郑州大学现代远程教育《机电一体化技术》课程考核要求说明：本课程考核形式为提交作业，完成后请保存为WORD 2003版本格式的文档，登陆学习平台提交，并检查和确认提交成功（能够下载，并且内容无误即为提交成功）。
一．作业要求请任选一题，认真、独立完成。
二．作业内容题目一送料小车运行控制系统设计1. 设计目的：通过对送料小车运行的控制系统设计，使学生们掌握控制系统硬件设计及软件编程方法，具有灵活运用相关知识的能力；2. 设计内容及要求：下图为送料小车运行过程图。
当小车处于后端，按下起动按钮，小车向前运行，压下前限位开关后，翻斗门打开；7s后小车向后运行，到后端，即压下后限位开关后，打开小车底门，完成一次工作循环。
小车运行过程图设计要求：能够控制小车的远行，并具有以下几种方式：(1)手动；(2)自动单周期，即小车住复运行一次后停在后端等待下次起动；(3)自动连续，即小车起动后自动往复运行；(4)单步运行，即每步动作都要起动；(5)往复运行2次即小车往复运行2次后，回到后端停下，等待起动。
3. 设计成果：1）相关硬件电路图2）相关程序设计成果：1）相关硬件电路图：深入了解和分析小车运料控制系统的控制要求，画出工序图。
1）小车在初始位置处，Y420为ON，若按下开始按钮SB，则小车前行，电机正转，2）小车到达当运行至料斗下方时，Y410为ON，电机停转，小车停止，打开料斗门，延时7S；3）7S时间到，装料完成，翻斗门关闭，小车后退，电机反转；4）返回至Y420处，电机停转，小车停止，打开小车底门卸料，5）卸料完毕，一个工作过程结束，1）步开始一个新的工作周期。
根据小车的工作过程，画出小车工作工序图，如图：1、确定I/O设备1）小车前行和后退需要一交流电机（电机的选择要根据小车的最大载荷确定），电机正反转控制需要2个接触器KM1、KM2，KM1控制小车前行，KM2控制小车后退；2）为检测小车是否到达原位和料斗下方，需要两个限位开关：Y420原位，Y410料斗处；3）为打开和关闭料斗门和小车底门，需要两个继电器：KA1料斗门，KA2小车底门，通过继电器控制直流电机，继电器通电则电机得电，门打开，继电器断电，则电机失电，门依靠弹簧装置关闭；4）启动按钮：用于工作方式选择的开关SA；由以上分析可知：系统需如下I/O设备：限位开关2个：Y420（原位）、Y410（装料位置）；交流接触器2个：KM1（控制小车前行）、KM2（控制小车后退）；继电器2个：KA1（控制料斗门开关）、KA2（控制小车底门开关）；启动按钮1个；方式选择开关SA。
2、分配I/O点地址并绘制硬件连接图1）I/O地址分配输入输出符号点地址功能描述符号点地址功能SB1 10.0 启动按钮KM1 Y430 控制小车Y420 10.1 后限位KM2 Y432 控制小车Y410 10.2 前限位、装料位置KA1 Y431 控制小车SA 10.3 手动KA2 Y433 控制小车10.4 单周期10.5 连续循环SB2 10.6 手动向前SB3 10.7 手动向后SB4 11.1 料斗门打开SB5 11.2 底门打开根据系统对I/O点数的要求，选择PLC型号：系统需要10个输入点，4个输出点，所以选择CPU226即可满足要求，且还有一定的余量，以备系统扩展；因为输出设备既有交流器件又有直流器件，所以选用继电器输出类型。
3）硬件连线图，如图：4）绘制顺序功能图并编学梯形图程序小车运行过程分为手动、单周期、连续循环三种工作方式，单周期和连续循环模式采用顺序控制指令，手动操作采用普通逻辑指令，编程时采用跳转指令分别指向不同工作方式，程序结构如图所示。
选择手动模式时，10.3为1，,10.4、10.5为0。
10.3常闭触点断开，10.4、10.5常闭触点均为闭合状态，执行手动程序，跳过自动程序。
方式选择开关接通单周期或连续操作方式时，10.3触点闭合，10.4、10.5触点断开，使程序跳过手动程序而选择执行自动程序。
2）相关程序PLC控制软件如下：Network1//送料小车控制系统梯形图//网络注释10.0启动10.1停止LD 10.0 O M0.0 AN 10.1=M0.0Network2//Y430送料小车前进LDN T38 A M0.0 LD T41 O Y430 O 10.0 ALD TON T38，100=Y430Network 3// Y432送料小车卸料LDN T38 O Y432 ALD=Y432 TON T39，10Network4//Y420送料小车后退LDN T40 A M0.0 LD T39 O Y420 ALD= Y420 TON T40，100Network5// Y410送料小车装料LDN T41 A M0.0 LD T40 O Y410 ALD= Y410 TON T41，20题目二机械手控制系统设计1.设计目的：通过对机械手的控制系统设计，使学生们掌握控制系统硬件设计及软件编程方法，具有灵活运用相关知识的能力；2.设计内容及要求：要求根据机械手工作过程，设计出其控制系统3. 设计成果：1）相关硬件电路图2）相关程序设计思路：1、下图是可编程控制器控制盘面板布置图，其中包括加载选择和自动方式选择，而加载选择包括上/下、左/右、夹/松六个动作；工作方式分为两种，即自动和手动，其中，自动操作又分为步进、单周期、连续操作方式。
可编程控制器控制盘面板布置接通I0.7是单操作方式。
按加载选择开关的位置，用启动/停止按钮选择加载操作，当加载选择开关打到左/右位置时，按下启动按钮，机械手右行；若按下停止按钮，机械手左行。
用上述操作可使机械手停在原点。
接通I1.0是步进方式。
机械手在原点时，按下启动按钮，向前操作一步；每按启动按钮一次，操作一步。
接通I1.1是单周期操作方式。
机械手在原点时，按启动按钮，自动操作一个周期。
接通I1.2是连续操作方式。
机械手在原点时，按下启动按钮，连续执行自动周期操作，当按下停止按钮，机械手完成此周期动作后自动回到原点并不再动作。
2、机械手的整体设计机械手的整体设计包括单操作程序、步进操作程序、自动操作的设计。
1）单操作程序如下图所示，此操作为单操作方式，即用按钮操作对机械手的每一步运动单独进行控制。
指令如下：单操作方式0 LDN I0.7 1 JMP 12 单操作程序3 LBL 14 LDN I1.05 JMP 1若选择单操作工作方式，I0.7断开，接着执行单操作程序。
单操作程序可以独立于自动操作程序，可另行设计。
2）步进操作程序如下图所示，此操作位步进操作图，即每按一次启动按钮，机械手完成一步动作后自动停止。
指令如下：步进操作方式0 步进操作程序 1 LBL 12 LDN I1.13 AN I1.24 JMP 35 LDI 1.26 O I0.67 S M1.0，1在连续操作方式下，可执行自动操作程序。
在步进操作程序，按一下启动按钮执行一个动作，并按规定顺序进行。
3）自动操作如下图所示，此操作位自动操作，即按启动按钮，机械手会自动完成所需完成的动作。
在需要自动操作方式时，中间继电器M1.0接通。
步进工作方式、单操作工作方式和自动操作方式，都用同样的输出继电器。
指令如下：自动操作图0 自动操作程序 1 LBL 32 LD SM0.03 END机械手的动作过程如上图所示。
从原点开始，按下启动按钮，下降电磁阀通电，机械手下降。
下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时接通夹紧电磁阀，机械手夹紧。
夹紧后，上升电磁阀通电，机械手上升。
上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通右移电磁阀，机械手右移。
右移到位时，碰到右限位开关，右移电磁阀断电，右移停止。
若此时右工作台上无工件，则光电开关接通，下降电磁阀通电，机械手下降。
下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时夹紧电磁阀断电，机械手放松。
放松后，上升电磁阀通电，机械手上升。
上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通左移电磁阀，机械手左移。
左移到位时，碰到左限位开关，左移电磁阀断电，左移停止。
至此，机械手经过八部动作完成了一个周期的动作3、机械手的手动单步操作程序1）机械手左行/右行如下图所示，I1.3为常开触点，即左/右档，I0.2为上线位置，它主要起上限安全连锁保护的作用，而机械手左行/右行两个动作只能当机械手处在上限位置时才能执行。
I0.0是启动按钮，而I0.6为停止按钮，将加载开关扳到左/右档，按下启动按钮，通过控制右行电磁阀Q0.3，机械手向右行；按下停止按钮，通过控制左行电磁阀Q0.4，机械手向左行。
程序指令如下：机械手左行/右行0 LD I1.3 I A I0.22 LPS3 A I0.04 AN Q0.45 = Q0.36 LPP7 A I0.68 AN Q0.3 9 = Q0.42）机械手夹紧/松开如下图所示，I1.5为常开触点，即夹/松加载档，将加载选择开关扳到“夹/送”档，按启动按钮I0.0，通过控制夹紧电磁阀，机械手执行夹紧动作；按停止按钮I0.6，机械手执行松开工作。
程序指令如下：机械手夹紧/松开0 LD I1.5 1 A I0.02 S Q0.2，13 LD I1.54 A I0.65 R Q0.2，13）机械手上升/下降如下图所示，I1.4为常开触点，即上升/下降加载档，将加载选择开关扳到“上/下”档，按启动按钮I0.0，通过控制下降电磁阀，机械手执行下降动作；当按下停止按钮I0.6，通过控制上升电磁阀，机械手执行上升动作。
程序指令如下：机械手上升/下降0 LD I1.4 1 A I0.02 AN Q0.13 = Q0.04 LD I1.45 A I0.66 AN Q0.07 = Q0.14、自动控制程序1）机械手下降/夹紧如下图所示，PLC由STOP转为RUN时，初始脉冲SM0.1对状态进行初始复位，并执行转移指令，当EN有效时，把0输出到SW0中。
当机械手的上限限位开关I0.2和左限限位开关I0.4有效时，机械手在原点，且状态S0.0置1，这是第一步。
按下启动按钮后，置位状态S0.1，同时将原工作状态S0.0清0，输出继电器下降电磁阀Q0.0得电，原点指示Q0.5复位，原点指示灯熄灭，机械手执行下降动作。
当机械手下降到底碰到下限位开关时，I0.1接通，置位状态转移到S0.2，同事将状态S0.1清0，输出继电器Q0.0复位置1，于是机械手停止下降，而此时输出继电器夹紧电磁阀Q0.2得电，机械手执行夹紧动作。
程序指令如下：机械手下降和夹紧2）机械手上升和右行如下图所示，按照工作方式分类，定时器T37属于通电延时型定时器，使能端（IN）输入有效，定时器开始计时。