電氣控制和PLC教學案

.機械電氣控制設計的繪制狀態(tài)流程圖1原點復位流程2工件搬運流程〔圖5-93傳送帶流程〔圖5-104并進-合流分支〔圖5-115.機械電氣控制設計的步進階梯圖轉換〔圖5-126.機械電氣控制設計的程序清單教案模塊五課題實訓十機械手動作模擬授課時數(shù)5教學目標1．掌握移位指令的使用方法2．熟悉生產(chǎn)機械多種運行方式控制的編程方法及運行情況教學重點掌握移位指令的使用方法教學難點梯形圖程序的工作原理教學方法現(xiàn)場教學、討論式、講練結合、情境體驗、自評互評教學手段多媒體課件；現(xiàn)場演示和觀摩；實物操作實踐課外作業(yè)實訓報告教學過程：一、控制要求機械手將工件A處傳送到B處,上升/下降和左移/右移的執(zhí)行用雙線圈二位電磁閥推動氣缸完成。當某個電磁閥線圈通電,就一直保持現(xiàn)有的機械動作,例如一旦下降的電磁閥線圈通電,機械手下降,即使線圈在斷電,仍保持現(xiàn)有的下降動作狀態(tài),直到相反方向的線圈通電為止。另外,夾緊/放松由單線圈二位電磁閥推動氣缸完成,線圈通電執(zhí)行夾緊動作,線圈斷電時執(zhí)行放松動作。設備裝有上、下限位和左、右限位開開關,它的工作過程如圖10-1所示,有八個動作。二、實驗面板圖圖下框中的YV1、YV2、YV3、YV4、YV5、HL分別接主機的輸出點Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5；SB1、SB2分別接主機的輸入點X0、X5；SQ1、SQ2、SQ3、SQ4分別接主機的輸入點X1、X2、X3、X4。上框中的起動、停止用動斷按鈕來實現(xiàn),限位開關用紐子開關來模擬,電磁閥和原位指示燈用發(fā)光二極管來模擬。三、實訓步驟1．根據(jù)硬件接線圖,在THPLC-A型實驗裝置上連接好PLC的電源及輸入、輸出端接線,檢查無誤后通電。2．編寫PLC程序。3．將程序輸入PLC內(nèi)存。4．將PLC的工作狀態(tài)選擇至RUN狀態(tài),運行程序。5．調(diào)試程序是否符合控制要求,若不符合要求,應對所輸入的程序進行修改,反復調(diào)試直到滿足要求為止。6．記錄在調(diào)試程序過程中出現(xiàn)的問題,并分析其產(chǎn)生的原因。四、實訓報告1．列出送料裝置PLC控制的梯形圖和程序說明。2．說明在調(diào)試程序過程中,各行程開關應如何模擬操作。3．說明實驗過程中出現(xiàn)的問題是如何解決的。教案模塊五課題5．PLC故障診斷及其處理授課時數(shù)4教學目標1．了解PLC常見故障及現(xiàn)象2．掌握PLC故障的查找方法和流程教學重點PLC常見故障的查找方法和流程教學難點運行故障檢查教學方法除采用"講練結合,層層遞進"教學、"啟發(fā)式+互動式"教學方法外,針對PLC的特點采用"軟硬結合,分析排障法"特色教學法教學手段多媒體課件；現(xiàn)場演示課外作業(yè)5-8教學過程：五、PLC故障診斷及其處理PLC有很強的自診斷能力,當PLC自身故障或外圍設備故障,都可用PLC上具有的診斷指示功能的發(fā)光二極管的亮滅來診斷。1．PLC故障查找流程圖1總體檢查根據(jù)總體檢查流程圖找出故障點的大方向,逐漸細化,以找出具體故障,如圖5-13所示。2電源故障檢查電源燈不亮需對供電系統(tǒng)進行檢查,檢查流程圖如圖5-14所示。3輸入輸出故障檢查輸入輸出是PLC與外部設備進行信息交流的通道,其是否正常工作,除了和輸入輸出單元有關外,還與聯(lián)接配線、接線端子、保險管等元件狀態(tài)有關。檢查流程圖如圖5-15、圖5-16所示。4運行故障檢查電源正常,運行指示燈不亮,說明系統(tǒng)已因某種異常而終止了正常運行,檢查流程圖如圖5-17所示。5外部環(huán)境的檢查影響PLC工作的環(huán)境因素主要有溫度、濕度、噪音與粉塵,以及腐蝕性酸堿等。2．可編程序控制器輸入、輸出單元故障處理1>可編程序控制器輸入單元故障處理2>可編程序控制器輸出單元故障處理教案模塊五課題綜合項目四：三層樓電梯PLC控制授課時數(shù)6訓練內(nèi)容分析整理電梯輸入輸出信號設計系統(tǒng)方案上機調(diào)試程序和進行系統(tǒng)調(diào)試訓練目標1．掌握PLC基本理論、結構及編程2．學會PLC與其他設備的裝接、構成自動化系統(tǒng),進行軟、硬件調(diào)試3．培養(yǎng)同學們的工程意識和工程實踐能力,為今后進一步從事這方面的工作打下堅實的基礎教學重點軟件設計及調(diào)試教學難點系統(tǒng)方案設計教學方法項目驅(qū)動法、現(xiàn)場教學、討論式、情境體驗、自評互評教學手段多媒體；現(xiàn)場演示；實物操作實踐課外作業(yè)項目報告教學過程：一、工作任務設計一個三層樓電梯PLC控制裝置,提出如下控制要求：1．當電梯停于1F或2F時,如果按3F按鈕呼叫,則電梯上升到3F。2．當電梯停于3F或2F時,如果按1F按鈕呼叫,則電梯下降到1F。3．當電梯停于1F,如果按2F按鈕呼叫,則電梯上升到2F。4．當電梯停于3F,如果按2F按鈕呼叫,則電梯下降到2F。5．當電梯停于1F,而2F、3F有人呼叫,電梯先上升到2F,由SQ2控制暫停2秒,繼續(xù)上升到3F。6.當電梯停于3F,而1F、2F按鈕有人呼叫時,電梯下降到2F,由SQ2控制暫停2秒,繼續(xù)下降到1F。7.梯上升途中,任何反方向的下降按鈕呼叫均無效。8.電梯上升途中,任何反方向的上升按鈕呼叫均無效。9.層樓之間的到達時間應在10秒內(nèi)完成,否則電梯停機。二、內(nèi)容及步驟1.總體方案的確定：根據(jù)控制要求,確定總體方案2.正確選用電氣控制元件和PLC根據(jù)選用的輸入輸出設備的數(shù)目和電氣特性,選擇合適的PLC,要求進行電氣元件的選用說明。3.分配I/O點,畫出I/O連線圖根據(jù)選用的輸入輸出設備,確定I/O端口。依據(jù)輸入輸出設備和PLC的I/O端口分配關系,畫出I/O連線圖。4.程序設計說明及過程分析要求繪制控制系統(tǒng)流程圖,詳細進行程序設計過程的分析說明。5.軟件設計及調(diào)試：設計簡單、可靠的控制程序,并上機調(diào)試通過。6.編寫簡要說明書三、教學設計1.分組2.確定工程解決方案和控制電路3.方案驗證4.學習評價四、注意事項1．注意加電氣互鎖及PLC觸點保護2．安裝時,整體布局要合理。不能帶電換接線路3．系統(tǒng)調(diào)試過程中要注意安全五、考核要求與標準1．正確畫出電路圖2、按要求設計控制系統(tǒng)方案3．完成系統(tǒng)的調(diào)試4．項目答辯教學設計模塊六特殊功能模塊及其應用一、教學目標1．知識目標：了解PLC通信模塊、模擬量輸入/輸出模塊、位置控制模塊的使用常識2．能力目標：能正確進行PLC主機、特殊功能模塊和外部設備的硬件接線,并能進行一般參數(shù)設置二、教學內(nèi)容1．通信模塊及其應用2．模擬量輸入/輸出模塊及其應用3．位置控制模塊及其應用4．變頻器多段調(diào)速的應用三、教學重點和難點重點：PLC與計算機通信方式難點：PLC與變頻器通信四、教學方法與手段本模塊內(nèi)容適合采用多媒體教學、演示實驗或展示實物的手段,結合案例法教學。在講授時,將實際案例引入教材、教學體系中,每個重要知識點均與實際應用結合起來。例如通過"FX2N系列PLC的‘編程口’及‘485口’通信"案例來理解PLC聯(lián)網(wǎng)通信方式及參數(shù)的設置。因為教學是以案例的形式提出,增強學生的學習興趣,從"要我學"變?yōu)?我要學",從而對案例的理論和相關技能得以大力培養(yǎng)。在講模擬量控制和位置控制中的應用時,主要講述了三菱公司FX2N系列的PLC各種功能模塊的性能指標,及其在控制應用中選擇使用。適合采用多媒體教學、演示實驗或展示實物的方法,來提高學生的興趣,以此降低課堂的枯燥乏味。讓學生了解各種模塊的外型、結構、性能、用途等。在授課的過程中,從實用性的角度,調(diào)動起學生學習的積極性。在講PLC與計算機通信及PLC網(wǎng)絡時,計算機、通信技術、控制技術聯(lián)系比較密切,基本概念多且抽象難懂,信息量大,適合采用多媒體教學。對各種通信硬件、通信方式及相關網(wǎng)絡作以簡單介紹,使學生對相關內(nèi)容有所了解即可。五、學習方法本模塊不作為本課程的重點,學生在學習的過程中,要充分利用以往所學的計算機、數(shù)據(jù)通信技術等知識,對PLC與計算機通信及PLC網(wǎng)絡充分理解,要全面了解有關PL的各種技術,能夠?qū)LC各項功能的使用熟練掌握,為以后的工作打下堅實的基礎。六、授課程序以三菱公司FX2N系列為例,先講述PLC的通信基礎知識,數(shù)據(jù)通信的基本概念、通信方式、通信接口等,再用于模擬量控制的各種功能模塊；然后介紹位置控制單元模塊,對變頻器多段調(diào)速進行簡介。最后布置作業(yè),讓學生閱讀有關模塊知識的其他書籍。本模塊安排1-2次實訓〔多學時安排2次,通過PLC通信練習,了解PLC與PC通信的硬件配置和參數(shù)的設置,掌握編程軟件和組態(tài)軟件的使用。教案模塊六課題1．通信模塊及其應用授課時數(shù)2教學目標了解PLC網(wǎng)絡及通訊基本知識,能設計簡單的PLC與PC的通訊方案教學重點PLC與計算機通信方式教學難點PLC與變頻器通信教學方法結合案例,"講練結合,層層遞進"教學教學手段多媒體教學、演示實驗或展示實物的手段課外作業(yè)查閱網(wǎng)上資料教學過程：一、通信模塊及其應用PLC與計算機、PLC與外部設備、PLC與PLC之間的信息交換稱為PLC通信。PLC通信的目的是通過共同約定的通信協(xié)議和通信方式,傳輸和處理交換的信息。1．PLC與計算機通信1PLC通信的基本概念①并行通信與串行通信②串行通信的類型③串行通信的連接方式2PLC與計算機數(shù)據(jù)通信方式實現(xiàn)多處理機之間的聯(lián)接和數(shù)據(jù)通信主要有過程通道連接通信方式、調(diào)制解調(diào)通信方式、總線連接通信方式和高速數(shù)據(jù)通道通信方式等。①過程通道連接通信方式②調(diào)制解調(diào)連接通信方式③高速數(shù)據(jù)通道連接通信方式3PLC與上位機的通信①PLC與上位機通信接口PLC通信主要采用串行異步通信,其常用的串行通信接口標準有RS-232C、RS-422A和RS-485等。②PLC與上位機的通信模塊2．PLC與PLC的通信在較大規(guī)模的控制系統(tǒng)中,有時需要兩臺或兩臺以上的PLC進行控制。在FX2N系列中,利用光纖并行通信適配器FX2N-40AP/AW和雙絞線并行通信適配器FX2N-40AW,可實現(xiàn)兩臺PLC的自動數(shù)據(jù)傳送,達到兩臺PLC并聯(lián)運行的目的。3．PLC和變頻器通信1系統(tǒng)硬件組成2硬件安裝方法3變頻器通訊參數(shù)設置4PLC編程方法及示例①通訊方式②變頻器控制的PLC指令規(guī)格③變頻器運行監(jiān)視的PLC語句表程序示例及注釋④變頻器運行控制的PLC語句表程序示例及注釋⑤變頻器參數(shù)讀取的PLC語句表程序示例及注釋⑥變頻器參數(shù)寫入的PLC語句表程序示例及注釋教案模塊六課題2.模擬量輸入/輸出模塊及其應用授課時數(shù)2教學目標了解PLC用于模擬量控制教學重點模擬量輸入輸出單元模塊的接線及參數(shù)設置教學難點模擬量控制教學方法結合案例,"講練結合,層層遞進"教學教學手段多媒體教學、演示實驗或展示實物的手段課外作業(yè)查閱網(wǎng)上資料教學過程：二、模擬量輸入/輸出模塊及其應用１．概述模擬量輸入模塊〔A/D模塊是把現(xiàn)場連續(xù)變化的模擬信號轉換成適合PLC內(nèi)部處理的數(shù)字信號。輸入的模擬信號經(jīng)運算放大器放大后進行A/D轉換,再經(jīng)光電藕合器為PLC提供一定位數(shù)的數(shù)字信號。FX2N系列常用的PLC模擬量輸入/輸出模塊如圖6-12所示。2．模擬量輸入/輸出單元以三菱公司的F2-6A模塊為例,來說明模擬量輸入輸出單元模塊的有關情況。F2-6A是三菱公司F1、F2系列PLC的擴展單元,為8位4通道輸入、2通道輸出的模擬量輸入輸出單元模塊。3．A/D轉換、D/A轉換1模數(shù)轉換〔A/D模塊：將現(xiàn)場儀表輸出的〔標準模擬量信號0-10mA、4-20mA、1-5VDC等轉化為計機可以處理的數(shù)字信號數(shù)模轉換〔D/A模塊：將計算機內(nèi)部的數(shù)字信號轉化為現(xiàn)場儀表可以接收的標準信號4-20mA等。如：12位數(shù)字量〔0-4095→4-20mA；2047對應的轉換結果：12mA。2A/D轉換〔A/D、AI的作用3D/A轉換〔D/A、AO的作用4．幾種常見模擬量輸入/輸出模塊簡介1模擬量輸入模塊FX-4AD2熱電偶溫度傳感器模擬量輸入模塊FX-4AD-TC3模擬量輸出模塊FX-2DAFX-2DA為2通道12位D/A轉換模塊,每個通道可獨立設置電壓或電流輸出。FX-2DA是一種與F2-6A相比具有高精確度的輸出模塊。教案模塊六課題3．位置控制模塊及其應用授課時數(shù)2教學目標了解PLC用于位置控制教學重點脈沖輸出單元F2-30GM與步進電機或伺服電機驅(qū)動器相接教學難點脈沖輸出單元F2-30GM與步進電機或伺服電機驅(qū)動器的配合使用教學方法結合案例,"講練結合,層層遞進"教學教學手段多媒體教學、演示實驗或展示實物的手段課外作業(yè)查閱網(wǎng)上資料教學過程：三、位置控制模塊及其應用1．概述位置控制是對工位的控制,可由位置控制模塊實現(xiàn)。PLC系統(tǒng)可作為整個位置控制系統(tǒng)中的一個控制環(huán)節(jié),配上伺服放大器或驅(qū)動放大器,就可以將位置控制功能和邏輯控制、順序控制等一攬子解決。2．點位控制的脈沖輸出單元F2-30GM脈沖輸出單元F2-30GM與步進電機或伺服電機驅(qū)動器相接,可驅(qū)動步進電機或伺服電機實現(xiàn)位置控制。下面為F2-30GM應用系統(tǒng)方框圖。圖6-20F2-30GM應用系統(tǒng)方框圖教案模塊六課題實訓十一PLC編程口通信練習授課時數(shù)4教學目標1．了解PLC與PC通信的硬件配置和參數(shù)的設置2．練習使用GPP編程軟件教學重點PLC與PC通信的硬件配置和參數(shù)的設置教學難點PLC與PC通信的參數(shù)設置教學方法現(xiàn)場教學、講練結合、情境體驗、自評互評教學手段多媒體；現(xiàn)場演示；實際操作實踐課外作業(yè)實訓報告教學過程：一、參考梯形圖功能：將D100-D109中的數(shù)據(jù)按16位通信傳送出去,并將接收的數(shù)據(jù)轉存到D000-D008中。二、實訓步驟1.硬件接線。用"編程電纜"將PLC的"422編程口"<8針mini