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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)。