包装过程控制总结重点.doc

第一章 绪论
1. 自动包装机是由原动机、传动机、工作机构、控制装置组成。
2. 自动控制系统的组成

3. 包装过程自动控制系统的种类：A按控制原理分（有无反馈来分类）：开环控制系统（只有正向作用，没有反馈作用；系统控制精度取决于元器件精度；没有抑制内、外干扰的能力；结构简单，成本低）、闭环控制系统（不但有正向作用，也有反馈作用；.抗干扰能力强，对前向通道器件要求不高，控制精度高；结构复杂，维护不易，成本高）；B按被控变量的给定值（目标值）进行分类：定值控制系统（给定量（输入量）是恒值）、随动控制系统（给定值无规律的变化）、程序控制系统（给定值按已知规律（程序）变化）。
4. 自动控制系统的基本要求：稳定性（控制系统工作的首要条件，输出量偏离平衡状态后，应随着时间而收敛最后回到初始的平衡状态的能力）、快速性（当系统的输出量与给定输入量之间产生偏差时，消除这种偏差的快速程度）、准确性（是指调整控制过程结束后，输出量与给定输入量之间的偏差相对于给定量的百分比）。三者之间的关系：互相制约（快速性好，系统可能会有强烈振荡。 改善稳定性，系统可能过迟缓、精度也可能破环）。
第二章 自动控制系统的数学模型
5. 数学模型：描述控制系统输入变量、输出变量之间关系来描述系统自身的工作性能的数学表达式，研究对象是闭环控制系统。
6. 建立数学模型的方法：微分方程（最基本的数学模型）、传递函数。
7. 微分方程的建立方法：a确定系统的输入变量和输出变量b建立输入变量和输出变量之间的数学关系式（其余变量属中间变量设法消除）c化简成标准形成的微分方程。
8. 传递函数的数学基础—拉氏变换。拉氏变换的性质a迭加性质b微分性质c比例性质
9. 例题：

微分方程

传递函数

10.利用传递函数来描述复杂控制系统a环节间的串联连接（等效为个传递函数相乘）b环节间的并联连接（等效为个传递函数相加）c环节间的反馈连接

第三章 接触继电器控制系统
11.接触器 电磁式继电器

时间继电器 热继电器 速度继电器

SF
刀开关 常开(动合)按钮 自动空气开关 行程开关
BG
常开（动合）触头 常闭（动断）触头
BG

SF
常闭(动断)按钮 转换开关
熔断器

12. 接触器的作用是什么？中间继电器和接触器有何异同？答：作用：用来频繁的接通和分断主电路和大容量控制电路的低压电器。相同点：利用电磁吸力工作。不同点：输入信号种类不同；继电器控制小电流；无主辅触点之分；继电器无灭弧装置。
13. 电动机启动时电流很大，这时热继电器会不会动作？为什么？答：不会。因为热继电器具有较大的热惯性，电动机启动时电流虽然很大，但时间很短，热惯性使热继电器不会动作，从而保证了电动机的正常工作。
14. 设计一个控制电路，要求
第一台电动机起动10S后，
第二台电动机自动起动，
运行5S后第一台电机停止，
同时第三台电机自动起动，
再运行15S后，电动全部
停止。

12、设计一小车运行的控制线路。小车由异步电机拖动其动作程序如下：

13. 电气控制系统图的表示方法：原理图：根据电路工作原理用规定的图形符号绘制的图。安装图：电气元器件的实际安装位置。接线图：按元件实际位置绘制的连线图。
14. 电气控制系统：为了实现某种控制要求，用导线按一定方式将电机、低压电器等元器件连接起来所形成的电路。电气控制系统图：是用图形的方式来表示电气控制系统中的电气元件及其联接关系。
15. 三相笼形异步电动机的正反转控制线路：工作原理：将电动机正转时的三相电源任意两相对调，使定子绕组相序接反，则可使电机反转。实现方法：用两个交流接触器实现两根电源线的调换。
第四章 包装过程典型物理参数的检测与自动控制
第五章 可编程控制器
1.可编程控制器的特点：a可靠性高,抗干扰能力强,适应各种应用环境；b采用模块化结构；c接口功能强；d编程简单、易于掌握；e可在线修改，柔性好。f.有较高的性价比。
2.可编程控制器与传统继电器接触器的区别：
3.可编程控制器组成：（定义：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。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各类机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩充其功能的设计。）a、中央处理单元（CPU）（由控制器和运算器组成）b、存储器（ROM和RAM）（主要用于存放系统程序，用户程序和工作状态数据。分为系统程序存储器、用户程序存储器、数据存储器）c、输入/输出模块（开关量输入单元：功能为接收主令元件、检测元件传来的信号对输入信号进行隔离和电平转换，把进入PLC信号变为CPU可接收的信号。开关量输出单元：功能为对PLC输出结果进行放大和电平转换把PLC产生的信号转换为现场输出设备可接收的信号。）d、电源部分（系统电源：将交流电转换成PLC内部所需的直流电源，采用开关式稳压电源供电。备用电源：掉电保护电源（锂电池）：RAM ）e、编程器（作用：编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控PLC内部状态和参数，与PLC进行人机对话。它是开发、应用、维护PLC不可缺少的设备。）
4.可编程控制器工作方式循环扫描工作方式（工作过程（特点：集中采样，集中输出）输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段，PLC重复执行以上三阶段，每重复一次就是一个工作周期）
5.可编程控制器编程语言：顺序功能图、梯形图、功能块图、指令表、结构文本。S7200中使用IEC61131-3指令集只能用梯形图和功能块图。
6.可编程控制器指令系统：A、LD — 取指令。用于常开接点与左母线连接B、LDN — 取反指令。用于常闭接点与左母线连接C、=(OUT)输出指令。用于驱动内部或输出继电器线圈D、A — “与”指令。单个常开接点与电路串联。逻辑“与”E、AN — “与非(反)” 指令。单个常闭接点的串联。逻辑“与非F、O — “或”指令。单个常开接点与电路的并联。逻辑“或”G、ON — “或非” 指令。单个常闭接点的并联。逻辑“或非”H、OLD（OR Load） — “或块”指令。用于串联块的并联。串联块—两个或以上触点串联的电路。
特点：指令独立使用，后面没有任何操作数。每个支路第一个接点用LD或LDN I、ALD — “与块”指令。用于并联块的串联，特点：指令独立使用，后面没有任何操作数.并联电路块第一个接点用LD或ALD J、S（Set）-置位,R（Reset）-复位,
K、EU—上升沿(正跳变)指令，每当接受到
off-to-on的跳变产生宽度为一个扫描周期脉
冲.。ED—下降沿(负跳变)指令接受到on -to- off
的跳变， 产生宽度为一个扫描周期脉冲.。
L、LPS（逻辑入栈指令）、LRD（逻辑读栈指令）、LPP （逻辑出栈指令）
M、TON（通电延时定时器，1ms： T32，T96，10ms： T33-T36，T97-T100，100ms ：T37-T63，T101-T255，复位指令（R）可同时清除计时单元并复位状态位）、TONR（保持型通电延时定时器，只能用复位指令（R）清除计时单元并复位状态位。用于累计固定时间间隔的脉冲
1ms： T0，T64，10ms： T1-T4，T65-T68，100ms ：T5-T31，T69-T95）、TOF（断电延时定时器，1ms： T32，T96，10ms： T33-T36，T97-T100，100ms ：T37-T63，T101-T255）
N、增计数器CTU指令，
计数输入端CU：输入一
个脉冲上升沿信号时，计
数值加1。
1、 三相异步电动机起停控制 ： 系统输入设备：
起动按钮:SF1 停止按钮:SF2 热继电器触点:BB
系统输出设备：接触器QA

分配I/O地址： SF1——0001 SF2——0002
BB——0003 QA ——0500

2. 三相异步电动机正反转PLC控制

1）、

2） 、 PLC型号： 西门子S7-200 CPU226
（分配I/O地址：
SF1——I0.1、 3）PLC的I/0连线图
SF2——I0.2、
SF3——I0.3、
BB——I0.4、
QA1 ——Q0.0、
QA2 ——Q0.1）
4）、绘制梯形图 SF1—I0.1 SF2—I0.2
SF3—I0.3 BB—I0.4
QA1—Q0.0 QA2—Q0.1 通过软件互锁在软件上保
证QA1、QA2不能同时得电

求：小车由A处运动到B处，对待包装物品进行烘烤 5min，然后将物品再送回至A处。
1、自动循环：控制目标：行程或位置（变量）
控制方法：采用行程开关或接近开关
2、烘烤加工：控制目标：温度或时间两个变化参量
控制方法：采用时间继电器控制小车何车返回
解：1）设计继电接触器系统控制线路如下：
输入设备：正、反转动按钮SF1、SF2，停止按钮SF3、位置开关BG1、BG2，热继电器触点BB输出设备：正转接触器QA1、反转接触器QA2，加热器

2）设计PLC的I/O连线图

3）绘制梯形图： 继电器接触器控制线路

对应指令语句如下：
LD I0.1 O Q0.1 AN I0.5
AN I0.6 AN I0.3 AN Q0.2
= Q0.1 LD I0.5 TON T37,3000
= Q0.3 LD I0.2 O T37
O Q0.2 AN I0.4 AN I0.3
AN I0.6 AN Q0.1 = Q0.2
2. 分析如图所示电气控制线路，试回答：该控制线路 是什么控制环节，试分析该电路工作过程？
答：该电路是电动机正反转（正－反－停）控制线路。
工作过程:合上闸刀开关QB，按下SF2后
接触器QA1线圈得电并自锁，主触点闭合
电机接上正相序的三相电源，电机正转，
同时互锁触点QA1断开，保证了电机正转
时QA2线圈不得电。这时如果想让电机反
转，按反转启动按钮SF3，SF3的常闭先断
开QA1线圈掉电，主触点断开，自锁断开，
QA1可靠掉电，同时SF3的常开闭合，
因为QA1互锁触点闭合，接触器QA2线圈
得电并自锁，主触点闭合，反相序的三相电
源引入电动机三相定子绕组，电机反转，同
时互锁触点QA2断开，保证了电机反转时
QA1线圈不得电。不管是正转还是反转，
按停止按钮SF3电机停止。当电机在运行中
出现过载的情况，热继电器常闭触点断开，
电机停止运行。
第四章 包装过程典型物理参数的检测与自动控制
1.计量供给的自动控制；计量：每单位包装容器中所装内装物的量值。计量的方法：计重、计容、计数。
2、计重式计量供给自动控制；用途:粉末状、细颗粒、不规则小块等松散内装物、计量精度:取决于计量装置，与物料松散程度无关。计重式计量的组成： 给料:输送带+电振给料器 ② 称重:杠杆称或弹簧称 ③ 排料:装入包装容器中。
3、计重供给自动控制的两种工作方式：间歇式计重供给的自动控制（给料、称重、排料三个阶段组成一个循环。连续两个循环间有暂停时间。）与连续式计重供给的自动控制（给料、称重、排料三个阶段组成一个工作循环。连续两个工作循环间无暂停时间。）
4、计重式计量给料过程的控制：粗给料 → 细给料，1）通过调节激振频率来调节给料量
2）通过调节电磁铁电压的有效值U来调节给料量a.利用变压器来改变U b.利用晶闸管调压器调U(晶闸管导通的条件1.AK两极加正向偏置2.门极G必须是高电位）
5、利用晶闸管调节器→调节U，原理：
调节RP2→改变电容C的充放电时间
T=（RA2+RA3）C →改变晶阐管的
导通角→改变电磁铁线圈上的电压U
6、 调节激磁电源电压的方法调节给料
量：RA2↑→RC电路充电时间常数↑→
单结晶体管到达峰值电压时间↑→晶闸
管导通角↓→Ｕ输出↓，振幅↓，给料量↓。
RA2↓→充电时间常数↓→单结晶体管到
达峰值电压时间↓→晶闸管导通角↑→Ｕ
输出↑↓，振幅↑，给料量↑。
7、 光电继电器
亮通式光电继电器 暗通式光电继电器（相反）

a、有光照，三极管KF1、KF22
导通，KF3得电,触点动作b.无
光照，三极管KF1、KF22截至
，KF3失电,触点复位

8、 什么叫亮通式和暗通式继电器？
试判断图示电路是亮通式还是暗通
式？图中RA4起什么作用？ KF3光敏三极管：NPN 型
9、接近开关作重量位移传感器的
间歇式称量秤计重供给自动控制系统（触发电路采用单结晶体管触发晶闸管调压器），接近开关：与被测物接近到一定距离时（不需接触），发开关动作。 粗给料BG1、BG2不得电→KF1吸合，ＲＣ回路时间常数小，晶闸管导通角大→快速给料。给料到９０％，BG1感应→ＫF1得电，常闭ＫF1断开→ＲＣ回路时间常数大→导通角小→慢速给料。给料到规定值，BG2感应→ＫF2得电，常闭ＫF2断开→晶闸管失去触发信号→停止给料。
10、位置的自动检测与控制 ，检测方法：光电检测系统检测定位色标‚控制方法：间歇式光电自动定位系统。正补偿式：送纸速度慢时采用。负补偿式：送纸速度快时采用
11、卷筒包装材料商标图案间歇正负补偿式光电定位系统中，设标准袋长为L，补偿量为
则不补偿时，送纸长度分别为多少？光电检测器检测到色标后，送出的补偿量分别是多少？这时切下的袋长分别是多少？
解：不补偿：正补偿送纸长度L－δe负补偿送纸长度L＋δe光电检测器检测到色标送出的补偿量，正补偿： Nδe ； L＋（N－1）δe 负补偿： －Nδe ； L－（N－1）δe
12、 常用的测温元件：电接点温度计、热电偶温度计、热电阻温度计等
13、 热电偶温控系统中为什么要进行冷端温度校正？答：热电偶产生的热电势和热端、冷端的温度有关，冷端温度变化，必然影响测量的精度，因此用热电偶测温时，必须采取冷端温度保持不变，或通过补偿电路补偿由于冷端温度变化引起的电势变化。
14、 热电阻温度计分类：金属热电阻:铂电阻、铜电阻 半导体热电阻（热敏电阻）
15、 绝对压力、大气压力、表压力、真空度之间的关系：表压力和绝对压力的关系：P表=P绝-P大负压或真空压：表压力出现负值；
16、 电触点式压力传感器（压力计）
工作原理：气体由入口1进入 →
膜片2下移 →带动铜芯6下移→
推动触点4运动 → 电路闭合
17、 罐头真空度检测方法：真空表测
量法：破坏性测量，适合抽检；‚手工
打检法：木器敲击，根据声音判别，强度大、速度慢、准确性差；ƒ机械测距法：人工测量罐头盖弹性变形量，精度低、效率；④电涡流法：仪器测量罐头盖弹性变形量，换算成真空度，精度高、无损。
SF1
QA
SF2
BB
QA

QB
FA
M
3~
BB
QA
L1 L2 L3
1. 笼型异步电动机起动线路（自锁） 启动
QA辅助触点闭合
电机继续转动
松开SF2
线圈保持通电

停车：按下停车按钮SF1

2. 正反转控制线路 （互锁）：
将电动机正转时的三相电源
任意两相对调，使定子绕组
相序接反，则可使电机反转。
3、