障。 二、教学对象分析 本课程的教学对象是初中起点机电技术应用专业2年级的学生，学生已经学习了起、保、停电路的安装；正反转控制电路的安装。在教师指导下，能对简单控制电路进行检测与维修。 该班学生上课不太认真，逻辑思维能力、总结能力、应急能力和
合作能力相对较差。 三、教学目标设计 1、能说出自动往返控制线路的工作原理。 2、会正确安装自动往返控制线路。 3、根据故障现象，能运用专业化语言描述故障现象产生的原因。 4、会制定故障诊断与排除故障的流程。 5、会检测与维修自动往返控制线路。 6、通过该任务的学习，提高学生分析电路的能力、实际动手能力、团结协作能力。 四、学习重点及其化解方法 1、重点 自动往返控制线路的工作原理和电路中各电器元件的作用，会安装并调试电路。 2、化解方法 老师详讲，提出问题，学生分组讨论；老师示范操作、学生实际安装电路。 五、学习难点及其化解方法 1.难点 安装电路，故障分析与检修步骤的制定，实际检修电路。 2.化解方法 老师现场分析并示范检修故障，学生小组合作、查阅资料、实际检修电路，教师巡回指导。 六、教学策略选择与设计
基于PLC的小车直线定位控制系统设计
摘要 本实验运用PLC技术通过西门子S7-200仪器来实现的。具体是由四个传感器、四个控制开关通过网络程序完成的。实验包括了PLC编程、西门子运用及现场操作等各方面知识。本设计是针对现代自动配货、配料运输等工业生产和商业运营的社会需求，设计一种小车直线定位控制系统。第一个设计是小车直线往返运动，主要是完成小车自动循环往返。第二个设计是小车定位控制，主要是实现小车精确控制定位。设计中包含了PLC可编程控制器、继电器、电机模型图、主电路图、西门子S7-200系统、程序网络梯形图等各方面的应用。 关键词：PLC技术西门子PLC可编程控制程序网络梯形图
目录
１选题背景及意义 1.1 选题背景 随着智能机器人技术、汽车工业的迅速发展，关于智能小车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究，可见其研究意义很大。智能小车，也成轮式机器人，是一种以电子为背景，涵盖智能控制、模式识别、传感技术、电子电气、计算机、机械等多学科的科技创新性设计。一般主要由路径识别、速度采集、角度控制及车速控制等模块组成。本设计就是在这样的背景下提出来的，设计的小车自动往返运动应该能够实时循环运动和制动等功能。 1.2 选题意义 为了使设计更为贴近生活，里面囊括了两个方面：一个是小车直线自动往返运行，这个设计在生活中一般被用在现代自动配货、配料运输等工业生产和善业运营中，目前已经成为了生活生产中不可或缺的一个设计。我们正在逐渐的完善它使其效率更高。另一个设计是小车制动控制，这个课题本身也是与生活息息相关的，对工业生产和商业运营来说是非常重要的因素。在这里我们研究的只是简单地控制，是为我们以后的学习做个垫脚石。只有我们学好的基础，以后工作中才可以不断的改进和研发。基于这些因素，这次设计课题是非常有意义的。
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自动控制元件 2．输入信号是电枢电压a u ，输出信号是电机转角θ。绘出直流电动机动态框图，标出)(s I a ， ),(),(s T s E em a 及扰动力矩)(s T c 。 3．绘出直流电动机电枢控制的调节特性和机械特性曲线，标出始动电压、理想空载转速和堵转转矩，标出电动机、发电机和反接制动状态。 4．直流电动机的主要优点和缺点是什么？ 优点：力矩大，控制容易。 缺点：有机械换向器，有火花，摩擦大，维护较复杂，价高，结构复杂。 5.电机铁心多用硅钢片叠压而成。采用片状材料的目的是什么？ 减小涡流损耗 6.性能优良的永磁直流力矩电动机现在一般采用什么永磁材料？ 钕铁硼 e t K K 、大，电枢扁平状。 7.与直流伺服电动机相比，直流力矩电动机的e K 、t K 有什么特点？电枢的几何形状有什么特点？ 二．（20分） 1.异步电动机等效电路图中s s r 1'2上的热损耗表示什么？
2.简述两相对称绕组产生椭圆形旋转磁场的条件。 3画出两相电机幅相控制时的电路图。 3．磁场) F- =ω表示什么磁场？为什么？ A sin(x t 4.绘出圆形旋转磁场时异 步电动机的两条典型机械 特性曲线（转子电阻大和小）。 5．推导两相伺服电动机传递函数) s s GΩ =,并说明其中的参数与静态特性曲线 ( U /) (s ( ) 的关系。
6．绘出三相异步电动机 从基频向下变频调速时 的机械特性。 7.异步电动机从基频向下变频调速时，若电压保持不变将产生什么现象？用公式说 明。 8．一台三相异步电动机空载转速是1450 r/min，电源频率50 Hz。这是几极电机？ 为什么？ 三、（7分） 1.简述永磁同步电机同步运行时的工作原理，画出必要的图形，写出电磁转矩公式。 2.写出磁阻同步电动机电磁转矩表达式并说明参数的含义。 3.哪种同步电动机不加鼠笼绕组就能 自行起动并具有较大的起动转矩？ （） 绘出它的机械特性曲线。
PLC控制运料小车
项目七PLC控制运料小车的运行 1．项目任务 本项目的任务设计一个运料小车往返运动PLC控制系统。系统控制要求如下：小车往返运动循环工作过程说明如下：小车处于最左端时，压下行程开关SQ4，SQ4为小车的原位开关。按下启动按钮SB2，装料电磁阀YC1得电，延时20s，小车装料结束。接着控制器KM3、KM5得电，向右快行；碰到限位开关SQ1后，KM5失电，小车慢行；碰到SQ3时，KM3失电，小车停止。此后，电磁阀YC2得电，卸料开始，延时15s后，卸料结束；接触器KM4、KM5得电，小车向左快行；碰到限位开关SQ2，KM5失电，小车慢行；碰到SQ4KM4失电，小车停止，回到原位，完成一个循环工作过程。整个过程分为装料、右快行、右慢行、卸料、左快行、左慢行六个状态，如此周而复始的循环。 图7-1 运料小车往返运动示意图
2．任务流程图 本项目的具体学习过程见图2-2。 图7-2 任务流程图 学习所需工具、设备见表7-1。 表7-1 工具、设备清单 1．功能图编程的特点 功能图也叫状态图。它是用状态元件描述工步状态的工艺流程图。 功能转移图与步进梯形图表达的都是同一个程序，其优点是让用户每次考虑一个状态，而不必考虑其它的状态，从而使编程更容易，而且还可以减少指令的程序步数。功能转移图中的一个状态表示顺序控制过程中的一个工步，因此步进梯形图也特别适用于时间和位移等顺序的控制过程，也能形象、直观的表示顺序控制。 功能编程开始时，必须用STL使STL接点接通，从而使主母线与子母线接通，连在子母线上的状态电路才能执行，这时状态就被激活。 状态的三个功能是在子母线上实现的，所以只有STL接点接通该状态的负载驱动和状态转移才能被扫描执行。反之，STL接点断开，对应状态就为被激活，前一状态就自动关闭。状态编程的这一特点，使各状态之间的关系就像是一环扣一环的链表，变得十分清晰单纯，不相邻状态间的繁杂连锁关系将不复存在，只需集中考虑实现本状态的三大功能既可。另外，这也使程序的可读性更好，便于理解，也使程序的调试、故障的排除变得相对简单。 7-2步进梯形图 在状态编程的最后，必须使用步进返回指令RET，从子母线返回主母线。如图7-3程序中，若没有RET指令，会将后面所有还看成是当前状态S22中的指令，由于PLC程序是循环扫描的，也包括了最开始处的指令，这就会引起程序出错而不能运行。 2．功能图的编程规则 (1)初始状态的编程。 初始状态一般是指一个顺控工艺最开始的状态，对应于状态转移图初始位置是状态就是初始状态。S0~S9共10个状态组件专用作初始状态，用了几个初始状态，就可以有
小车往返运动
（二） 接线图
电气控制技术 课程设计报告书 课程设计题目：小车往返循环电气控制系统 专业班级：自动化1608 组别及学生姓名： 指导教师：郭变 课程设计地点： 课程设计时间：2017年12月11日-12月15日 电气工程训练中心制
一、设计任务及要求 电气控制技术课程设计任务书
摘要 运料小车往返在煤矿仓库、港口车站等被广泛应用而其大多为人为驾驶所控制，而人力驾驶存在着资料浪费大、成本高等缺点，为了降低云顶的成本，节省人力资源，应用电机与电气控制这门技术，作为小车控制。本设计主要采用继电器、开关、导线及接触器组成，实现半自动化控制，降低了小车运行成本、提高工作效率、操作简单等优点，更加方便管理人员对现场的管理。 在生产中，有些机械的工作需要自动往返运动，例如运料的小车、钻床的刀架、万能铣床的工作台等。为了实现对这些生产机械的自动控制，就要确定运动过程中的变化参量，一般情况下为行程和时间，通常采用的是行程控制。本任务要解决的题就是：熟悉继电器控制系统中运料小车自动往返控制线路主电路的功能，采用电气自动控制系统实现对该系统的控制。小车由电动机拖动，电动机正转，小车前进；电动机反转，小车后退。 本实验有系统启动、停止以及前进和后退的行程限位开关。为保证电机正常工作，避免发生两相电源短路事故，在电机拖动小车前进、后退的两个接触器线圈电路中互串一个对方的动断触点，形成相互制约的控制，使KM和KM2线圈不能同时得电，这对动断触点起互锁作用称为互锁触点。这些控制要求都应在梯形图中体现。车往返控制时，既有行程参量考虑也有时间参量控制。本任务的学习重点是用电气原理实现该系统控制，进一步熟练掌握实践继电器行程控制的应用。
PLC控制小车循环运动~!!!
目录 摘要 (1) 第一章概述....................................................... (2) 第二章硬件设计 (3) 1.主电路图 (3) 2.I/O地址分配 (4) 3.I/O接线图 (4) 4.元件列表 (5) 第三章软件设计 (6) 1.程序流程图 (6) 2.功能图 (7) 3.梯形图 (8) 4.指令表 (9) 5.程序分析 (11) 第四章结论 (12) 第五章设计感想 (13) 第六章参考文献 (15)
摘要 P LC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC 的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。其应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。 本设计是基于PLC编程的生产流水线小车循环运动控制 设计。论述了小车控制系统的软硬件设计方案及其控制原理。采用的是步进指令，因而比较简洁。小车在一个周期内的运动由四段组成。设小车最初在左端，当按下启动按钮，则小车自动循环地工作，当按下停止按钮时，则小车完成本次循环工作后，停止在初始位置。 关键词：PLC 步进指令循环控制
第一章:概述 可编程序控制器（PLC）是在电气控制技术和计算机技术的基础上以微处理器为核心，将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置，以其编程简单、可靠性高、功能完善，体积小、重量轻的特有优势，广泛应用于各个行业。该生产流水线上的小车自动控制系统是冶金、有色金属、煤矿、车站、港口、码头仓库、矿井等行业的主要设备之一。本文介绍了一种基于三菱PLC控制的生产流水线自动控制小车系统设计方案。利用PLC 控制技术，可实现小车相关运动，小车在一个周期内的运动由四段组成。设小车最初在左端，当按下启动按钮，则小车自动循环地工作，若按下停止按钮，则小车完成本次循环工作后，停止在最初位置。
自动往返小车制
自动往返小车制
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自动往返小车的制作 本设计采用单片机作为自动往返小车的检测和控制核心。路面黑线检测用发射式红外传感器，行使距离用霍耳元件进行检测行使距离，利用高低电平来控制继电器，达到电动机的转速控制。 二、关键字：电刹车自动往返光电检测霍尔元件动态显示 三、方案论证 根据题目要求，本设计的主要任务是完成电动小气车在规定的行使路线中速度的控制，根据不同的行使路段要求不同的行使速度，并对行程中的有关数据进行记录和处理。 1、数据采集方案的选择 （1）、使用红外发光二极管和接收管组合。 （2）、使用发光二极管的光敏三极管组合。 本设计是近距离探测，故采用（1）来完成数据的采集。考虑环境光干扰主要是直流分量，如果采用带有交流分量的调制信号，则可大幅度的减少 外界干扰；另外，红外发射管的最大工作电流取决于平均电流，如果使用占 空比小的调制信号，在平均电流不变的情况下，瞬时电流可以很大，这样可 以大大提高信噪比。 2、电源选择 （1）所有器件采用单一的电源控制，这样控制比较简单，但电动机启动时瞬间电流很大，会造成整体电路的电压不稳定，严重时可能会使单片机掉电。 （2）双电源供电。将电机驱动电源和单片机供电电源分开，这样虽然不如（1）方便灵活，但可以避免电机驱动造成的干扰，大大提高了系统的稳定性。故 设计中选择此方案。 3、电机驱动调速方案的选择 （1）采用继电器对电机的驱动电压进行调整，在高速时进行全速运转，低速时用精密电阻控制小车的速度，并进行调速来达到要求。这样电路比较简单，且 容易实现。 （2）采用555振荡器调脉宽的方式控制电动机的转速，后级采用三极管D882推
基于STM32控制的自动往返电动小汽车
湖南科技大学信息与电气工程学院 《STM32控制自动往返小汽车》 设计报告 专业：电子信息工程 班级：二班 姓名：曾有根 学号：0904030218 指导教师：罗朝辉
自动往返电动小汽车 本设计民用STM32作为自动往返小汽车的检测和控制核心，辅以传感器、控制电路、显示电路等外围器件，构成了一个车载控制系统。路面黑线检测使用反射式红外传感器，利用PWM技术动态控制电动机的转速。基于这些完备而可靠的硬件设计，使用了一套独特的软件算法，实现了小车在限速和压线过程中的精确控制。电动小汽车能够根据题目要求在直线方向上完成调速、急刹车、停车、倒车返回等各种运动形式；这辆小车还可以自动记录、显示一次往返时间和行驶距离，并用蜂鸣器提示返回起点。另外，我们经过MATLAB仿真后，成功地实现了从最高速降至低速的平稳调速。 本系统主要采用模糊控制算法进行速度调节。通过模糊控制和PWM脉宽调制技术的结合，提高了对车位置控制精度，并且实现了恒速控制。 关键词：PWM，STM32F103，电机，传感器 前言 嵌入式技术依靠其体积小、成本低、功能强等特点，适应了智能化发展的最新要求。单片机作为控制系统的微处理器，在数据处理和代码存储等方面都已经无法满足系统的要求，ARM微处理器资源丰富，具有良好的通用性。Cortex-M3是ARM公司最新推出的第一款基于ARMv7体系的处理器内核。它主要针对MCU领域，在存储系统、中断系统、调试接口等方面做了较大的改进，有别于过去的ARM7处理器；Cortex-M3具有高性能、低功耗、极低成本、稳定等诸多优点，非常适合汽车电子、工业控制系统、医疗器械、玩具等领域。基于Cortex-M3内核的STM32系列处理器于2007年由ST公司率先推出，它集先进Cortex-M3内核结构、出众创新的外设、良好的功耗和低成本于一体，极大的满足自动控制系统设计要求。作为先进的32位通用微控制器的领跑者，STM32以其出众的性能、丰富且灵活的外设、很高的性价比以及令人意外的功耗水准，使其自面世以来得到众多设计者的青睐，众多行业领导者纷纷选用STM32作为新一代产品的平台。因此将STM32F103应用于智能小车的控制系统是一种较好的选择。 基于此，本文提出了一个比较合理的智能小车系统设计方案。整个小车系统以STM32F103芯片为控制核心，附以外围电路，利用红外探测器、触角传感器采集外界信息和检测障碍物；充分利用STM32F103的串口、并口资源和高速的
基于PLC的小车自动往返运动控制系统2
第一章概述 1完成本次循环工作后，停止在最初位置。其运动路线示意图如下图1-1所示。 如图1-1 小车运动路线示意图 第二章硬件设计 2.1 主电路图 如图2-1为小车循环控制的主电路原理图。该电路图利用两个接触器的主触点KM1、KM2分别接至电机的三相电源进线中，其中相对电源的任意两相对调，即可实现电机的正反转，也可达到小车左右运行的目的。假设接通KM1为正转（小车右行），则接通KM2为反转（小车左行）。
图2-1小车循环控制的主电路原理 2.2 I/O地址分配 如表2-1为小车循环运动PLC控制的I/O分配表。在运行过程中，这些I/O口分别起到了控制各阶段的输入和输出的作用，并且也使小车的控制过程更清晰明了，动作与结果显示更加方便直接。 表2-1
2.3 I/O接线图 如图2-2为小车循环运动PLC控制的I/O接线图。在进行调试过程时，在PLC模块上，当I0.0有输入信号，即按下SQ1；当I0.1有输入信号，也即按下SQ2，以此类推，I/O接线图就是把实际的开关信号变成调试时的输入信号。同理，输出信号也是利用PLC模块把小车的实际运动用Q0.0、Q0.1的状态表现出来。 图2-2小车循环运动PLC控制的I/O接线图 2.4 元件列表 如表2-2为小车循环运动PLC控制的元件列表。在本次设计中就是利用这些元件，用若干导线连接起来组成了我们需要的原理图、I/O接线图。 表2-2
第三章软件设计 3.1 程序流程图 如图3-1为小车循环运动PLC控制的程序流程图。小车在一个周期内的运动由4段组成。设小车最初在左端，当按下启动按钮，则小车自动循环地工作，若按下停止按钮，则小车完成本次循环工作后，停止在最初位置。 首先小车位于初始位置，按下SB1启动后，小车向右行驶；当碰到行程开关SQ4，小车转向，向左行驶；碰到行程开关SQ2，小车再一次转向，向右行驶；碰到行程开关SQ3，小车又向左行驶，直到再次碰到SQ1，然后开始依次循环以上过程。若不按下停止按钮SB2则小车一直进行循环运动，若此时按下停止按钮SB2，小车又碰到行程开关SQ1，则小车回到初始位置。
小车往返运动单片机控制
单片机控制定速往复运动实验 一、实验目的 1、了解行程开关和减速电机的结构和原理 2、熟练掌握单片机和键盘显示电路的应用 3、学会利用单片机对运动小车的控制 二、实验器材 1、DCP-002单片机89S51电路、 2、DCP-003键盘及LED数字显示电路、 3、DCP-006功率输出电路。 4、运动小车平台 5、万用表和导线 三、实验原理 根据行程开关的触发信号，以外部中断方式，通过单片机判断后使I/O口输出高低电平，控制DCP-006的继电器的导通和关闭，控制加到直流电机输入端的电压的正负方向，改变电机的转动方向，从而改变小车的运动方向。同时在LED 数码显示电路上运用跑马灯原理来显示小车运动的方向。如下图所示： 四、实验步骤 1、把DCP-003的CS、RST短接后接到DCP-002的GND，DCP-003的CLK接到DCP-002 的ALE。把DCP-003的P1接到DCP-002的P2。 2、把运动小车平台上左右两个行程开关的COM接电源的GND，左边的行程开关的NO接 DCP-002的P3.2，右边的NO接P3.3，电机输入的红色接线柱接DCP-006的COM1，黑色接线柱接电源的GND。 3、把DCP-006的IN1接到DCP-002的P1.1，NC1接电源的+12V，NO1接电源的-12V。 4、把各模块的电源都接上并注意共地。 5、把“单片机控制的定速往复运动实验.HEX”文件下载到单片机中，并运行。
接线图 参考程序 //-----头文件引用------ #include
自动小车往复运动控制
自动小车往复运动控制 1.单流程的步进顺控设计法 （1）单流程顺控结构 一个控制过程可以分为若干个阶段，这些阶段称为状态或者步。状态与状态之间由转换条件分隔。当相邻两状态之间的转换条件得到满足时，就实现状态转换。 所谓单流程，是指状态转移只可能有一种顺序。像自动小车的控制过程就只有一种顺序：S0→S20→S21→S22→S23→S0，没有其他可能，所以叫单流程顺控结构。 （2）状态元件 上述的每一个状态或者步用一个状态元件表示，S0为初始步，也称为准备步，表示初始准备是否到位。其它为工作步。 状态元件是构成状态转移图的基本元素，是可编程控制器的软元件之一。FX2N 共有1000个状态元件，其分类、编号、数量及用途如表1所示。
注：①状态的编号必须在指定范围内选择。 ②各状态元件的触点，在PLC 内部可自由使用，次数不限。 ③在不用步进顺控指令时，状态元件可作为辅助继电器在程序中使用。 ④通过参数设置，可改变一般状态元件和掉电保持状态元件的地址分配。 （3） 状态转移图（SFC ） 的画法 状态转移图（SFC ）也称功能表图。用于描述控制系统的控制过程，具有简单、直观的特点，是设计PLC 顺控程序的一种有力工具。状态转移图中的状态有驱 动动作、指定转移目标和指定转移条件三个要素。其中转移目标和转移条件是必不可少的，而驱动动作则视具体情况而定，也可能没有实际的动作。如图6所示，在初始步S0，没有驱动动作，S20为其转移目标，X0、X1为串联的转移条件；在S20步， Y1为其驱动动作，S21为其转移目标，X2为其转移条件。 步与步之间的有向连线表明流程的方向，其中向下和向右的箭头可以省略。图6中流程方向始终向下，因而省略了箭头。 （4） 状态转换的实现
自动控制元件及线路试题及答案
自动控制元件 一．（20分） 1. 1台永磁直流力矩电机，反电势系数),rad/s V/( 2=e K 摩擦转矩m N 2.0?=f T ，转动惯量3104-?=J kg ?m 2，电感02.0=a L H 。连续堵转时电流A 51=I ，电压V 201=U 。 （1）求机电时间常数m τ，电磁时间常数e τ，连续堵转的电磁转矩1T 。 答案：33e 1410s 510s 10N m m T ττ--=?=?=?，， （2）电枢电压2U =25V ，求起动时的输出转矩20T 和此电压对应的空载转速20ω。 答案：202012.3N m 12.3rad/s T ω=?=， （3）电机转速rad/s 103=ω，电磁转矩m N 23?=T 时，求电枢电压3U 和输出 转矩30T 。 答案：33024V 1.8N m U T ==?， （4）写出该电机的传递函数)(/)(s U s a Ω。 答案： （4） 2()0.50.5()(0.041)(0.0051)0.000020.041 a s U s s s s s Ω=≈++++ 2．输入信号是电枢电压a u ，输出信号是电机转角θ。绘出直流电动机动态框图，标出)(s I a ，),(),(s T s E em a 及扰动力矩)(s T c 。 答案： 3．绘出直流电动机电枢控制的调节特性和机械特性曲线，标出始动电压、理想空载转速和堵转转矩，标出电动机、发电机和反接制动状态。 答案：
4．直流电动机的主要优点和缺点是什么？ . 优点：力矩大，控制容易。 缺点：有机械换向器，有火花，摩擦大，维护较复杂，价高，结构复杂。 5.电机铁心多用硅钢片叠压而成。采用片状材料的目的是什么？ 5.减小涡流损耗。 6.性能优良的永磁直流力矩电动机现在一般采用什么永磁材料？ 6.钕铁硼。 7.与直流伺服电动机相比，直流力矩电动机的e K 、t K 有什么特点？电枢的几何形状有什么特点？ 7.e t K K 、大，电枢扁平状。 二．（20分） 1.异步电动机等效电路图中s s r -1' 2上的热损耗表示什么？ 答案.电机一相绕组产生的机械功率。 2.简述两相对称绕组产生椭圆形旋转磁场的条件。 答案.两相电流相位差：090θ<< 两相电压相位差90o，幅值不等。 3画出两相电机幅相控制时的电路图。 4.绘出圆形旋转磁场时异步电 动机的两条典型机械特性曲线（转子电阻大和小）。 5．推导两相伺服电动机传递函数)(/)()(s U s s G Ω=,并说明其 中的参数与静态特性曲线的关系。 答案： d (,)d T J U T t ωωω==?，
基于运料小车自动往返顺序控制的PLC程序设计
1.运料小车的发展概况 工厂运输现大多采用地面运输，地面运输主要采用叉车及手推运料小车,叉车需专人驾驶且无固定轨道,在车间内运行极不安全,手推运料小车需人为动力,劳动强度大，运输效率低。随着经济的发展，运料小车不断扩大到工业运输的各个领域，从手动到自动,逐渐形成了机械化、自动化。早期运料小车电气控制系统多为继电器-接触器组成的复杂系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作。后来，单片机应用到运料小车控制系统中。但是单片机开发周期长,使用难，开发成本高，批量成本低，对人要求高,而且其稳定性不够高。由于PLC 开发周期短,使用容易,开发成本低,批量成本高，对操作人员技术要求要求不高,并且稳定性好，抗干扰能力强,使得对基于PLC的运料小车控制系统的开发研究逐步加强。 PLC(Proｇrａｍｍaｂｌe Logｉcal Ｃｏnｔrｏlｌer)是２0世纪7０年代以来以微处理器为核心,综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置。由于它具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，使其在自动化控制的各个领域中得到了广泛的应用。 将PLC应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制。降并且,控制系统具有连线简单,自动控制，控制速度快，精度高，可靠性和可维护性好,安装、维修和改造方便可以降低系统的运行费用等优点，低系统的运行费用。
2.可编程控制器（PLC）概述 2.１PLＣ的概述 ＰLC即可编程控制器（Pｒogramｍable lｏgic Cｏnｔrollｅr，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会(Inteｒnaｔioｎal Eｌect ｒiｃａl Coｍmiｔtee）颁布的PLＣ标准草案中对PLC做了如下定义:“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其 图2-1 PLC三菱FX系列 内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PＬＣ及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”2．2．1 PLC的特点 (１)可靠性高，抗干扰能力强 （２)配套齐全,功能完善,适用性强 （3）易学易用，深受工程技术人员欢迎 (4)系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 （5)体积小，重量轻,能耗低 2.2 PLC的构成 从结构上分,PLＣ分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式PLC包括CPU板、I/O 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PＬC 包括ＣPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。
小车直线往返运动 定位控制 plc程序设计概要
摘 本实验运用PLC技术通过西门子S7-200仪器来实现的。具体是由四个传感器、四个控制开关通过网络程序完成的。实验包括了PLC编程、西门子运用及现场操作等各方面知识。本设计是针对现代自动配货、配料运输等工业生产和商业运营的社会需求，设计一种小车直线定位控制系统。 关键词：PLC技术西门子PLC可编程控制程序网络梯形图
目录
１选题背景及意义 1.1 选题背景 随着智能机器人技术、汽车工业的迅速发展，关于智能小车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究，可见其研究意义很大。智能小车，也成轮式机器人，是一种以电子为背景，涵盖智能控制、模式识别、传感技术、电子电气、计算机、机械等多学科的科技创新性设计。一般主要由路径识别、速度采集、角度控制及车速控制等模块组成。本设计就是在这样的背景下提出来的，设计的小车自动往返运动应该能够实时循环运动和制动等功能。 1.2 选题意义 为了使设计更为贴近生活，里面囊括了两个方面：一个是小车直线自动往返运行，这个设计在生活中一般被用在现代自动配货、配料运输等工业生产和善业运营中，目前已经成为了生活生产中不可或缺的一个设计。我们正在逐渐的完善它使其效率更高。另一个设计是小车制动控制，这个课题本身也是与生活息息相关的，对工业生产和商业运营来说是非常重要的因素。在这里我们研究的只是简单地控制，是为我们以后的学习做个垫脚石。只有我们学好的基础，以后工作中才可以不断的改进和研发。基于这些因素，这次设计课题是非常有意义的。
2 PLC简介 2.1 PLC概述 可编程控制器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。 2.1.1 PLC的由来 在60年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新的周期愈来愈短，这样，继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时，费工，费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状，美国通用汽车公司在1969年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标指标，即： （1）编程方便，现场可修改程序； （2）维修方便，采用模块化结构； （3）可靠性高于继电器控制装置； （4）体积小于继电器控制装置； （5）数据可直接送入管理计算机； （6）成本可与继电器控制装置竞争； （7）输入可以是交流115V； （8）输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等； （9）在扩展时，原系统只要很小变更； （10）用户程序存储器容量至少能扩展到4K。 1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971年，已经成功地应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。 这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。1971日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台PLC。1973年，西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974年开始研制。于1977年开始工业应用。 2.1.2 PLC的工作原理
基于PLC的小车自动往返运动控制系统
摘要 可编程控制器(PLC)是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 本设计是基于PLC编程的生产流水线小车循环运动控制设计。论述了小车控制系统的软、硬件设计方案及其控制原理。采用的是步进指令，因而比较简洁。 关键词：PLC 步进指令循环控制
目录 摘要...........................................................................................I 第一章概述.. (1) 设计背景及意义 (1) 第二章硬件设计 (3) 主电路图 (3) I/O地址分配 (4) I/O接线图 (4) 元件列表 (5) 第三章软件设计 (6) 程序流程图 (6) 梯形图 (7) STL指令 (11) 程序分析 (12) 第四章程序调试 (14) 程序流程图 (14) 设计感想 (16) 参考文献 (17)
第一章概述 设计背景及意义 传统的运料小车大都是继电器控制，而继电器控制有着接线繁多、故障率高且维修不易等缺点，PLC作为目前国内市场的主流控制器，在技术、行业影响等方面有重要作用。利用PLC控制代替继电器控制已经是大势所趋。 由于PLC的不断发展和革新，使得生产线的运输控制也将得到不断的改善和生产率的不断提高，小车自动控制系统经历了以下几个阶段：（1）手动控制：但是由于当时的技术还不够成熟，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作。（2）自动控制：通过机器人技术，自动化设备终于实现了PLC在小车自动控制系统在自动方面的应用。（3）全自动控制：PLC大多采用多CPU结构，不断向高性能、高速度和大容量方向发展。 现代企业为提高生产车间物流自动化水平,实现生产环节间的运输自动化,使厂房内的物料搬运全自动化,许多企业在生产车间广泛使用无人小车,小车在车间工作台或生产线之间自动往返装料卸料。由于小车自动往返的实际意义,随着不同企业不同的要求,控制的难度可以不同。 本文介绍了一种基于西门子PLC控制的生产流水线自动控制小车系统设计方案。将PLC运用到小车自动控制系统，可实现小车的全自动控制，降低系统的运行费用。PLC小车自动控制系统具有连线简单控制速度快，精度高，可靠性和可维护性好，维修和改造方便等优点。利用PLC 控制技术，可实现小车相关运动，小车在一个周期内的运动由4段组成。设小车最初在左端，当按下启动按钮，则小车自动循环地工作，若按下停止按钮，则小车
自动往返小车制
自动往返小车的制作 本设计采用单片机作为自动往返小车的检测和控制核心。路面黑线检测用发射式红外传感器，行使距离用霍耳元件进行检测行使距离，利用高低电平来控制继电器，达到电动机的转速控制。 二、关键字：电刹车自动往返光电检测霍尔元件动态显示 三、方案论证 根据题目要求，本设计的主要任务是完成电动小气车在规定的行使路线中速度的控制，根据不同的行使路段要求不同的行使速度，并对行程中的有关数据进行记录和处理。 1、数据采集方案的选择 （1）、使用红外发光二极管和接收管组合。 （2）、使用发光二极管的光敏三极管组合。 本设计是近距离探测，故采用（1）来完成数据的采集。考虑环境光干扰主要是直流分量，如果采用带有交流分量的调制信号，则可大幅度的减少外界干扰；另外，红外发射管的最大工作电流取决于平均电流，如果使用占空比小的调制信号，在平均电流不变的情况下，瞬时电流可以很大，这样可以大大提高信噪比。 2、电源选择 （1）所有器件采用单一的电源控制，这样控制比较简单，但电动机启动时瞬间电流很大，会造成整体电路的电压不稳定，严重时可能会使单片机掉电。 （2）双电源供电。将电机驱动电源和单片机供电电源分开，这样虽然不如（1）方便灵活，但可以避免电机驱动造成的干扰，大大提高了系统的稳定性。故 设计中选择此方案。 3、电机驱动调速方案的选择 （1）采用继电器对电机的驱动电压进行调整，在高速时进行全速运转，低速时用精密电阻控制小车的速度，并进行调速来达到要求。这样电路比较简单，且 容易实现。 （2）采用555振荡器调脉宽的方式控制电动机的转速，后级采用三极管D882推动，此方案虽工作很稳定，但电路较复杂，给整体设计带来不便。
03年05年自动控制元件本科期末试题
哈工大2003 年春季学期 自动控制元件及线路试题 一、多项选择：以下各题有一个或多个正确答案，请选择正确答案标号填于题后答案中。（20 分） 1. 电机和变压器中铁芯采用硅钢片迭压而成是为了（） A ?减小磁滞损耗 B.增加导磁率 C.减小涡流损耗 D.增加耦合系数 答案（） 2. 通常直流电机定子包括 A. 电刷 B.换向器 B.电枢绕组D.激磁绕组 答案（） 3. 直流电机和感应式异步电机的转子铁芯采用（） A.硬磁材料 B.顺磁材料 C.抗磁材料 D.软磁材料 答案（） 4. 一磁阻式步进电机正常运行时每步步距误差可达0.2 度，若该电机正常运转100 步， 总的转角误差是（选出最明确的答案） A.小于等于20度 B.小于等于10度 C.大于等于10度 D.小于等于0.2度 答案（） 5. 直流电机换向火花随以下情况增大 A.电枢电流增大 B.电机转速增大 C.电机负载转矩增大 D.电枢电压提高 E. 换向器表面变粗糙答案（） 6. 一电源变压器原边空载电流随以下情况增大 A.变压器铁芯磁阻减小 B.变压器铁芯磁阻增加 C. 变压器原边线圈匝数增加 D.变压器铁芯气隙增大 答案（） 7. 两相交流伺服电机转予绕组回路电阻选的较大是为了 A.提高电机效率 B.增加电机转矩 C.使电机机械特性具有良好的线性度 D. 消除单相自转 答案（） 8. 直流电动机有以下工作状态 A.电动机状态 B.过流运行状态 C.发电机状态 D.反接制动状态 E. 能耗制动状态 F.欠负荷状态 9. 选出正确项 A. 增量式光电编码器应用时不用寻找零位 B. 自整角机是测量角位移的元件 C. 感应同步器是测量电流的元件 D. 异步电机的换向器和电刷机构较直流电机简单 E. 力矩电机电枢（转子）长度与直径之比较小 F. 通常三相异步电动机堵转转矩小于最大转矩 G. 异步电动机输出最大功率出现在转子转速为同步转速时 H. 光电编码器（光栅）是一种位移测量元件 I. 直流电动机转子依靠定子旋转磁场旋转 J. 将输入三相电机的三相交流电源中任意两相对掉就可以改变该电机的转向