机电一体化实验报告
学 院：核技术与自动化工程学院专 业：电气工程及其自动化指导老师 ：康东姓 名 ：许学 号 ：日 期 ：
新 200706050209 2010-10-27
实验一:基于PC的传感器与数据采集实验
一,实验目的
了解传感器,USB2009便携式数据采集器的工作原理和数据采集原理和香农采样定律,连接系统实现实时采集传感器信号,完成对采样数据的时域波形显示和存储.
二,实验内容:
1,了解传感器工作原理.
2,了解USB2009便携式数据采集器的工作原理,功能和使用方法. 3,了解数据采集原理和香农采样定律.
4,实时采集传感器信号,进行时域波形显示并存储实验数据.
三,实验设备:
主要实验设备包括:
1,USB2009采集卡和配有上位机软件的计算机; 2,FESTO气动综合实验台一套.
下图为USB2009采集卡.它包含14Bit分辨率A/D转换器,可以提供16路单端模拟信号输入,8路双端模拟输入通道,4路DA输出功能,1组计数器.提供了内外时钟和内外触发工作方式.A/D转换器输入信号范围为:±5V(USB2009),±10V(AD7899-1).硬增益范围:1,2,4,8(N6为PGA203时),1,10,100,10000(N6为PGA202时). 图1.1 USB2009采集卡
四,实验原理
将USB2009采集卡与FESTO气动综合实验台上传感器连接在一起,而后通过USB连接到计算机上.利用LabVIEW软件搭建数据采集系统,实时采集传感器信号,进行时域波形显示并存储实验数据. 五,实验步骤
1,由实验教师讲解FESTO气动综合实验台上传感器工作原理; 2,由实验教师讲解USB2009采集卡的工作原理和使用方法; 3,由实验教师讲解数据采集原理和香农采样定律; 4,在实验教师的指导下,由学生完成实验电路连接;
5,在实验电路检查无误后,由学生利用LabVIEW软件搭建数据采集系统; 5,打开设备电源,观察数据采集系统运行状况,纠正错误;
6,利用LabVIEW实时采集传感器信号,进行时域波形显示并存储实验数据;
7,将实验过程中形成的正确的接线方式,数据采集系统的搭建方法以及自己在实验中观察到的现象和思考的问题综合起来,写实验报告.
实验二:交流伺服电机位置闭环控制实验
一,实验目的
了解交流伺服电机和交流伺服驱动器的工作原理,学习PLC的外部接线和编程方法,掌握PLC 编程控制交流伺服电机,完成指定的运动轨迹,并通过调整PID控制参数优化控制效果,并计算位置控制精度.
二,实验内容:
1,针对实物,了解交流伺服电机和交流伺服驱动器的工作原理. 2,弄清PLC的外部接线和编程方法.
3,通过PLC编程控制交流伺服电机,完成指定的运动轨迹,掌握伺服电机闭环控制的编程方法
和控制参数调整方法.
三,实验设备:
MPS模块化生产实验系统的加工单元.
四,实验原理
利用MPS模块化生产实验系统加工单元的现有配置,将PLC与交流伺服电机和交流伺服驱动器连接起来,通过PLC编程,实现交流伺服电机运动的PID控制,调整PID控制参数以优化控制效果,掌握闭环控制系统的编程思路和实现方法.
五,实验步骤
1,由实验教师讲解PLC与交流伺服电机和交流伺服驱动器的连接方法以及其它必要的连线及其原因;
2,由实验教师讲解PLC编程的PID控制算法,说明调整PID控制参数的方法和技巧; 3,在实验教师的指导下,由学生完成实验电路连接;
4,在实验电路检查无误后,由学生读懂实验教师提供的PLC梯形图程序,并作适当的修改; 5,下载PLC梯形图程序到PLC,实际控制系统运行.注意,要修改PID控制参数,并观察交流伺服电机的运动状况.多次修改和观察后记录实验数据,并分析这些数据. 6,分析不同的PID控制参数下,交流伺服电机的运动状况不同的原因;
7,将实验过程中形成的正确的接线方式,PLC梯形图以及自己在实验中观察到的现象,数据和思考的问题综合起来,写实验报告.
实验三:基于变频器的速度闭环控制实验 一,实验目的
了解变频器的工作原理和接口方式,学习PLC的外部接线和编程方法,掌握PLC编程通过变频器 控制单相交流异步电动机,实现传送带的速度闭环控制.
二,实验内容:
1,熟悉变频器并了解其工作原理和接口方式. 2,弄清变频器的外部接线和PLC的编程方法.
3,通过PLC编程控制单相交流异步电动机,完成传送带的速度闭环控制.通过调整PID控制参数优化控制效果.
三,实验设备:
MPS模块化生产实验系统的分类单元.
四,实验原理
利用MPS模块化生产实验系统的分类单元的标准配置,将PLC,变频器,单相交流异步电动机连 接起来,通过PLC编程,实现传送带的速度闭环PID控制.通过调整PID控制参数优化控制效果.
五,实验步骤
1,由实验教师讲解PLC,变频器,单相交流异步电动机的连接方法以及其它必要的连线及其原因; 2,由实验教师讲解PLC编程的PID控制程序,说明调整PID控制参数的方法和技巧; 3,在实验教师的指导下,由学生完成实验电路连接;
4,在实验电路检查无误后,由学生读懂实验教师提供的PLC梯形图程序,并作适当的修改; 5,下载PLC梯形图程序到PLC,实际控制系统运行.注意,要修改PID控制参数,并观察交流伺服电机的运动状况.多次修改和观察后记录实验数据,并分析这些数据.
6,分析不同的PID控制参数下,单相交流异步电动机的运动状况不同的原因;
7,将实验过程中形成的正确的接线方式,PLC梯形图以及自己在实验中观察到的现象,数据和思考的问题综合起来,写实验报告.
实验四:机电一体化综合控制实验
一,实验目的
了解机电一体化系统的组成要素,学习并掌握可编程序控制器在机电一体化系统中的具体应用.
二,实验内容:
1,了解机电一体化系统的组成要素.
2,通过操作模块化生产培训系统,选择模拟工件进行操作,搞清楚各站的电气组成与动作要求,掌握可编程序控制器在机电一体化系统中的具体应用.
三,实验设备:
MPS模块化生产实验系统一套(5站).
四,实验原理
利用MPS模块化生产实验系统的各个单元,将它们连接起来,使之组成一个可以在工作中相互通讯,相互配合的机电一体化系统.各站独立工作,工作中通过各自中间数据相互配合,完成一个模拟工件的进料,加工,入仓的完整过程.
五,实验步骤
1,由实验教师讲解各站的PLC系统; 2,由实验教师讲解各站的连接和配合;
3,由实验教师讲解各站中关键工作部件的工作原理和作用; 4,由实验教师讲解各站的PLC控制程序的工作原理; 5,在实验教师的指导下学生观察实验电路连接; 6,在实验教师的指导下学生观察各站的工作; 7,在实验教师的指导下学生观察各站工作中的配合; 8,由实验教师讲解系统组态的工作原理和使用; 9,在实验教师的指导下学生观察系统组态的设计;
10,由实验教师复位系统,依次启动各站,并讲解这样做的原因; 11,由实验教师启动整个系统,并详细讲解系统的工作; 12,在实验教师的指导下学生观察各站启动时产生的现象; 13,在实验教师的指导下学生观察启动整个系统时产生的现象; 14,在实验教师的指导下学生观察系统工作时系统组态发生的变化; 15,在实验教师的指导下学生重新复位,启动整个系统; 16,学生观察系统工作,记录实验现象和实验中出现的问题; 17,分析实验中产生的实验现象和出现的问题的原因;
18,任选一站,修改该站的PLC梯形图程序,使之动作发生变化,但这种改变不影响系统的整体工作性能;
19,综合考虑实验中各站的工作,考虑一个模拟工件的进料,加工,入仓的完整过程所需要的动作和配合,结合实验现象,实验中产生的问题以及系统修改后的梯形图,写实验报告.
七,系统说明 1,控制面板
各站都可通过一控制面板来控制PLC的控制程序使各站按要求进行工作,一个控制面板上有8个按钮开关,各开关的控制功能定义为: 带灯按钮,绿色 开始 带灯按钮,黄色 复位