PLC 实践教学设计书(控制系统综合实训).doc

控制系统综合实训实践教学设计书系 别： 班 级： 学 期： 教 师： 一、教学目标1掌握较复杂顺序系统的PLC编程、运行和调试能力；2能根据调速要求进行变频器功能、参数设置的操作；3能用PLC控制变频器实现各种功能，完成PLC程序设计，电器元件的选用和变频器功能、参数设置；4具有利用网络、数据手册、厂商名录等获取和查阅技术资料的能力；5培养学生良好的沟通能力和团队协作精神，规范操作和安全文明生产的职业习惯。二、教学内容情境一 用PLC控制的化工混料应工艺流程一、控制要求：图1-1中SQ1、SQ2、SQ3为液面传感器开关，YV1、YV2、YV3为电磁阀，M为搅拌电动机。1）初始状态：即启动搅拌器之前，容器是空的，各电磁阀YV1=YV2=YV3=OFF关闭，传感器开关SQ1=SQ2=SQ3=OFF，电机M=OFF，温度传感器ST=OFF，电偶加热器EH=OFF；2）工艺流程：搅拌器开始工作时，先按一下SB1启动按钮，YV1打开，开始注入液体A，当液面达到SQ3时，SQ3=ON，继续注入液体A。当液面达到SQ2时，SQ2=ON，电磁阀YV1=OFF关闭，YV2=ON打开,开始注入液体B。图1-1 化工混料应工艺流程示意图当液面达到SQ1时，SQ1=ON，电磁阀YV2=OFF关闭，停止注入液体B，电机M=ON开始搅拌，10S后，M=OFF搅拌停止，电偶加热器EH=ON开始加热，当温度升到工艺设定值时，温度传感器ST=ON，EH=OFF停止加热，电磁阀YV3=ON打开，放出混合液体，当液面低于SQ3，SQ3=OFF时，延时5S，待液体放空，电磁阀Y3=OFF关闭，自动开始下一个操作循环。3）停止控制：若在工作中按下停止按钮SB2，只能停在初始状态上，即只有混合液体处理完毕后，工艺系统才能停止工作。二、PLC程序设计1选择PLC型号并画出I/O接线图1）选择PLC型号。根据PLC的I/O点数确定，选择PLC型号为FX2N-48MR主机完全可以满足控制要求。图1-2 PLC的I/O接线图2）确定PLC的输入信号和输出负载，画出PLC的I/O接线图（如图1-2所示）。图1-4 梯形图2根据控制要求画出功能图（如图1-3）图1-3 功能图图1-3 功能图3画出梯形图（如图1-4，起、保、停电路编程）4硬件的安装与接线1）硬件的安装：硬件安装中应布置合理，信号线与动力线分离，注意整齐牢固，PLC使用DIN导轨安装。2）接线：原则上动力线应采用2.5mm2以上单芯粗线（或软线），剥头后直接连接，信号线及二次线用0.5mm2多股电线连接，剥头后应配接3.5mmU形端子，用专用压线钳压接。应将所有导线两端套上线号作为标记，这是电控线路安装接线的一项工作，对查找接线错误和日后的改造与维护均有重要的帮助。3）输入程序与运行、调试程序输入程序：在断电情况下，连接编程器与PLC，PLC主机开关置于“STOP”位置，连线经指导教师检查无误后接通电源，开始写入程序。运行、调试程序：将PLC主机开关置于“RUN”位置，按下列步骤观察工作状态检验程序。情境二 用PLC控制小车装料系统编程及调试一、控制要求：图2-1为小车装料系统控制流程示意图工作流程：1）按SB1启动按钮，当小车在原点装料位置时，SQ1为ON，YA吸合，料斗门打开，小车装料，装料时间5秒；2）小车第一次送料到1号仓碰限位开关SQ2后，停留2秒卸料，然后空车返回到原点装料位置碰限位开关SQ1停留（装料）5秒；3）小车第二次送料到2号仓，经过限位开关SQ2不停留，继续向前，当到达2号仓碰限位开关SQ3停留（卸料）4秒，然后空车返回到原点装料位置碰限位开关SQ1停留（装料）5秒；4）然后再重复上述工作过程，如此往复循环；5）按下SB2停止按钮，小车立即停止。图2-1 小车装料系统控制流程示意图二、PLC程序设计1选择PLC型号并画出I/O接线图1）选择PLC型号。根据PLC的I/O点数确定，选择PLC型号为FX2N-48MR主机完全可以满足控制要求。2）确定PLC的输入信号和输出负载，画出PLC的I/O接线图（如图1-2所示）。图2-2 PLC的I/O接线图2根据控制要求画出功能图（如图2-3） 3画出梯形图（如图2-4，用以转换为中心编程）图2-4 梯形图（之一）图2-3 功能图图2-4 梯形图（之二）4硬件的安装与接线1）硬件的安装：硬件安装中应布置合理，信号线与动力线分离，注意整齐牢固，PLC使用DIN导轨安装。2）接线：原则上动力线应采用2.5mm2以上单芯粗线（或软线），剥头后直接连接，信号线及二次线用0.5mm2多股电线连接，剥头后应配接3.5mmU形端子，用专用压线钳压接。应将所有导线两端套上线号作为标记，这是电控线路安装接线的一项工作，对查找接线错误和日后的改造与维护均有重要的帮助。3）输入程序与运行、调试程序输入程序：在断电情况下，连接编程器（或编程电缆）与PLC，PLC主机开关置于“STOP”位置，连线经指导教师检查无误后接通电源，开始写入程序。运行、调试程序：将PLC主机开关置于“RUN”位置，按下列步骤观察工作状态检验程序。情境三 用PLC控制的自动调直、割管机编程及调试一、控制要求：1.任务：如图3-1所示这是一台具有将弯曲的铜管调直，并按一定长度割断的机器；2.工艺流程：按下启动按钮SB1，电动机M1、M2运转，带动A轮转动，由于摩擦力的作用使铜管在轮A和轮B中穿过，同时使原弯曲的铜管被调直，当铜管到达光电检测开关K （K=ON）时，M1、M2停止，M3运转，电磁阀Y2=ON打开，液压缸带动切割机构向下移动将铜管切断，当S1=ON时，Y2=OFF，Y1=ON打开，液压缸带动切割机构向上移动，当S2=ON时，Y1=OFF，切割机构复位停止，此时M2=ON运转，将割断铜管带出，使光电检测开关K=OFF关断，自动进入下一个循环工艺流程。图3-1 自动调直、割管机示意图二、PLC程序设计1选择PLC型号并画出I/O接线图1）选择PLC型号。根据PLC的I/O点数确定，选择PLC型号为FX2N-48MR主机完全可以满足控制要求。2）确定PLC的输入信号和输出负载，画出PLC的I/O接线图（如图3-2所示）。2根据控制要求画出功能图（如图3-3）图3-2 I/O接线图图3-3 功能图3画出梯形图如图3-4，用以步进（STL）指令编程4硬件的安装与接线1）硬件的安装：硬件安装中应布置合理，信号线与动力线分离，注意整齐牢固，PLC使用DIN导轨安装。2）接线：原则上动力线应采用2.5mm2以上单芯粗线（或软线），剥头后直接连接，信号线及二次线用0.5mm2多股电线连接，剥头后应配接3.5mmU形端子，用专用压线钳压接。应将所有导线两端套上线号作为标记，这是电控线图3-4 梯形图路安装接线的一项工作，对查找接线错误和日后的改造与维护均有重要的帮助。3）输入程序与运行、调试程序输入程序：在断电情况下，连接编程器（或编程电缆）与PLC，PLC主机开关置于“STOP”位置，连线经指导教师检查无误后接通电源，开始写入程序。运行、调试程序：将PLC主机开关置于“RUN”位置，按下列步骤观察工作状态检验程序。情境四 用PLC控制的机械手控制系统编程及调试一、控制要求：如图4-1所示：机械手上升、下降和左、右移动为双线圈电磁阀驱动，机械手夹紧、放松为单线圈电磁阀驱动，上SQ2、下SQ1、左SQ4、右SQ3限位开关为行程开关。1、初始状态：按SB1启动按钮，机械手停在可动部分左上方原点处，左工位无工件，光电检测开关K为OFF，上限位开关SQ2为ON，左限位开关SQ4为ON，下限位开关SQ1为OFF，右限位开关SQ3为OFF；2、工作流程：当左工位处有工件时，光电检测开关K为ON，机械手由原点下降夹紧（延时2秒）上升右行下降放松（延时2秒）上升左行原点，系统如此循环工作。3、停机控制：按SB2停止按钮，整个系统终止运行，同时程序返回初始状态，为再次启动循环做准备。图4-1 机械手控制系统示意图二、PLC程序设计1选择PLC型号并画出I/O接线图1）选择PLC型号。根据PLC的I/O点数确定，选择PLC型号为FX2N-48MR主机完全可以满足控制要求。2）确定PLC的输入信号和输出负载，画出PLC的I/O接线图（如图4-2所示）。2根据控制要求画出功能图（如图4-3）图4-2 I/O接线图图4-3 功能图3画出梯形图（如图4-4，用位左移SFTL指令编程）图4-4 梯形图4硬件的安装与接线1）硬件的安装：硬件安装中应布置合理，信号线与动力线分离，注意整齐牢固，PLC使用DIN导轨安装。2）接线：原则上动力线应采用2.5mm2以上单芯粗线（或软线），剥头后直接连接，信号线及二次线用0.5mm2多股电线连接，剥头后应配接3.5mmU形端子，用专用压线钳压接。应将所有导线两端套上线号作为标记，这是电控线路安装接线的一项工作，对查找接线错误和日后的改造与维护均有重要的帮助。3）输入程序与运行、调试程序输入程序：在断电情况下，连接编程器（或编程电缆）与PLC，PLC主机开关置于“STOP”位置，连线经指导教师检查无误后接通电源，开始写入程序。运行、调试程序：将PLC主机开关置于“RUN”位置，按下列步骤观察工作状态检验程序。情境五 磨床的PLC和变频器控制电路编程与接线一、控制要求：1. 磨床调速控制系统示意图如图5-1所示：SQ1、SQ2、SQ3、SQ4限位开关为行程开关。图5-1 磨床调速控制系统示意图2.技术要求：1）在起始位置（SQ1）按启动按钮SB1，电机正转启动，高速（45Hz）运行4s，变为中速（25Hz）运行，碰SQ2之后遇到工件开始研磨，转为低速（15Hz），研磨完工件后碰SQ3变为高速（45Hz）离开，到达对面碰行程开关SQ4立刻停止，待6s之后反转启动，同样是高速（45Hz）运行4s，变为中速（25Hz）运行，碰SQ3之后遇到工件开始研磨，转为低速（15Hz），研磨后碰SQ2变为高速（45Hz）离开，回到起始位置碰到SQ1停止6s，然后转为正转，往复以上过程。2）正反方向都能实现启停操作，反向启动按钮为SB2，停止按钮为SB3。二、PLC程序设计与变频器1选择PLC型号并画出PLC、变频器的接线图1）选择PLC、变频器型号。根据PLC的I/O点数确定，选择PLC型号为FX2N-48MR主机,变频器选择型号为3G3JV-0.75kW/3完全可以满足控制要求。2）确定PLC的输入信号和输出负载，画出PLC的I/O接线图（如图5-2所示）。图5-2 磨床调速控制系统接线图JIEXIAN图2画出功能图（如图5-3） 3画出梯形图（如图5-4）图5-3 磨床调速控制系统功能图图5-4 磨床调速控制系统梯形图（之一）图19-20 PLC的I/O接线图图5-4 磨床调速控制系统梯形图（之二）4变频器参数设置序号变频器参数出厂值设定值功能说明备注1n0111参数写入禁止选择/参数初始化；n01=1时，n02-n79可设定。2n0201运转指令的选择；n02=1时，多功能端子输入有效。3n0960.050.0最高频率（Fmax）4n10400380最大电压（Vmax）5n1160.050.0最大电压频率（FA）6n1610.02.0加速时间17n1710.02.0减速时间18n220.050.0频率指令2多功能端子S3有效9n230.025.0频率指令3多功能端子S4有效10n250.015.0频率指令5多功能端子S5有效11n3622多功能输入选择1（输入端口S2）反转/停止12n3756多功能输入选择2（输入端口S3）多段速指令113n3837多功能输入选择3（输入端口S4）多段速指令214n3968多功能输入选择4（输入端口S5）多段速指令3155硬件的安装与接线1）硬件的安装：硬件安装中应布置合理，信号线与动力线分离，注意整齐牢固，PLC使用DIN导轨安装。2）接线：原则上动力线应采用2.5mm2以上单芯粗线（或软线），剥头后直接连接，信号线及二次线用0.5mm2多股线连接，剥头后应配接3.5mmU形端子，用专用压线钳压接。应将所有导线两端套上线号作为标记，这是电控线路安装接线的一项工作，对查找接线错误和日后的改造与维护均有重要的帮助。3）输入程序与运行、调试程序 输入程序：在断电情况下，连接编程器（或编程电缆）与PLC，PLC主机开关置于“STOP”位置，连线经指导教师检查无误后接通电源，开始写入程序。 运行调试程序：将PLC主机开关置于“RUN”位置，按下列步骤观察工作状态检验程序。情境六 升降机的PLC和变频器控制电路编程与接线一、控制要求：1. 升降机调速控制系统示意图如图6-1所示：SQ1、SQ2、SQ3限位开关为行程开关，SB1为停止按钮，SB2为正向起动按钮，SB3为反向起动按钮。2.技术要求：1）在地面（SQ1处）按启动按钮，低速（频率设定为1=15Hz）启动上升，n1=3秒后由低速转为中速（频率设定为2=30 Hz）上升，中速n2=5秒后转为高速（频率设定为3=50 Hz）上升，高速n3=8秒后转为中速上升，中速n2=5秒后转为低速上升，至SQ2处升降机停止运行n4=6秒，n4秒后高速下降，至SQ3处转为中速下降，n5=4秒后转为低速下降，最后至SQ1（地面）停n6=7秒再低速上升，往复以上过程。2）无论正向、反向运行都能进行手动启停操作。图6-1 升降机调速控制系统示意图二、PLC程序设计与变频器1选择PLC型号并画出PLC、变频器的接线图1）选择PLC、变频器型号。根据PLC的I/O点数确定，选择PLC型号为FX2N-48MR主机,变频器选择型号为3G3JV-0.75kW/3完全可以满足控制要求。2）确定PLC的输入信号和输出负载，画出PLC的I/O接线图（如图6-2所示）。图6-2 升降机调速控制系统接线图2画出控制系统功能图（如图6-3）图6-3 升降机调速控制系统功能图3画出升降机控制系统梯形图（用位左移SFTL指令编程）如图6-4图6-4 升降机调速控制系统梯形图（之一）图6-4 升降机调速控制系统梯形图（之二）4变频器参数设置序号变频器参数出厂值设定值功能说明备注1n0111参数写入禁止选择/参数初始化；n01=1时，n02-n79可设定。2n0201运转指令的选择；n02=1时，多功能端子输入有效。3n0960.050.0最高频率（Fmax）4n10400380最大电压（Vmax）5n1160.050.0最大电压频率（FA）6n1610.02.0加速时间17n1710.02.0减速时间18n220.050.0频率指令2多功能端子S3有效9n230.030.0频率指令3多功能端子S4有效10n250.015.0频率指令5多功能端子S5有效11n3622多功能输入选择1（输入端口S2）反转/停止12n3756多功能输入选择2（输入端口S3）多段速指令113n3837多功能输入选择3（输入端口S4）多段速指令214n3968多功能输入选择4（输入端口S5）多段速指令3155硬件的安装与接线1）硬件的安装：硬件安装中应布置合理，信号线与动力线分离，注意整齐牢固，PLC使用DIN导轨安装。2）接线：原则上动力线应采用2.5mm2以上单芯粗线（或软线），剥头后直接连接，信号线及二次线用0.5mm2多股线连接，剥头后应配接3.5mmU形端子，用专用压线钳压接。应将所有导线两端套上线号作为标记，这是电控线路安装接线的一项工作，对查找接线错误和日后的改造与维护均有重要的帮助。3）输入程序与运行、调试程序 输入程序：在断电情况下，连接编程器（或编程电缆）与PLC，PLC主机开关置于“STOP”位置，连线经指导教师检查无误后接通电源，开始写入程序。 运行调试程序：将PLC主机开关置于“RUN”位置，按下列步骤观察工作状态检验程序。情境七 龙门刨床的PLC和变频器控制电路编程与接线一、控制要求：1. 龙门刨床（B2012）的调速控制系统示意图如图7-1所示：SQ1、SQ2、SQ3、SQ4限位开关为行程开关，SB2为停止按钮，SB1为起动按钮。2.技术要求：1）在原点（SQ1处）按起动SB1按钮，低速（频率设定为15Hz，t1时间为1秒）起动慢速切入，转为高速切当碰到正向加速开关SQ2后，由低速削（频率设定为50 Hz），当加工至碰正向减速开关SQ3时，由高速切削转为慢速（频率设定为25 Hz）离开，当加工至碰终点开关SQ4时，转速由正转25Hz转为反转低速（频率设定为30 Hz）返回，当碰到反向加速开关SQ3后，由低速转为反转高速（频率设定为60 Hz）加速返回，至SQ2处转速由反转60Hz转为反转低速（频率设定为20 Hz）反向减速，至SQ1处减速停止（用时间为1秒）。2）无论正向、反向运行都能进行手动暂停和起动操作。图7-1 龙门刨床（B2012）的调速控制系统示意图二、PLC程序设计与变频器1选择PLC型号并画出PLC、变频器的接线图1）选择PLC、变频器型号。根据PLC的I/O点数确定，选择PLC型号为FX2N-48MR主机,变频器选择型号为3G3JV-0.75kW/3完全可以满足控制要求。2）确定PLC的输入信号和输出负载，画出PLC的I/O接线图（如图7-2所示）。图7-2 龙门刨床（B2012）的调速控制系统接线图2画出控制系统功能图（如图7-3）图7-3 龙门刨床的调速控制系统功能图图7-4 龙门刨床的调速控制系统梯形图3画出龙门刨床的控制系统梯形图（用STL指令编程）如图7-44变频器参数设置序号变频器参数出厂值设定值功能说明备注1n0111参数写入禁止选择/参数初始化；n01=1时，n02-n79可设定。2n0201运转指令的选择；n02=1时，多功能端子输入有效。3n0960.060.0最高频率（Fmax）4n10400380最大电压（Vmax）5n1160.060.0最大电压频率（FA）6n1610.02.0加速时间17n1710.02.0减速时间18n220.015.0频率指令2多功能端子S3有效9n230.050.0频率指令3多功能端子S4有效10n240.025.0频率指令4多功能端子S3、S4有效11n2 50.030.0频率指令5多功能端子S5有效12n260.060.0频率指令6多功能端子S3、S5有效13n270.020.0频率指令7多功能端子S4、S5有效14n3622多功能输入选择1（输入端口S2）反转/停止15n3756多功能输入选择2（输入端口S3）多段速指令116n3837多功能输入选择3（输入端口S4）多段速指令217n3968多功能输入选择4（输入端口S5）多段速指令35硬件的安装与接线1）硬件的安装：硬件安装中应布置合理，信号线与动力线分离，注意整齐牢固，PLC使用DIN导轨安装。2）接线：原则上动力线应采用2.5mm2以上单芯粗线（或软线），剥头后直接连接，信号线及二次线用0.5mm2多股线连接，剥头后应配接3.5mmU形端子，用专用压线钳压接。应将所有导线两端套上线号作为标记，这是电控线路安装接线的一项工作，对查找接线错误和日后的改造与维护均有重要的帮助。3）输入程序与运行、调试程序 输入程序：在断电情况下，连接编程器（或编程电缆）与PLC，PLC主机开关置于“STOP”位置，连线经指导教师检查无误后接通电源，开始写入程序。 运行调试程序：将PLC主机开关置于“RUN”位置，按下列步骤观察工作状态检验程序。三、教学要求1在规定时间内能完成PLC程序设计（画出I/O接线图、画出功能图、画出梯形图、写出指令表）。2完成电路接线，输入程序、运行和调试，根据调速要求进行变频器功能、参数设置的操作。3遵守安全规程，做到文明生产。4编写实训报告。四、教学时间安排天数 或 小时内容摘要场 地1天情境一 用PLC控制的化工混料应工艺流程编程及调试PLC技术实训室0.5天情境二 用PLC控制小车装料系统编程及调试PLC技术实训室1.5天情境三 用PLC控制的