PLC应用技术项目教程（S7-1200系列）电子教案 10 S7-1200 PLC系统故障诊断方法及应用

教案20/20学年第学期课程名称授课教师授课内容S7-1200PLC系统故障诊断方法及应用授课班级授课教室授课课时4学情分析知识基础：学生已学完PLC基本编程指令及常用方法。技能基础：学生已具备基本的PLC编程和程序调试能力。教学目标知识目标：1.熟悉根据项目要求绘制工艺流程图的方法；2.熟悉根据项目要求设计I/O分配表、接线图、程序的方法；3.熟悉使用PortalV17软件将程序写入PLC并完成调试的方法；4.掌握S7-1200PLC系统故障的诊断方法。能力目标：1.具备根据项目要求设计I/O分配表、接线图、编写程序的能力；2.具备根据PLC接线图完成PLC控制线路连接的能力；3.具备综合运用已学指令进行综合编程的能力；4.具备对常见S7-1200PLC系统故障进行做出诊断的能力。素质目标：1.培养热衷于专业学习的执着精神；2.培养严谨、认真的求学精神。教学重难点重点：1.PLC编程综合应用；2.故障诊断与排除。难点：故障诊断与排除教学策略本课程主要采用项目化教学方法，以各项不同的任务为驱动，并借助多种信息化手段开展教学指导和实训，解决本次课的重难点。具体教学方法：项目化教学法；任务驱动法；案例教学法。教学资源西门子工业支持中心 教学实施S7-1200PLC系统故障诊断方法及应用教学环节（时间）教学内容师生活动设计意图课程思政一、任务导入（5分钟）某拉链企业铸造车间内有三台拉链头生产设备，每台生产设备上设有一原料池，用以存放铸造拉链头所用的铝液，当原料池内的铝液缺少时，需由人工用料斗将原料从车间蓄料池运送到原料池，工作条件极为艰苦，企业招工困难。如何解决？提问提高参与度和理论知识学习的兴趣培养热衷于专业学习的执着精神二、项目引入（10分钟）用PLC设计一拉链铸造控制系统，系统设有一蓄料池，蓄料池上方导轨处设有原位行程开关SQ1，另设有下限位行程开关SQ2、上限位行程开关SQ12；装卸料料斗设有三台电机，电机M1用以控制料斗的装料和卸料，电机M2用以控制料斗的上升和下降，电机M3用以控制料斗在导轨上的左行和右行；1号台原料池设有液位传感器SQ9，用以检查1号台是否缺液，1号台上方还分别设有下限位行程开关SQ4和上限位行程开关SQ3，用以控制料斗的上下行；2号台原料池设有一液位传感器SQ10，用以检查2号台是否缺液，2号台上方还分别设有一下限位行程开关SQ6和上限位行程开关SQ5，用以控制料斗的上下行；3号台原料池设有一液位传感器SQ11，用以检查3号台是否缺液，3号台上方还分别设有一下限位行程开关SQ8和上限位行程开关SQ7，用以控制料斗的上下行。系统具体控制要求如下：1．三台拉链头生产设备中的任意一台设备原料池铝液缺少时（即SQ9、SQ10或SQ11得电），若装料设备在原位SQ1时系统自动启动，料斗下降，碰到蓄料池行程开关SQ2后，料斗停止下降，料斗开始装料，5s后装料完成，料斗上升，碰到上限位行程开关SQ12后，料斗电机左行，如是第一台设备缺料，10s后料斗停止左行，如是第2台设备缺料，20s后料斗停止左行，如是第3台设备缺料，30s后料斗停止左行，料斗停止左行后料斗开始下降，碰到各设备相对应的下限位行程开关后开始卸料，5s后卸料完成，料斗上升，碰到各设备相对应的上限位行程开关后，料斗停止上行，开始右行，碰到原位行程开关SQ1时，料斗停止，在原位等待下一次加料指令。2.有必要的电气保护和联锁。3．为确保安全，料斗必须在原位才能启动运行，电机正转代表装料、左移和上升，电机反转代表卸料、右移和下降。4．系统设有启动按钮SB1和停止按钮SB2，按下启动按钮SB1系统开始运行，按下停止按钮SB2，系统停止运行。头脑风爆提高参与度和理论知识学习的兴趣三、故障诊断（60分钟）1.通过LED指示灯诊断CPU及模块的状态（1）CPU状态LED指示灯S7-1200系列PLC的CPU上有三个状态LED指示灯，分别是RUN/STOP、ERROR和MAINT，用于指示CPU的工作状态，其亮灭状态代表一定的含义。（2）通信状态LED指示灯S7-1200系列PLC的CPU还配备了两个可指示PROFINET通信状态的LED指示灯。打开底部端子块的盖子可以看到这两个LED指示灯，分别是Link和Rx/Tx，其点亮的含义如下：·Link（绿色）点亮，表示通信连接成功。·Rx/Tx（黄色）点亮，表示通信传输正在进行。（3）通道LED指示灯模拟量信号模块的I/O通道LED指示灯，绿色表示通道被组态和激活，红色表示通道处于错误状态；数字量信号模块的I/O通道LED指示灯，绿灯亮表示通道有信号，不亮表示无信号。数字量信号模块和模拟量模块还有一个DIAG（诊断）LED，用于显示模块的状态，绿色表示模块运行正常，红色表示模块有故障或不可用。2.通过TIA博途诊断故障（1）用在线和诊断视图诊断故障当PLC有故障时，可以通过安装了TIA博途软件的PG/PC进行诊断。当程序下载并转至在线时，如果左侧有红色感叹号等，且右侧CPU操作面板中的ERROR（错误）LED闪烁，说明有故障需要排除。（2）用网络视图和设备视图诊断故障在线模式下，项目树、网络视图和设备视图中，博途用图标显示有关站点和模块的状态和运行模式。（3）在HMI上通过调用诊断控件诊断故障S7-1200系列PLC的系统诊断功能已经作为PLC操作系统的一部分，并在CPU固件中集成，无需单独激活，也不需要生成和调用相关的程序块。PLC系统进行硬件编译时，TIA博途软件根据当前的固件自动生成系统报警消息源，可以通过Web浏览器和TIA博途软件在线诊断方式显示。（4）通过PLC的Web服务器诊断故障SIMATICS7-1200系列PLC的CPU内置了Web服务器，可以通过IE浏览器实现对PLCWeb服务器的访问，这为故障诊断带来极大的便利。（5）通过用户程序诊断故障S7-1200系列PLC有多条用于诊断故障的专用指令，支持通过编写用户程序实现对系统的诊断。PPT+实例讲解 以实际案例展示，引发兴趣四、课堂小结（5分钟）1.PLC编程综合应用；2.故障诊断与排除。回顾和总结本次课程要点及易错点。检查了解学生的课堂接受效果。培养学生善于思考和总结的能力。基于PLC的拉链铸造自动上料控制系统设计实训教学环节（时间）教学内容师生活动设计意图课程思政一、任务导入（5分钟）回顾理论知识引入基于PLC的拉链铸造自动上料控制系统设计提问提高参与度和理论知识学习的兴趣培养严谨、认真的求学精神。二、实训演示与讲解（25分钟）1.基于PLC拉链铸造自动上料控制系统I/O地址分配详细分析项目的控制要求，根据“满足功能、留有余量”的原则，完成PLC的选型，并对PLC的I/O地址功能进行分配。输入信号输出信号名称PLC地址名称PLC地址启动按钮SB1I0.0装料漏斗上升接触器KM1Q0.0停止按钮SB2I0.1装料漏斗下降接触器KM2Q0.1行程开关SQ1（原位）I0.2电机装料接触器KM3Q0.2蓄料池下限位行程开关SQ2I0.3电机卸料接触器KM4Q0.31号机上限位行程开关SQ3I0.4电机左移接触器KM5Q0.41号机下限位行程开关SQ4I0.5电机右移接触器KM6Q0.52号机上限位行程开关SQ5I0.62号机下限位行程开关SQ6I0.73号机上限位行程开关SQ7I1.03号机下限位行程开关SQ8I1.11号机液位传感器SQ9I1.22号机液位传感器SQ10I1.33号机液位传感器SQ11I1.4蓄料池上限位行程开关SQ12I1.52.基于PLC的拉链铸造自动上料控制系统电气图设计3.基于PLC的拉链铸造自动上料控制系统工艺流程图绘制4.基于PLC的拉链铸造自动上料控制系统程序设计教师实操展示，学生认真观察尽快掌握实操步骤与内容三、学生实训（45分钟）1.设备组态2.PLC编程与调试3.系统调试与仿真4.实训报告学生操作，遇到