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1、控制系统综合实训实践教学设计书一、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
2、=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=
3、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
4、-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
5、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
6、（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
7、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
8、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，
9、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
10、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
11、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
12、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
13、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
14、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）。
