可编程控制技术教案第四章

1、课程可编程掌握技术班级电气工程自动化学期5 课时2h 累计课时44h 累计课时课程类型理论,试验；第四章 PLC 掌握系统的设计与故障诊断课程名称（章、节）4.1 PLC 掌握系统的设计 4.2 PLC 掌握系统硬件设计方法1. 可编程序掌握器系统设计的基本内容和步骤教学目的 2. 系统总体方案设计 . 掌握系统硬件设计方法要 求 3.PLC 及输入 / 输出模板的挑选4. 供电系统设计教学重点 总体方案设计； . 供电系统设计教学难点 CPU及输入 / 输出模板的挑选主要教具 多媒体教室、运算机投影、设备材料课后记可编程掌握器S7-300/400 ,编程器 /STEP7 软件,同学对实际场景

2、概念很少；想象才能不足；应适当供应现场教学课,加强学员对掌握系统的总体熟识；教 案教 学 内 容 备 注第四章 PLC 掌握系统的设计与故障诊断4.1 PLC 掌握系统的设计4.1.1 可编程序掌握器系统设计要求1最大限度地满意被控对象的掌握要求；设计前,应深化现场进行调查研究,搜集资料,并与相关部分的设计人员和实际操作人员亲密协作,共同拟定掌握方案,协同解决设计中显现的各种问题； 2在保证掌握系统的安全、牢靠的前提下,力求使掌握系统简洁、经济,使用及修理便利,满意掌握要求； 3考虑到生产的进展,工艺的改进及系统扩充,在挑选可编程掌握器的CPU模板及 I/O 模板时,应适当留有余量；4.1.2

3、 PLC 掌握系统设计的基本内容1确定系统运行方式与掌握方式；PLC 可构成各种各样的掌握系统,如单机控制系统、集中掌握系统等；在进行应用系统设计时,要确定系统的构成形式； 2挑选用户输入设备 按钮、操作开关、限位开关、传感器等 、输出设备 继电器、接触器、信号灯等执行元件 以及由输出设备驱动的掌握对象 电动机、电磁阀等 ；这些设备属于一般的电气元件,其挑选的方法属于其他课程的内容； 3PLC的挑选； PLC是掌握系统的核心部件,正确挑选 PLC对于保证整个掌握系统的技术经济指标起着重要的作用；挑选 PLC应包括机型挑选、容量挑选、I O模块挑选、电源模块挑选等； 4安排 I 0 点,绘制 I

4、 0 连接图,必要时仍须设计掌握台 柜 ； 5设计掌握程序；掌握程序是整个系统工作的软件,是保证系统正常、安全、牢靠的关键；因此掌握系统的程序应经过反复调试、修改,直到满意要求为止； 6编制掌握系统的技术文件,包括说明书、电气原理图及电气元件明细表、I0 连接图、 I O地址安排表、掌握软件；教 案教 学 内 容 备 注4.1.3 PLC 掌握系统的设计步骤设计步骤框图1依据生产的工艺过程分析掌握要求；如需要完成的动作 动作次序、动作条件、必需的爱护和连锁等 、操作方式 手动、自动、连续、单周期、单步等 ； 2依据掌握要求确定系统掌握方案； 3依据系统构成方案和工艺要求确定系统运行方式； 4依

5、据掌握要求确定所需的用户输入、输出设备,据此确定 PLC 的 I 0 点数； 5挑选 PLC；安排 PLC的 I O点,设计 I O连接图 6进行 PLC的程序设计,同时可进行掌握台 柜 的设计和现场施工； 7联机调试；如不满意要求,再返回修改程序或检查接线,直到满意要求为止； 8编制技术文件；交付使用；4.2 PLC 掌握系统硬件设计方法4.2.1 应用系统总体方案设计1PLC掌握系统类型由 PLC构成的单机掌握系统；由 PLC构成的集中掌握系统；由 PLC构成的分布式掌握系统；用 PLC构成远程 I 0 掌握系统；2系统的运行方式手动运行方式；半自动运行方式；自动运行方式；4.2.2 系统

6、硬件设计依据1工艺要求2设备状况3掌握功能4I 0 点数和种类5系统的先进性教 案教 学 内 容 备 注4.2.3 可编程序掌握器的机型挑选1. CPU 的功能2. I/0 点数3. 响应速度4. 指令系统5. 机型挑选的其他考虑4.2.4 输入 / 输出模板的挑选1数字量输入模块的挑选2数字量输出模块的挑选3模拟量模块的挑选4智能 I 0 模块的应用挑选4.2.5 系统硬件设计文件1系统硬件配置图2模块统计表3I 0 硬件接口图及 I 0 地址表4.2.6 系统供电设计1供电系统的爱护措施2电源模块的挑选4 I 0 模块供电电源设计5. 系统接地设计6. 可编程序掌握器供电系统设计7. 电缆

7、设计和敷设班级电气工程自动化学期5 课程可编程掌握技术课时4h 累计课时48h 老师上课日期课程类型 理论,试验；第四章 PLC 掌握系统的设计与故障诊断课程名称4.3 程序设计与调试/ 输入强制）4.4 PLC 系统的现场调试（章、节）教学目的1,线性化编程；分部编程以及结构化编程；2,PLC系统的现场调试；要 求（信号模拟,查找/ 替换与换线,变量监控与修改,输出教学重点分部编程以及结构化编程；变量监控与修改.教学难点 输出 / 输入强制主要教具多媒体教室、运算机投影、PLC实训室；设备材料可编程掌握器S7-300/400 ,编程器 /STEP7 软件；实训教学的成效不错,结合实际场景来锤

8、炼学员的实际动手才能；课后记 可以尝试项目教学法,让学员独立完成一个项目；在今后的教学中应在加强多媒体课件的投入；教 案教 学 内 容 备 注4.3 程序设计与调试 4.3.1 程序结构设计 线性化编程；分部编程以及结构化编程（工业搅拌系统）；被搅拌的对象要求如下：1当成分A（B）泵工作时要求：1）成分A（B）的进料阀已开,出料阀已开； 2）搅拌桶未满,搅拌的出料阀关闭；动作；3）泵的驱动电机无故障,没有紧急停止2拌电机工作时的条件：1）搅拌桶未空,搅拌桶的出料阀关闭；2）搅拌马达无故障,紧急停止没有动作；3开排放阀的条件：搅拌马达停止,紧急停止没有动作；系统中的液位开关让操作者明白搅拌桶内的

9、液位情形,并且供应输送泵和搅拌 电机之间的连锁关系；一、线性化编程 线性化编程就是将用户程序连续放置在一个指令块内,即一个简洁的程序块内包含系统的全部指令；线性化编程不带分支,通常是 令,软件治理的功能相对简洁；二、分部编程OB1 程序按次序执行每一条指分部式编程是把一项掌握任务分成如干个独立的块,每个块用于掌握一套设备或一系列工作的规律指令,而这些块的运行靠组织块 三、结构化编程OB内指令来调用；结构化程序把过程要求的类似或相关的功能进行分类,并试图供应可以用于几个任务的通用解决方案；向指令块供应有关信息（以参数形式）重复利用这些通用模块；掌握软件分为五个功能块：FC10 功能块用于掌握成分

10、 A的供料泵；FC20 功能块用于掌握成分 B的供料泵；FC30 功能块用于掌握搅拌马达；FC40 功能块用于掌握排料电磁阀；FC50 功能块用于掌握操作站上的指示灯；,结构化程序能够教案备 注教 学 内 容4.4 PLC 系统的现场调试 4.4.1 信号模拟4.4.2 查找 / 替换与换线教 案教 学 内 容 备 注4.4.3 变量监控与修改4.4.4 输出 / 输入强制课程可编程掌握技术班级电气工程自动化学期5 课时4h 累计课时52h 老师上课日期课程类型理论,试验；第四章 PLC 掌握系统的设计与故障诊断课程名称4.5 组织块 OB及其应用OB 20；循环中断 OB 35；中断优先级；

11、掌握中断；（章、节）日时钟中断（ OB10）；延时中断硬件中断 OB 40 ；初始化模块（ OB100）教学目的 要 求1. 把握掌握系统的设计与故障诊断方法 2. 正确使用常用组织块教学重点 循环中断 OB 35；初始化模块（ OB100）教学难点 初始化模块程序设计主要教具多媒体教室、运算机投影、PLC实训室设备材料可编程掌握器S7-300/400 ,编程器 /STEP7 软件,采纳课件和在线答疑的方式,对学员的学习起到更好的帮助作用；课后记应适当供应下厂观摩,加强学员对PLC系统的进一步熟识；可以尝试项目教学法,让学员独立完成一个项目；教 案教 学 内 容 备 注4.5 组织块 OB及其

12、应用4.5.1 中断优先级OB类型（优先级）说明OB1主程序循环（1）在上一循环终止时启动OB10时间中断（ 2）在程序设置的日期和时间启动OB20延时中断（ 3）受 SFC32掌握启动,在一特定延时后运行OB35循环中断（ 12）运行在一特定时间间隔内（1ms-1min ）OB40硬件中断（ 16）当检测到来自外部模块的中断恳求时启动OB80 到 OB87 响应异步错误 当检测到模块诊断错误或超时错误时启动（26/ 启动时 28）OB100启动（ 27）当 CPU从 STOP到 RUN状态时启动OB121,OB122 响应同步错误 当检测到程序错误或接受错误时启动（与被中断 OB相同）4.5

13、.2 中断过程系统检测到一个 OB 块中断时,就被中断块的累加器和寄存器上的当前信息将被作为一个中断堆栈存起来（I 堆栈）；I 堆栈中储存的内容有：累加器及地址寄存器的内容；数据块寄存器的内容；局部数据堆栈,状态字,MCR寄存器和 B堆栈指针；假如新的OB 块调用FB 和 FC,就每一个块的处理数据将被储备堆栈中（B 堆栈）B堆栈中储存的内容有：DB和 DI 寄存器；暂时数据（ L 堆栈）的指针；块的号码及返回地址；教 案教 学 内 容 备 注4.5.3掌握中断OB（日时钟中断）和响应错误的OB（错OB可以分为两类：执行周期性工作的误中断）；执行周期性工作的 OB（日时钟中断）在特定的日期或时

14、间执行从一个编程大事开头一段特定延时后执行 按特定周期循环执行 响应错误的 OB（错误中断）当 CPU检测到一个过程 / 硬件错误时执行 当 CPU检测到一个不依靠于程序指令的错误时执行 当 CPU检测到一个与程序指令处理有关的错误时执行4.5.4 时间中断组织块一、日时钟中断（OB10）OB10可按以下间隔运行：Once（一次）：只在特定日期和时间执行一次；Every minute ：从特定日期和时间开头,每分钟执行一次；Hourly ：从某一特定日期和时间开头,每小时执行一次；Daily ：从某一特定日期和时间开头,每天执行一次；Weekly：从某一特定日期和时间开头,每周执行一次；Mon

15、thly ：从某一特定日期和时间开头,每月执行一次；Annually ：从某一特定日期和时间开头,每年执行一次；OB10的起始时刻和间隔时间设置：1. 过定义 OB10执行的起始时刻（日期和/ 或时间）和间隔时间对OB10进行配置；2. 通过S7 组态工具配置CPU 的日时钟的中断参数或者在程序中调用SFC28（SET-TINT）设置时间；3. 通过 S7 组态工具在 CPU的日时钟中断参数块中挑选激活项,4. 在程序中调用 SFC30（ACT-TINT）来激活 OB10；OB10的应用教 案教 学 内 容 备 注二、延时中断 OB 20 由调用 SFC 32 启动调用 SFC 32 时要供应

16、实参；OB-NR 延时中断 OB的号码DTIME 延时长度（ 1 至 60000ms）SIGN 延时 OB被调用时进入 OB的启动信息标志器RET-VAL OB 执行过程中发生错误时的错误代码处理延时中断的 SFC SFC32 SRT_TINT 启动延时中断SFC33 CAN_DINT 取消延时中断SFC34 QRY_TINT 查询延时中断OB20的应用三、循环中断 OB 35 时间间隔由编程工具设置或修改 缺省值为 100ms；范畴从 lmslmin ；当答应循环中断时,OB35以固定的间隔循环运行；当 OB1运行到 OB35设定的时间, OB 35 就执行一次；使用 OB 35 特性时,应

17、保证设置的间隔值比OB 35 中程序的运行时间长,否就造成系统反常,操作系统将调用异步错误 OB 80；OB35的应用四、硬件中断 OB 40响应来自不同模块 如 I/O 模块、 CP模块或 FM模块 发出的过程警告或硬件中断恳求信号OB 40 运行时,操作系统不再接收其它硬件中断的恳求对于可修改参数的模拟或数字模块,用编程工具来设定由哪个信号启动 OB 40对于 CP 和 FM,必需用与模块配套同时供应的软件设定通过调用 SFC,也能在程序运行时在线设定是否用某模块的硬件中断；OB40的应用系统配置模拟量输入模板时,用户可以设定测量值的答应范畴,假如测量值超过这个界限, OB40将被调用执行

18、；该功能与OB1中的比较规律相像,但是它省略了在 OB1中的掌握程序,节省了循环扫描时间；教 案教 学 内 容 备 注4.5.5 初始化模块（OB100）当 CPU 的状态由停止态转入运行态时,操作系统都调用 终止后,操作系统调用 OB1；OB100；当 OB100运行利用 OB100先于 OB1执行的特性,可以为用户主程序的运行预备初始变量或参 数；应用举例：设置初始方向的电动机正反转掌握程序；程序要求：一小车在B1 至 B2 之间来回运行,每次启动后小车自动向B2 方向前进； B1 与 B2 之外分别 B3 和 B4 作为运行爱护；课程可编程掌握技术班级电气工程自动化学期5 课时2h 累计

19、课时54h 老师上课日期课程类型理论,试验；第四章 PLC 掌握系统的设计与故障诊断课程名称（章、节）教学目的4.6 故障特性及故障诊断；系统故障；硬件故障软件故障；编程掌握器的自诊断测试功能；把握 PLC系统的故障分类及排除方法要 求 利用 STEP7软件的功能进行自诊断测试教学重点 STEP7软件的功能进行自诊断测试教学难点 与工业现场结合的程序分析主要教具多媒体教室、运算机投影、PLC实训室设备材料课后记可编程掌握器S7-300/400 ,编程器 /STEP7软件,结合编程界面来锤炼学员的实际动手才能；教学中应在加强故障设置及排除训练；教 案教 学 内 容 备 注4.6 故障特性及故障诊

20、断4.6.1 系统故障率曲线1 早期故障期 2 随机故障期 3 耗损故障期可编程掌握器系统的故障分布系统故障：整个掌握系统失效的总故障；外部故障：系统与实际过程相连的传感器、检测开关、执行机构和负载等部分 的故障；内部故障：可编程掌握器本身的故障；只有 10%的故障发生在可编程掌握器中；90%的故障发生在I/O 模板中,要提高系统的牢靠性,在系统设计中要留意外部设备的挑选,在可编程序掌握 器中我们要提高 I/O 模板的修理才能,缩短平均修理时间；教 案教 学 内 容 备 注4.6.2 故障诊断学问故障的分类 1 外部设备故障外部设备就是与实际过程直接联系的各种开关、传感器、执行机构、负载等；这

21、部分设备发生故障,直接影响系统的掌握功能；2 系统故障 这是影响系统运行的全局性故障；系统故障可分为固定性故障和偶然性故障；故障发生后,可重新启动使系统复原正常,就可认为是偶然性故障；重新启动不能复原而需要更换硬件或软件,系统才能复原正常,就可认为是固 定故障；3硬件故障这类故障主要指系统中的模板（特殊是 障一般比较明显,影响局部；4软件故障I/O 模板）损坏而造成的故障；这类故软件本身所包含的错误,主要是软件设计考虑不周,在执行中一旦条件满意就 会引发；在实际工程应用中,由于软件工作复杂、工作量大,因此软件错误几乎难 以防止；对于可编程掌握器组成的掌握系统而言,绝大部分故障属于上述四类故障；根 据这一故障分类,可以帮忙分析故障发生的部位和产生的缘由；可编程掌握器的自诊断测试可编程序掌握器具有极强的自诊断测试功能,在系统发生故障时要充分利用这 一功能；在进行自诊断测试时,都要使用诊断调试工具,也就是编程器；利用系统功能进行诊断测试利用可编程掌握器本身所具有的各种功能,自行编制软件、实行肯定措施、结 合详细分析确定故障缘由；用户通过程序可以编辑组织块,来告知CPU当显现故障时应如何处理,假如相应的故障组织